专利名称：一种利用造纸污泥与纸浆生产的人工植被基质及其制备方法
技术领域：
本发明涉及人工植被领域，特别涉及一种利用造纸污泥与纸浆生产的人工植被基质及其制备方法。
背景技术：
造纸污泥是一种生物固体废弃物，我国的造纸工业每年产生大量的造纸污泥。2004年，我国机制纸产量2800多万吨，按污泥含量5％计算，则每年产生的造纸污泥就有140万吨以上。如果将这些造纸污泥采用简单的倾倒和填埋方式，一年就要占用土地上万亩；但由于填埋场所相对短缺，国内许多纸厂将造纸污泥随意弃置，造成新的环境污染，成为我国一个严重的工业污染源。因此，造纸污泥的无害化处理问题很急迫。
实际上，造纸污泥含有大量可利用的资源，如纤维素类有机质和氮、磷、钾、钙、镁、硅、铜、铁、锌、锰等多种植物营养成分，无重金属积累，有效植物营养成分含量比猪粪还高，是一种质优价廉的有机肥料资源。如木质素造纸污泥含有多种有机质、常量和微量元素，有益于植物生长，还含有丰富的钙元素，能改良酸性土壤。
随着我国城市化和经济的发展，在城市绿化、道路绿化、住宅小区绿化等方面，对人工植被如草皮的需求越来越多。但传统的草皮生产面临几个重要的难题首先，传统草皮生产需要带走3～5厘米的肥沃表土层，多次生产后，会造成土壤退化等生态和环境问题，并严重影响草皮生产的质量；其次，传统草皮生长过程中需要不断地施肥，而普通的肥料因为肥效短使得肥料投入成本和人工成本较大。所以，开发一种环境友好、肥效长的人工植被是当前人工植被业急需解决的难题。
国内已开发出一些替代传统草皮生产的技术。陈同斌在中国专利申请号为02156025.0的“一种地毯式草皮基质的制备方法”中公开了一种利用城市垃圾、城市污泥、养殖业废弃物制备地毯式草皮基质的方法；李荣旗等人在中国专利申请号为01104197.8的“一种草皮卷水培方法”中公开了一种利用水培方法取代种植草皮卷的基质；王祥荣等人在中国专利申请号为01113006.7的“地毯式无土生态型草坪的繁育方法”中公开了一种采用泥炭、珍珠岩、草木灰、谷壳等制成的营养基质繁育地毯式草坪的方法；周一凡等人在中国专利申请号为01229189.7的“一种单元式无土栽培种植床”中公开了一种单元式无土栽培种植床；此外，还有部分研究者在寻找研究其它可以部分或全部代替土壤的裁培基质。但对于如何利用造纸污泥和纸浆生产人工植被基质的方法至今未见报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种环境友好、成本低、工艺简单的利用造纸污泥和纸浆生产的人工植被基质。
本发明的另一目的在于提供一种上述人工植被基质的制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现本发明一种利用造纸污泥和纸浆生产的人工植被基质，包括基层、中间层和顶层三层；所述基层和顶层是以纸浆为原料制造成形的纸质层；所述中间层是首先将造纸污泥和树皮、草屑、有机、无机、氮磷钾元素、粘土或壤土混合，经堆肥等无害化处理后，再和纸浆、污泥等混合制成的造纸污泥混合物。
所述纸浆可为废纸纸浆、其它草类纸浆、以工业废弃的棉纱或桔杆等多种废物原料经打浆后制成的纸浆中的一种或一种以上混合物。
所述以纸浆为原料的制造成形可采用造纸机或专用设备制造成形。
所述基层或顶层为松透的纸质层。
所述基层的纸质层厚度大于顶层的纸质层厚度。
用于制造所述基层的纸浆，其中浆料浓度为0.5％～0.8％；所述浆料是由占浆料总重量30％～60％的废纸纸浆、10％～20％的棉纱、20％～50％的桔杆等多种废物原料经混合后打浆制成。
用于制造所述顶层的纸浆，其中浆料浓度为0.9％～1.2％；所述浆料是由占浆料总重量30％～50％的废纸纸浆、10％～20％的棉纱、30％～50％的桔杆等多种废物原料经混合后打浆制成。
所述中间层是首先将占堆肥混合物总重量50％～60％的造纸污泥，25％～35％的树皮或草屑，8％～12％的粘土或壤土，5％～10％农家肥(如鸡粪)以及余量的尿素或发酵菌等混合后进行堆肥处理；然后将堆肥混合物与纤维污泥和纸浆混合制成的造纸污泥混合物，其中，堆肥混合物、纤维污泥、纸浆分别占造纸污泥混合物总重量的50％～60％、10％～20％、20％～30％。
所述人工植被基质的形状为平板式或卷筒式。
在上述人工植被基质上直接洒播种子，经培育后生产出人工植被。
本人工植被基质的制备方法，包括下述步骤(1)将造纸污泥和树皮、草屑、有机、无机、氮磷钾元素、粘土或壤土等混合后进行堆肥处理，达到消除臭味、杀死病原菌和寄生虫卵、以及有毒的有机污染物等无害化的处理效果，得到堆肥混合物；然后在堆肥混合物中添加纸浆和污泥(如纤维污泥)，粉碎并混合均匀，得到造纸污泥混合物；(2)以不同原料配比组成的纸浆为原料，打浆后分别作为制备基质顶层和基层的纸浆浆料；(3)在顶层流浆箱中装入所述步骤2中的用于制备基质顶层的纸浆浆料，抄造出人工植被基质的顶层；在中间层流浆箱中装入所述步骤1中的造纸污泥混合物，成形得到的污泥层作为人工植被基质的中间层；在基层流浆箱中装入所述步骤2中的用于制备基质基层的纸浆浆料，抄造出人工植被基质的基层；最后将顶层、中间层和基层成形，得到人工植被基质。
所述步骤3中，将顶层流浆箱、中间层流浆箱和基层流浆箱同时自上而下地设置在造纸机或专用设备的起始处，同时得到顶层、中间层和基层，然后再将三层抄造成形得到人工植被基质。
所述步骤3中，将顶层流浆箱、中间层流浆箱和基层流浆箱分别设置在不同的造纸机或专用设备的起始处，分别成形得到顶层、中间层和基层，然后再将三层压制成形得到人工植被基质。
所述步骤3中，中间层的厚度为50～250mm。
本发明与现有技术相比具有如下优点和效果(1)本发明采用造纸污泥和纸浆为原料制造人工植被基质，生产成本低，既解决了造纸污泥的环境污染问题，又实现了废弃物的资源化利用效果。
(2)本人工植被基质可代替传统人工植被生产中的土壤，避免了传统人工植被生产过程中造成土地沙化和无法持续生产的缺点。
(3)本人工植被基质可提供养分和有机质，具有肥效持久、均衡、平稳等特点，同时具有保水、保肥、松软、透气等特点。
(4)本人工植被基质的制备过程采用造纸机或专用设备，可进行大规模的工业化生产，工艺简单，成本低。
(5)本人工植被基质的重量轻，便于储存和运输，具有良好的经济效益、生态效益和社会效益。
图1为制备人工植被基质流程图1。
图2为制备人工植被基质流程图2。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1首先利用废纸浆、工业废弃的棉纱、桔杆等多种废物原料经过打浆处理后，贮存到不同的浆池，作为抄造人工植被基质的基层和顶层原料。
其中，作为基质顶层的纸浆，纸浆中浆料浓度为1.1％，其中浆料是由占浆料重量50％的废纸纸浆、20％的棉纱、30％桔杆等较粗废物原料经混合打浆后制成的，这样抄造出的顶层纸质较松软。
其中，作为基质基层的纸浆，纸浆中浆料浓度为0.8％，其中浆料是由占浆料重量50％的废纸纸浆、20％的棉纱、30％的桔杆等较粗废物原料经混合打浆后制成的，这样抄造出的基层纸质较厚、强度较大。
在造纸污泥(由占造纸污泥重量80％的活性污泥和20％的脱墨污泥组成)中添加陈旧树皮、鸡粪、粘土和尿素，其中造纸污泥占堆肥混合物重量的50％、陈旧树皮占30％、鸡粪占10％、粘土占8％、尿素占2％，首先经过堆肥处理，达到消除臭味、杀死病原菌和寄生虫卵，消除有毒的有机污染物等无害化处理效果，得到堆肥混合物；然后在堆肥混合物中加入纸浆和纤维污泥，其中堆肥混合物占造纸污泥混合物总重量的60％、纤维污泥占15％、纸浆占25％，在高浓混合器内进行粉碎和混合均匀的处理，得到造纸污泥混合物，并将其储存到料塔中。
将上述准备好的各种原料，如图1所示，分别装入顶层流浆箱、中间层流浆箱和基层流浆箱，并将顶层流浆箱、中间层流浆箱和基层流浆箱同时自上而下地安装在污泥基质抄造机的起始处，同时抄造得到顶层、中间层和基层，然后再用污泥基质抄造机将三层抄造成形得到人工植被基质。产品根据需要分切成平板式，再在人工植被基质上播种，经培育后成人工植被。
实施例2本实施例中，用于人工植被基质的基层和顶层的纸浆原料、用于中间层的造纸污泥混合物原料的组成及备料方法与实施例1相同。
如图2所示，本实施例制作人工植被基质的过程分四步完成，分别将顶层流浆箱、基层流浆箱安装在造纸机的起始处，用造纸机将基质的顶层和基层抄造好；同时，将中间层流浆箱安装在污泥基质抄造机的起始处，将基质的中间层抄造好；最后，再用污泥基质压制机将基层、顶层和中间层压制成形，得到人工植被基质。产品根据需要分切成卷筒式，再在上面播种，生产出人工植被。
权利要求
1.一种利用造纸污泥和纸浆生产的人工植被基质，其特征在于包括基层、中间层和顶层三层；所述基层和顶层是以纸浆为原料制造成形的纸质层；所述中间层是首先将造纸污泥和树皮、草屑、有机、无机、氮磷钾元素、粘土或壤土混合，经堆肥等无害化处理后，再和纸浆、污泥等混合制成的造纸污泥混合物。
2.根据权利要求1所述的人工植被基质，其特征在于所述纸浆是废纸纸浆、其它草类纸浆、以工业废弃的棉纱或桔杆等多种废物原料经打浆后制成的纸浆中的一种或一种以上混合物。
3.根据权利要求1所述的人工植被基质，其特征在于所述基层的纸质层厚度大于顶层的纸质层厚度。
4.根据权利要求1所述的人工植被基质，其特征在于用于制造所述基层的纸浆，其中浆料浓度为0.5％～0.8％；所述浆料是由占浆料总重量30％～60％的废纸纸浆、10％～20％的棉纱、20％～50％的桔杆等多种废物原料经混合后打浆制成。
5.根据权利要求1所述的人工植被基质，其特征在于用于制造所述顶层的纸浆，其中浆料浓度为0.9％～1.2％；所述浆料是由占浆料总重量30％～50％的废纸纸浆、10％～20％的棉纱、30％～50％的桔杆等多种废物原料经混合后打浆制成。
6.根据权利要求1所述的人工植被基质，其特征在于所述中间层是首先将占堆肥混合物总重量50％～60％的造纸污泥，25％～35％的树皮或草屑，8％～12％的粘土或壤土，5％～10％农家肥以及余量的尿素或发酵菌等混合后进行堆肥处理；然后将堆肥混合物与纤维污泥和纸浆混合制成的造纸污泥混合物，其中，堆肥混合物、纤维污泥、纸浆分别占造纸污泥混合物总重量的50％～60％、10％～20％、20％～30％。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的人工植被基质的制备方法，其特征在于包括下述步骤(1)将造纸污泥和树皮、草屑、有机、无机、氮磷钾元素、粘土或壤土等混合后进行堆肥处理，得到堆肥混合物；然后在堆肥混合物中添加纸浆和污泥，粉碎并混合均匀，得到造纸污泥混合物；(2)以不同原料配比组成的纸浆为原料，打浆后分别作为制备基质顶层和基层的纸浆浆料；(3)在顶层流浆箱中装入所述步骤2中的用于制备基质顶层的纸浆浆料，抄造出人工植被基质的顶层；在中间层流浆箱中装入所述步骤1中的造纸污泥混合物，成形得到的污泥层作为人工植被基质的中间层；在基层流浆箱中装入所述步骤2中的用于制备基质基层的纸浆浆料，抄造出人工植被基质的基层；最后将顶层、中间层和基层成形，得到人工植被基质。
8.根据权利要求7所述的人工植被基质的制备方法，其特征在于所述步骤3中，将顶层流浆箱、中间层流浆箱和基层流浆箱同时自上而下地设置在造纸机或专用设备的起始处，同时得到顶层、中间层和基层，然后再将三层抄造成形得到人工植被基质。
9.根据权利要求7所述的人工植被基质的制备方法，其特征在于所述步骤3中，将顶层流浆箱、中间层流浆箱和基层流浆箱分别设置在不同的造纸机或专用设备的起始处，分别成形得到顶层、中间层和基层，然后再将三层压制成形得到人工植被基质。
10.根据权利要求7所述的人工植被基质的制备方法，其特征在于所述步骤3中，中间层的厚度为50～250mm。
全文摘要
本发明公开了一种利用造纸污泥和纸浆生产的人工植被基质及其制备方法，该人工植被基质包括基层、中间层和顶层三层；基层和顶层是以纸浆为原料制造成形的纸质层；中间层是首先将造纸污泥和树皮、草屑、有机、无机、氮磷钾元素、粘土或壤土混合，经堆肥等无害化处理后，再和纸浆、污泥等混合制成的造纸污泥混合物；该人工植被基质通过造纸机或专用设备制备成形。本发明既解决了造纸污泥的环境污染问题，又实现了废弃物的资源化利用效果，可代替传统人工植被生产中的土壤，避免了传统人工植被生产过程中造成土地沙化和无法持续生产的缺点，具有保水、保肥、松软、透气等特点；其制备工艺简单，成本低，可进行大规模的工业化生产。
文档编号A01G1/00GK1732733SQ20051003697
公开日2006年2月15日 申请日期2005年9月2日 优先权日2005年9月2日
发明者曹国平, 刘焕彬, 朱小林 申请人:华南理工大学