专利名称：：一种园林植物专用栽培基质的生产方法
技术领域：
：本发明涉及一种园林植物专用栽培基质的生产方法，尤其是一种以城市生活污水厂污泥堆肥生产园林植物专用栽培基质的方法。(二)
背景技术：
：随着我国经济快速发展和城市化的发展，城乡生活垃圾、畜禽养殖废弃物以及农村的秸秆等有机固体废弃物出路问题面临的形势日益严峻，处理不善就会造成对环境的污染，而对它们的处理处置往往要占据其它的环境资源和能源。然而，这些有机废弃物都有一些共同的资源性质，含有丰富的营养物质，可以为植物的生长提供优质的营养源。在倡导循环经济、效率优先、构建社会主义和谐社会的新形势下，亟待对这些废弃物的资源化循环经济技术进行开发。城市生活污水处理厂污泥是指城市污水处理厂在净化污水的同时产生的副产品，污水在处理净化过程中大量的污染物和有机物聚集在污泥中，形成一种具有特殊理化性质的固体废弃物。随着城市化的进一步发展，我国污水处理设施的普及，污泥产量大幅度增加，目前我国干污泥年产量已达近40万吨，折合湿污泥IOOO万吨(含水率以96%计)。污泥处理投资和运行费用巨大，分别占污水厂总费用的12%30%和20%50%，给污水处理厂造成极为沉重的负担。大量的未经处理的污泥任意堆放，产生大量的臭气，渗滤液还会对地下水的安全产生威胁，对环境造成二次污染。目前，对污泥的处理处置途径却面临越来越严峻的挑战，传统的污泥处理处置方法(包括农用、填埋、焚烧、排海等)中，排海处置因对海洋生态系统的严重危害，已被禁止使用；填埋处理是应用较多的污泥处置方法之一，但可用于填埋的土地资源越来越少，而且它对地下水和大气环境的威胁难以避免，因此，应用前景黯淡；焚烧是一种较彻底的污泥处置方法，然而，一方面其昂贵的投资、运行费用使其难以广泛推广应用，另一方面，污泥中丰富的营养物质和许多良好的改土性能被抹煞，造成资源的浪费，一些发达国家已明令禁止对生物固体废弃物的焚烧处理；污泥农用是最早和应用最广的一种污泥处置方法，因其较高的资源化利用程度而被视为最有前途的污泥处置途径。但是由于污泥聚集了污水中大部分的污染物，特别是高累积性的重金属物质，因而其农田利用的生态风险很大，容易引起大范围的重金属二次污染，使其大规模、长期的农田处理处置蒙上严重的阴影，也使污泥成为日益突出的城市环境问题。因此，如何将产量巨大、成分复杂的污泥无害化、资源化，已成为世界环境界深为瞩目的课题之一。堆肥是利用自然界广泛存在的细菌、放线菌、真菌等微生物，有控制地促进固废中可生物降解的有机物向稳定的类腐殖质物质生化转化的微生物学过程，它既能降解有机质杀死固废中的病原菌又能提供稳定高效的堆肥产品。污泥高温堆肥技术20世纪初就在发达国家研究成功，目前在英国、美国、德国、日本等国家都已经采用高温堆肥技术对城市固体废弃物进行无害化处理，如美国每年约有49%的城市污泥资源化施用与农田或林地。我国污泥的有机质平均含量为37.18%，总氮、总磷和总钾平均含量分别为3.03%、1.52%、0.69%，均超过国家堆肥所需要的养分标准，所以污泥可成为良好的有机源。污泥养分含量高于一般的畜禽粪便，堆肥腐熟速度也比普通农家肥迅速。大量的研究已经证实，堆肥产品的应用前景十分广阔。城市污泥堆肥由于含有的大量N、P、K和多种微量营养元素及丰富的有机质，在用作堆肥提高土壤生产力，改善栽培植物品质方面是一种重要的战略资源。另外，随着人们生活质量的提高，我国园林绿化植物的种植量越来越大，相应的栽培基质需求量也很高，一些名贵的观赏性花卉由于没有合适的基质配方，还需要从国外进口种苗，而多数的苗木花卉移苗时要带走大量肥沃耕层熟土，直接增加运输费用，而且长期种植苗木对土壤的破坏性很大，使地力下降、地面下陷，直接影响土壤的持续生产能力。目前，普遍采用的栽培基质是草炭和岩棉，但是由于天然草炭的挖掘对生态环境构成严重威胁，而且岩棉不可降解，长期也会造成严重的环境污染。因此，世界各国都在寻找草炭和岩棉的替代品。近年来，人们利用农业有机废弃物作为栽培基质，但是存在化学性质稳定性差、盐分高、有机质低、阳离子交换能力差等不利因素，而堆肥产品则克服这些缺点，已经成为逐渐替代草炭的基质材料。然而，现阶段国内在堆肥产品的开发与使用方面主要集中于农业应用，专用于栽培基质的堆肥产品鲜有报道。因此，适时开展污泥堆肥生产园林植物栽培基质技术的研发和推广具有巨大的社会、经济效益和生态效益。因此，城市生活污水处理厂污泥堆肥生产园林植物栽培基质技术是在高温耗氧堆肥的技术基础上，研究主料污泥和药渣等辅料的理化性质，对堆肥初始物料和堆肥过程进行优化，解决了脱水污泥含水量高、不易发酵的关键技术，其主要工艺是将脱水污泥与药渣等辅料按照一定比例均匀混合后，在一定条件下经过中温微生物和高温微生物的降解，以及后腐熟陈化阶段得到腐殖化程度较高的堆肥产品，最后对堆肥产品进行改良，根据不同植物生长特性，开发出营养元素含量高、理化性质适合的园林植物专用栽培基质产品，为城市有机固体废弃物的无害化、减量化处置与资源化利用寻找最佳出路。
发明内容针对
背景技术：
中存在的问题，本发明利用现有的城乡有机固体废弃物资源，如低重金属含量的城市生活污水处理厂脱水污泥、中药厂废渣等，提供一种以城市生活污水厂污泥堆肥生产园林植物专用栽培基质的方法。本发明采用的技术方案是—种园林植物专用栽培基质的生产方法，所述方法包括以质量比(以湿重计)为3:o.52:13的脱水污泥、木屑和废弃药渣为主要原料经堆肥处理获得所述园林植物专用栽培基质；所述脱水污泥为城市生活污水处理厂经脱水至含水量90%(w/w)以上的污泥；所述废弃药渣为中药厂废弃的中药渣，含有约55%(w/w)的水分；所述堆肥处理方法如下将原料混合均匀后，采用条垛式堆肥方式进行堆肥处理，每周翻堆23次，翻堆时添加冷水控制堆体含水率为6070%，堆肥周期为1040天，夏季堆肥周期约为30天，高温期约为15天；冬季堆肥周期约为40天，高温期约为10天。所述原料中脱水污泥、木屑和废弃药渣质量比优选为3:1:2。所述废弃药渣经破碎处理至颗粒长度小于lcm。为增加栽培基质保水性能，所述原料中还可添加质量为脱水污泥、木屑和废弃药渣质量总和2%的保水剂。所述保水剂为树脂保水剂，白色胶粒状，属有机高分子交联物质，表观密度为0.60g/cm3，对去离子水的吸水能力为54.3mL/g，吸水后体积膨大，呈无色胶粒状，吸水后溶4液呈中性，pH值为7.06;作为育苗基质施用时添加，添加量约2%。可采用市购商品，如沈阳基石双龙化工有限公司的JS-1或JS-2型高吸水树脂。本发明通过中试规模的堆肥试验，对污泥与药渣等城乡有机固体废弃物联合堆肥的可行性进行了研究，以期在废弃物综合利用的同时寻求减少氮素损失并且提高产品品质的堆肥初始物料配比和工艺流程。试验采用定期翻堆的条垛式堆肥方式，分别考察了污泥、污泥+木屑和污泥+木屑+药渣不同配比条件下堆肥的物理特征和碳、氮变化特征；以纯污泥和污泥与木屑以3:l混合作为两种对照，分别设两个水平的药渣添加量(加污泥用量的1/3和2/3)，同时添加木屑调节碳氮比，原料联合堆置40天，定期翻堆、采样分析有机碳、总氮、氨氮和硝态氮等的变化，考察不同处理的氮素损失率和温度变化。具体试验过程如下将原材料按表1的比例混匀，条垛式堆置成高1.5m，宽2m，长15m的堆体，采用翻堆供氧，分别在堆体形成的第0，3，7，10，14，17，21，28，38和40天翻堆，取样。取样方法为在每个堆体长度方向上等距离选取4个剖面，在翻堆过程中，分别在各个剖面上5点取样。每次样品总重量在500g左右。试验过程中采用添加冷水控制含水率在65%70%之间，腐熟阶段不浇水让堆体水分自然蒸发至35%以下。表1:堆肥组成成分及理化性质<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>温度是影响微生物活性最显著的因子，常作为反映堆肥过程中微生物生化活动量的宏观指标。整个堆肥过程中CK1的温度随着堆肥时间的增加而上升，但未能上升至50°C以上。Yl与Y2的温度在反应开始第三天温度便分别升高到45t:，48t:，45t:和52t:开始高温阶段的反应，CK2在第5天才上升至45t:，升温速度较慢。Yl的高温阶段持续到第17天左右温度开始逐渐下降至环境温度，进入腐熟阶段。Y2的高温期持续到第28天才开始进入腐熟阶段，且腐熟阶段持续时间较长，反应过程中最高温度达到6(TC以上。CK1的C/N最低，温度低，上升速度慢。除CK1以外，其他处理高温阶段温度均保持在55t:以上三天，均达到卫生标准。试验结果表明添加木屑和药渣等辅料有助于堆肥反应快速启动，促使温度上升并保持55°C以上高温期约两周以上；药渣的添加量若超过40%，则经过40天堆肥后，堆体温度仍高于环境温度，会延长后腐熟阶段；添加药渣的处理升温快，保氮效果好于纯污泥堆肥的对照。与同类堆肥研究相比，本发明技术可以使污泥堆肥快速升温，降低C/N，促进堆肥腐熟，堆肥周期平均縮短1020天，且利用污泥和药渣联合堆肥技术所生产的基质产品具有含水量低(约为30%)，营养元素含量高(N+P+K>15g/kg)，便于储存、运输和使用等特点。基质产品对植物生长具有显著地促进作用，因此，污泥与药渣的联合堆肥完全可以替代传统的草炭作为植物栽培基质，而且比泥炭具有更好的生产效率和生态效益。本发明采用的主要堆肥辅料——中药厂废弃物药渣含有多种有利于植物生长的微量元素，而且具有较大孔隙度，能够促进污泥堆肥的发酵过程，改良基质产品的性质，对施用在土壤中的化肥有缓释作用，同时也适合无土栽培基质的开发，是一种比较合适的污泥堆肥辅料。因此，污泥和药渣的联合堆肥不仅可以优化污泥的堆肥效率，也为中药厂药渣的处置与利用开辟了新的途径。(四)图l为本发明工艺流程图。(五)具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此实施例1:(1)堆肥工艺流程堆肥工艺流程见图1。具体如下将药渣破碎处理为长度小于lcm的颗粒；按照一定比例(湿重比)分别称量脱水污泥、木屑和药渣；在混料系统中将脱水污泥和破碎好的药渣以及木屑混合均匀；控制原料的含水量、碳氮比和pH值在合适范围；进入发酵系统采用条垛式堆肥进行初步堆肥发酵(一次发酵)，定期翻堆供氧，并控制堆体含水率；堆肥过程产生的三废物质进入肥料收集系统集中处理；初步发酵产品过筛后去除大于lcm以上的木屑、稻草等杂物，进入发酵系统进行二次发酵；同时堆温开始下降，则表明生物发酵有机肥已进入腐熟阶段；陈化阶段堆肥再延续发酵35天后可将生物发酵堆肥晒干或烘干，含水量控制在30%以下，进入仓库堆放；精选腐熟产品包装销售；作为育苗基质施用时可添加适量保水剂(树脂类保水剂)以增强产品的保水性能。(2)堆肥原料及配比主料为城市生活污水处理厂脱水污泥(含水量约90%);辅料为木屑和中药厂废弃物药渣(含水量约为55X，经破碎处理后颗粒长度小于lcm);污泥、木屑与药渣的湿重比约为3:1:2，并控制堆体的初始含水率为65%70%，碳氮比为1316，pH值为78之间。(3)堆肥方式条垛式堆肥(堆体高约1.5m，宽约2m，长度随场地大小决定)；定期翻堆供氧(翻堆频率为每周23次)；翻堆时适当添加冷水，控制堆体含水率在60%70%之间；堆肥场地应通风良好，且有遮雨措施。(4)堆肥周期夏季堆肥周期约为30天，高温期约为15天；冬季堆肥周期约为40天，高温期约为10天；适当延长堆体后腐熟与陈化时间，保障堆肥产品的质量稳定。(5)堆肥产品性能优化添加保水剂(生产企业沈阳基石双龙化工有限公司；产品名称高吸水树脂；型号JS-1)以增加栽培基质的保水性能。采用的保水剂为树脂保水剂，白色胶粒状，属有机高分子交联物质，表观密度为0.60g/cm3，对去离子水的吸水能力为54.3mL/g，吸水后体积膨大，呈无色胶粒状，吸水后溶液呈中性，pH值为7.06;作为育苗基质施用时添加，添加量约2%(w/w)。(6)堆肥产品质量控制园林植物栽培基质产品的主要理化性质应符合下表要求。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>权利要求一种园林植物专用栽培基质的生产方法，所述方法包括以质量比为3∶0.5～2∶1～3的脱水污泥、木屑和废弃药渣为主要原料经堆肥处理获得所述园林植物专用栽培基质；所述脱水污泥为城市生活污水处理厂经脱水至含水量90％以上的污泥；所述废弃药渣为中药厂废弃的中药渣；所述堆肥处理方法如下将原料混合均匀后，采用条垛式堆肥方式进行堆肥处理，每周翻堆2～3次，翻堆时添加冷水控制堆体含水率为60～70％，堆肥周期为10～40天。2.如权利要求1所述的栽培基质，其特征在于所述原料脱水污泥、木屑和废弃药渣质量比为3:i:2。3.如权利要求1所述的栽培基质，其特征在于所述废弃药渣经破碎处理至颗粒长度小于lcm。4.如权利要求1所述的栽培基质，其特征在于所述原料中还添加有质量为脱水污泥、木屑和废弃药渣质量总和2%的保水剂。全文摘要本发明提供了一种园林植物专用栽培基质的生产方法，所述方法包括以质量比(以湿重计)为3∶0.5～2∶1～3的脱水污泥、木屑和废弃药渣为主要原料经堆肥处理获得所述园林植物专用栽培基质；所述脱水污泥为城市生活污水处理厂经脱水至含水量90％以上的污泥；本发明采用的主要堆肥辅料——中药厂废弃物药渣含有多种有利于植物生长的微量元素，而且具有较大孔隙度，能够促进污泥堆肥的发酵过程，改良基质产品的性质，对施用在土壤中的化肥有缓释作用，同时也适合无土栽培基质的开发，是一种比较合适的污泥堆肥辅料。文档编号A01G31/00GK101715712SQ20091015496公开日2010年6月2日申请日期2009年12月7日优先权日2009年12月7日发明者王繁申请人:杭州师范大学