一种生态氮肥及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于农作物的肥料领域，更确切的说是涉及一种生态氮肥及其制备方法。
【背景技术】
[0002]生态肥料是一种环境友好型肥料，其含有大量的有机质，施入土壤中可促进土壤中微生物的活性，增强作物抗逆抗病能力，降低作物重茬，连年施用可大大缓解连作障碍，提升农产品品质；还可改良土壤结构，增加土壤的孔隙率，提高土壤的通透性，防止土壤板结，增强土壤中微生物和作物根部的呼吸，促进作物生长，提高土壤肥力；同时可减少水分流失与蒸发、减轻干旱的压力、保肥、减少化肥、减轻盐碱损害，达到提供营养的同时，改善土壤的作用。
[0003]近年来，在国家节能减排的政策推动下，城市污水环境治理取得显著成就，但是污水处理后的大量污泥还未得到有效处理，易对地下水和土壤造成二次污染，危害公众健康。污泥中含有作物需要的氮和钾元素，可为作物提供营养元素，同时还含有大量的有机质以及有益微生物菌，施入在土壤中可增加土壤中的有机碳，促进土壤微生物的繁殖，改善土壤肥力。但是污泥中同样含有大量的寄生虫卵、各种有害菌种和重金属，如果不加以处理作为肥料施入农田中，不仅会对土壤环境造成破坏，还会危害作物生长，危害人类健康。
[0004]氮肥是作物所需的三大营养元素之一，且对作物的生长起着十分重要的作用，但是氮肥易流失或挥发，利用率低，目前为了提高氮肥的利用率，出现了各种形态的缓释氮月巴，如包膜氮肥或者聚脲醛等高分子氮肥。改善土壤和生态环境，目前也出现了一些以污泥作为肥料的新型生态氮肥。中国发明专利公开号CN 103553816A公开了一种利用有机发酵生产缓释肥料及其制备方法，现利用微生物菌对污泥、猪粪等进行发酵，再加入糖蜜、麸皮、氮磷钾混合物、钙镁硫锌铁微量元素肥和膨润土进行混合与搅拌，造粒干燥即得，该技术中并未对污泥中的有害物质进行有效处理。中国发明专利公开号CN 103864494A公开了一种利用秸杆与污泥生产高效有机复合肥的方法，是将秸杆粉碎后浸泡于氨水中氨化后再与污泥混合成堆，加入微生物菌剂进行腐熟发酵后，再与磷肥和钾肥混合制成高效有机复合肥。中国发明专利公开号CN 1982261公开了一种长效复合肥，以城市生活污水处理厂或工业废水处理厂所产生的污泥并加入沸石为主要成分，经混合、搅拌后，再经过厌氧、干燥、杀菌消毒后并配入适量的尿素或碳铵，成球后制成的长效有机复合肥，该技术中对污泥进行了杀菌消毒，可去除一定的寄生虫卵。
[0005]以上专利所述的以污泥作为肥料载体的有机肥，大部分为直接混合，未对污泥进行处理，对作物的生长和人类的健康有着潜在的危害；同时未将污泥中的有机质与无机化肥结合，化肥尤其是氮肥同样容易淋溶或挥发流失，降低氮肥的利用率。
【发明内容】
[0006]为了解决上述的问题，本发明提出了一种生态氮肥。该生态氮肥污泥作为生态有机载体，营养元素以氮肥为主，同时添加有机钛、表面活性剂以及功能添加剂，能够将有机质和无机氮肥结合，防止氮肥的流失，提高氮肥利用率；同时可提高作物根部以及微生物的活性，促进对养分的吸收，平衡土壤中的各营养元素，改善土壤的板结，提升土壤的肥力。
[0007]本发明进一步提供一种生态氮肥的制备方法，该方法是将城市生活污水处理后的污泥先利用高温进行杀菌和杀寄生虫卵，同时进行除臭，再去除污水中的重金属离子，脱去水分，加入氮肥，在表面活性剂的存在下氮肥与污泥进行结合，再加入有机钛和功能添加剂充分混合，干燥即可得到本发明生态氮肥。
[0008]本发明一种生态氮肥，其特征在于:该生态氮肥中采用进行处理后的污泥提供有机质，同时添加有机钛，其组成原料为以下重量份:
污泥:30~40份，
氮肥:30~40份，
有机钛:2~10份，
功能添加剂:20~30份，
表面活性剂:0.2-0.5份。
[0009]上述所述的污泥为城市生活污水处理厂的活性污泥。该污泥中含有氮磷钾元素以及有机质，同时还含有寄生虫卵和少量重金属离子。
[0010]上述所述的氮肥可为尿素、铵盐、硝酸盐和它们的任意组合物。
[0011 ] 上述所述的有机钛为腐殖酸螯合有机钛。
[0012]上述所述的表面活性剂为以下物质中任意一种:N-甲酰烷基亚氨基二嵌段共聚物，聚氧乙烯甲基丙烯酸酯-丙烯氰接枝共聚物，N-甲酰烷基亚氨基二嵌段共聚物和聚氧乙烯甲基丙烯酸酯-丙烯氰接枝共聚物为两亲性梳状共聚物，其分子链上含有氨基、羧基和羟基，能够与氮肥中的酰胺氮和氨根离子发生化学结合，稳定氮肥，同时还可降低污泥的表面张力，与氮肥吸附，防止氮肥流失，提高氮肥的利用率。
[0013]上述所述的功能添加剂为以下几种物质的组合物:沸石，石灰石，高岭土，淀粉，秸杆。其比例为沸石:石灰石:高岭土:淀粉:秸杆=2~4:1~5:1~3:1~2:5~10，其中所述的沸石其粒度为50~80目，所述的秸杆粒度为3~7cm。
[0014]本发明一种生态氮肥，其特征在于:其制备方法具有以下步骤:
(1)将活性污泥加入至浸取灌中，加入活性污泥重量的5~10的清水，采用机械搅拌方式搅拌l~2h后，进行过滤，得到含重金属的液体和含水污泥；
(2)向步骤(I)中的重金属液体加入至另一浸取灌中，加入重金属液体体积的5%~10%的麦饭石吸附重金属，设定机械搅拌转速为50r/min~80r/min,温度设置为40~60°C,搅拌2~4h后停止搅拌，过滤得液体；
(3)将步骤(I)中的含水污泥和步骤(2)中的液体混合加入密闭搅拌反应器中，混合反应，设定搅拌速率为20r/min~50r/min,在此条件下,利用等离子体对其进行照射2~5min后停止照射，设定反应釜温度为130~160°C，压强设为0.1Mpa-Ο.3Mpa，在此条件下反应3~5h ；
(4)将步骤(3)中反应后的物质转移另一开式搅拌反应釜中，设定温度为40~60°C，力口入氮肥和表面活性剂，在50r/min~80r/min的转速下保持反应2~3h后，脱水干燥至水分为10%~15% 以内；
(5)将有机钛和功能添加剂加入至步骤(4)中的开式搅拌反应釜中，充分搅拌混合后，干燥即可得一种生态氮肥。
[0015]上述步骤(I)中用清水对重金属进行去除，本发明所用的污泥为处理城市生活污水后的活性污泥，因此重金属含量相对较低，在清水中利用机械搅拌可将污泥和重金属离子充分分离，使重金属离子从污泥的包裹中游离在水中，再进行固液分离，可得到含重金属离子的液体。
[0016]上述步骤(2)中，麦饭石是天然矿物，对重金属具有很强的吸附，在40~60°C的温度下吸附重金属离子，可大大降低重金属液体中重金属的含量，以达到除去重金属的目的。
[0017]上述步骤(3 )中，将步骤(2 )中的液体与污泥混合，因在步骤(I)中的搅拌提取中，污泥中的可溶性有机物和有益微生物菌会溶解在水中，与重金属离子一起被过滤，因此在重金属液体中残留大部分可水溶的营养物质。其中所用等离子体照射中所使用的等离子体反应器，其输入功率为1000W~5000W，频率为10~20KHZ，照射温度为25 V ~35°C，输入气源压力为0.008MPa~0.020MPa。该等离子体所用气体选用氮气，氮气中的自由电子被加速，获得闻能量，可使污泥细胞破壁，传递各物质能量，提闻内部运动速率，促进有机物的分解，促进厌氧消化反应。
[0018]上述步骤(3)中，等离子体破除污泥细胞壁的同时还可使部分有机物迅速分解为小分子有机物，提供污泥中的部分微生物营养，促进其繁殖。在高温高压的条件下，可杀死寄生虫卵和微生物，同时耐高