專利名稱：一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物污泥有機(jī)肥料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種肥料，具體地涉及一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物污泥有機(jī)肥料及其制 造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的肥料可分為有機(jī)肥、無(wú)機(jī)肥和微生物肥等三種。有機(jī)肥為傳統(tǒng)肥料，如家禽 糞等；無(wú)機(jī)肥為現(xiàn)代科技發(fā)展而出現(xiàn)的人工肥料，如鉀肥、磷肥、氮肥等；微生物肥為各種 微生物產(chǎn)品，如固氮菌、根瘤菌等。然而，這幾種肥料各有其優(yōu)缺點(diǎn)，如傳統(tǒng)有機(jī)肥肥效較 慢，并且由于體積大，使用不便；無(wú)機(jī)肥如各種化肥，由于使用方便，且肥效快，是目前使用 最多的肥料，但長(zhǎng)期使用，引起土壤板結(jié)，有益微生物菌群受到破壞，造成農(nóng)作物產(chǎn)量、品質(zhì) 不能持續(xù)發(fā)展。生物有機(jī)肥是未來(lái)發(fā)展方向之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)城市日污水排放量已達(dá)133. 7億噸。污水經(jīng)過(guò)處理后，其體 積的0. 5% 將轉(zhuǎn)化為固態(tài)的凝聚體沉降下來(lái)，這就是通常所說(shuō)的污泥。據(jù)估算，目前 我國(guó)城市污水處理廠每年排放的污泥量(干重)大約為900萬(wàn)噸，占我國(guó)總固體廢棄物的 3. 2%，而且年增長(zhǎng)率大于10%。污泥的成分很復(fù)雜，是由多種微生物形成的菌膠團(tuán)與其吸附的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物組 成的集合體，除含有大量的水分外(可高達(dá)80%以上)，還含有難降解的有機(jī)物以及病原微 生物和寄生蟲(chóng)卵等。大量的未經(jīng)處理的污泥任意堆放和排放對(duì)環(huán)境造成了新的污染，特別 是在我國(guó)城市化水平較高的城市與地區(qū)，污泥處理處置問(wèn)題已經(jīng)十分突出。作為污水行業(yè) 發(fā)展的瓶頸，污泥處理問(wèn)題現(xiàn)在是所有污水處理廠都必須面對(duì)并感到頭痛的一件事。目前，污泥的處置方法主要有填埋、焚燒和農(nóng)用。(1)污泥的衛(wèi)生填埋污泥衛(wèi)生填埋始于20世紀(jì)60年代，是一項(xiàng)比較成熟的污泥 處置技術(shù)。污泥既可單獨(dú)填埋也可與生活垃圾和工業(yè)廢物一起填埋。這種處置方法簡(jiǎn)單、易 行、成本低，污泥又不需要高度脫水，適應(yīng)性強(qiáng)。填埋場(chǎng)一般為廢棄的礦坑或天然的低洼地。 但是污泥填埋也存在一些問(wèn)題，尤其填埋滲濾液和氣體的形成。滲濾液是一種被嚴(yán)重污染 的液體，如果填埋場(chǎng)選址或運(yùn)行不當(dāng)，這種液體就會(huì)進(jìn)入地下水層，污染地下水環(huán)境。填埋 場(chǎng)產(chǎn)生的氣體主要是甲烷，若不采取適當(dāng)措施會(huì)引起爆炸和燃燒。另外，適合污泥填埋的場(chǎng) 所也因城市污泥的大量產(chǎn)出而越來(lái)越有限，這也限制了該法的進(jìn)一步發(fā)展。(2)污泥的焚燒濕污泥干化后再直接焚燒應(yīng)用得較為普遍，沒(méi)有經(jīng)過(guò)干化的污 泥直接進(jìn)行焚燒不僅十分困難，而且在能耗上也是極不經(jīng)濟(jì)的。以焚燒為核心的污泥處理 方法能使有機(jī)物全部碳化，殺死病原體，可最大限度地減少污泥體積；但是其缺點(diǎn)在于處理 設(shè)施投資大，處理費(fèi)用高。(3)污泥的土地利用污泥土地利用因投資少、能耗低、運(yùn)行費(fèi)用低、有機(jī)部分可 轉(zhuǎn)化成土壤改良劑成分等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N處置方式，這種處置方式是 把污泥應(yīng)用于農(nóng)田、菜地、果園、草地、市政綠化、育苗基質(zhì)及嚴(yán)重?cái)_動(dòng)的土地修復(fù)與重建 等?？茖W(xué)合理的土地利用，可減少污泥帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)。
然而，污泥直接利用于土地有以下幾個(gè)方面的缺點(diǎn)①往農(nóng)村輸送受季節(jié)限制很 大，春末到秋末之間田地里長(zhǎng)滿了農(nóng)作物，沒(méi)有空閑地，農(nóng)村難以接收污泥。②脫水后的污 泥呈膠質(zhì)狀且散發(fā)濃烈的臭氣，運(yùn)輸途中，撒漏在所難免，對(duì)沿途環(huán)境影響很大。③污泥含 水率高達(dá)85%左右，既不利于施肥作業(yè)，又不便于貯存保管；而且拉去一車(chē)污泥，固化物不 足五分之一，其余全是水，對(duì)運(yùn)力是很大的浪費(fèi)。④未經(jīng)無(wú)害化、穩(wěn)定化等工藝處理的污泥 會(huì)對(duì)農(nóng)田、農(nóng)作物及周?chē)h(huán)境造成嚴(yán)重的污染。因此，提供一種有效、方便的污泥處理方法十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物污泥有機(jī)肥料，其以發(fā)酵熟化污 泥為主要基質(zhì)，添加菌劑后造粒，制成生物污泥有機(jī)肥料，解決生產(chǎn)中的污泥占地多、二次 污染重、處理量少的難題，且可以改善因長(zhǎng)期使用化肥引起的土壤問(wèn)題。本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物污泥有機(jī)肥料，該肥料為顆粒狀，分為內(nèi)層和外層雙層 結(jié)構(gòu)，其中該肥料內(nèi)外層的基質(zhì)都為污泥，按重量比內(nèi)層含靈芝真菌6% 15%、巨大芽孢 桿菌1 5%，外層含巨大芽孢桿菌6 15%。該肥料外層含巨大芽孢桿菌，巨大芽孢桿菌協(xié)同積集有益微生物菌群并抑制有害 菌的生長(zhǎng)，且巨大芽孢桿菌能固定并轉(zhuǎn)化空氣中的氮、活化分解磷礦物，能較快改善土壤的 速效養(yǎng)分活性，降低化肥的副作用；該肥料內(nèi)層含靈芝真菌及少量巨大芽孢桿菌構(gòu)成，靈芝 真菌能產(chǎn)生多種促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育的多種成份，它與植物內(nèi)生真菌構(gòu)成植物根系環(huán)境的有 益微生物菌群，促進(jìn)植物根系對(duì)營(yíng)養(yǎng)成份的吸收。本發(fā)明的有機(jī)肥顆粒，內(nèi)外層都含有巨大 芽孢桿菌，其可抑制有害菌的生長(zhǎng)，從而為內(nèi)層的靈芝真菌提供有利的生長(zhǎng)環(huán)境；內(nèi)層的靈 芝真菌除產(chǎn)生促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育的成分外，還產(chǎn)生多糖等多種有利芽孢桿菌生長(zhǎng)的成分， 它們能共生共存、協(xié)同積集有益微生物菌群。因此，本發(fā)明利用污泥為靈芝真菌和巨大芽孢 桿菌提供必要的生長(zhǎng)條件，經(jīng)過(guò)靈芝真菌和巨大芽孢桿菌的協(xié)同作用，一方面可改善土壤， 另一方面促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。經(jīng)田間實(shí)驗(yàn)，該肥料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)明顯提高作物產(chǎn)量。所述的顆粒內(nèi)徑為1. 0 2. 5mm,內(nèi)外徑總計(jì)2. 5 5mm。更佳地，所述的顆粒內(nèi) 徑為2. Omm,內(nèi)外徑總計(jì)3mm。所述的污泥有機(jī)肥為污水處理廠的污泥或造紙廠廢料污泥或養(yǎng)殖業(yè)污泥。所述的污泥在造粒前經(jīng)發(fā)酵后使用。本發(fā)明的另一技術(shù)方案如下一種生產(chǎn)具有雙層結(jié)構(gòu)的生物污泥有機(jī)肥料的方法，包括以下步驟a、污泥進(jìn)行發(fā)酵；b、測(cè)定發(fā)酵后的污泥含水量，調(diào)節(jié)含水量為8 18% ；C、發(fā)酵后的污泥添加菌劑后，利用造粒機(jī)造粒，使顆粒成為內(nèi)層和外層雙層結(jié)構(gòu)， 其中內(nèi)層按重量比含靈芝真菌6% 15%、巨大芽孢桿菌1 5%，外層含巨大芽孢桿菌 6 15%。前述步驟a的污泥有機(jī)肥為污水處理廠的污泥或造紙廠廢料污泥或養(yǎng)殖業(yè)污泥。步驟c所述造粒過(guò)程中產(chǎn)品溫度控制范圍為35°C 40°C。
一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物污泥有機(jī)肥料的使用方法，營(yíng)養(yǎng)袋苗在種植2天前用復(fù) 合微生物菌肥與水按1 40 60的比例攪勻，靜置后灌根，或?qū)⒃撚袡C(jī)肥料顆粒直接施加 于作物土壤。由上述描述可知，本發(fā)明創(chuàng)造性地提供了一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物污泥有機(jī)肥料 及其制備方法，本發(fā)明采用發(fā)酵污泥為靈芝真菌和巨大芽孢桿菌提供必要的生長(zhǎng)條件；巨 大芽孢桿菌可改善土壤，并為靈芝真菌提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境；靈芝真菌可促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā) 育和促進(jìn)巨大芽孢桿菌生長(zhǎng)，因此，本發(fā)明方法一方面可大量轉(zhuǎn)換污泥為生物污泥有機(jī)肥 料，解決污泥占地多、二次污染重、處理量少的難題；另一方面能較快改善土壤的速效養(yǎng)分 活性，降低化肥的副作用，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，同時(shí)取得經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。
具體實(shí)施例方式材料(1)污泥污泥由廈門(mén)市污水處理廠提供。當(dāng)然，除了污水處理廠污泥外，其它污 泥，例如造紙廠廢料污泥，養(yǎng)殖業(yè)污泥等也可采用。(2)微生物菌劑購(gòu)買(mǎi)自華僑大學(xué)化工學(xué)院，菌株為巨大芽孢桿菌 (Bacillusmegaterium B601)及靈芝真菌(Ganoderma lucidum G601)。必須說(shuō)明的是，本 實(shí)施例的微生物菌劑僅為舉例，有前述作用的其它巨大芽孢桿菌和靈芝真菌菌株也可用于 本發(fā)明。1、污泥發(fā)酵采用常規(guī)方法對(duì)常規(guī)發(fā)酵菌劑接種量、含水率、C/N比、通風(fēng)量等方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研 究，確定最佳工藝參數(shù)，以溫度及終點(diǎn)C/N為測(cè)定指標(biāo)。接種發(fā)酵菌劑可提高發(fā)酵溫度，使 菌肥發(fā)酵的高溫期提前，高溫持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)，從而加速堆料中有機(jī)物的分解；為了節(jié)省成 本，選擇最適接種量為1%。最佳C/N比的確定C/N為30 1 35 1時(shí)，生活垃圾發(fā)酵過(guò)程中的變化最為明顯。而菌肥物料未 經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)時(shí)，C/N接近30 1。因此，根據(jù)理論值確定菌肥原料C/N為30 1，在發(fā)酵前每 IOOkg菌肥物料添加1. 5kg木屑即可調(diào)節(jié)。污泥發(fā)酵也可采用高溫工業(yè)發(fā)酵法。所述的高溫發(fā)酵法為發(fā)酵倉(cāng)工業(yè)發(fā)酵，其發(fā) 酵溫度為50°C 70°C。2、包衣工藝設(shè)計(jì)發(fā)酵后的污泥冷卻后，測(cè)定發(fā)酵污泥的含水量，較佳的含水量為8 18%。如果污 泥含水量過(guò)低，可加水；若過(guò)高，可添加食用菌培養(yǎng)基(如培養(yǎng)木耳后的廢棄袋裝菌土)、煙 葉下腳料等調(diào)節(jié)。調(diào)整好含水量的發(fā)酵污泥，添加靈芝真菌和巨大芽孢桿菌菌劑，利用造粒機(jī)造粒， 使顆粒成為內(nèi)層和外層雙層結(jié)構(gòu)，其中按重量比內(nèi)層含靈芝真菌6% 15%、巨大芽孢桿 菌1 5 %，外層含巨大芽孢桿菌6 15 %。該肥料顆粒內(nèi)外層結(jié)構(gòu)由圓盤(pán)造粒機(jī)(如河南 省產(chǎn)的金鑫300型圓盤(pán)造粒機(jī)等均可)兩次制造而成，第一次制造內(nèi)層，第二次制造外層。造粒條件為包衣前的產(chǎn)品預(yù)熱時(shí)間為10 30min，包衣過(guò)程中產(chǎn)品溫度控制范 圍為35 40°C。流量600kg/h,風(fēng)量控制IOOOmVh0
所述的顆粒內(nèi)徑為1. 0 2. 5mm,內(nèi)外徑總計(jì)2. 5 5mm。更佳地，所述的顆粒內(nèi) 徑為2. Omm,內(nèi)外徑總計(jì)3mm。3菌肥處理君子蘭苗木的根系君子蘭營(yíng)養(yǎng)袋苗在種植2天前用復(fù)合微生物菌肥與水按1 40 1 60的比例 攪勻，靜置5min后灌根。每200株苗用500g的復(fù)合微生物菌肥量。對(duì)照區(qū)苗木同樣在種 植前2d用水澆濕、澆透。種植試驗(yàn)地按隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)4次，每個(gè)重復(fù)有2個(gè)小區(qū)。菌肥處理君子蘭苗根系的生長(zhǎng)觀察經(jīng)復(fù)合微生物菌肥處理過(guò)的君子蘭苗其地徑、株高生長(zhǎng)比未處理的苗分別提高了 14.3%、19.6%，兩者差異均達(dá)到顯著水平。其側(cè)須根總量比對(duì)照增加15.2%，葉片顏色也 有明顯的差異，復(fù)合微生物菌肥處理對(duì)君子蘭苗生長(zhǎng)有顯著影響，有利于君子蘭早期生長(zhǎng)， 節(jié)省投資成本。除采用稀釋灌根法應(yīng)用于君子蘭苗木外，本發(fā)明雙層結(jié)構(gòu)的生物污泥肥料產(chǎn)品也 可直接以顆粒直接施加于作物根部土壤，例如，使用于蔬菜生長(zhǎng)，促進(jìn)蔬菜增產(chǎn)16% ；使用 于茶樹(shù)生長(zhǎng)，促進(jìn)葉片增產(chǎn)20% ；使用于蝴蝶蘭，縮短了蝴蝶蘭溫室栽培時(shí)間8天。上述僅為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用 此構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)范圍的行為。
權(quán)利要求
1.一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物污泥有機(jī)肥料，該肥料為顆粒狀，分為內(nèi)層和外層雙層結(jié) 構(gòu)，其特征在于該肥料內(nèi)外層的基質(zhì)都為污泥，其中按重量比內(nèi)層含靈芝真菌6% 15% 及巨大芽孢桿菌1 5%，外層含巨大芽孢桿菌6 15%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物污泥有機(jī)肥料，其特征在于所述的 顆粒內(nèi)徑為1. 0 2. 5mm,內(nèi)外徑總計(jì)2. 5 5mm。
3.如權(quán)利要求2所述的一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物污泥有機(jī)肥料，其特征在于所述的 顆粒內(nèi)徑為2. Omm,內(nèi)外徑總計(jì)3. 0mm。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物污泥有機(jī)肥料，其特征在于所 述的污泥為污水處理廠的污泥或造紙廠廢料污泥或養(yǎng)殖業(yè)污泥。
5.如權(quán)利要求4所述的一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物污泥有機(jī)肥料，其特征在于所述的 污泥經(jīng)發(fā)酵后使用。
6.一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物污泥有機(jī)肥料的方法，其特征在于包括以下步驟a、污泥進(jìn)行發(fā)酵；b、測(cè)定發(fā)酵后的污泥含水量，調(diào)節(jié)含水量為8 18%；c、調(diào)節(jié)好含水量的發(fā)酵污泥添加靈芝真菌及巨大芽孢桿菌菌劑，利用造粒機(jī)造粒，使 顆粒成為內(nèi)層和外層雙層結(jié)構(gòu)，其中按重量比內(nèi)層含靈芝真菌6% 15%及巨大芽孢桿菌 1 5%，外層含巨大芽孢桿菌6 15%。
7.如權(quán)利要求6所述的一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物污泥有機(jī)肥料的方法，其特征在于 步驟a所述的污泥為污水處理廠的污泥或造紙廠廢料污泥或養(yǎng)殖業(yè)污泥。
8.如權(quán)利要求6所述的一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物污泥有機(jī)肥料的方法，其特征在于 所述造粒過(guò)程中產(chǎn)品溫度控制范圍為35°C 40°C。
9.一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物污泥有機(jī)肥料的使用方法，其特征在于營(yíng)養(yǎng)袋苗在種植 2天前用復(fù)合微生物菌肥與水按1 40 60的比例攪勻，靜置后灌根，或?qū)⒃撚袡C(jī)肥料顆 粒直接施加于作物根部土壤。
10.一種污泥的利用方法，其特征在于，按權(quán)利要求6所述的方法將污泥制成雙層結(jié)構(gòu) 的生物污泥有機(jī)肥料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有雙層結(jié)構(gòu)的生物污泥有機(jī)肥料及其制造方法，該肥料為顆粒狀，分為內(nèi)層和外層結(jié)構(gòu)，其中該肥料內(nèi)外層的基質(zhì)都為污泥，按重量比內(nèi)層含靈芝真菌6％～15％、巨大芽孢桿菌1～5％，外層含巨大芽孢桿菌6～15％。本發(fā)明方法一方面可大量轉(zhuǎn)換污泥為生物污泥有機(jī)肥料；另一方面能較快改善土壤的速效養(yǎng)分活性，降低化肥的副作用，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，取得經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。
文檔編號(hào)C05G3/04GK102115346SQ20101000329
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月6日
發(fā)明者劉美玲, 戴蘭華, 許傳俊, 許文江 申請(qǐng)人:福建省亞熱帶植物研究所, 許文江