申请日2019.04.08
公开(公告)日2019.05.24
IPC分类号C05G3/00
摘要
本发明属于农业技术领域，涉及一种活性污泥制备得到的有机肥料及其制备方法与应用，所述制备方法包括如下步骤：混合秸秆、竹子、蓝藻，并在无氧的条件下加热，冷却后得到预处理混合物;混合活性污泥与所得预处理混合物，然后在无氧且真空的条件下加热，冷却后得到混合污泥;混合所得混合污泥与培养液，堆肥处理，得到堆肥后污泥;混合水镁石纤维、碳酸钙粉与所得堆肥后污泥，经造粒、干燥后，得到有机肥料;所述培养液由无菌水、乳酸菌、酵母菌以及氧化亚铁硫杆菌组成。本发明提供的制备方法能够充分利用活性污泥，活性污泥能够充分吸收秸秆、蓝藻以及竹子释放的有效成分，并能够起到缓释肥效的效果。
权利要求书
1.一种利用活性污泥制备有机肥料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)混合秸秆、竹子和蓝藻，并在无氧的条件下加热，冷却后得到预处理混合物;
(2)混合活性污泥与步骤(1)所得预处理混合物，然后在无氧且真空的条件下加热，冷却后得到混合污泥;
(3)混合步骤(2)所得混合污泥与培养液，堆肥处理，得到堆肥后污泥;
(4)混合水镁石纤维、碳酸钙粉与步骤(3)所得堆肥后污泥，经造粒、干燥后，得到有机肥料;
其中，所述培养液由无菌水、乳酸菌、酵母菌以及氧化亚铁硫杆菌组成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述秸秆、竹子与蓝藻的质量比为(4-8):(12-16):(1-4)，优选为3:7:1。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述加热的温度为180-240℃，优选为210-230℃;
优选地，步骤(1)所述加热的时间为60-80min，优选为65-75min;
优选地，步骤(1)所述冷却后的温度为20-30℃，优选为24-27℃。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述活性污泥的含水量为60-80%，优选为65-75%;
优选地，所述活性污泥与预处理混合物的质量比为(3-8):1，优选为(4-6):1。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述加热的温度为120-150℃，优选为130-140℃;
优选地，步骤(2)所述加热的时间为30-60min，优选为40-50min;
优选地，步骤(2)所述冷却后的温度为20-30℃，优选为24-27℃。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述培养液为所述混合污泥的5-10wt.%，优选为6-8wt.%;
优选地，所述培养液中乳酸菌的质量分数为10-16wt.%，优选为12-14wt.%;
优选地，所述培养液中酵母菌的质量分数为8-20wt.%，优选为12-16wt.%;
优选地，所述培养液中氧化亚铁硫杆菌的质量分数为4-8wt.%，优选为5-7wt.%;
优选地，步骤(3)所述堆肥的时间为25-36d，优选为27-32d;
优选地，所述堆肥时，每4-8d翻动一次，优选为每6d翻动一次。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述水镁石纤维为堆肥后污泥的4-8wt.%，优选为5-7wt.%;
优选地，所述碳酸钙粉为堆肥后污泥的2-6wt.%，优选为3-5wt.%;
优选地，所述干燥的温度为40-60℃，优选为45-55℃;
优选地，所述干燥的时间为40-80min，优选为50-70min;
优选地，所述造粒干燥后所得有机肥料的粒径为3-8mm，优选为4-6mm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将秸秆、竹子和蓝藻按照质量比(4-8):(12-16):(1-4)进行混合，并在无氧的条件下加热60-80min，加热的温度为180-240℃，冷却至20-30℃后得到预处理混合物;
(2)将含水量为60-80%的活性污泥与步骤(1)所得预处理混合物按照质量比(3-8):1进行混合，然后在无氧且真空的条件下加热30-60min，加热的温度为120-150℃，冷却至20-30℃后得到混合污泥;
(3)混合步骤(2)所得混合污泥与培养液，培养液为所述混合污泥的5-10wt.%，堆肥处理25-36d，每4-8d翻动一次，得到堆肥后污泥，所述培养液由无菌水、乳酸菌、酵母菌以及氧化亚铁硫杆菌组成，培养液中乳酸菌的质量分数为10-16wt.%，酵母菌的质量分数为8-20wt.%，氧化亚铁硫杆菌的质量分数为4-8wt.%;
(4)混合水镁石纤维、碳酸钙粉与步骤(3)所得堆肥后污泥，水镁石纤维为堆肥后污泥的4-8wt.%，碳酸钙粉为堆肥后污泥的2-6wt.%，经造粒，40-60℃干燥40-80min后，得到粒径为3-8mm有机肥料。
9.根据权利要求1-8任一项所述方法制备得到的有机肥料。
10.根据权利要求9所述的有机肥料用于土壤增肥的应用。
说明书
一种利用活性污泥制备得到的有机肥料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于农业技术领域，涉及一种有机肥料的制备方法，尤其涉及一种利用活性污泥制备得到的有机肥料及其制备方法与应用。
背景技术
随着大中型污水处理厂的投入运行，污水处理率不断提高，但污泥产量也迅速增加，当污水处理厂中活性污泥的污水处理能力下降后，剩余活性污泥的利用价值降低，但剩余活性污泥中仍然含有大量的微生物、微生物所吸附的有机物、微生物代谢产物、多糖、蛋白质以及纤维素等物质。而将这些活性污泥作为肥料进行使用，可以满足植物对养分的需求。
CN 1354158 A公开了一种利用城市污泥生产生物性有机复合肥料的方法，该方法利用城市污泥，将城市污泥脱水发酵处理后与固氮菌、解磷菌、解钾菌的混合物充分混合，使其成为生物型有机复合肥料。
CN 103626596 A公开了一种用活性污泥制备肥料的方法，该方法将活性污泥与水混合后过筛，加入硫酸铁搅拌，离心分离，在得到的固体混合物中加入聚丙烯酰胺、胺鲜酯、聚天冬胺酸搅拌后加入造粒机造粒。
上述文件公开了活性污泥制备肥料的方法，制备得到的肥料虽然能够提供植物生长所需的营养物质，但并未对肥效释放以及活性污泥中的重金属残留进行讨论。
CN 106748105 A公开了一种基于造纸污泥的有机缓释复合肥料，该有机缓释复合肥料包括腐殖酸、固氮菌、水溶性有机硅、尿素、磷酸二氢铵、氮-吡啶、骨粉以及草木灰，该方法通过在复合肥料中添加有机硅来形成一定的缓释效果，但成本较高。
CN 105948885 A公开了一种活性污泥有机肥料及其制备方法，该有机肥料采用活性污泥作为主要原料，同时还添加有秸秆粉、食用菌肥料、木醋液等多种组分，还通过在活性污泥中添加土壤调理剂来缓解活性污泥中重金属离子对土壤理化性质造成的不利影响。但仍然存在重金属离子的富集情况。
因此，开发一种活性污泥制备得到的有机肥料及其制备方法与应用，使该方法制备得到的有机肥料的肥效高，肥效持续时间长且重金属离子的含量低，具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种活性污泥制备得到的有机肥料及其制备方法与应用，能够使得系统具有较高的安全性、稳定性及可靠性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种活性污泥制备得到的有机肥料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)混合秸秆、竹子、蓝藻，并在无氧的条件下加热，冷却后得到预处理混合物;
(2)混合活性污泥与步骤(1)所得预处理混合物，然后在无氧且真空的条件下加热，冷却后得到混合污泥;
(3)混合步骤(2)所得混合污泥与培养液，堆肥处理，得到堆肥后污泥;
(4)混合水镁石纤维、碳酸钙粉与步骤(3)所得堆肥后污泥，经造粒、干燥后，得到有机肥料;
所述培养液由无菌水、乳酸菌、酵母菌以及氧化亚铁硫杆菌组成。
优选地，步骤(1)所述秸秆、竹子与蓝藻的质量比为(4-8):(12-16):(1-4)，例如可以是4:12:1、5:13:2、6:14:3、7:15:4或3:7:1，优选为3:7:1。
本发明所述秸秆可以是水稻秸秆、小麦秸秆、棉花秸秆、甘蔗秸秆或玉米秸秆中的任意一种或至少两种的混合物，典型但非限制性的组合包括水稻秸秆与小麦秸秆组合，水稻秸秆与棉花秸秆的组合，小麦秸秆与甘蔗秸秆的组合，小麦秸秆、棉花秸秆与玉米秸秆的组合，水稻秸秆、棉花秸秆、甘蔗秸秆与玉米秸秆的组合或水稻秸秆、小麦秸秆、棉花秸秆、甘蔗秸秆与玉米秸秆的组合。本领域的技术人员可以根据实际工艺情况进行合理的选择。
本发明所述秸秆与竹子为经过切碎处理的秸秆与竹子，本领域的技术人员可以根据实际工艺情况选择合适的秸秆切碎长度以及竹子切碎长度，例如秸秆的切碎长度可以是1-3cm，竹子的切碎长度可以是1-3cm。
优选地，步骤(1)所述加热的温度为180-240℃，例如可以是180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃或240℃，优选为210-230℃。
优选地，步骤(1)所述加热的时间为60-80min，例如可以是60min、65min、70min、75min或80min，优选为65-75min。
优选地，步骤(1)所述冷却后的温度为20-30℃，例如可以是20℃、22℃、24℃、27℃或30℃，优选为24-27℃。
优选地，步骤(2)所述活性污泥的含水量为60-80%，例如可以是60%、65%、70%、75%或80%，优选为65-75%。
优选地，所述活性污泥与预处理混合物的质量比为(3-8):1，例如可以是3:1、4:1、5:1、6:1、7:1或8:1，优选为(4-6):1。
优选地，步骤(2)所述加热的温度为120-150℃，例如可以是120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃或150℃，优选为130-140℃。
优选地，步骤(2)所述加热的时间为30-60min，例如可以是30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min，优选为40-50min。
优选地，步骤(2)所述冷却后的温度为20-30℃，例如可以是20℃、22℃、24℃、27℃或30℃，优选为24-27℃。
优选地，步骤(3)所述培养液为所述混合污泥的5-10wt.%，例如可以是5wt.%、6wt.%、7wt.%、8wt.%、9wt.%或10wt.%，优选为6-8wt.%。
优选地，所述培养液中乳酸菌的质量分数为10-16wt.%，例如可以是10wt.%、11wt.%、12wt.%、13wt.%、14wt.%、15wt.%或16wt.%，优选为12-14wt.%。
优选地，所述培养液中酵母菌的质量分数为8-20wt.%，例如可以是8wt.%、10wt.%、12wt.%、14wt.%、16wt.%、18wt.%或20wt.%，优选为12-16wt.%。
优选地，所述培养液中氧化亚铁硫杆菌的质量分数为4-8wt.%，例如可以是4wt.%、5wt.%、6wt.%、7wt.%或8wt.%，优选为5-7wt.%。
优选地，步骤(3)所述堆肥的时间为25-36d，例如可以是25d、27d、30d、32d、34d或36d，优选为27-32d。
优选地，所述堆肥时，每4-8d翻动一次，例如可以是4d、5d、6d、7d或8d，优选为每6d翻动一次。
优选地，步骤(4)所述水镁石纤维为堆肥后污泥的4-8wt.%，例如可以是4wt.%、5wt.%、6wt.%、7wt.%或8wt.%，优选为5-7wt.%。
优选地，所述碳酸钙粉为堆肥后污泥的2-6wt.%，例如可以是2wt.%、3wt.%、4wt.%、5wt.%或6wt.%，优选为3-5wt.%。
优选地，所述干燥的温度为40-60℃，例如可以是40℃、45℃、50℃、55℃或60℃，优选为45-55℃。
优选地，所述干燥的时间为40-80min，例如可以是40min、45min、50min、55min、60min、65min、70min、75min或80min，优选为50-70min。
优选地，所述造粒干燥后所得有机肥料的粒径为3-8mm，例如可以是3mm、4mm、5mm、6mm、7mm或8mm，优选为4-6mm。
作为本发明第一方面所述制备方法的优选技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将秸秆、竹子、蓝藻按照质量比(4-8):(12-16):(1-4)进行混合，并在无氧的条件下加热60-80min，加热的温度为180-240℃，冷却至20-30℃后得到预处理混合物;
(2)将含水量为60-80%的活性污泥与步骤(1)所得预处理混合物按照质量比(3-8):1进行混合，然后在无氧且真空的条件下加热30-60min，加热的温度为120-150℃，冷却至20-30℃后得到混合污泥;
(3)混合步骤(2)所得混合污泥与培养液，培养液为所述混合污泥的5-10wt.%，堆肥处理25-36d，每4-8d翻动一次，得到堆肥后污泥，所述培养液由无菌水、乳酸菌、酵母菌以及氧化亚铁硫杆菌组成，培养液中乳酸菌的质量分数为10-16wt.%，酵母菌的质量分数为8-20wt.%，氧化亚铁硫杆菌的质量分数为4-8wt.%;
(4)混合水镁石纤维、碳酸钙粉与步骤(3)所得堆肥后污泥，水镁石纤维为堆肥后污泥的4-8wt.%，碳酸钙粉为堆肥后污泥的2-6wt.%，经造粒，40-60℃干燥40-80min后，得到粒径为3-8mm有机肥料。
第二方面，本发明提供了如第一方面所述制备方法制备得到的有机肥料。
第三方面，本发明提供了如第二方面所述的有机肥料用于土壤增肥的应用。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过将秸秆、竹子、蓝藻与活性污泥在特定的工艺条件下制备有机肥料，充分利用活性污泥，活性污泥能够充分吸收秸秆、蓝藻以及竹子释放的有效成分，并能够起到缓释肥效的效果，用于花生施肥时，花生的亩产量能够达到492.7-536.8Kg。