申请日2009.09.15
公开(公告)日2010.05.26
IPC分类号C05G3/00; C05F7/00; C05F17/00
摘要
本发明提供了一种利用城市生活污泥制作花卉有机缓释肥的方法。该方法的大致流程为：原始污泥→晾晒脱水→粉碎→添加微生物和膨胀物→堆沤发酵→烘干→粉碎→过筛→添加无机肥料→造粒→二次烘干→冷却→筛分→计量包装。本发明提供的制作花卉有机缓释肥的方法生产工艺简单，生产成本低，综合利用城市污水处理产生的生活污泥，化害为利、变废为宝，实现污泥减量化、无害化和资源化提供了有效的技术方法和途径。
权利要求书
1.一种利用城市生活污泥制作的花卉有机缓释肥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将城市生活污泥晾晒成块状污泥，用粉碎机或破碎机破碎后过筛网，制成粒径≤10mm的污泥小粒;
(2)按污泥体积，添加22%～25%的草炭土和5%～8%的甘蔗渣，搅拌混匀，备用;
(3)在上述污泥原料中添加EM微生物菌群，使EM微生物菌群和污泥原料充分搅拌混匀，堆沤发酵5～8天;
(4)敞开发酵好的污泥原料，经初步晾晒降低其含水量，然后使用烘干机将污泥原料高温烘干，进一步降低含水量至13%以下;
(5)将干燥过的污泥原料，经粉碎机粉碎后过筛网，进一步剔除杂质，然后在其中添加无机原料，并将二者经搅拌机充分混合;
(6)将上述混配好的有机缓释肥原料，输送到圆盘造粒机造粒，造粒产物直接输送到滚筒式二次烘干机，烘干至含水量10%以下;
(7)二次烘干后的有机缓释肥颗粒冷却以后，经适当孔径的筛网筛分，再计量、包装。
2.根据权利要求1所述的利用城市生活污泥制作的花卉有机缓释肥的方法，其特征在于，在所述步骤(5)中，按重量百分比，所添加的无机原料种类和数量分别为：
尿素1.5%～5%
磷酸铵1.5%～3%
氯化钾1%～2%
磷酸二氢钾1%～2%
过磷酸钙0.5%～2%。
3.根据权利要求1所述的利用城市生活污泥制作的花卉有机缓释肥的方法，其特征在于，在所述步骤(3)中EM微生物菌群的添加方法为，将粉状的EM微生物菌群配制为1000倍的微生物菌液，按每立方米污泥原料中250ml微生物菌液的比例添加。
4.根据权利要求3所述的利用城市生活污泥制作的花卉有机缓释肥的方法，其特征在于，所述EM微生物菌群是由双岐菌、乳酸菌、好氧芽孢杆菌、光合细菌、酵母菌、放线菌和醋酸菌单一菌种混合而成的高效微生物复合菌种。
5.根据权利要求1至4任一项所述的利用城市生活污泥制作的花卉有机缓释肥的方法，其特征在于，在所述步骤(4)中烘干机物料进口温度500℃～600℃，出口温度60℃～100℃。
6.根据权利要求1至4任一项所述的利用城市生活污泥制作的花卉有机缓释肥的方法，其特征在于，在所述步骤(6)中二次烘干进料口温度为400℃～500℃，出料口温度为50℃～75℃。
说明书
利用城市生活污泥制作花卉有机缓释肥的方法
技术领域
本发明涉及一种花卉有机缓释肥的制作方法，特别是涉及一种利用城市生活污泥制作花卉有机缓释肥的方法。
背景技术
花卉的施肥是一大难题，不仅要满足最基本的氮、磷、钾三要素的需求之外，还需要搭配多种保障植物正常生长的微量元素。现有的花卉有机缓释肥大多采用畜禽粪便、豆饼、麻饼等作为原料来制作，制作的工艺很复杂，相应也增加了生产成本，堆肥发酵周期长，腐熟不彻底;而且一般还采用包膜材料，包裹以后，肥料的无机养分比一般的无机缓释肥见效更慢，有机养分的分解释放受到较大的阻碍，经试验表明，外加包膜有画蛇添足之嫌，还无谓增加了成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种利用城市生活污泥制作花卉有机缓释肥的方法。该方法工艺简单，生产成本低，它综合利用城市污水处理产生的生活污泥作为原料，变废为宝，有明显的经济效率和生态效率。
本发明所采用的技术方案是：本发明提供的一种利用城市生活污泥制作花卉有机缓释肥的方法，包括以下步骤：
(1)将城市生活污泥晾晒成块状污泥，用粉碎机或破碎机破碎后过筛网，制成粒径≤10mm的污泥小粒;
(2)按污泥体积，添加22%～25%的草炭土和5%～8%的甘蔗渣，搅拌混匀，备用;
(3)在上述污泥原料中添加EM微生物菌群，使EM微生物菌群和污泥原料充分搅拌混匀，堆沤发酵5～8天;
(4)敞开发酵好的污泥原料，经初步晾晒降低其含水量，然后使用烘干机将污泥原料高温烘干，进一步降低含水量至13%以下;
(5)将干燥过的污泥原料，经粉碎机粉碎后过40目筛，进一步剔除杂质，然后在其中添加无机原料，并将二者经搅拌机充分混合;
(6)将上述混配好的有机缓释肥原料，输送到圆盘造粒机造粒，造粒产物直接输送到滚筒式二次烘干机，烘干至含水量10%以下;
(7)二次烘干后的有机缓释肥颗粒冷却以后，经适当孔径的筛网筛分，再计量、包装。
在所述步骤(5)中，按重量百分比，所添加的无机原料种类和数量分别为：
尿素 1.5%～5%
磷酸铵 1.5%～3%
氯化钾 1%～2%
磷酸二氢钾 1%～2%
过磷酸钙 0.5%～2%。
在所述步骤(3)中EM微生物菌群的添加方法为，将粉状的EM微生物菌群配制为1000倍的微生物菌液，按每立方米污泥原料中250ml微生物菌液的比例添加。
所述EM微生物菌群是由双岐菌、乳酸菌、好氧芽孢杆菌、光合细菌、酵母菌、放线菌和醋酸菌单一菌种混合而成的高效微生物复合菌种。
在所述步骤(4)中烘干机物料进口温度500℃～600℃，出口温度60℃～100℃。
在所述步骤(6)中二次烘干进料口温度为400℃～500℃，出料口温度为50℃～75℃。
本发明的有益效果是：
(1)城市生活污泥本身含有较多微量元素，足以保障植物的正常生长，无需再人为添加;经加入无机原料营养调配后的污泥加工产品，已经改变了其原有的质地结构等物理性能，也含有充分的植物生长必须元素，且无臭无味，便于包装运输和使用，具备了植物有机肥的性能。
(2)本发明中无需包裹的污泥有机肥本身具有缓释功效，无需外加包衣，节省了成本。
(3)本发明制作的花卉有机缓释肥，在生产工艺中添加了有机原料和无机原料，兼备有机长效和无机速效两种优点。
(4)本发明综合利用城市污水处理产生的生活污泥，化害为利、变废为宝，实现污泥减量化、无害化和资源化提供了有效的技术方法和途径。
具体实施方式
实施例通过对污泥直接堆沤发酵、添加乳酸菌、酵母菌和EM微生物菌群，在25℃～30℃自然条件下堆沤发酵7天，几种方式对比试验，发现直接堆沤发酵费时长、腐化和去味效果较差，添加乳酸菌、酵母菌单一菌种的发酵效果有所改善，但仍存留部分未腐化有机物并散发异味，只有添加EM微生物菌群的试验样品得以完全发酵，不存异味。因此EM微生物菌群是处理生活污泥发酵的首选菌种。
EM微生物菌群是由双岐菌、乳酸菌、好氧芽孢杆菌、光合细菌、酵母菌、放线菌、醋酸菌等单一菌种混合而成的高效微生物复合菌种，能有效分解生活污泥中的有机污染物与人畜粪便，其一方面抑制腐败细菌的生长，改善有机物的分解途径，减少氨气和硫化氢的释放量和胺类物质的产生，同时光合细菌可利用硫化氢作为自身的消化对象，消除恶臭，此外，发酵过程中产生的高温可部分杀灭有害生物和寄生虫卵。
此外，为增加污泥通透性，改善污泥的结构和质地，还按1∶0.3的体积比例，进行了添加碎稻草、甘蔗渣和草炭土试验。结果表明添加甘蔗渣和草炭土的发酵膨胀性能较好，能充分改善污泥的质地结构。但甘蔗渣是完全未熟化的木质化粗纤维，含糖量较高，增加了发酵强度，而草炭土是半腐质化的天然植物纤维，本身就是愿意栽培基质，不含养分，成为污泥有机肥膨胀添加剂的首选。
下面通过具体的操作工艺对本发明作进一步说明：
一、原材料准备
1、原材料
(1)污泥
制作污泥有机肥的污泥，必须是处理城市生活污水所产生的污泥。厂矿或工业企业较多区域污水处理产生的污泥，不可用于制作污泥有机肥。
经检测，出厂污泥含有如下成分：
序 号 成分 含量 单位 百分含量 (%) 备注 1 含水 量 75.70 鲜泥 2 总氮 28200.00 Mg/kg(干) 2.820 干泥 3 总磷 5940.00 Mg/kg(干) 0.594 干泥 4 铜 296.00 Mg/kg(干) 0.030 干泥 5 锌 1440.00 Mg/kg(干) 0.144 干泥 6 铅 161.00 Mg/kg(干) 0.016 干泥 7 镉 4.40 Mg/kg(干) 0.0004 干泥 8 铁 2280.00 Mg/kg(干) 0.228 干泥 9 锰 1600.00 Mg/kg(干) 0.160 干泥 10 镍 134.0 Mg/kg(干) 0.0134 干泥 11 汞 2.58 Mg/kg(干) 0.0003 干泥 12 砷 13.30 Mg/kg(干) 0.0013 干泥 13 铬 139.00 Mg/kg(干) 0.0139 干泥
可见，该污泥样品含有较高的氮、磷等有机质养分，但离国家规定的有机肥养分含量标准(N/P/K≥20%)还有一定差距。可喜的是，铅、镉、汞、砷、铬等污泥中常见的污染性重金属含量均在安全范围以内，其国家标准含量上限分别是0.015、0.0010、0.0005、0.0050、0.0500。说明本项目选用的生活污泥具备制作花卉有机肥的基础。
(2)有机质添加剂
选用不含养分的常见花卉栽培基质——草炭土和制糖废料甘蔗渣，作为制作污泥有机肥的发泡添加剂。
(3)无机原料添加剂
选用净含量达99%以上的工业化工原料，作为制作污泥有机肥的无机养分添加剂。
(4)微生物发酵剂
选用专业微生物厂商出产的EM微生物复合菌群，作为制作污泥有机肥的发酵微生物菌剂添加剂。
2、设备
根据生产规模，配置不同型号的生产设备，主要有烘干机、粉碎机、搅拌机、圆盘造粒机、滚筒烘干机、冷却筛分机、传送设备等。
二、污泥原料预处理
城市生活污水处理厂产生的生活污泥，在晾晒场堆放、晾晒10～15天，可适当添加化学除臭剂。初步减少臭味，并使含水量从75%左右降低至40%以下，利于后续操作。
三、发酵
1、发酵前准备
(1)破料
晾晒后的块状污泥，用粉碎机或破碎机破碎，过筛网，制成粒径不过10mm的污泥小粒，备用。
草炭土、甘蔗渣经粉碎机粉碎至纤维长度不过5mm的碎渣，备用。
(2)添加有机物料
按污泥体积，添加22%～25%的草炭土，5%～8%的甘蔗渣等有机粗纤维，搅拌、混匀，备用。
(3)添加微生物发酵菌种
将粉状EM污泥腐熟菌种(每克菌粉含有益总菌数≥100亿单位)配制为1000倍微生物菌液，按每立方米污泥原料250ml菌液的比例，使菌种和污泥原料充分搅拌混匀，备用。
2、堆沤发酵
上述污泥原料堆制成宽1.5米、高1米左右，长度不定的梯状条形堆，塑料薄膜密封，堆沤5-8天，使之充分发酵。经过该工序后，污泥将发生以下变化，一是杀灭部分病原菌、寄生虫卵和草籽等杂质生物;二是部分大分子有机物被分解小分子片段，利于植物吸收利用;三是污泥的质地疏松、粘性降低、体积发泡，解决硬度较大、不利于分解和植物吸收等问题;四是经过该工序后，污泥水分一般将降到30%左右，利于后续操作施工。
四、制肥
1、预处理
(1)干燥
敞开发酵好的污泥原料，经初步晾晒，进一步降低含水量至25%以下。
使用烘干机将污泥原料高温烘干，降低含水量至13%以下。烘干机物料进口温度500℃～600℃，出口温度60℃～100℃。
(2)粉碎
干燥过的污泥原料，经粉碎机粉碎，过40目筛，进一步剔除杂质，备用。
拟添加到污泥原料的无机化工原料(工业原料，纯度≥99%)，亦分别粉碎，过100目筛，备用。
2、添加无机原料
在粉碎好的污泥原料中，按重量百分比，分别加入备好的无机养分原料。所添加的无机原料种类和数量分别为：
尿素1.5%～5%
磷酸一铵 1.5%～3%
氯化钾 1%～2%
磷酸二氢钾 1%～2%
过磷酸钙 0.5%～2%。
无机原料的种类和数量，可根据原始污泥的氮、磷、钾含量，以及制作当批肥料的不同用途(种植花卉、观叶植物、草坪、绿化苗木等)，而适当增减。
污泥原料和无机原料经搅拌机充分混合，备用。
3、造粒
上述混配好的有机肥原料，输送到圆盘造粒机造粒。
4、二次烘干
造粒产物直接输送到滚筒式二次烘干机，烘干至水分10%以下。烘干温度为进料口400℃～500℃，出料口50℃～75℃。
在此部分生产工艺上，既要考虑将污泥转变为有机肥的理、化要求，杀灭有害生物，还要保护所添加的无机养分不受影响。因此，工艺上发酵以后即进入烘干过程，然后添加无机养分，最后造粒成形。
经检测，调配、烘干、造粒以后的污泥有机肥营养成分为：
序 号 成分 含量 单位 百分含量 (%) 备注 1 含水量 8.90 2 总氮 97300.00 Mg/kg 9.730 3 总磷 39600.00 Mg/kg 3.960 4 总钾 33100.00 Mg/kg 3.310 4 铜 287.00 Mg/kg 0.029
序 号 成分 含量 单位 百分含量 (%) 备注 5 锌 1480.00 Mg/kg 0.148 6 铅 157.00 Mg/kg 0.016 7 镉 4.30 Mg/kg 0.0004 8 铁 2320.00 Mg/kg 0.232 9 锰 1580.00 Mg/kg 0.158 10 镍 136.0 Mg/kg 0.0136 11 汞 2.54 Mg/kg 0.0003 12 砷 12.90 Mg/kg 0.0013 13 铬 141.00 Mg/kg 0.0141 14 有机质质量分 数 226 g/kg 22.60 15 粒度 (3.35- 5.60mm) 853 g/kg 85.30 16 酸碱度PH 6.8 17 蛔虫卵 未检出 18 大肠杆菌值 ≤15
经营养调配的污泥加工产品，已经改变了其原有的质地结构等物理性能，也含有充分的植物生长必须元素，且无臭无味，便于包装运输和使用，具备了植物有机肥的性能。
五、筛分、包装
1、筛分
二次烘干的有机肥颗粒冷却以后，经适当孔径的筛网筛分。回收造粒不完全的细小肥粒和粉尘重新造粒，合格的肥粒进入计量包装程序。
可根据肥料用途或其他要求，适当调整或选配不同网径的筛网。
2、计量、包装
根据市场需求和生产用途，将肥粒按不同重量规格计量，塑料袋分别密封包装，亦可以大袋装小袋的方式多重密封包装，防止肥粒吸潮。
城市生活污泥本身是有机质含量较高的泥土、纤维混合物，施用以后具有缓慢分解，逐步释放养分的特点。通过利用海藻酸钠等有机高分子复合物包裹试验表明，包裹以后，肥料的无机养分比一般的无机缓释肥见效更慢，有机养分的分解释放受到较大的阻碍。说明无需包裹的污泥有机肥本身具有缓释功效，外加包衣有画蛇添足之嫌，还无谓增加了成本。因此，根据试验结果，污泥有机肥的缓释包裹环节与现有技术有所调整，烘干、造粒、冷却以后即可包装使用。
以上工艺中应当注意的几点是：
1、严格控制污泥烘干温度。温度过高，有机质损失较大，也因冷却时间过长降低生产效率。
2、严格控制投料量。根据烘干设备的工作能力控制投料量，过多降低烘干效果，过少烘干过度降低产品质量。
3、适当控制混料搅拌时间和搅拌过程中的加水量。一般情况下搅拌6分钟足以使物料混合均匀，同时物料还可吸收一定水分，利于造粒。搅拌过程中加入15%左右的水分，可降低搅拌和造粒过程中的粉尘，改善工作环境，流畅生产工艺。
4、严格控制造粒过程中的加水量和流程时间。加水过多易产生大球，并增大烘干负荷，降低产量;加水量过少，成球率降低，次品增多。控制物料在造粒机和烘干机内的停留时间，防止尿素在机内溶解形成大球或粘挂。
5、严格控制二次烘干温度。温度偏低烘干效率低，成品水分超标;温度偏高，影响成品质量，浪费原料(主要是尿素)和能源。
6、控制返料比。返料以不超过25%为宜。返料比过大，生产效率低下，影响工艺，降低成品率。
7、重视晾晒和发酵。污泥经过晾晒和发酵，降低了水分和黏性，增加了造粒速度和降低了烘干加工成本。同时降解了污泥中的大分子物质，增强了肥效。
总之，污泥有机肥的生产工艺流程大致如下：
原始污泥→晾晒脱水→粉碎→添加微生物和膨胀物→堆沤发酵→烘干→粉碎→过筛→添加无机肥料→造粒→二次烘干→冷却→筛分→计量包装。