申请日2018.07.06
公开(公告)日2018.11.30
IPC分类号A01G24/12; A01G24/15; A01G24/28; A01G24/42
摘要
本发明涉及市政污泥的环保处理领域，特别涉及一种利用城市污泥制备的培植土及其制备方法，包括由污泥料、颗粒料和腐熟料混合制得的混合料，所述污泥料包括由城市污泥经过液相氧化处理后提取的固体粉料，所述颗粒料包括具有吸水功能的颗粒状材料，培植土的制备方法较简单，减少了传统对城市污泥的脱水处理步骤，且由于将城市污泥经过了液相氧化处理，使得制得的培植土重金属含量较少，微生物和有机物被彻底分解，细菌病毒并彻底杀灭，配合颗粒料和腐熟土作为原料，使制得的培植土透气性较好，保水性较好，可避免水土流失，适宜于植物的生长，为城市污泥的经济环保的资源化利用提供了良好的途径。
权利要求书
1.一种利用城市污泥制备的培植土，其特征在于：包括由污泥料、颗粒料和腐熟料混合制得的混合料，所述污泥料包括由城市污泥经过液相氧化处理后提取的固体粉料，所述颗粒料包括具有吸水功能的颗粒状材料。
2.如权利要求1所述的培植土，其特征在于：所述混合料包括重量份的原材料：污泥料40-90份、颗粒料10-30份、腐熟土10-20份。
3.如权利要求1所述的培植土，其特征在于：所述颗粒料包括由陶粒和/或矿石制得的颗粒状材料，所述腐熟土包括泥炭土和/或腐叶土和/或腐熟秸秆土。
4.如权利要求1所述的培植土，其特征在于：所述液相氧化处理包括湿式氧化和/或芬顿氧化和/或臭氧氧化和/或双氧水氧化。
5.如权利要求1所述的培植土，其特征在于：所述混合料包括重量份的原材料：污泥料80-90份、颗粒料20-30份、腐熟土15-20份。
6.如权利要求5所述的培植土，其特征在于：所述混合料包括重量份的原材料：污泥料85份、颗粒料25份、腐熟土15份。
7.如权利要求1-6任意一项所述的培植土的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：制备污泥料：将城市污泥依次经过液相氧化处理、固液分离处理、固相干燥处理后制得所述污泥料，所述污泥料的含水率为10%-60%;
步骤2：制备颗粒料：将陶粒和/或矿石依次经过粉碎、筛分处理后制得所述颗粒料;
步骤3：制备腐熟土：将落叶和/或秸秆和/或泥炭依次经过粉碎、搅拌、腐熟发酵制得所述腐熟土;
步骤4：混合搅拌：将污泥料、颗粒料和腐熟土按比例混合，搅拌均匀制得所述混合料。
8.如权利要求7所述的培植土的制备方法，其特征在于：步骤3中所述腐熟发酵为将粉碎搅拌后的落叶和/或秸秆和/或泥炭，调节含水率至50%-70%，在厌氧条件下发酵3-6个月或在好氧条件下发酵1-3个月。
9.如权利要求7所述的培植土的制备方法，其特征在于：所述步骤4之后还设置有步骤5：调节含水率：在混合料中加入水，搅拌均匀制得适宜植物生长的培植土。
10.如权利要求7所述的培植土的制备方法，其特征在于：所述步骤1包括如下步骤：
步骤1.1：制备污泥混合液：将污泥加水搅拌，制得可流动的污泥混合液;
步骤1.2：加热处理：加热步骤1.1制得污泥混合液，当采用液态氧化剂时，加热温度30℃-100℃，当采用气态氧化剂时，加热温度100℃-250℃;
步骤1.3：液相氧化处理：在步骤1.2加热后的污泥混合液中加入液态氧化剂和/或通入气态氧化剂，保温保压进行氧化反应，氧化反应时间30min-150min，所述保压压力为1MPa-2MPa;
步骤1.4：固液分离处理：采用离心分离和/或膜分离和/或过滤分离提取步骤1.3处理后的污泥混合液中的固体部分;
步骤1.5：固相干燥处理：干燥步骤1.4提取的固体部分，调节含水率至10%-60%，制得所述污泥料。
说明书
一种利用城市污泥制备的培植土及其制备方法
技术领域
本发明涉及市政污泥的环保处理领域，特别涉及一种利用城市污泥制备的培植土及其制备方法。
背景技术
随着人口的日益增加和全球社会的日益城镇化，城市生活污水的产量越来越大，作为城市污水处理的副产品的污泥也越来越多，污水污泥是介于液体和固体之间的浓稠物，富含各种微生物、无机颗粒、腐殖质和重金属，其中微生物主要由蛋白质、多糖、核酸等构成，会分泌大量的多糖类物质，呈粘液状的混合在污泥内，导致生活污水处理产生的污泥不容易通过加药、挤压等物理方式分离其中的水分，土地利用是公认的路程最短、污泥消化量最大的资源化途径，目前城市生活污水处理产生的湿污泥主要通过堆肥、厌氧发酵、热水解、蚯蚓消化等处理方式，减少有机物的含量之后，进行土地利用。
但是，上述城市污泥的处理方式，由于处理方式整体温度较低，不能彻底的消灭污泥中的病毒和细菌孢体，也并没有对污泥中的重金属物质进行分离，导致残留在污泥中的病毒、细菌孢体和重金属物质影响植物的生长，同时，残留在污泥中的有机物被自然界微生物分解氧化，散发难闻气味，也进一步影响污泥的资源化利用，虽然现有的焚烧、高温碳化等处理方式能快速的去除城市污泥中的有机物，达到城市污泥的无害化，但是其能耗高、投资大，且将城市污泥中对土地利用有益的成分消耗殆尽，不利于城市污泥的资源化，另一方面，污泥中含有的固体颗粒一般为10-200μm，用于植物栽培过程中，由于颗粒度较小，容易造成土质板结，不利于植物的正常生长，也不利于城市污泥的资源化土地利用。
综上所述，目前亟需要一种技术方案，解决现有城市生活污水处理产生的污泥进行土地利用时，残留在污泥中的病毒、细菌孢体、重金属和有机物影响植物的生长，且城市污泥的固体颗粒度较细，不利于城市污泥的资源化土地利用的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有城市生活污水处理产生的污泥进行土地利用时，残留在污泥中的病毒、细菌孢体、重金属和有机物影响植物的生长，且城市污泥的固体颗粒度较细，不利于城市污泥的资源化土地利用的技术问题，提供了一种利用城市污泥制备的培植土及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种利用城市污泥制备的培植土，包括由污泥料、颗粒料和腐熟料混合制得的混合料，所述污泥料包括由城市污泥经过液相氧化处理后提取的固体粉料，所述颗粒料包括具有吸水功能的颗粒状材料。
本发明的一种利用城市污泥制备的培植土，为城市污泥的资源化处理提供了经济环保的处理利用途径，同时，采用污泥料、颗粒料和腐熟土制备培植土，通过颗粒料的颗粒特性增加制得的培植土中的孔隙，使得培植土透气性较好，促进植物的生长，并通过颗粒料的吸水功能，使得培植土的保水性较好，避免培植土水分的流失，进一步促进植物的生长，同时，通过腐熟土进一步增加制得的培植土中的氮、磷、腐殖质的含量，使得制得的培植土适宜于植物的生长，并且由于腐熟土中的纤维含量较多，也有利于避免污泥料和颗粒料的细小颗粒分散，避免培植土随雨水冲蚀而流失，避免水土流失。
更优选的，由于将城市污泥经过了液相氧化处理，使得污泥中的大部分的重金属停留在了氧化处理用的氧化液中被通过固液分离而去除，使得制得的污泥料中重金属含量较少，有利于使制得的培植土中的重金属含量减少，使得培植土适宜植物的生长，也减少了培植土对环境的影响。
更优选的，由于污泥料经过了强氧化性的液相氧化处理，使得城市污泥中的病毒、细菌孢体被彻底分解至氧化处理用的氧化液中，灭菌效果较好，进一步使制得的培植土适宜于植物的生长，有利于城市污泥的无害化土地利用。
更优选的，由于污泥料由城市污泥经过氧化反应制得，也使得城市污泥中的微生物和有机物被彻底分解，避免在污泥料使用过程中微生物影响培植土腐败变质，造成植物烧苗烂根，进一步使制得的培植土适宜于植物的生长。
作为优选，所述颗粒料包括由陶粒和/或矿石制得的颗粒状材料，所述腐熟土包括泥炭土和/或腐叶土和/或腐熟秸秆土。可根据实际情况，采用陶粒或矿石中的一种或多种制备颗粒状材料，来源较广泛，制备较方便，且具有较好的保水效果，增加培植土中的孔隙和含水率，同时，可根据实际情况，采用泥炭土或腐叶土或腐熟秸秆土中的一种或多种制备腐熟土，为农业秸秆的环保经济利用提供了较好的途径，并有利于增加制得的培植土中的植物纤维和有益于植物生长的元素。
作为优选，所述液相氧化处理包括湿式氧化和/或芬顿氧化和/或臭氧氧化和/或双氧水氧化。可根据实际情况，采用一种或多种液相氧化处理方式对城市污泥进行处理，城市污泥不需要经过较复杂的脱水处理即可直接投入液相氧化处理用氧化液中，减少了城市污泥资源化利用中的步骤。
作为优选，所述液相氧化处理包括氧化处理与热水解和/或碱解和/或超声处理的联合处理，所述氧化处理包括湿式氧化和/或芬顿氧化和/或臭氧氧化和/或双氧水氧化。可根据实际情况，采用热水解、碱解、超声处理中一种或多种，与液相氧化处理的湿式氧化和/或芬顿氧化和/或臭氧氧化和/或双氧水氧化联合作用，提高污泥的灭菌效果，加快污泥中的重金属分散至液相氧化处理的液体中，使制得的污泥料无害化程度更高，也减少了制备污泥料的整体时间。
作为优选，所述混合料包括重量份的原材料：污泥料40-90份、颗粒料10-30份、腐熟土10-20份。可根据实际情况，调整原材料组分的重量份，使制得不同透水率、含有不同营养元素的培植土，使培植土适用范围更广。
作为优选，所述混合料包括重量份的原材料：污泥料80-90份、颗粒料20-30份、腐熟土15-20份。在混合料中采用较多的污泥料，使得培植土对城市污泥的消耗量较大，为城市污泥的无害化资源利用提供了较好的途径。
作为优选，所述混合料包括重量份的原材料：污泥料85份、颗粒料25份、腐熟土15份。采用该比例制得的培植土，透水性较好，不易水土流失，富含氮、磷、腐殖质等适宜于植物生长的物质，使用效果较好。
一种利用城市污泥准备的培植土的制备方法，包括如下步骤：步骤1：制备污泥料：将城市污泥依次经过液相氧化处理、固液分离处理、固相干燥处理后制得所述污泥料，所述污泥料的含水率为10%-60%;步骤2：制备颗粒料：将陶粒和/或矿石依次经过粉碎、筛分处理后制得所述颗粒料;步骤3：制备腐熟土：将落叶和/或秸秆和/或泥炭依次经过粉碎、搅拌、腐熟发酵制得所述腐熟土;步骤4：混合搅拌：将污泥料、颗粒料和腐熟土按比例混合，搅拌均匀制得所述混合料。
本发明的一种利用城市污泥制备的培植土的制备方法，制备方法较简单，不需要对城市污泥进行复杂的脱水处理，即可直接投入用于液相氧化处理的氧化液中进行氧化处理，减少了城市污泥处理过程中的步骤和时间，使对城市污泥的资源化利用更方便，减少了城市污泥处理的人力物力的耗费，为城市污泥的资源化利用提供了经济环保的利用途径。
作为优选，步骤3中所述腐熟发酵为将粉碎搅拌后的落叶和/或秸秆和/或泥炭，调节含水率至50%-70%，在厌氧条件下发酵3-6个月或在好氧条件下发酵1-3个月。根据腐熟发酵原料的不同，采用厌氧发酵或好氧发酵，使得落叶、秸秆或泥炭中的有效成分充分分解为能被植物吸收的营养元素，有利于促进植物的生长。
作为优选，所述步骤4之后还设置有步骤5：调节含水率：在所述混合料中加入水，搅拌均匀制得适宜植物生长的培植土。可根据实际情况，上述方法制得的混合料中添加水，制得含水培植土，使得培植土含水率较高，配合培植土中具有吸水保水功能的颗粒料，使得制得的培植土更适宜于植物的生长，同时，也可根据实际情况，在培植土使用时再添加水，调节含水率，使得含水率较低的培植土在储存过程中不易变质，方便培植土的使用和储存。
作为优选，所述步骤1包括如下步骤：步骤1.1：制备污泥混合液：将污泥加水搅拌，制得可流动的污泥混合液;步骤1.2：加热处理：加热步骤1.1制得污泥混合液，加热温度30℃-250℃，当采用液态氧化剂时，加热温度30℃-100℃，当采用气态氧化剂时，加热温度100℃-250℃;步骤1.3：液相氧化处理：在步骤1.2加热后的污泥混合液中加入液态氧化剂和/或通入气态氧化剂，保温保压进行氧化反应，氧化反应时间30min-150min，所述保压压力为1MPa-2MPa;步骤1.4：固液分离处理：采用离心分离和/或膜分离和/或过滤分离提取步骤1.3处理后的污泥混合液中的固体部分; 步骤1.5：固相干燥处理：干燥步骤1.4提取的固体部分，调节含水率至10%-60%，制得所述污泥料。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的一种利用城市污泥制备的培植土的有益效果是：
1、为城市污泥的资源化处理提供了经济环保的处理利用途径;
2、采用污泥料、颗粒料和腐熟土制备培植土，通过颗粒料的颗粒特性增加制得的培植土中的孔隙，使得培植土透气性较好，促进植物的生长，并通过颗粒料的吸水功能，使得培植土的保水性较好，避免培植土水分的流失，进一步促进植物的生长，同时，通过腐熟土进一步增加制得的培植土中的氮、磷、腐殖质的含量，使得制得的培植土适宜于植物的生长，并且由于腐熟土中的纤维含量较多，也有利于避免污泥料和颗粒料的细小颗粒分散，避免培植土随雨水冲蚀而流失，避免水土流失;
3、由于将城市污泥经过了液相氧化处理，使得污泥中的大部分的重金属停留在了氧化处理用的氧化液中通过固液分离而去除，使得制得的污泥料中重金属含量较少，有利于使制得的培植土中的重金属含量减少，使得培植土适宜植物的生长，也减少了培植土中对环境影响的因素;
4、由于污泥料经过了强氧化性的液相氧化处理，使得城市污泥中的病毒、细菌孢体被彻底分解至氧化处理用的氧化液中，灭菌效果较好，进一步使制得的培植土适宜于植物的生长，有利于城市污泥的无害化土地利用;
5、由于污泥料由城市污泥经过氧化反应制得，也使得城市污泥中的微生物和有机物被彻底分解，避免在污泥料使用过程中微生物影响培植土腐败变质，造成植物烧苗烂根，进一步使制得的培植土适宜于植物的生长;
本发明的一种利用城市污泥制备的培植土的制备方法的有益效果是：
制备方法较简单，不需要对城市污泥进行复杂的脱水处理和药剂投加，即可直接投入用于液相氧化处理的氧化液中进行氧化处理，减少了城市污泥处理过程中的步骤和时间，使对城市污泥的资源化利用更方便，减少了城市污泥处理的人力物力的耗费。