專利名稱：一種利用制堿廢渣和城市污泥生產(chǎn)多元酸性土壤調(diào)理劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種同時處理制堿廢渣和城市污泥生產(chǎn)多元酸性土壤調(diào)理劑的方法。
背景技術(shù)：
環(huán)境保護(hù)是我國的一項(xiàng)基本國策，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加快，城市污泥和制堿廢渣等城鄉(xiāng)工農(nóng)業(yè)廢棄物對環(huán)境的污染日益嚴(yán)重。
城市污泥是城市生活污水經(jīng)過污水處理廠一系列處理工序后的產(chǎn)物，以廣州市為例，城市污泥含水份75％～83％，有機(jī)質(zhì)23.45％～57.09％，全N、P2O5、K2O分別為2.10％～5.33％、0.59％～5.32％、0.15％～3.15％，pH5.6～8.8；還含有多種微量元素，而重金屬絕大部分均達(dá)到污泥農(nóng)用國家控制標(biāo)準(zhǔn)。所以，城市污泥農(nóng)用化是最有發(fā)展前景的一種資源再生的處置方法。
純堿制造工業(yè)產(chǎn)生的廢渣是一種強(qiáng)堿性物質(zhì)，通常以傾倒入近海中或利用廢棄場地堆放的方式處理，這種處置制堿廢渣的方式嚴(yán)重污染水體或周邊的土壤環(huán)境。故制堿廢渣已經(jīng)成為制堿工業(yè)一個亟待解決的問題。但另一方面，制堿廢渣中富含Ca、Mg、K、Si、Zn、Mn等多種中微量元素，都是植物必需的營養(yǎng)元素，故此，制堿廢渣的農(nóng)用化也是一條行之有效的工業(yè)廢棄物資源再生的新途徑。
雖然，現(xiàn)在已經(jīng)有了一些處理城市污泥，或者處理制堿廢渣，使其無害化、資源化方面的技術(shù)措施，但是這些技術(shù)都注重單獨(dú)處理城市污泥，或者單獨(dú)處理制堿廢渣，工藝操作繁復(fù)且成本相對較高。另外，這些技術(shù)應(yīng)用的終端產(chǎn)品功能單一，存在一定的缺陷，無法同時提供改良土壤酸性和提供大、中、微量元素。
我國約有20萬km2土壤的pH低于5.0，土壤偏酸性，使植物體內(nèi)原生質(zhì)膜的透性受到破壞，導(dǎo)致作物對Ca、Mg、K等營養(yǎng)元素吸收的減少。傳統(tǒng)的做法是用石灰來改良酸性土壤，施用石灰是改良酸性土壤和消除鋁毒的較為有效而經(jīng)典的方法。但是，單施石灰，土壤水溶態(tài)鉀和交換性鉀含量有所降低，土壤有效磷含量隨著土壤pH值的上升而下降。大量或長期施用石灰不但會引起土壤板結(jié)而形成“石灰板結(jié)田”，而且會引起土壤鈣、鉀、鎂等多種元素的平衡失調(diào)而導(dǎo)致作物減產(chǎn)。在酸性土壤施用石灰還可能引起鎂與鋁水化氧化物的共沉淀，降低土壤溶液中的Mg2+的活度和植物有效性。田間條件下施用石灰后，鎂被置換出來易遭淋失，導(dǎo)致土壤交換性鎂含量減少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的單獨(dú)處理城市污泥或制堿廢渣方面存在的缺點(diǎn)，提供一種環(huán)保高效，可以同時利用城市污泥和制堿廢渣生產(chǎn)多元酸性土壤調(diào)理劑的方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下的技術(shù)方案本發(fā)明采用的城市污泥為生活污水處理廠產(chǎn)生的脫水污泥，符合《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB4284-84)。其采用的制堿廢渣是由氨堿法制堿產(chǎn)生的廢渣經(jīng)過漂洗、過濾而成。加入的輔助材料為生石灰(CaO)或磷酸一銨(NH4)2HPO4。
本發(fā)明方法流程圖如圖1所示，步驟說明如下1、城市污泥加入生石灰(CaO)進(jìn)行穩(wěn)定化和衛(wèi)生化處理，利用城市污泥含有的大量水份與生石灰(CaO)反應(yīng)，放出大量熱量滅菌和除臭。
主要化學(xué)反應(yīng)原理如下
中和土壤酸性
2、制堿廢渣用磷酸一銨(NH4)2HPO4進(jìn)行改性處理。
3、將步驟1穩(wěn)定化和衛(wèi)生化處理過的城市污泥和步驟2改性處理過的制堿廢渣充分混勻，進(jìn)行混合堆肥。經(jīng)過好氧堆肥，可以達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的污泥無害化處理要求含水率(％)＜65；蠕蟲卵死亡率(％)＞95，糞大腸菌群菌值＞0.01。
污泥經(jīng)過好氧堆肥處理后，病原菌滅活、有機(jī)物腐殖質(zhì)化、重金屬穩(wěn)定化，植物可利用形態(tài)養(yǎng)分增加，其C/N比、物理性狀、無毒化程度、溶解度、養(yǎng)分平衡等都得到很大改善。堆肥產(chǎn)品的氮、磷、鉀總養(yǎng)分≥4％，有機(jī)質(zhì)含量≥20％，重金屬含量低于農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)，是一種高效、優(yōu)質(zhì)、安全的有機(jī)肥料，完全符合農(nóng)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)《有機(jī)肥料》(NY525-2002)。
4、完成堆肥后將混合肥料輸送出堆肥倉，出倉的塊狀物經(jīng)干燥、破碎機(jī)破碎后，裝袋即成多元酸性土壤改調(diào)理劑產(chǎn)品。
城市污泥和制堿廢渣經(jīng)生化綜合處理制肥技術(shù)進(jìn)行環(huán)保處理后，已成為一種成熟的產(chǎn)品，且有以下優(yōu)點(diǎn)
1、由于添加了堿性工業(yè)廢料，產(chǎn)品呈堿性，具有很強(qiáng)的中和土壤酸性的能力。對強(qiáng)酸有緩沖作用，使在強(qiáng)酸的環(huán)境中釋放大量重金屬的負(fù)面影響大大降低；單位體積中重金屬的含量也降低，并且產(chǎn)品中的氧化物和有機(jī)物對重金屬有吸附作用和合成為化合態(tài)而被穩(wěn)定化，可溶性的重金屬含量降低，減少了農(nóng)作物對重金屬的吸收，不會對食物鏈和生態(tài)環(huán)境造成污染，所以該技術(shù)在處理重金屬方面也有突出優(yōu)勢。
2、含有豐富的有機(jī)物，控制氮、磷等養(yǎng)分的釋放。用地養(yǎng)地結(jié)合、速效長效兼?zhèn)?。產(chǎn)品有效消除長期使用化肥對土壤變酸性、板結(jié)等負(fù)面影響。
3、它可被用做肥料的混合農(nóng)用添加肥，促進(jìn)農(nóng)作物的生長，含有天然土壤微生物和Ca、Mg、Si、Fe、Mn、Cu、Zn等中微量元素，有機(jī)質(zhì)可穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)，大大提高土壤保持水份的能力和飽和排水的能力，增強(qiáng)土壤的自然屬性，包括水的傳導(dǎo)性和保濕度。排水性和保濕度的增強(qiáng)，極大降低了暴雨和干旱對農(nóng)作物生長造成的危害。
4、無病菌，穩(wěn)定，易于存儲，易于處理和使用。結(jié)構(gòu)上呈松散的土壤顆粒狀，運(yùn)輸、儲存、使用都非常方便。因不需要用外部加熱法對污泥進(jìn)行無公害處理，生產(chǎn)成本極低(具體成本視市場變化)。也可根據(jù)市場需要制成不同的復(fù)混肥，更加有效降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明工藝成熟、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低；產(chǎn)品又能調(diào)節(jié)區(qū)域性土壤酸性，防治土壤結(jié)構(gòu)受到破壞，同時對作物提供多種營養(yǎng)元素，真正實(shí)現(xiàn)變廢為寶、化害為利。適合科學(xué)發(fā)展觀和我國國情。


圖1是本發(fā)明流程圖具體實(shí)施方式
輔助材料生石灰(CaO)以重量比按5％～10％處理污泥，進(jìn)行污泥堿性穩(wěn)定化的過程。反應(yīng)需要水，而污泥含有大量的水75～83％的水份，可以作為原料水的來源。反應(yīng)放熱使系統(tǒng)局部溫度達(dá)到90～105℃，充分?jǐn)嚢杌靹蚝鬁囟染S持在52～70℃。使污泥處理系統(tǒng)處于pH≥12的強(qiáng)堿性環(huán)境，并保持最少3天時間，利用強(qiáng)堿性石灰放出的大量熱能殺滅病原體和寄生蟲、降低惡臭以及鈍化重金屬。制堿廢渣以重量比按10％～22％加入改性劑磷酸一銨(NH4)2HPO4，然后把無害化的城市污泥和改性的制堿廢渣在堆肥倉中物料停留10-14天進(jìn)行好氧堆肥。堆肥過程供氧量要適當(dāng)，一般為0.1～0.2m3/m3.min，供氧方式是靠強(qiáng)制通風(fēng)，因此保持物料間一定的空隙率很重要，物料顆粒太大使空隙率減小，顆粒太小其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度小，一旦受壓會發(fā)生傾塌壓縮而導(dǎo)致實(shí)際空隙減小。因此顆粒大小要適當(dāng)，可視物料組成性質(zhì)而定。堆肥原料的水份控制在40～50％為宜；堆肥過程適宜的C/N比為20～30；C/P比為75～150。
完成堆肥，輸送出堆肥倉。出倉的塊狀物經(jīng)干燥、破碎機(jī)破碎后，裝袋即成多元酸性土壤改調(diào)理劑產(chǎn)品；產(chǎn)品其主要成份為有機(jī)質(zhì)18～31％，P、N、K2O＝4～7％，主要用于改良土壤酸性、提供有機(jī)養(yǎng)分以改良土壤結(jié)構(gòu)以及多種大、中、微量元素等。
若送精混機(jī)與N、P、K等營養(yǎng)素充分混合均勻。當(dāng)含水率達(dá)到18-22％時，送入高壓造粒機(jī)，在高壓及60℃溫度條件下將混合物制成均勻、較堅(jiān)硬的顆粒，通過氣流干燥機(jī)干燥后，由裝袋機(jī)定量包裝后即可入庫待銷。顆粒復(fù)合肥，其主要成份為有機(jī)質(zhì)15％～20％，P、N、K2O≥25％，主要用于大田作物種植，產(chǎn)品符合GB15063-94國家標(biāo)準(zhǔn)。
采用本實(shí)施例制備的多元酸性土壤改調(diào)理劑經(jīng)實(shí)驗(yàn)得到數(shù)據(jù)如表1、表2所示表1 多元酸性土壤調(diào)理劑產(chǎn)品的理化性狀分析結(jié)果

表2 多元酸性土壤調(diào)理劑在番茄和水稻上的試驗(yàn)效果

權(quán)利要求
1.一種利用制堿廢渣和城市污泥生產(chǎn)多元酸性土壤調(diào)理劑的方法，步驟如下(1)城市污泥加入生石灰進(jìn)行穩(wěn)定化和衛(wèi)生化處理，利用城市污泥含有的大量水份與生石灰反應(yīng)，放出大量熱量滅菌和除臭；(2)制堿廢渣用磷酸一銨(NH4)2HPO4進(jìn)行改性處理；(3)將步驟(1)穩(wěn)定化和衛(wèi)生化處理過的城市污泥和步驟(2)改性處理過的制堿廢渣充分混勻，進(jìn)行混合堆肥；(4)完成堆肥后將混合肥料輸送出堆肥倉，出倉的塊狀物經(jīng)干燥、破碎機(jī)破碎后，裝袋即成多元酸性土壤改調(diào)理劑產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的利用制堿廢渣和城市污泥生產(chǎn)多元酸性土壤調(diào)理劑的方法，其特征在于步驟(1)中加入的生石灰為污泥重量比的5％～10％。
3.如權(quán)利要求1所述的利用制堿廢渣和城市污泥生產(chǎn)多元酸性土壤調(diào)理劑的方法，其特征在于步驟(2)中制堿廢渣以重量比按10％～22％加入改性劑磷酸一銨(NH4)2HPO4。
4.如權(quán)利要求1所述的利用制堿廢渣和城市污泥生產(chǎn)多元酸性土壤調(diào)理劑的方法，其特征在于步驟(3)中混合堆肥的時間在至少三天以上。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的利用制堿廢渣和城市污泥生產(chǎn)多元酸性土壤調(diào)理劑的方法，其特征在于步驟(3)中混合堆肥過程供氧量為0.1～0.2m3/m3.min，混合堆肥原料的水份控制在40～50％；堆肥過程的C/N比為20～30；C/P比為75～150。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種環(huán)保高效，可以同時利用城市污泥和制堿廢渣生產(chǎn)多元酸性土壤調(diào)理劑的方法。步驟包括(1)城市污泥加入生石灰進(jìn)行穩(wěn)定化和衛(wèi)生化處理；(2)制堿廢渣用磷酸一銨(NH
文檔編號C05G3/04GK1868930SQ20061003580
公開日2006年11月29日 申請日期2006年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月6日
發(fā)明者黃慶, 林小明 申請人:廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所, 東莞市大眾農(nóng)業(yè)科技有限公司