CN1868930A - 一种利用制碱废渣和城市污泥生产多元酸性土壤调理剂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种环保高效，可以同时利用城市污泥和制碱废渣生产多元酸性土壤调理剂的方法。步骤包括：(1)城市污泥加入生石灰进行稳定化和卫生化处理；(2)制碱废渣用磷酸一铵(NH4) 2HPO4进行改性处理；(3)将步骤(1)稳定化和卫生化处理过的城市污泥和步骤(2)改性处理过的制碱废渣充分混匀，进行混合堆肥；(4)完成堆肥后将混合肥料输送出堆肥仓，出仓的块状物经干燥、破碎机破碎后，装袋即成多元酸性土壤改调理剂产品。本发明工艺成熟、投资少、运行费用低；产品又能调节区域性土壤酸性，防治土壤结构受到破坏，同时对作物提供多种营养元素，真正实现变废为宝、化害为利。适合科学发展观和我国国情。

Description

一种利用制碱废渣和城市污泥生产多元酸性土壤调理剂的方法
技术领域
本发明涉及环境保护工程技术领域，尤其涉及一种同时处理制碱废渣和城市污泥生产多元酸性土壤调理剂的方法。
技术背景
环境保护是我国的一项基本国策，随着经济的发展和城市化进程的不断加快，城市污泥和制碱废渣等城乡工农业废弃物对环境的污染日益严重。
城市污泥是城市生活污水经过污水处理厂一系列处理工序后的产物，以广州市为例，城市污泥含水份75％～83％，有机质23.45％～57.09％，全N、P2O5、K2O分别为2.10％～5.33％、0.59％～5.32％、0.15％～3.15％，pH5.6～8.8；还含有多种微量元素，而重金属绝大部分均达到污泥农用国家控制标准。所以，城市污泥农用化是最有发展前景的一种资源再生的处置方法。
纯碱制造工业产生的废渣是一种强碱性物质，通常以倾倒入近海中或利用废弃场地堆放的方式处理，这种处置制碱废渣的方式严重污染水体或周边的土壤环境。故制碱废渣已经成为制碱工业一个亟待解决的问题。但另一方面，制碱废渣中富含Ca、Mg、K、Si、Zn、Mn等多种中微量元素，都是植物必需的营养元素，故此，制碱废渣的农用化也是一条行之有效的工业废弃物资源再生的新途径。
虽然，现在已经有了一些处理城市污泥，或者处理制碱废渣，使其无害化、资源化方面的技术措施，但是这些技术都注重单独处理城市污泥，或者单独处理制碱废渣，工艺操作繁复且成本相对较高。另外，这些技术应用的终端产品功能单一，存在一定的缺陷，无法同时提供改良土壤酸性和提供大、中、微量元素。
我国约有20万km2土壤的pH低于5.0，土壤偏酸性，使植物体内原生质膜的透性受到破坏，导致作物对Ca、Mg、K等营养元素吸收的减少。传统的做法是用石灰来改良酸性土壤，施用石灰是改良酸性土壤和消除铝毒的较为有效而经典的方法。但是，单施石灰，土壤水溶态钾和交换性钾含量有所降低，土壤有效磷含量随着土壤pH值的上升而下降。大量或长期施用石灰不但会引起土壤板结而形成“石灰板结田”，而且会引起土壤钙、钾、镁等多种元素的平衡失调而导致作物减产。在酸性土壤施用石灰还可能引起镁与铝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。田间条件下施用石灰后，镁被置换出来易遭淋失，导致土壤交换性镁含量减少。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的单独处理城市污泥或制碱废渣方面存在的缺点，提供一种环保高效，可以同时利用城市污泥和制碱废渣生产多元酸性土壤调理剂的方法。
为达到上述目的，本发明采取了以下的技术方案：
本发明采用的城市污泥为生活污水处理厂产生的脱水污泥，符合《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84)。其采用的制碱废渣是由氨碱法制碱产生的废渣经过漂洗、过滤而成。加入的辅助材料为生石灰(CaO)或磷酸一铵(NH4)2HPO4。
本发明方法流程图如图1所示，步骤说明如下：
1、城市污泥加入生石灰(CaO)进行稳定化和卫生化处理，利用城市污泥含有的大量水份与生石灰(CaO)反应，放出大量热量灭菌和除臭。
主要化学反应原理如下：
中和土壤酸性：
2、制碱废渣用磷酸一铵(NH4)2HPO4进行改性处理。
3、将步骤1稳定化和卫生化处理过的城市污泥和步骤2改性处理过的制碱废渣充分混匀，进行混合堆肥。经过好氧堆肥，可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中规定的污泥无害化处理要求：含水率(％)＜65；蠕虫卵死亡率(％)＞95，粪大肠菌群菌值＞0.01。
污泥经过好氧堆肥处理后，病原菌灭活、有机物腐殖质化、重金属稳定化，植物可利用形态养分增加，其C/N比、物理性状、无毒化程度、溶解度、养分平衡等都得到很大改善。堆肥产品的氮、磷、钾总养分≥4％，有机质含量≥20％，重金属含量低于农用标准，是一种高效、优质、安全的有机肥料，完全符合农业部标准《有机肥料》(NY525-2002)。
4、完成堆肥后将混合肥料输送出堆肥仓，出仓的块状物经干燥、破碎机破碎后，装袋即成多元酸性土壤改调理剂产品。
城市污泥和制碱废渣经生化综合处理制肥技术进行环保处理后，已成为一种成熟的产品，且有以下优点：
1、由于添加了碱性工业废料，产品呈碱性，具有很强的中和土壤酸性的能力。对强酸有缓冲作用，使在强酸的环境中释放大量重金属的负面影响大大降低；单位体积中重金属的含量也降低，并且产品中的氧化物和有机物对重金属有吸附作用和合成为化合态而被稳定化，可溶性的重金属含量降低，减少了农作物对重金属的吸收，不会对食物链和生态环境造成污染，所以该技术在处理重金属方面也有突出优势。
2、含有丰富的有机物，控制氮、磷等养分的释放。用地养地结合、速效长效兼备。产品有效消除长期使用化肥对土壤变酸性、板结等负面影响。
3、它可被用做肥料的混合农用添加肥，促进农作物的生长，含有天然土壤微生物和Ca、Mg、Si、Fe、Mn、Cu、Zn等中微量元素，有机质可稳定土壤结构，大大提高土壤保持水份的能力和饱和排水的能力，增强土壤的自然属性，包括水的传导性和保湿度。排水性和保湿度的增强，极大降低了暴雨和干旱对农作物生长造成的危害。
4、无病菌，稳定，易于存储，易于处理和使用。结构上呈松散的土壤颗粒状，运输、储存、使用都非常方便。因不需要用外部加热法对污泥进行无公害处理，生产成本极低(具体成本视市场变化)。也可根据市场需要制成不同的复混肥，更加有效降低生产成本。
本发明工艺成熟、投资少、运行费用低；产品又能调节区域性土壤酸性，防治土壤结构受到破坏，同时对作物提供多种营养元素，真正实现变废为宝、化害为利。适合科学发展观和我国国情。
附图说明
图1是本发明流程图
具体实施方式
辅助材料生石灰(CaO)以重量比按5％～10％处理污泥，进行污泥碱性稳定化的过程。反应需要水，而污泥含有大量的水75～83％的水份，可以作为原料水的来源。反应放热使***局部温度达到90～105℃，充分搅拌混匀后温度维持在52～70℃。使污泥处理***处于pH≥12的强碱性环境，并保持最少3天时间，利用强碱性石灰放出的大量热能杀灭病原体和寄生虫、降低恶臭以及钝化重金属。制碱废渣以重量比按10％～22％加入改性剂磷酸一铵(NH4)2HPO4，然后把无害化的城市污泥和改性的制碱废渣在堆肥仓中物料停留10-14天进行好氧堆肥。堆肥过程供氧量要适当，一般为0.1～0.2m3/m3.min，供氧方式是靠强制通风，因此保持物料间一定的空隙率很重要，物料颗粒太大使空隙率减小，颗粒太小其结构强度小，一旦受压会发生倾塌压缩而导致实际空隙减小。因此颗粒大小要适当，可视物料组成性质而定。堆肥原料的水份控制在40～50％为宜；堆肥过程适宜的C/N比为20～30；C/P比为75～150。
完成堆肥，输送出堆肥仓。出仓的块状物经干燥、破碎机破碎后，装袋即成多元酸性土壤改调理剂产品；产品其主要成份为有机质18～31％，P、N、K2O＝4～7％，主要用于改良土壤酸性、提供有机养分以改良土壤结构以及多种大、中、微量元素等。
若送精混机与N、P、K等营养素充分混合均匀。当含水率达到18-22％时，送入高压造粒机，在高压及60℃温度条件下将混合物制成均匀、较坚硬的颗粒，通过气流干燥机干燥后，由装袋机定量包装后即可入库待销。颗粒复合肥，其主要成份为有机质15％～20％，P、N、K2O≥25％，主要用于大田作物种植，产品符合GB15063-94国家标准。
采用本实施例制备的多元酸性土壤改调理剂经实验得到数据如表1、表2所示：
表1  多元酸性土壤调理剂产品的理化性状分析结果
  pH   有机质(％)   N(％)     P2O5(％)     K2O(％)     CaO(％)     MgO(％)     SiO2(％)   比重(g/cm3)   水份(％)   腐殖酸(％)
  11.9   26   1.2     0.9     2.0     37.5     2.5     1.08   1.5   16   10.8
表2  多元酸性土壤调理剂在番茄和水稻上的试验效果
作物 处理(等养分)    土壤pH值     土壤有机质(％)     增产(％)
   迹地   对比提高     迹地   对比增加
番茄 专用肥     4.8     —     1.9     —     —
专用肥+50kg/亩调理剂     6.1     1.3     2.3     0.4     11.2
水稻 专用肥     5.1     —     1.7     —     —
专用肥+50kg/亩调理剂     5.8     0.7     2.2     0.5     7.8

Claims (5)

1、一种利用制碱废渣和城市污泥生产多元酸性土壤调理剂的方法，步骤如下：
(1)城市污泥加入生石灰进行稳定化和卫生化处理，利用城市污泥含有的大量水份与生石灰反应，放出大量热量灭菌和除臭；
(2)制碱废渣用磷酸一铵(NH4)2HPO4进行改性处理；
(3)将步骤(1)稳定化和卫生化处理过的城市污泥和步骤(2)改性处理过的制碱废渣充分混匀，进行混合堆肥；
(4)完成堆肥后将混合肥料输送出堆肥仓，出仓的块状物经干燥、破碎机破碎后，装袋即成多元酸性土壤改调理剂产品。
2、如权利要求1所述的利用制碱废渣和城市污泥生产多元酸性土壤调理剂的方法，其特征在于：步骤(1)中加入的生石灰为污泥重量比的5％～10％。
3、如权利要求1所述的利用制碱废渣和城市污泥生产多元酸性土壤调理剂的方法，其特征在于：步骤(2)中制碱废渣以重量比按10％～22％加入改性剂磷酸一铵(NH4)2HPO4。
4、如权利要求1所述的利用制碱废渣和城市污泥生产多元酸性土壤调理剂的方法，其特征在于：步骤(3)中混合堆肥的时间在至少三天以上。
5、如权利要求1至4之一所述的利用制碱废渣和城市污泥生产多元酸性土壤调理剂的方法，其特征在于：步骤(3)中混合堆肥过程供氧量为0.1～0.2m3/m3.min，混合堆肥原料的水份控制在40～50％；堆肥过程的C/N比为20～30；C/P比为75～150。
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