專利名稱：污泥堆肥生產(chǎn)有機(jī)鐵肥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢棄物資源化的方法，特別涉及一種利用污泥堆肥生產(chǎn)有機(jī)鐵肥 的方法。
背景技術(shù)：
鐵是植物必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素。缺鐵時(shí)植物根系膨大、幼葉失綠，光合作用、呼吸 作用減弱，植株生長(zhǎng)受到嚴(yán)重影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界約有40%的土壤上生長(zhǎng)的植物容易表現(xiàn) 缺鐵失綠癥，果樹尤為容易發(fā)生。鐵元素的缺乏嚴(yán)重威脅作物的生產(chǎn)性能。鐵具有可變的氧化價(jià)態(tài)和生物活性，在自然條件下，！^e(II)很容易被氧化成難溶 性的!^(111)。土壤中鐵含量雖然豐富，但主要以難溶性的Fe(III)存在，難以被植物吸收 利用?，F(xiàn)有研究結(jié)果表明，土壤中能夠被作物吸收的鐵主要為可溶性鐵鹽。！^e(II)是植 物的吸收形態(tài)，水溶性的I^e(II)可被作物直接吸收，而可溶性!^e(III)必須在輸入細(xì)胞質(zhì) 之前通過(guò)根系分泌物還原為狗(II)才能被植物吸收。因此，提高土壤中可溶性鐵鹽是防治 植物缺鐵癥的主要手段。目前，主要依靠施用無(wú)機(jī)鐵肥和有機(jī)鐵肥等手段進(jìn)行防治。無(wú)機(jī)鐵肥特別是硫酸亞鐵價(jià)格便宜，施用方便，是我國(guó)施用的主要鐵肥。但是在土 壤施肥或葉面噴施時(shí)，無(wú)機(jī)鐵肥在土壤或空氣中很容易被氧化，形成難溶性的高鐵物質(zhì)，生 物利用率低。有機(jī)鐵肥含鐵量高，穩(wěn)定性好，又多為水溶性，與無(wú)機(jī)鐵肥相比，能防止發(fā)生一 般的土壤反應(yīng)，提高鐵在植物中的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，促進(jìn)植物對(duì)鐵的吸收，是目前最好的鐵肥。但 是現(xiàn)有的有機(jī)鐵肥生產(chǎn)工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴，主要用于葉面噴施，嚴(yán)重制約了有機(jī)鐵肥在我 國(guó)的推廣與應(yīng)用。城市污泥是指城市污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的沉淀物。我國(guó)污水處理主要方法為活性 污泥法，該方法需加入大量鐵鹽如三氯化鐵、聚合氯化鋁鐵等作為絮凝劑或助凝劑以提高 污水處理效果，脫水后城市污泥鐵鹽含量豐富。一般情況下城市污水處理廠污泥，三氯化鐵 投加量可達(dá)5% 10%，聚合氯化鐵鋁可達(dá)1% 3%。城市污泥含有較為豐富的鐵元素，以及 未能完全降解的在機(jī)質(zhì)。現(xiàn)有的城市污泥，一般通過(guò)填埋或焚燒處理，其資源化處理方法一 般為好氧堆肥，但是這樣依然未能充分利用其中的大量鐵鹽。如何充分利用污泥有機(jī)質(zhì)及鐵鹽豐富的特性，妥善地處置污水廠污泥，實(shí)現(xiàn)其資 源化利用，具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用污泥堆肥生產(chǎn)有機(jī)鐵肥的方法。本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是
污泥堆肥生產(chǎn)有機(jī)鐵肥的方法，包括以下步驟
1)物料調(diào)配將城市污泥與有機(jī)質(zhì)混合，調(diào)節(jié)混合物的含水率為40 60%；
2)高溫好氧堆肥將混合物進(jìn)行好氧堆肥，當(dāng)堆肥混合物的溫度達(dá)到50°C后，每天翻堆一次；
3)二次發(fā)酵待污泥堆體溫度降至35°C或35°C以下后，優(yōu)選為25 35°C，接種鐵還 原菌，混勻，發(fā)酵，得到酵熟料；
4)粉碎篩分將酵熟料粉碎，過(guò)篩，得到生物有機(jī)鐵肥。優(yōu)選的，城市污泥與有機(jī)質(zhì)的混合質(zhì)量比為45 55 45 55，有機(jī)質(zhì)為木屑、菇 渣、秸稈中的至少一種。優(yōu)選的，二次發(fā)酵時(shí)前，在高溫好氧堆肥好的堆肥混合物中混入鐵鹽或鐵的氧化 物。優(yōu)選的，鐵還原菌為產(chǎn)氣腸桿菌你iero力acier aerogenes XM02 (CGMCC 1969)、 成團(tuán)泛菌 Pan toea agglomerans MFC4 (CGMCC 2 3 5 3 )和腐殖質(zhì)棒桿菌 Corynebac terium humireducens MFC5 (CGMCC 2；352)中的至少一種。本發(fā)明方法對(duì)設(shè)備要求簡(jiǎn)單，投資小，能耗低，克服了有機(jī)鐵肥投資大、工藝流程 復(fù)雜的缺陷。本發(fā)明方法充分利用了污泥中豐富的有機(jī)物及內(nèi)源鐵氧化物，可以大幅度降低有 機(jī)鐵肥生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化利用，具有城市污泥處置與高附加值產(chǎn)品生產(chǎn)的雙 重功效。同時(shí)，本發(fā)明方法也充分利用了一般作為廢棄物焚燒的有機(jī)質(zhì)，如木屑、菇渣、秸稈 等，有利于可持續(xù)發(fā)展。本發(fā)明方法生產(chǎn)的有機(jī)鐵肥，易溶于水，易被植物吸收，生物利用率高，肥效長(zhǎng)。通過(guò)在二次發(fā)酵的過(guò)程中添加鐵鹽或鐵的氧化物，可進(jìn)一步增加有機(jī)鐵肥的鐵含 量，增強(qiáng)其肥效。


圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是
污泥堆肥生產(chǎn)有機(jī)鐵肥的方法，包括以下步驟
1)物料調(diào)配將城市污泥與有機(jī)質(zhì)混合，調(diào)節(jié)混合物的含水率為40 60%；
2)高溫好氧堆肥將混合物進(jìn)行好氧堆肥，當(dāng)堆肥混合物的溫度達(dá)到50°C后，每天 翻堆一次；
3)二次發(fā)酵待污泥堆體溫度降至35°C或35°C以下后，優(yōu)選為25 35°C，接種鐵還 原菌，混勻，發(fā)酵，得到酵熟料；
4)粉碎篩分將酵熟料粉碎，過(guò)篩，得到生物有機(jī)鐵肥。其工藝流程如圖1所示。高溫好氧堆肥中，堆肥混合物的溫度達(dá)到50°C后，一般要翻堆15 25天，堆體的 溫度才會(huì)自然下降到所需溫度；二次發(fā)酵中，一般要發(fā)酵10 15天才可以得到酵熟料，當(dāng) 然，如本領(lǐng)域技術(shù)人所知，翻堆、二次發(fā)酵也可根據(jù)具體情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)和縮短。優(yōu)選的，城市污泥與有機(jī)質(zhì)的混合質(zhì)量比為45 55 45 55，有機(jī)質(zhì)為木屑、菇 渣、秸稈中的至少一種。當(dāng)然，也可以采用其他類似的有機(jī)質(zhì)。各種有機(jī)質(zhì)可以混合使用。
優(yōu)選的，二次發(fā)酵時(shí)前，在高溫好氧堆肥好的堆肥混合物中混入鐵鹽或鐵的氧化 物。鐵鹽或鐵氧化物的加入量視污泥中的鐵含量而定。為進(jìn)一步降低成本，可直接使用粉 碎的鐵礦石，如水鐵礦、針鐵礦、纖鐵礦、赤鐵礦等。優(yōu)選的，鐵還原菌為產(chǎn)氣腸桿菌你iero力acier aerogenes XM02 (CGMCC 1969)、 成團(tuán)泛菌 Pan toea agglomerans MFC4 (CGMCC 2 3 5 3 )和腐殖質(zhì)棒桿菌 Corynebac terium humireducens MFC5 (CGMCC 2；352)中的至少一種。下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。以下實(shí)施例中，使用的城市污泥為脫水城市污泥，其含水率為70 80%。實(shí)施例1
1)物料調(diào)配將城市污泥45份與水稻秸稈55份混合，調(diào)節(jié)混合物的含水率為50%；
2)高溫好氧堆肥將混合物堆成條垛狀，進(jìn)行好氧堆肥，當(dāng)堆肥混合物的溫度達(dá)到 50°C后，每天翻堆一次，發(fā)酵15天；
3)二次發(fā)酵待污泥堆體溫度降至35°C后，按污泥堆制物鐵還原菌接種劑水鐵礦 質(zhì)量比為500 5 10的比例，接種鐵還原菌五aerogenes XM02，混入水鐵礦，混勻，繼續(xù)發(fā) 酵10天，得到酵熟料；
4)粉碎篩分將酵熟料粉碎，過(guò)篩，得到生物有機(jī)鐵肥。實(shí)施例2
1)物料調(diào)配將城市污泥50份與玉米秸稈50份混合，調(diào)節(jié)混合物的含水率為60%；
2)高溫好氧堆肥將混合物堆成條垛狀，進(jìn)行好氧堆肥，當(dāng)堆肥混合物的溫度達(dá)到 50°C后，每天翻堆一次，發(fā)酵18天；
3)二次發(fā)酵待污泥堆體溫度降至35°C后，按污泥堆制物鐵還原菌接種劑針鐵礦 質(zhì)量比為500 5 10的比例，接種鐵還原菌A agglomerans MFC4，混入針鐵礦，混勻，繼續(xù) 發(fā)酵12天，得到酵熟料；
4)粉碎篩分將酵熟料粉碎，過(guò)篩，得到生物有機(jī)鐵肥。實(shí)施例3
1)物料調(diào)配將城市污泥陽(yáng)份與菇渣45份混合，調(diào)節(jié)混合物的含水率為55%；
2)高溫好氧堆肥將混合物堆成條垛狀，進(jìn)行好氧堆肥，當(dāng)堆肥混合物的溫度達(dá)到 50°C后，每天翻堆一次，發(fā)酵15天；
3)二次發(fā)酵待污泥堆體溫度降至25°C后，按污泥堆制物鐵還原菌接種劑質(zhì)量比 為500 5的比例，接種鐵還原菌C. humireducens MFC5，混勻，繼續(xù)發(fā)酵10天，得到酵熟 料；
4)粉碎篩分將酵熟料粉碎，過(guò)篩，得到生物有機(jī)鐵肥。實(shí)施例4
1)物料調(diào)配將城市污泥50份與菇渣25份、水稻秸稈25份混合，調(diào)節(jié)混合物的含水 率為40% ；
2)高溫好氧堆肥將混合物堆成條垛狀，進(jìn)行好氧堆肥，當(dāng)堆肥混合物的溫度達(dá)到 50°C后，每天翻堆一次，發(fā)酵20天；
3)二次發(fā)酵待污泥堆體溫度降至30°C后，按污泥堆制物鐵還原菌接種劑赤鐵礦 質(zhì)量比為500 5 5的比例，接種鐵還原菌C humireducens MFC5，混勻，繼續(xù)發(fā)酵15天，得到酵熟料；
4)粉碎篩分將酵熟料粉碎，過(guò)篩，得到生物有機(jī)鐵肥。經(jīng)檢測(cè)，以上實(shí)施例中的生物有機(jī)鐵肥，有機(jī)質(zhì)含量在25%以上，鐵元素的質(zhì)量百 分含量大于2%，活菌數(shù)大于1億/g。肥效實(shí)驗(yàn) 試驗(yàn)1
田間試驗(yàn)在河南桃園缺鐵比較嚴(yán)重、樹齡、長(zhǎng)勢(shì)、樹型大小、缺鐵癥基本一致的桃園進(jìn) 行。田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)為單株小區(qū)，3個(gè)處理，10次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。試驗(yàn)步驟
2010年4月15日，按樹冠垂直投影面積，將每平方米用實(shí)施例1的生物有機(jī)鐵肥100 克及對(duì)照藥劑葉綠靈(荷蘭AKZ0N0BEL化學(xué)公司研制)15g溶入7kg清水中，溝施1次，空白 對(duì)照為清水。溝施的方法是，沿樹冠外緣在地面挖1個(gè)寬、深各約IOcm的環(huán)狀溝，溝中能見(jiàn) 到須根，將清水或肥液灌施入溝中滲下后，立即覆土填溝。7月15日采收時(shí)調(diào)查單株產(chǎn)量，8月25日調(diào)查每樹的新梢長(zhǎng)度，9月08日從各處 理植株的樹冠中部不同方位隨機(jī)取60片葉，采用SPAD—520型葉綠素測(cè)定儀測(cè)定其SPAD 值，計(jì)算每平方厘米葉片含葉綠素毫克數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。表1、溝施生物有機(jī)鐵肥對(duì)桃樹葉片葉綠素含量及新梢長(zhǎng)度的影響
從表1可知，施用本發(fā)明制備的生物有機(jī)鐵肥后，桃樹葉綠素含量及新梢長(zhǎng)度都明顯 高于空白對(duì)照，也高于對(duì)照藥劑葉綠靈。結(jié)果表明桃樹不僅能防治桃樹缺鐵性病害，并且能 促進(jìn)植物生長(zhǎng)。試驗(yàn)權(quán)利要求
1.污泥堆肥生產(chǎn)有機(jī)鐵肥的方法，包括以下步驟1)物料調(diào)配將城市污泥與有機(jī)質(zhì)混合，調(diào)節(jié)混合物的含水率為40 60%；2)高溫好氧堆肥將混合物進(jìn)行好氧堆肥，當(dāng)堆肥混合物的溫度達(dá)到50°C后，每天 翻堆一次；3)二次發(fā)酵待污泥堆體溫度降至35°C或35°C以下后，接種鐵還原菌，混勻，發(fā)酵， 得到酵熟料；4)粉碎篩分將酵熟料粉碎，過(guò)篩，得到生物有機(jī)鐵肥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥堆肥生產(chǎn)有機(jī)鐵肥的方法，其特征在于城市污泥與有 機(jī)質(zhì)的混合質(zhì)量比為45 55 45 55。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥堆肥生產(chǎn)有機(jī)鐵肥的方法，其特征在于二次發(fā)酵時(shí)前， 在高溫好氧堆肥好的堆肥混合物中混入鐵鹽或鐵的氧化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥堆肥生產(chǎn)有機(jī)鐵肥的方法，其特征在于二次發(fā)酵時(shí)，待 污泥堆體溫度降至25 35°C時(shí)，接種鐵還原菌。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥堆肥生產(chǎn)有機(jī)鐵肥的方法，其特征在于有機(jī)質(zhì)為木屑、 菇渣、秸稈中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥堆肥生產(chǎn)有機(jī)鐵肥的方法，其特征在于鐵還原菌為產(chǎn) If lif Enterobacter aerogenes XMO2 (CGMCC 1969)>lifPantoea agglomeransMFC4 (CGMCC 2353)和腐殖質(zhì)棒桿菌 Cbrj^dacieriwBAwBireifocez71S MFC5 (CGMCC 2352) 中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了污泥堆肥生產(chǎn)有機(jī)鐵肥的方法，包括以下步驟將城市污泥與有機(jī)質(zhì)混合，調(diào)節(jié)混合物的含水率為40～60%；將混合物進(jìn)行好氧堆肥，當(dāng)堆肥混合物的溫度達(dá)到50℃后，每天翻堆一次；待污泥堆體溫度降至35℃以下后，接種鐵還原菌，混勻，發(fā)酵，得到酵熟料；將酵熟料粉碎，過(guò)篩，得到生物有機(jī)鐵肥。本發(fā)明方法充分利用了污泥中豐富的有機(jī)物及內(nèi)源鐵氧化物，可以大幅度降低有機(jī)鐵肥生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化利用，具有城市污泥處置與高附加值產(chǎn)品生產(chǎn)的雙重功效。同時(shí)，本發(fā)明方法也充分利用了一般作為廢棄物焚燒的有機(jī)質(zhì)，如木屑、菇渣、秸稈等，有利于可持續(xù)發(fā)展。
文檔編號(hào)C05F17/00GK102093097SQ20101058943
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者周順桂, 徐榮險(xiǎn), 王躍強(qiáng), 袁勇 申請(qǐng)人:廣東省生態(tài)環(huán)境與土壤研究所