利用城市污水处理厂污泥作为林业土壤基质的方法

摘要

本发明公开了一种利用城市污水处理厂污泥作为林业土壤基质的方法，属于环境保护技术领域。通过堆肥方法将污泥进行利用，充分利用污泥中的营养成分，使得树木生长加速，缩短了木材的生长循环，增加了木材产量，况且污泥中的有害物质又不参与食物链循环，应用风险较小。园林植物可接受较高浓度的重金属而不易显出毒害症状，林地施用堆肥后污泥比蔬菜和作物相对更安全，因此，污泥堆肥林地利用具有广阔的发展空间。

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用城市污水处理厂污泥作为林业土壤基质的方法，属于环境保护技术领域。

背景技术

近年来，随着污水处理设施的普及、处理率的提高和处理程度的深化，污水处理产生的污泥量也有较大幅度增长。城市污水厂的污泥是指处理污水所产生的固态、半固态及液态的废弃物，含有大量的盐类、重金属以及致病菌和病原菌等，这些物质对环境和人类以及动物健康有可能造成危害，如不妥善处置极易引起二次污染问题。以南京市为例，年污泥产生量约20万吨，主要处置方式为焚烧处置、堆肥处置和填埋处置。

目前采用的污泥堆肥只是简单拌合和制肥，未进行稳定化和好氧发酵处理；污泥的卫生填埋采用直接填埋方式，未进行进一步脱水和无机化处理；污泥的规范化处置能力偏低，急需得到有效提升。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种利用城市污水处理厂污泥作为林业土壤基质的方法，通过将脱水污泥发酵制成复合肥料，解决了污泥堆肥处置中的诸多难题，实现了生物资源的循环利用。

为了解决以上技术问题，本发明提供利用城市污水处理厂污泥作为林业土壤基质的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）对栽植地块进行整地，确保遇涝能排，遇旱能灌；

（2）在栽植地块附近选择一块污泥堆肥场地，其堆肥场地周围开挖排水沟，上方设塑料薄膜的温室大棚，污泥堆肥场地进行夯实，然后铺上防水卷材，并留有一定坡度，在坡度下方设置渗滤液截留桶，大棚外侧设有冷凝水导流槽；

（3）将污泥和药渣添加物运至污泥堆肥场地，按重量比1.5∶1混合，所述污泥含水率为75%-85%，药渣添加物含水率为25%-35%；再添加适量的复合菌剂接种发酵，第1～20天，每2天翻抛堆肥污泥一次，以供氧为主要目的，第20～32天，每4天翻抛堆肥污泥一次，以控制温度为主要目的；当堆肥污泥含水率25%～35%；碳氮比(C/N)≤20∶1；耗氧速率趋于稳定时即形成林业土壤基质；

（4）发酵完成后的堆肥产品，用于林地施用时，采用灌溉、翻土作垄或犁沟施用，施用时段可选择在树木砍伐后的林地施用、树苗期施用、成树期施用；用于绿地直接施用时，先在种植前在土方上方均匀撒上污泥，然后结合整地翻入土内，使污泥和土壤均匀混合，在污泥翻入土中后，浇少量水使土壤和污泥充分混合。

本发明进一步限定的技术方案是：前述的利用城市污水处理厂污泥作为林业土壤基质的方法，所述复合菌是由四种微生物菌群组成，包括高温（60～75℃)好氧菌、中温(33～38℃)好氧菌、常温(20～25℃)好氧菌及兼性菌。此种微生物菌群有很强的分泌发酵素的能力，可以防止有机物腐化，并能迅速分解有机物，且无臭味，实践证明，将该复合菌接种到污泥堆肥中，与EM菌比较，发酵时间更短，效果更好。

前述的利用城市污水处理厂污泥作为林业土壤基质的方法，所述步骤（3）的控制温度在55℃-75℃之间维持5天，有利于高温好氧菌的充分接种到污泥堆肥中。

进一步的，前述的利用城市污水处理厂污泥作为林业土壤基质的方法，所述步骤（4）须避开雨季、冰雪覆盖和高温炎热的气候条件下施用。

本发明的有益效果是：本发明利用污泥堆肥土地，使得树木生长加速，缩短了木材的生长循环，增加了木材产量，况且污泥中的有害物质又不参与食物链循环，应用风险较小。园林植物可接受较高浓度的重金属而不易显出毒害症状，林地施用堆肥后污泥比蔬菜和作物相对更安全，因此，污泥堆肥林地利用具有广阔的发展空间。

附图说明

图1为本发明堆肥流程示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种利用城市污水处理厂污泥作为林业土壤基质的方法，结构如图1所示，包括以下步骤：

（1）对栽植地块进行整地，确保遇涝能排，遇旱能灌；

（2）在栽植地块附近选择一块污泥堆肥场地，其堆肥场地周围开挖排水沟，上方设塑料薄膜的温室大棚，污泥堆肥场地进行夯实，然后铺上防水卷材，并留有一定坡度，在坡度下方设置渗滤液截留桶，大棚外侧设有冷凝水导流槽；

（3）将污泥和药渣添加物运至污泥堆肥场地，按重量比1.5∶1混合，所述污泥含水率为80%，药渣添加物含水率为30%；再添加适量的复合菌剂接种发酵，第1～20天，每2天翻抛堆肥污泥一次，以供氧为主要目的，第20～32天，每4天翻抛堆肥污泥一次，以控制温度为主要目的，控制温度在55℃-75℃之间维持5天；当堆肥污泥含水率25%～35%，碳氮比(C/N)≤20∶1，耗氧速率趋于稳定时即形成林业土壤基质；

（4）发酵完成后的堆肥产品，用于林地施用时，采用灌溉、翻土作垄或犁沟施用；用于绿地直接施用时，先在种植前在土方上方均匀撒上污泥，然后结合整地翻入土内，使污泥和土壤均匀混合，在污泥翻入土中后，浇少量水使土壤和污泥充分混合，在实际使用时须避开雨季、冰雪覆盖和高温炎热的气候条件。

本实施例中，采用的复合菌是由四种微生物菌群组成，包括高温（60～75℃)好氧菌、中温(33～38℃)好氧菌、常温(20～25℃)好氧菌及兼性菌；此种微生物菌群有很强的分泌发酵素的能力，可以防止有机物腐化，并能迅速分解有机物，且无臭味，实践证明，将该复合菌接种到污泥堆肥中，与EM菌比较，发酵时间更短，效果更好。

本实施例栽植试验：在栽植地块四周及各分区之间都挖有排水沟，整个小区成缓坡的阶梯状布置，每个小区植株为30棵，乔木试验小区之间留有2.5米的保护行，灌木小区留有0.2m的保护行。每个小区均设有排水沟。试验选择的树木品种为意杨、高杆女贞、白玉兰、桂花，红叶石楠，毛杜鹃，大叶黄杨。选择高矮粗细大体一致的树苗供试验用。乔木地每平方米施用量分别为CK 、3kg/m2、6kg/ m2、9kg/m2，即CK 、30t/ha、60t/ha、90t/ha。灌木地每平方米施用量分别为CK、2kg/m2、4kg/m2、6kg/m2，即CK、20 t/ha、40 t/ha、60t/ha，基肥和追肥各占50%，在种植前在土方上方均匀撒上污泥，然后结合整地翻入土内，使污泥和土壤均匀混合，再在污泥翻入土中后，浇少量水使土壤和污泥充分混合。

堆肥污泥可直接提供植物所需的各类营养物质，并且这些营养物质都可被植物直接吸收，堆肥污泥可提高土壤湿度和保肥能力。污泥施用后土壤养分的改善，植物生长发育状况得到明显的促进。植物的株高、冠幅等都随污泥施用量的增加而增加。又加之林地土壤具有较高的渗透率，可以减少由于降水和径流而引起的营养物质流失。林地土壤中含有较丰富的有机物，可更好的固定污泥中的有害物质。林地通常远离人口密集区，大大减少了人畜接触到污泥中有害物质的可能且不会进入人类食物链。

通过对比不同处理小区内植物各监测指标的增量来研究施肥量对植物生长的影响。于本研究试验用林地内选取各小区植物每隔2个月监测小区内植物长势。乔木监测其地径（地径粗为距地面20cm处的径粗），灌木监测冠幅。监测结果见表4－4。

剔除现场条件和初期栽种引起的个别植株的死亡因素外，总的来说，乔木里面，以意、高杆女贞抗逆性强，生长情况最好，灌木里面，以红叶石楠生长情况最好。

树木的成活率和长势在一定程度上反映了各树种对污泥堆肥的敏感性，不同的植物对污泥堆肥的肥分需求也不同，有的表现在成活上，有的表现在生长上。因此表明对于污泥堆肥施用量和植物品种有很大的关系，植物对重金属的忍耐与富集能力以及养分的需求应该是污泥堆肥处理量的潜在因素。

上表结果表明，在较短的时间内污泥对树木已显示出生长刺激作用。不同处理与对照组相比差异极显著， 拿长势较好的意杨和高杆女贞来说，l1月份进行生长监测统计结果表明，经过大半年的生长过程，三个处理组的意杨的地径净生长量为1.83～4.59 cm，施用堆肥污泥植物组地径粗比对照组增加了10％～50％；株高净增长量为2.17～4.45m，比对照组增加了37.8％～123.2％。同时也说明了试验区域立地条件差，施堆肥污泥效果比较明显。随着污泥施入量增加，意杨地径增大，当施入量为90 t/ha时，意杨地径净生长量最大，并未出现超过最佳施用量时，由于污泥中过量的重金属或其他有害因素而出现像其他文献中意杨的径粗、株高生长率反而下降的现象，有可能是因为杨树是一个生长迅速、适应性广、抗性强的优良树种，养分需求高的人工林品种，本课题设置的90 t/ha的施用量从植物营养吸收的角度上并未达到其污泥限制量。

对于高杆女贞来说，三个处理组的意杨的地径净生长量为1.23～1.86 cm，施用堆肥污泥地径粗比对照处理增加了8.8％～26.2％左右；株高净增长量为1.73～2.96m，比对照组增加了41％～52.6％左右。60 t/ha和90 t/ha的施用量的处理组，在地径净生长量方面并未发现明显差异，可见对于高杆女贞来说，最佳施用量应该在60～90t/ha之间。

白玉兰属于生长缓慢的树种，在这个试验中，发现处理组的花期较对照组稍微长一些，可能污泥有缓释肥的效果因而增加了白玉兰的花期。三个处理组的白玉兰的地径净生长量为1.03～2.01 cm，施用堆肥污泥地径粗比对照处理增加了5.9％ ～16.7％左右；株高净增长量为1.34～2.33m，比对照组增加了11％～34.8％左右。对于高杆女贞来说，最佳施用量应该在60 t/ha左右。

对于桂花，在试验初始阶段，移栽后不久，桂花的叶子几乎全部掉光，而后在经历了2个月的修复期后，叶子又重新长出来，但是较其他林业品种而言，长势相对较差，可能跟桂花喜欢微酸性砂质壤土壤环境有关。在试验中，仍然可以看到处理Ⅱ的植物生长情况是最好的，处理Ⅱ与对照组相比冠幅增加了95.2％，地径增加了24.8％。从现场情况来看，相比较而言，桂花的最佳施加量为60 t/ha。

对于灌木来说，红叶石楠生长最好，三个处理组的红叶石楠在冠幅上面增加都比较大，植株长势很好。红叶石楠三个处理组与对照组相比，冠幅增加了31.8%～84.3%。毛杜鹃冠幅与对照组相比增加了25.8%～69.4%。大叶黄杨冠幅与对照组相比增加了15.5%～43.5%。处理Ⅲ相比处理Ⅱ来讲，冠幅的增长放缓，由此可见，过量施用污泥使其过剩营养成分和重金属并存，对植物生长存在一个利害博弈的过程。中、高量污泥中营养成分较高，有害成分亦多，从而对植物生长呈现抑制作用；而低量污泥中营养成分低，有害成分也低，植物既能适应也利于其生长。这与其他研究结果中污泥应用后，普遍促进树木生长；污泥用量越大，生长越好有所差异. 这可能与污泥施用量、土壤条件、污泥性质和成分、树木的敏感程度及树木需肥量等方面的差异有关。对于本试验来讲，红叶石楠的施用量在60 t/ha时植物长势依然很好，对于毛杜鹃和大叶黄杨来说，可能最佳的施用量为40 t/ha左右。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。