城市生活污泥園林綠化專用營養基質及其處理方法與流程

本發明涉及城市生活污泥處理
技術領域：
，具體涉及一種城市生活污泥園林綠化專用營養基質。
背景技術：
：城鎮污水處理廠產生的污泥是一種組分復雜的混合物：含水率高（75%-99%），有機物含量高，易腐爛，有強烈的臭味，其固體成分主要由有機殘片、細菌菌體、無機顆粒、膠體及絮凝所用藥劑等組成。污泥中含有具有潛在利用價值的有機質、氮（N)、磷（P)、鉀（K)和各種微量元素，但同時含有寄生蟲卵、病原微生物和銅、鋅、鉻、汞等重金屬以及鹽類、多氯聯苯、二噁英、放射性核素等難降解的有毒有害物質，如不加以妥善處理，任意排放，將會造成二次污染。隨著我國城鎮污水處理率的不斷提高，城鎮污水處理廠污泥產量也急劇增加。隨著城鎮化水平和污水處理量的增加，預計污泥量將很快突破3000萬t。據不完全統計，目前全國城鎮污水處理廠污泥只有小部分進行衛生填埋、土地利用、焚燒和建材利用等，而大部分未進行規范化的處理處置，使污水處理設施的環境效益大大降低。隨著經濟的發展，人口的膨脹，可填埋的場地日益減少；焚燒成本居高不下，大氣污染嚴重；建材利用還存在技術不夠成熟或者消納量太小等缺點；我國作為一個人口眾多發展中國家，又是一個農林業大國，污水廠污泥的土地利用（不包括農用）將是一個主要的發展方向。由于污泥農用會與人類的食物鏈發生關系，通常提到污泥土地利用便是污泥農用和重金屬污染，所以在一定程度上限制了污泥其它方式的土地利用，我們應將污泥農用和其它形式的土地利用區別對待，對于污泥土地利用（不包括農用）國家更多地是鼓勵使用，積極推廣林業、綠化、土壤改良等方式的污泥土地利用。一方面污泥中的營養成分和微量元素可促進樹木生長；另一方面由于污泥林地綠化施用不會進入食物鏈，不會對人類健康造成危害。尤其是污泥施用于森林，林場等非人口密集地區，可以較為安全，而且林地、荒山等面積都較大，相對環境容量也較大，可吸納大量的污泥，林木本身也可利用污泥中氮、磷等加速生長。這些方式的土地利用相對污泥農用來說，對人類的直接風險性較小，可以消納大量的城市生活污泥。因此，需要重點關注經減容、減量、穩定以及無害化處理后的污泥的最終消納方法，涉及的污泥土地利用是指經處理后的污泥或污泥產品應用于園林、綠地、土壤修復及改良等，不包括污泥農用。污泥土地利用投資少、能耗低、運行費用低，其中有機物可轉化為土壤改良劑的有效成分，符合可持續發展戰略，因此被認為是有發展潛力的一種污泥處置方式。技術實現要素：針對現有技術存在的不足，本發明提供一種城市生活污泥園林綠化專用營養基質，作為一種減容、減量、穩定以及無害化處理后城市生活污泥的處置方式。本發明首先提供一種城市生活污泥園林綠化專用營養基質，其包括主料和輔料,主料為污泥，輔料為菇渣、麥殼、草炭、蛭石-珍珠巖、沙子。本發明的基質進一步設置為，上述基質中按體積分數包括：污泥50%~58%，菇渣23%~50%，草炭0~21%，蛭石-珍珠巖0%~5%、沙子5%~20%。本發明的基質進一步設置為，上述污泥為污水處理廠的脫水污泥，其含水率為15-25%。本發明的基質進一步設置為，上述污泥為含水率為57%，菇渣28%，草炭10%，蛭石-珍珠巖2.5%、沙子6.7%。本發明的基質進一步設置為，上述基質的PH值為6.87~7.44。本發明的基質進一步設置為，上述基質的總孔隙度≥60%。本發明的基質進一步設置為，上述基質中持水孔隙度≥50%。本發明的基質進一步設置為，上述基質的通氣孔隙度≥10%。本發明的第二目的在于提供一種城市生活污泥園林綠化專用營養基質的處理方法，具體步驟如下：（1）材料準備，準備菇渣、麥殼、草炭、蛭石-珍珠巖、沙子；（2）污泥脫水；對污泥進行脫水處理，保證含水率在15-25%；（3）混料；污泥和菇渣、麥殼、草炭機械粉碎攪拌混料;（4）發酵；（5）加入養殖廢料，包括養殖殘渣、蛆糞；（6）加入蛭石-珍珠巖、沙子；（7）二次發酵；（8）加入蚯蚓卵、梯度釋放型復合活菌膠囊、緩釋肥料膠囊；（9）裝包。本發明的處理方法進一步設置為，所述步驟（7）中具體包括以下步驟：第一步，添加為膠囊化農藥組合物，攪拌均勻，同時實施密閉無氧發酵2-5天；第二步，攪拌并敞開5-15天；第三步，加入補充菌劑、和補充營養物質，攪拌均勻，實施二次加溫有氧發酵；第四步，攪拌并敞開2-6天；第五步，通過發芽測試檢測農藥殘留，達標則進入步驟八，不達標則重復第三步至第五步；所述農藥組合物為二甲基二硫、異硫氰酸烯丙酯、異菌脲、噁霉靈，所述二甲基二硫、異硫氰酸烯丙酯、異菌脲、噁霉靈的重量比為50∶20：15∶30。本發明的處理方法進一步設置為，所述步驟（8）中具體包括如下：第一步，制備蚯蚓卵膠囊；先準備蚯蚓卵，之后將蚯蚓卵膠囊化，將多個蚯蚓卵利用淀粉外膜包裹在內并制得蚯蚓卵膠囊，然后在低溫環境下活性批量保存；第二步，制備梯度釋放型復合活菌膠囊；所述活菌膠囊包括內設有微生物菌劑的微型膠囊，多個所述微型膠囊灌裝在第一膠囊殼中構成第一膠囊，多個所述第一膠囊和多個微型膠囊灌裝在第二膠囊殼中構成第二膠囊；所述微生物菌劑是由固氮菌、枯草芽孢桿菌、蘇云金桿菌、乳桿菌和JT微生物菌種組成的復合菌種。第三步，制備緩釋肥料膠囊；根據植物的發芽期、出根期、幼苗期、成苗期、生長期不同的肥料和配比需求，設置不同肥料配比得復合肥料并制成緩釋肥料膠囊，所述緩釋肥料膠囊由外至內依次包括發芽期膠囊殼、發芽期復合肥料、出根期膠囊殼、出根期復合肥料、幼苗期膠囊殼、幼苗期復合肥料、成苗期膠囊殼、生苗期復合肥料、生長期膠囊殼、生長期復合肥料；第四步，將第七步制得的污泥粉碎，并將第一步至第三步中制備的膠囊，按比例混入粉碎后的污泥中；第五步，所述沙子為燒結玻璃化炭泥顆粒，將重金屬污染嚴重的污泥經過高溫燒結制得半固態玻璃化炭泥顆粒，形成固化重金屬的半固態玻璃化顆粒，再將炭泥顆粒與第四步中制得的混合污泥混合并攪拌均勻。本發明具有下述有益效果：1.本發明提供的城市生活污泥園林綠化專用營養基質，其營養效果好，能夠廣泛應用于園林綠化。2.為城市生活污泥的減容、減量、穩定以及無害化處理提供了一種新的處理方法和配方，具有廣闊的市場前景。3.本發明的各種原料均是可以容易得到的廢棄物和普通物質，成本低廉，整體運行成本較低。4.綜合利用養殖廢棄物、菇類養殖廢棄物、提高了整體資源回收利用水平，降低了成本，減少了二次污染。5.通過二次發酵并在發酵后的營養基質中培育蚯蚓，大大增加了作為園林綠化用時候的苗木移栽適應性更好，苗木存活率更高。說明書附圖圖1不同配方基質的種子發芽指數。圖2麥殼含量與種子發芽指數的相關性分析。圖3為本發明的蚯蚓卵膠囊的結構示意圖。圖4為本發明的復合活菌膠囊構示意圖。圖5為本發明的緩釋肥料膠囊結構示意圖。具體實施方式實施例1一種城市生活污泥園林綠化專用營養基質，其包括主料和輔料,主料為污泥，輔料為菇渣、麥殼、草炭、蛭石-珍珠巖、沙子。基質中按體積分數包括：污泥50%~58%，菇渣23%~50%，草炭0~21%，蛭石-珍珠巖0%~5%、沙子5%~20%。污泥為污水處理廠的脫水污泥，其含水率為15-25%。污泥為含水率為57%，菇渣28%，草炭10%，蛭石-珍珠巖2.5%、沙子6.7%。基質的PH值為6.87~7.44。基質的總孔隙度≥60%。基質中持水孔隙度≥50%。基質的通氣孔隙度≥10%。實施例2一種城市生活污泥園林綠化專用營養基質的處理方法，具體步驟如下：（1）材料準備，準備菇渣、麥殼、草炭、蛭石-珍珠巖、沙子；（2）污泥脫水；對污泥進行脫水處理，保證含水率在15-25%；（3）混料；污泥和菇渣、麥殼、草炭機械粉碎攪拌混料。（4）發酵；（5）加入養殖廢料，包括養殖殘渣、蛆糞；（6）加入蛭石-珍珠巖、沙子；（7）二次發酵；（8）加入蚯蚓卵、梯度釋放型復合活菌膠囊、緩釋肥料膠囊；（9）裝包。所述步驟（7）中具體包括以下步驟：第一步，添加為膠囊化農藥組合物，攪拌均勻，同時實施密閉無氧發酵2-5天；第二步，攪拌并敞開5-15天；第三步，加入補充菌劑、和補充營養物質，攪拌均勻，實施二次加溫有氧發酵；第四步，攪拌并敞開2-6天；第五步，通過發芽測試檢測農藥殘留，達標則進入步驟八，不達標則重復第三步至第五步；所述農藥組合物為二甲基二硫、異硫氰酸烯丙酯、異菌脲、噁霉靈，所述二甲基二硫、異硫氰酸烯丙酯、異菌脲、噁霉靈的重量比為50∶20：15∶30。所述步驟（8）中具體包括如下：第一步，制備蚯蚓卵膠囊；先準備蚯蚓卵，之后將蚯蚓卵膠囊化，將多個蚯蚓卵2利用淀粉外膜1包裹在內并制得蚯蚓卵膠囊，然后在低溫環境下活性批量保存；第二步，制備梯度釋放型復合活菌膠囊；所述活菌膠囊包括內設有微生物菌劑的微型膠囊3，包括微生物菌劑32和可降解膜31，多個所述微型膠囊3灌裝在第一膠囊殼4中構成第一膠囊，多個所述第一膠囊和多個微型膠囊3灌裝在第二膠囊殼5中構成第二膠囊；所述微生物菌劑是由固氮菌、枯草芽孢桿菌、蘇云金桿菌、乳桿菌和JT微生物菌種組成的復合菌種。第三步，制備緩釋肥料膠囊；根據植物的發芽期、出根期、幼苗期、成苗期、生長期不同的肥料和配比需求，設置不同肥料配比得復合肥料并制成緩釋肥料膠囊，所述緩釋肥料膠囊由外至內依次包括發芽期膠囊殼61、發芽期復合肥料62、出根期膠囊殼63、出根期復合肥料64、幼苗期膠囊殼65、幼苗期復合肥料66、成苗期膠囊殼67、生苗期復合肥料68、生長期膠囊殼69、生長期復合肥料70；第四步，將第七步制得的污泥粉碎，并將第一步至第三步中制備的三種膠囊，按比例混入粉碎后的污泥中；第五步，所述沙子為燒結玻璃化炭泥顆粒，將重金屬污染嚴重的污泥經過高溫燒結制得半固態玻璃化炭泥顆粒，形成固化重金屬的半固態玻璃化顆粒，再將炭泥顆粒與第四步中制得的混合污泥混合并攪拌均勻。實施例4結合實施例1-3本發明即可以采用經過基質直接使用的方式，也可以采用基質經過發酵處理后在進行苗木移栽。在本實施例中，對基質的性能參數的檢測和實驗使用基質直接使用的方式。研究材料與方法4.1試驗材料供試試驗主要材料脫水污泥由杭州國泰環保科技股份有限公司提供。根據雙方溝通，基質配方研發的需求，按照“廢棄物資源化利用”的原則，首選低成本的農業生產廢棄物，結合污泥物理性狀，綜合考慮第一階段試驗選取有機質含量較高的菇渣，麥殼，草炭用于調節污泥配方基質的有機質含量，選取用于蛭石+珍珠巖，砂子調節污泥配方基質的物理結構和性質，開展機械復混配方設計試驗。菇渣，麥殼采用農科院園藝所食用菌課題組，草炭為市售東北草炭，蛭石+珍珠巖，砂子均為市售常規材料，試驗采用的原材料的基本理化性質見表4-1。表4-1供試試驗材料的基本性質4.2試驗設計基質配方研發試驗設計，采用混料設計中的極端頂點設計。考慮的基質生產和實際應用的需求，將基質配方的添加輔材種類控制的三種以下，將同類輔材分別添加，試驗共設計基質配方30個，配方中的各標號X1，X2，X3-1，X3-2，X4-1和X4-2分別代表污泥、菇渣、麥殼、草炭、蛭石-珍珠巖（體積比1：1）和沙子的體積分數。具體試驗設計方案如表4-2所示。表4-2污泥混合基質配方試驗設計表注：X1，X2，X3-1，X3-2，X4-1和X4-2分別代表污泥、菇渣、麥殼、草炭、蛭石-珍珠巖（體積比1：1）和沙子的體積分數。測試參數和方法4.3.1物理性狀指標：容重、孔隙度、含水率；污泥及污泥配方基質的容重和孔隙度指標測試，采用蔬菜育苗基質（NY/T2118-2012）標準中的環刀重量法，含水率測定采用城市污水處理廠污泥檢驗方法（CJ/T221-2005）標準中的重量法，具體見下表。試驗測試中每個測定樣品設置五個重復。化學性狀指標：有機質、pH、總N、速效NPK、EC；污泥及污泥配方基質的pH、速效NPK采用城市污水處理廠污泥檢驗方法（CJ/T221-2005）標準中的相關方法，EC值得測定采用蔬菜育苗基質（NY/T2118-2012）標準中的電導法，有機質和總氮采用元素分析儀測定，具體見下表。試驗測試中每個測定樣品設置三個重復。每組試驗設置3個標準品和3個空白樣。生物參數：種子發芽指數污泥及污泥配方基質的種子發芽指數測定采用城鎮污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質（GB/T23486-2009）標準中的種子發芽指數測試方法測定，每個樣品設置五個重復，同時用去離子水做空白對照，設置五個重復。安全指標：重金屬含量.污泥及污泥配方基質中的重金屬的測定采用城市污水處理廠污泥檢驗方法（CJ/T221-2005）標準中的相關方法，具體見下表，驗測試中每個測定樣品設置三個重復。每組試驗設置3個標準品和3個空白樣項目監測分析方法采用標準總鎘微波高壓消解后電感耦合等離子體發射光譜法CJ/T221-2005總鉛微波高壓消解后電感耦合等離子體發射光譜法CJ/T221-2005總鉻微波高壓消解后電感耦合等離子體發射光譜法CJ/T221-2005總鎳微波高壓消解后電感耦合等離子體發射光譜法CJ/T221-2005總鋅微波高壓消解后電感耦合等離子體發射光譜法CJ/T221-2005總銅微波高壓消解后電感耦合等離子體發射光譜法CJ/T221-2005總砷常壓消解后原子熒光法CJ/T221-2005總汞常壓消解后原子熒光法CJ/T221-2005五研究結果分析與基質配方綜合評價基質是植物生長的載體，具有支持錨定作物、養分供應、保水、保肥等作用，而基質的這些作用都與基質的理化性質密切相關。適宜的植物生長，要求基質應具有四個方面的特征：（1）保證氣體交換；（2）為植物提供支撐；（3）供給水分；（4）供給養分。這些特征由基質本身的物理、化學性質決定。針對這四方面的特征需要，試驗確定了基質的容重、孔隙度、含水量、pH值、EC值、有機質、NPK、重金屬指標以及種子發芽指數等10余項指標的測定。對基質中常用于評判基質生長條件的理化性質的測試結果進行了匯總和分析，并對污泥基質配方進行了綜合評價，初步確定了最佳的污泥基質配方。物理性狀分析5.1.1容重容重是基質的基本物理性質，反映了基質的疏松、緊實程度，直接影響著基質的蓄水和通氣性，并間接影響基質的肥力和后續植物的生長狀況。容重太大，則基質過于緊實，通氣透水性差，不利于植物生長；容重過小，則基質疏松，通氣性好，有利于根系伸展，但不易于固定根系，植株易發生倒伏。一般基質容重在0.1~0.8gcm-3范圍內較佳。本試驗中，不同處理之間容重的差異顯著（P<0.01）。其中，配方2容重最小，為0.37gm-3，對應配方為：污泥50%，麥殼50%，在較佳的容重范圍內；配方5容重最大為1.19gm-3，不利于植物生長，其對應的配方為：污泥50%，沙子50%。Pearson相關性分析結果顯示，基質容重與麥殼含量呈顯著負相關（R=-0.689，P=0.019），與沙子的含量呈顯著正相關（R=0.848，P=0.001），而與污泥、菇渣、草炭和蛭石-珍珠巖的含量均未呈現顯著的相關性（P>0.05），這可能與各基質配方的有機質含量有一定關系，一般而言有機質含量越高，其容重則越低，這也與試驗測得的基質配方的有機質結果相吻合。綜上結果表明基質中麥殼和沙子的配方比例是影響基質容重的重要因子，為制得具有較佳容重的基質，應適當增加麥殼的含量，而減少沙子的比例。孔隙度基質孔隙度主要涉及總孔隙度、持水孔隙和通氣孔隙等。總孔隙度反映了基質的孔隙狀況，總孔隙度越大，基質容納的空氣和水越多，有利于根系生長，但是根錨定植物的效果越差。持水孔隙度指飽和土壤排除重力水后保持在土壤中的水分所占的空隙，其保持的水分也稱田間持水量，是土壤保水能力或供水能力的度量。通氣空隙指飽和土壤重力排水停止后的土壤空隙，是土壤排水的通道，也為植物根系延伸提供有利條件。總孔隙度總孔隙度為通氣孔隙度與持水孔隙度之和。一般而言，土壤容重較低，其總孔隙度則往往較大。由表5-1可知，配方2的總孔隙度最大為70%左右，而配方5的總孔隙度最小僅為43%，這也與容重的測定結果吻合。大部分污泥配方基質的總孔隙度均在60%以上，在本次配方配置試驗中應作為優先選擇落在這部分區間的配方。持水孔隙度由表5-1可知，持水孔隙度超過50%的處理都是污泥含量較高而沙子含量較低的配方，統計結果分析也表明，基質持水孔隙度與沙子含量呈顯著負相關（R=-0.763，P=0.006），而與污泥含量表現為正相關關系（R=0.201，P=0.287）。其中持水孔隙度最大的為配方3，超過57%，持水孔隙度最小的為配方5，只有35%左右，持水孔隙度在本次配方配置試驗中應優先選擇大于50%的配方。通氣孔隙度由表5-1可知，不同配方的基質，其通氣孔隙度存在明顯的差異。其中，配方2的通氣孔隙度最大，為23.98%，而配方24的空氣孔隙度最低，僅為5.98%，對應配方為污泥80%，菇渣6.7%，麥殼6.7%，沙子6.7%。Pearson相關性分析結果顯示基質通氣孔隙度與菇渣（R=0.478，P=0.045）、麥殼（R=0.699，P=0.017）的含量呈顯著正相關，而與污泥、草炭、蛭石-珍珠巖和沙子的比例均呈現負相關關系。通氣孔隙度在本次配方配置試驗中應優先選擇大于10%的配方。菇渣和麥殼類的基質配置輔料，應該是可以優先考慮的輔料，而沙子應該不宜用于本次脫水污泥的配方基質的配置。表5-1不同配方基質的物理性質5.2化學性狀分析5.2.1pH值基質pH值是基質溶液中氫離子活度的負對數，不同基質中pH值大小各不相同。基質中pH值主要是受基質材料組成以及后期水、肥管理的影響。基質中pH一般要求其保持相對穩定，在使用初期會發生波動，但波動幅度不宜過大，否則會影響基質中養分的有效性和植物生長發育。在植物生長期間，如果微量元素供應得當，植物可以在一定pH范圍內保持正常生長。《城鎮污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質》（GBT23486-2009）中對于污泥園林綠化利用時的pH要求：酸性土壤，污泥pH需在6.5~8.5；對于中性和堿性土壤，其pH則需在5.5~7.8。試驗中不同處理的基質pH，變化范圍在6.87~7.44，符合《城鎮污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質》（GBT23486-2009）標準中的要求。電導率（EC）基質電導率EC值反映基質中可溶性鹽含量的高低，它直接影響營養液的平衡。為避免污泥園林綠化利用時對植物造成損害，一般要求污泥施用到綠地后，針對鹽分敏感地植物根系，其周圍土壤的EC值宜小于1mScm-1。污泥本身的EC值較高（5.18mScm-1），直接施用于土壤后，不利于植物的生長，是污泥基質化利用的限制因子之一。對基質電導率（EC）的測定結果顯示，配方2的電導率最高，達到19.61mScm-1，這有可能是由于麥殼與污泥等體積混合過程中，發生了某些化學、生物反應，增加了其中可溶性鹽的含量。除外，其他配方基質的電導率在2.13~5.17mScm-1范圍，相較于污泥本身，其EC值均得到了一定程度的降低，表明適當的輔料添加可有效降低污泥直接施用于土壤對植物生長造成的不良影響。但總體上大部分配方基質的EC值下降的不是很明顯，這可能需要考慮源頭工藝參數調整降低污泥原料的EC值。通常認為基質中氯離子的含量過高會對植物生長產生明顯抑制作用，因此，后續可以考慮，測定氯離子濃度，明確電導的貢獻值有多少來源于氯離子，并開展種植試驗進行驗證。有機質和營養成分試驗中不同處理的配方基質，其有機質含量存在明顯差異，這主要是由于基質配方原料的有機質含量有較大差異引起。由表5-2可知，有機質含量較高的配方組，其菇渣或/和麥殼的含量均較高，如配方1（菇渣含量50%）和配方2（麥殼含量50%），而有機質含量較低的配方組，則其沙子的含量較高，如配方5和配方10，有機質含量分別為2.93%和6.49%，其配方分別為污泥50%、沙子50%；污泥80%、沙子20%。Pearson相關性分析結果顯示，基質的有機質含量與菇渣、麥殼和草炭的含量表現為正相關關系，其中與菇渣（R=0.666，P=0.003）和麥殼（R=0.722，P=0.012）為顯著正相關；而與污泥、蛭石-珍珠巖和沙子呈現為負相關關系，其中與沙子為顯著負相關（R=-0.901，P<0.001），表明在基質選配時，菇渣、麥殼和沙子的比重改變，將很大程度上影響基質有機質含量的改變，進而會影響基質的容重和孔隙度等物理性質。添加輔料后，各配方的有機質含量仍與《城鎮污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質》（GBT23486-2009）中有機物含量要超過25%存在一定的差距，這可能與污泥本身的有機質含量偏低，僅為10.94%有關，后續配方中可能需要考慮適當增加一定量有機肥來提高整個配方的有機質含量。氮、磷、鉀是植物生長必需的營養組分。不同配方的基質中，總氮含量較高的組出現在配方組12、13、15、17、19、21、23、25、27和29，其總氮含量在11350~12820mgkg-1，這些配方組的特點主要是均具有一定比例的污泥、蛭石-珍珠巖和另外任一組分。相較而言，配方4的總氮含量最低，僅為1920mgkg-1，其配方為污泥50%，蛭石-珍珠巖50%，相關性分析結果表明配方中總氮含量與蛭石-珍珠巖體積比呈顯著負相關（R=-0.751，P=0.008）。速效鉀的測定結果顯示，其含量較高的組分別出現在配方組1、11、12、13、19和21，其速效鉀含量在72.50~203.50mgkg-1，這些配方組菇渣含量均相對較高，為16.7%~50%；而含量較低的包括配方組5和配方組10，有效鉀分別為13.75和15.85mgkg-1，其配方分別是污泥50%、沙子50%和污泥80%，沙子20%。由此表明，基質中菇渣含量越高，沙子含量越低，則基質的速效鉀含量越高。相關性分析結果也表明，基質速效鉀含量與菇渣含量呈顯著正相關（R=0.833，P<0.001），而與其它配方原料含量為負相關關系。表5-2不同配方基質的化學性質注：限值參考《城鎮污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質》（GBT23486-2009）。重金屬含量污泥中的重金屬超標是限制其資源化的一個重要因素，園林綠化利用是解決該弊端的一個重要途徑。參照2009年園林綠化用泥質的環境評價標準，本試驗中所采用的初始污泥樣品以及各配方基質的重金屬含量均未超標（表5-3），可安全用于園林綠化。其中各處理中，Cu、Zn、Cr和Ni的最高含量分別為51.20、4.90、134.93和27.95mgkg-1，主要集中在處理9（污泥80%，蛭石-珍珠巖20%）和處理3（污泥50%，草炭50%）。由于只適合珍珠巖可以有效增加基質的孔隙度，但是含有一定量的重金屬，后續配置基質配方時不宜添加過多該組分。表5-3不同配方基質中重金屬的含量注：限值參考《城鎮污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質》（GBT23486-2009）。生物參數種子發芽指數是目前國內外科研工作中常用的表征肥料或有機廢物及有機廢物本身或經一定處理后的生物學毒性的重要指標，也是一個極為重要的用于衡量堆肥腐熟度的參數，是本研究用于判斷脫水污泥機械復混基質是否可以資源化利用的首要依據。在本研究中若某個復混基質配方經測定發現其種子發芽指數過低,則直接判定該配方不宜采用。《城鎮污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質》(GB/T23486-2009)中明確規定了用于園林綠化的新鮮污泥及經過處理的污泥需要滿足植物種子發芽指數大于70%的要求。本研究不同處理組基質的種子發芽指數測定結果如圖5-1所示。結果顯示，除配方組2，4，7，8，9，15和25的種子發芽指數低于70%外，其他配方組均符合相應標準。其中，配方30，29和11種子發芽指數最高，102.1~119.6，對應的基質分別為污泥65%，菇渣11.7%，草炭11.7%，沙子11.7%0；污泥65%，菇渣11.7%，草炭11.7%，珍珠巖-蛭石11.7%；污泥65%，菇渣17.5%，麥殼17.5%。Pearson相關性分析結果顯示，麥殼含量與種子發芽指數間存在顯著負相關關系（R=-0.733，P=0.010）(圖1)。表明，基質配方中麥殼含量不宜較高。試驗以純水為對照（種子發芽指數為1)，在種子發芽初期，水分為種子發芽率的主要決定因素。而種子根系生長時長較短，不存在較大差異，因而有毒有害物質含量相對較低的處理組與對照組的種子發芽指數相近。若延長培養時間，在發芽種子總數趨于穩定不變（即種子發芽率不變）的情況下，種子根系長度成為種子發芽指數的決定因素。復混污泥配方基質中養分含量比對照中的高，可能造成處理組的種子根系長度比對照的更長，因此計算時會得到種子發芽指數>100%的結果。總體上來看，除配方組2外，其他所有配方組均可達到要求。說明從發芽指數上來看，說明脫水污泥的生物毒性不高，一定程度上已基本實現了污泥的穩定化和無害化，適宜做基質利用。而配方組2可能是由于電導率過高（約為19.61）對種子的生長產生了負面影響所致，按規定不宜進行基質化利用。綜合評價本報告在對基質配方進行綜合評價過程中，對評價指標的選取原則主要基于以下考慮：1）施用后對土壤的物理和化學性質有重要影響；2）施用后對作物生長有重要影響。介于本試驗中測得的所有重金屬含量均在安全范圍之類，因此，基質的重金屬含量指標不納入復混基質配方的評價范圍。基于此，本報告最終選取的復混基質配方評價指標包括：1）物理指標有電導率、容重、通氣孔隙度、持水孔隙度和總孔隙度；2）化學指標為有機質、總氮和速效鉀含量；3）生物指標為種子發芽指數。基質配方綜合評價采用模糊綜合評判法。其中，若某一指標與綜合評判結果為正相關，則采用正隸屬函數進行定量轉換，如公式5-1所示；若某一指標與綜合評判結果為負相關，則采用反隸屬函數進行定量轉換，如公式3-2所示。U(Xi)=(Xi-Xmin)/Xmax-Xmin（3-1）U(Xi)=1-(Xi-Xmin)/Xmax-Xmin（3-2）式中，U(Xi)為隸屬函數值；Xi為某指標的測定值；Xmax和Xmin分別指某一指標內的最大值與最小值。采用以上評價指標與方法，得到不同處理的基質配方性狀的隸屬度結果，如表5-4所示。結果表明，配方12和19的綜合隸屬度最高，為0.73，而配方5的綜合隸屬度最低，僅為0.23，表明配方12和19的綜合性狀最佳，最有利于進行園林綠化回用；而配方5的綜合性狀最差，其可利用性最低。綜合隸屬度在0.70以上的處理，按隸屬度從高到低的排列為：配方12>配方19>配方21。其配方分別是污泥65%，菇渣17.5%，草炭17.5%；污泥50%，菇渣16.7%，麥殼16.7%，蛭石-珍珠巖16.7%；污泥50%，菇渣16.7%，草炭16.7%，蛭石-珍珠巖16.7%。而綜合隸屬度小于等于0.40的處理組為：配方5<配方10<配方7<配方2。這些配方中，除含一定比例的污泥外，其他配方則僅是不同比例的沙子或/和麥殼。綜合以上分析和綜合評價結果可知，菇渣的加入可有效改善污泥通氣孔隙度，顯著提高其有機質和營養組分速效鉀的含量，同時對電導率和重金屬等不存在明顯影響，可作為主要的基質配方原料。盡管麥殼的加入可顯著提高有機質含量，同時降低容重，增加通氣孔隙度和總孔隙度，但對污泥電導率、營養組分及種子發芽率的負面影響較大。沙子的加入則會顯著降低基質的綜合性能，不宜作為配方原料。基于此，選擇污泥、菇渣、草炭和蛭石-珍珠巖為基質原料的不同處理，進行深入分析。以上僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅局限于實施例，凡屬于本發明思路下的技術方案均屬于本發明的保護范圍。應當指出，對于本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。當前第1頁1 2 3