公布日：2023.03.07
申請日：2022.11.07
分類號：C05F3/00(2006.01)I;C05G3/80(2020.01)I;C09K17/14(2006.01)I;A01K67/033(2006.01)I;C09K101/00(2006.01)N
摘要
本發明公開了一種基于發酵生活污泥生產蚯蚓糞土壤改良劑的方法及應用，包括如下步驟：S1：污泥預處理，S2：發酵處理，S3：粉碎處理，S4：生產蚯蚓糞土壤改良劑，本發明利用生活污泥生產蚯蚓糞土壤改良劑，高效利用廢棄物，產品的成本較低，并能夠資源回收利用、保護環境；通過二次發酵生活污泥，使生活污泥中的污染物質經發酵形成營養組分，生活污泥發酵完全以便于培育蚯蚓；使得生產得到的蚯蚓糞土壤改良劑產品兼具微土壤改良、生物肥料、有機肥料的效果。
權利要求書
1.一種基于發酵生活污泥生產蚯蚓糞土壤改良劑的方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：污泥預處理將生活污泥破碎、脫水，形成污水與污渣，然后將污渣與重金屬鈍化劑、土壤膨松劑混合均勻，得到混合物料；用含2％糖蜜的水溶液調整混合物料水分至41～45％；形成預處理料；S2：發酵處理以預處理料：發酵菌劑A質量比為150～220：1，在步驟S1中的預處理料中添加發酵菌劑A進行一次發酵，發酵溫度為50～70℃，發酵時間為10～12天，得到一次發酵產物，將得到的一次發酵產物中以質量比為200～280：1加入發酵菌劑B進行二次發酵，發酵溫度為30～50℃，發酵時間為3～5天；得到腐熟原料；S3：粉碎處理對步驟S2得到的腐熟原料進行粉碎，粉碎細度為25～30目，隨后用pH調節劑調節pH至6.5～7.5，得到基礎土料；S4：生產蚯蚓糞土壤改良劑取步驟S3得到基礎土料質量的70％，引入蚯蚓在25～30℃溫度下飼養，并定期噴灑水，每隔10～14天收集蚯蚓糞，同時添加步驟S3得到基礎土料質量的10％，至基礎土料添加完之后，再持續飼養蚯蚓4～6天，然后分離蚯蚓和蚯蚓糞；將收集得到的蚯蚓糞進行造粒、出料、烘干；得到蚯蚓糞土壤改良劑。
2.如權利要求1所述的一種基于發酵生活污泥生產蚯蚓糞土壤改良劑的方法，其特征在于，步驟S1中，重金屬鈍化劑為生物炭和/或硅藻土，土壤膨松劑選自秸稈、食用菌渣、草炭土中的任意一種或兩種及以上按任意比的混合物。
3.如權利要求1所述的一種基于發酵生活污泥生產蚯蚓糞土壤改良劑的方法，其特征在于，步驟S1中，按重量份數計，以污渣70～80份、重金屬鈍化劑10～20份、土壤膨松劑20～30份為比例進行混合。
4.如權利要求1所述的一種基于發酵生活污泥生產蚯蚓糞土壤改良劑的方法，其特征在于，步驟S2中的發酵菌劑A為復合好氧菌劑，發酵菌劑B為厭氧菌劑中的植物乳桿菌或酵母菌。
5.如權利要求4所述的一種基于發酵生活污泥生產蚯蚓糞土壤改良劑的方法，其特征在于，所述復合好氧菌劑的制備方法為，S2‑1、菌種活化：將枯草芽孢桿菌、嗜熱側孢霉菌、施氏假單胞菌三種菌株分別接種于三個固體培養基表面，在50℃下培養24h；S2‑2、混合菌種：分別用無菌水洗下三個固體培養基表面菌體作為預處理菌液，將三種預處理菌液混合，形成混合液，按照混合液：固體培養基為5～10：100的體積比，將混合液加入到固體培養基中，在60℃搖床轉速150rpm下培養10h，菌量為0.5×107CFU/mL時即獲得復合好氧菌劑；步驟S2‑1、步驟S2‑2中的固體培養基是由蒸餾水、步驟S1所得污水、葡萄糖、脫脂大豆粉、瓊脂、氯化鈉以900mL：100mL：20g：15g：10g：2g的比例制成。
6.如權利要求1所述的一種基于發酵生活污泥生產蚯蚓糞土壤改良劑的方法，其特征在于，步驟S2中一次發酵過程為：當溫度上升到50℃后，進行翻料通風，通風量為0.15m3空氣/min·m3，且溫度每升高5℃，進行一次翻料并將通風量增加0.1m3空氣/min·m3；二次發酵的過程為：將溫度保持恒定并堆積放置，得到腐熟原料，腐熟原料含水量為35％。
7.如權利要求1所述的一種基于發酵生活污泥生產蚯蚓糞土壤改良劑的方法，其特征在于，步驟S3中的pH調節劑為生石灰或腐殖酸。
8.如權利要求1所述的一種基于發酵生活污泥生產蚯蚓糞土壤改良劑的方法，其特征在于，步驟S4中的引入蚯蚓量為80～100g每平方米基礎土料，基礎土料的厚度為15～20cm，定期噴灑水為每隔3～5天加入50ml/m2的水。
9.如權利要求1所述的一種基于發酵生活污泥生產蚯蚓糞土壤改良劑的應用，其特征在于，將其應用于改良貧瘠土壤或鹽漬土。
10.如權利要求9所述的一種基于發酵生活污泥生產蚯蚓糞土壤改良劑的應用，其特征在于，應用方法為：1)對待改良土壤進行加水并翻料，控制待改良土壤的含水率在50～60％；2)將蚯蚓糞土壤改良劑與污染土壤混合，蚯蚓糞土壤改良劑占污染土壤體積的15～30％，維持水分含量不變，恒溫放置，間隔5天翻堆1次，20天后得到經蚯蚓糞土壤改良劑處理的改良土壤；3)分別測定步驟1)中待改良土壤與步驟2)中的改良土壤中的有機質與氮、磷、鉀的含量，計算得到有機質與氮、磷、鉀的含量變化；使用改良土壤種植農作物，計算改良土壤生產農作物的增產率，根據有機質與氮、磷、鉀的含量變化以及農作物的增產率評估改良效果。
發明內容
為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于發酵生活污泥生產蚯蚓糞土壤改良劑的方法及應用。
本發明的技術方案是：
一種基于發酵生活污泥生產蚯蚓糞土壤改良劑的方法，包括以下步驟：
S1：污泥預處理
將生活污泥破碎、脫水，形成污水與污渣，然后將污渣與重金屬鈍化劑、土壤膨松劑混合均勻，得到混合物料；用含2％糖蜜的水溶液調整混合物料水分至41～45％；形成預處理料；
S2：發酵處理
以預處理料：發酵菌劑A質量比為150～220：1，在步驟S1中的預處理料中添加發酵菌劑A進行一次發酵，發酵溫度為50～70℃，發酵時間為10～12天，得到一次發酵產物，將得到的一次發酵產物中以質量比為200～280：1加入發酵菌劑B進行二次發酵，發酵溫度為30～50℃，發酵時間為3～5天；得到腐熟原料；
S3：粉碎處理
對步驟S2得到的腐熟原料進行粉碎，粉碎細度為25～30目，隨后用pH調節劑調節pH至6.5～7.5，得到基礎土料；
S4：生產蚯蚓糞土壤改良劑
取步驟S3得到基礎土料質量的70％，引入蚯蚓在25～30℃溫度下飼養，并定期噴灑水，每隔10～14天收集蚯蚓糞，同時添加步驟S3得到基礎土料質量的10％，至基礎土料添加完之后，再持續飼養蚯蚓4～6天，然后分離蚯蚓和蚯蚓糞；將收集得到的蚯蚓糞進行造粒、出料、烘干；得到蚯蚓糞土壤改良劑。
說明：本發明通過發酵生活污泥，使生活污泥中的污染物質經發酵形成營養組分，使得污泥能被回收再利用，通過添加重金屬鈍化劑與土壤膨松劑，可以鈍化污泥中的重金屬同時增加土壤疏松效果；通過二次發酵，可以使得生活污泥腐熟快速且充分，可有效減緩發酵時間，且使得生活污泥發酵完全以便于培育蚯蚓；通過調節基礎土料的pH使得基礎土料更加適宜蚯蚓生存，從而使得生產得到的蚯蚓糞土壤改良劑產品兼具微土壤改良、生物肥料、有機肥料的效果。
進一步地，步驟S1中，重金屬鈍化劑為生物炭和/或硅藻土，土壤膨松劑選自秸稈、食用菌渣、草炭土中的任意一種或兩種及以上按任意比的混合物；
說明：通過重金屬鈍化劑以及土壤膨松劑的設定，可以對含有胞間結合水的緊密的污泥顆粒中的重金屬進行進一步脫水和鈍化，提高了鈍化效果，同時，增加生活污泥的孔隙以及土質結構。
進一步地，步驟S1中，按重量份數計，以污渣70～80份、重金屬鈍化劑10～20份、土壤膨松劑20～30份為比例進行混合。
說明：通過上述比例配置原料較為合適，有利于提高下一步中蚯蚓的生存環境。
進一步地，，步驟S2中的發酵菌劑A為復合好氧菌劑，發酵菌劑B為厭氧菌劑中的植物乳桿菌或酵母菌。
說明：通過分別加入兩種發酵劑進行發酵，可以使發酵更加充分。
進一步地，所述復合好氧菌劑的制備方法為，
S2‑1、菌種活化：將枯草芽孢桿菌、嗜熱側孢霉菌、施氏假單胞菌三種菌株分別接種于三個固體培養基表面，在50℃下培養24h；
S2‑2、混合菌種：分別用無菌水洗下三個固體培養基表面菌體作為預處理菌液，將三種預處理菌液混合，形成混合液，按照混合液：固體培養基為5～10：100的體積比，將混合液加入到固體培養基中，在60℃搖床轉速150rpm下培養10h，菌量為0.5×107CFU/mL時即獲得復合好氧菌劑；
步驟S2‑1、步驟S2‑2中的固體培養基是由蒸餾水、步驟S1所得污水、葡萄糖、脫脂大豆粉、瓊脂、氯化鈉以900mL：100mL：20g：15g：10g：2g的比例制成。
說明：通過上述制備方法得到的發酵菌劑A，通過高溫快速發酵，可以進一步提升對污泥的發酵分解效率和效果，實現了物質的充分再利用。
進一步地，步驟S2中一次發酵過程為：當溫度上升到50℃后，進行翻料通風，通風量為0.15m3空氣/min·m3，且溫度每升高5℃，進行一次翻料并將通風量增加0.1m3空氣/min·m3；二次發酵的過程為：將溫度保持恒定并堆積放置，得到腐熟原料，腐熟原料含水量為35％。
說明：通過上述方法的設置，根據發酵菌劑的狀態進行通氣加氧，能夠使發酵過程更加科學，減少發酵時間，增強發酵效果。
進一步地，步驟S3中的pH調節劑為生石灰或腐殖酸。
說明：生石灰或腐殖酸都可以改善土壤pH且對土壤的后續處理無副作用。
進一步地，步驟S4中的引入蚯蚓量為80～100g每平方米基礎土料，基礎土料的厚度為15～20cm，定期噴灑水為每隔3～5天加入50ml/m2的水。
說明：通過上述方法引入蚯蚓，可以更加適宜蚯蚓的生存以及代謝。
一種基于發酵生活污泥生產蚯蚓糞土壤改良劑用于改良貧瘠土壤或鹽漬土。
進一步地，蚯蚓糞土壤改良劑的應用方法為：
1)對待改良土壤進行加水并翻料，控制待改良土壤的含水率在50～60％；
2)將蚯蚓糞土壤改良劑與污染土壤混合，蚯蚓糞土壤改良劑占污染土壤體積的15～30％，維持水分含量不變，恒溫放置，間隔5天翻堆1次，20天后得到經蚯蚓糞土壤改良劑處理的改良土壤；
3)分別測定步驟1)中待改良土壤與步驟2)中的改良土壤中的有機質與氮、磷、鉀的含量，得到有機質與氮、磷、鉀的含量變化；使用改良土壤種植農作物，計算改良土壤生產農作物的增產率，根據有機質與氮、磷、鉀的含量變化以及農作物的增產率評估改良效果。
說明：通過上述應用方法，可以使蚯蚓糞土壤改良劑在改良土壤時更加高效。
本發明的有益效果是：
(1)本發明的方法通過利用生活污泥生產蚯蚓糞土壤改良劑，高效利用廢棄物，產品的成本較低，并能夠變廢為寶、保護環境；通過發酵生活污泥，使生活污泥中的污染物質經發酵形成營養組分，使得污泥能被回收再利用，通過添加重金屬鈍化劑與土壤膨松劑，對含有胞間結合水的緊密的污泥顆粒中的重金屬進行進一步脫水和鈍化，提高了鈍化效果，同時，增加生活污泥的孔隙以及土質結構。
(2)本發明通過通過二次發酵，可以使得生活污泥腐熟快速且充分，可有效減緩發酵時間，且使得生活污泥發酵完全以便于培育蚯蚓；通過調節基礎土料的pH使得基礎土料更加適宜蚯蚓生存，從而使得生產得到的蚯蚓糞土壤改良劑產品兼具微土壤改良、生物肥料、有機肥料的效果；且含有較多的有益菌群，還能促進作物對養分的吸收，促進土壤中微生物的生長，增加作物的抗逆性，對于土壤肥力的保持、土壤理化性狀的改善具有顯著的作用。
（發明人：劉萬年;劉焱）
