本發明屬于廢物處理技術領域，涉及一種利用城市固廢制造栽培用生態營養土的方法。

背景技術：

在我國隨著城市的逐步擴大及城鎮化建設的不斷推進，一些“城市病”在當下的我國經濟社會中愈發突顯。城市在擴大，城市居民在不斷擴增；城鎮化在推進，一些原本效區的農民也逐漸地聚居在城鎮，成為新的城市人口。一方面，人口的聚集和增加帶來了便利及效益的同時，也為城市環境增加了負擔。人口的增加，導致城市生活用水猛增，城市生活污水處理量逐年攀升。生活污水得到處理的同時，必然產生大量的生活污水污泥。據《2013-2017年中國污泥處理處置深度調研與投資戰略規劃分析報告》統計2010年我國城鎮污水處理廠已經建有2500多座，城市污水處理能力已達到每天1.22億噸，為實現國家的減排目標和水環境改善，做出了巨大貢獻。但是污水廠的建設及運行伴隨產生了大量剩余污泥，以含水率80％計，全國年污泥總產水量將很快突破3000萬噸，污泥處理形勢十分嚴峻。在我國，由于長期的“重水輕泥”導向，大量生活污泥被填埋和焚燒等方法處置，這種粗放式的處置極易形成對環境的“二次污染”，成為城市新危害。另一方面，隨著城市擴大和城鎮化建設推進及人民生活水平的提高，城市綠化面積也越來越大，在表面“光鮮”的同時，也帶來了一些平常看不見的隱憂。綠化植物經常需要修剪，大量的城市綠化修剪物流向城市周邊“看不見的角落”進行焚燒處置，產生大量的煙氣污染，為城市pm2.5添磚加瓦。

綜上，污泥與綠化修剪物均為現代城市固廢的重要組成之一，現階段的處置方式均比較粗放，不環保、不經濟，與中央提倡的政策導向背道而馳。

另一方面，目前在世界范圍內廣泛應用的栽培基質是泥炭，然而由于過度開采，泥炭資源已大大減少，同時開采泥炭會對濕地生態造成嚴重的破壞，而且泥炭短期內不可再生，因此限制泥炭使用的壓力越來越大，迫切需要開發泥炭的替代品。

基于以上背景，極需開發一種利用城市固廢制造栽培生態營養基的工藝方法及工業化設備。例如，中國發明專利申請公開了一種利用城市廢棄物制備新型生態栽培基質的方法及裝置[申請號：201510133600.x]，該發明申請提供了一種利用城市廢棄物制備新型生態栽培基質的方法，包括以下步驟：(a)將含水率為10％-35％的園林廢棄物物機械破碎至粒徑≤3cm，并與先干化、后剪切的城市生活污泥進行攪拌混合，得到混合原料；經干化處理后的城市生活污泥的含水率為60％-90％，城市生活污泥與園林廢棄物混合的質量比為1:0.3-2；(b)將所述混合原料送入蒸汽爆破罐中進行蒸汽爆破處理，控制蒸汽爆破罐中的溫度180-260℃，壓力0.8mpa-2.6mpa，保溫保壓時間10min-20min；蒸汽爆破處理后的物料冷卻到50℃-65℃；處理后的物料進行冷卻并回收其余熱，得到熱空氣；(c)向冷卻后的物料添加占其0.2％-0.5％質量的好氧發酵菌劑作為接種劑進行好氧發酵，同時通入熱空氣以保持發酵所需溫度，控制發酵溫度為55℃-65℃，發酵時間5-10天；所述接種劑為好氧發酵菌劑；(d)將所述的發酵后的物料進行篩分、干燥、造粒，得到生態栽培基質。

該發明申請雖然可以實現將城市廢棄物轉變為生態栽培基質的目的，并且通過蒸汽爆破預處理工藝的高溫高壓處理，原料中的各種病原菌、寄生蟲卵等可被徹底殺滅，從而實現對環境的無害化。但是汽爆處理壓力高，溫度高，具有一定的危險性且處理工藝復雜。

技術實現要素：

本發明的目的是針對上述問題，提供一種利用城市固廢制造栽培用生態營養土的方法。為達到上述目的，本發明采用了下列技術方案：

一種利用城市固廢制造栽培用生態營養土的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：將有機物原料機械破碎，攪拌混合均勻后在避光恒濕的條件下儲藏，同時向其中添加接種劑進行預發酵處理，得預發酵的有機物原料；

步驟二：將不同種類的污泥混合均勻得污泥原料，將污泥原料置于干化倉中熱風風干，風干過程中污泥原料溫度為50-60℃，得風干污泥；

步驟三：將風干污泥置于微波裝置中進行超聲波滅菌和二次干化，干化過程中風干污泥溫度為80-90℃，得干化污泥；

步驟四：將干化污泥冷卻至50-60℃，再將步驟一中所得的預發酵的有機物原料和干化污泥按0.5-3:10的質量比投入攪拌器中充分攪拌，混合均勻，得混合料；

步驟五：將混合料置于培育倉中，有氧發酵12-36h，得發酵料；

步驟六：將發酵料置于半成品熟料倉中熟化3天以上，再將熟化后的物料粉碎均勻，出料，得到生態營養土。

在上述的利用城市固廢制造栽培用生態營養土的方法中，步驟一中所述有機物原料的含水量為20％-50％，機械破碎后有機物原料的粒徑為3-15mm。

在上述的利用城市固廢制造栽培用生態營養土的方法中，所述有機物原料包括纖維質生物廢料和/或動物糞便，所述的纖維質生物廢料包括秸桿、稻草、植物凋落物、樹枝修剪物、草坪修剪物、食品生產過程的廢棄物、農業廢棄物、園林綠化垃圾和植物腐殖物中的一種或幾種，所述的動物糞便包括雞糞、鴨糞和牛糞中的一種或幾種。

在上述的利用城市固廢制造栽培用生態營養土的方法中，步驟二中污泥混合均勻后還包括有利用以嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌或嗜酸性氧化硫硫桿菌為淋濾載體進行生物淋濾消除污泥中重金屬的步驟。

在上述的利用城市固廢制造栽培用生態營養土的方法中，步驟一中所述接種劑為有機發酵菌，有機發酵菌質量占有機物原料總質量的0.05％-0.5％。

在上述的利用城市固廢制造栽培用生態營養土的方法中，步驟二中所述污泥原料的含水量為70％-90％，污泥原料包括污水處理企業所生產的生活污泥、湖泊河道淤泥、湖泊藍澡泥和市政污泥中的一種或幾種。

在上述的利用城市固廢制造栽培用生態營養土的方法中，步驟二中所述風干污泥的含水量為45％-55％，步驟三中所述的干化污泥的含水量為40％-50％。

在上述的利用城市固廢制造栽培用生態營養土的方法中，步驟三中所述微波裝置為分級微波裝置，所述分級微波裝置的加熱過程為數次升溫的過程，每次升溫使風干污泥的溫度升高8-12℃。

在上述的利用城市固廢制造栽培用生態營養土的方法中，步驟六中發酵料熟化后還包括有添加物料調理劑的步驟，物料粉碎后還包括有過篩的步驟，粒徑小于15mm的通過造粒機造粒得生態營養土，粒徑為15-50mm的通過造粒機造粒得復混肥，粒徑大于50mm的回收入有機物原料中再次粉碎利用。

在上述的利用城市固廢制造栽培用生態營養土的方法中，所述物料調理劑的質量占熟化后物料總質量的0.2％-0.5％。

與現有的技術相比，本發明的優點在于：

1、本發明工藝簡單可靠，并且具有耗能較低，殺菌徹底的優點。

2、本發明的主要排放物為冷凝器分離出來的冷凝水，不會產生其他有毒有害的廢水或廢氣，安全環保，避免二次污染。

3、相對于現有技術，本發明縮短了整個工藝流程的時間，更有利于大規模生產及推廣應用。

具體實施方式

下述實施例中所用的試劑，如無特殊說明，可以從常規生化試劑商店購買得到，以下實施例中的定量數據，均設置三次重復實驗，結果取平均值。

實施例1

本實施例提供一種利用城市固廢制造栽培用生態營養土的方法，具體的說，包括以下步驟：

步驟一：取樹枝修剪物作為有機物原料，測得其含水量為20％，將有機物原料機械破碎，使得機物原料的粒徑為3-15mm，攪拌混合均勻后在避光恒濕的條件下儲藏，同時向其中添加em菌劑進行預發酵處理，所添加的em菌劑質量占有機物原料總質量的0.05％，得預發酵的有機物原料；

在此步驟中接種劑采用em菌劑，em菌劑為復合菌群，主要由光合菌群、乳酸菌群、酵母菌群、革蘭氏陽性放線菌群和發酵系的絲狀菌群組成，其核心作用是光合細菌和嗜酸性乳桿菌為主導，其合成能力支撐著其他微生物的活動，同時也利用其他微生物產生的物質，形成共生共榮的關系。em菌劑的主要功能是造就良性生態，它能產生抗氧化物質，清除氧化物質，消除腐敗，抑制病原菌，形成適于動植物生長的良好環境，同時，它還產生大量易為動植物吸收的有益物質，如氨基酸、有機酸、多醣類、各種維生素、各種生化酶、促生長因子、抗生素和抗病毒物質等，提高動植物的免疫功能，促進健康生長，從而在減輕勞動、降低成本、提高產量、改善品質。

在避光恒濕的條件下儲藏并進行預發酵處理可以使發酵細菌進行初步的生長繁殖，減緩酸化作用。

步驟二：取污水處理企業所生產的生活污泥作為污泥原料，測得污泥原料的含水量為70％，利用嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌對污泥原料進行生物淋濾后，將污泥原料平鋪在輸送帶上，厚度為5cm，并貫通有若干通孔，通過輸送帶傳遞將污泥原料置于干化倉中熱風風干，風干過程中污泥原料溫度為50℃，得風干污泥，測得風干污泥的含水量為45％；

在此步驟中生物淋濾的淋濾載體是嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌(acidithiobacillusferrooxidans，a.f)，生物淋濾是指利用特定微生物或其代謝產物的氧化、還原、絡合、吸附或溶解作用，將固相中某些不溶性成分(如重金屬、硫及其它金屬)分離浸提的一種技術，能有效去除污泥中所含的重金屬元素。嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌是一種化能自養型細菌，其以以大氣中的co2為碳源，以無機物鐵或硫為能源來維持生長，不需要提供外來的碳源和電子供體。嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌通過其分泌的胞外多聚物直接吸附在污泥中金屬硫化物表面，通過細胞內特有的氧化酶系統直接氧化金屬硫化物，生成可溶性的硫酸鹽，以達到去除污泥中所含的重金屬元素的效果。

將污泥原料平鋪的厚度相同可以使得污泥原料在干化倉中風干時各位點的風干程度相同，而貫通有若干通孔則可以加快風干過程；

步驟三：將風干污泥置于分級微波裝置中進行超聲波滅菌和二次干化，分級微波裝置的加熱過程為數次升溫的過程，每次升溫使風干污泥的溫度升高8-12℃，干化過程中風干污泥溫度為90℃，得干化污泥，測得干化污泥的含水量為40％；

此步驟中首先用超聲波滅菌的方式殺滅細菌，超聲波是指頻率大于20khz的聲波，其頻率高、波長短，除了具有方向性好、功率大、穿透力強等特點之外，還能引起空化作用和一系列的特殊效應，如機械效應、熱效應、化學效應等，一般認為，超聲波具有的殺菌效力主要由其產生的空化作用所引起的。超聲波處理過程中，當高強度的超聲波在液體介質中傳播時，產生縱波，從而產生交替壓縮和膨脹的區域，這些壓力改變的區域易引起空穴現象，并在介質中形成微小氣泡核，微小氣泡核在絕熱收縮及崩潰的瞬間，其內部呈現5000℃以上的高溫及50000kpa的壓力，從而使液體中某些細菌致死，病毒失活，甚至使體積較小的一些微生物的細胞壁破壞。采用超聲波滅菌的方式具有設備較成熟易操作，對人體無傷害的優勢，并且不會對風干污泥中的有益成分造成損傷。其次，干化污泥的溫度達到80-90℃的高溫，可以進一步殺滅細菌，以確保殺菌效果。

利用分級微波裝置使加熱過程為數次升溫的過程，每次升溫使風干污泥的溫度升高8-12℃，這樣可以很好地控制干化過程中風干污泥的溫度，使其溫度緩慢地升高至預定溫度。

步驟四：將干化污泥冷卻至60℃，再將步驟一中所得的預發酵的有機物原料和干化污泥按0.5:10的質量比投入攪拌器中充分攪拌，混合均勻，得混合料；

步驟五：將混合料置于培育倉中，有氧發酵36h，得發酵料；

步驟六：將發酵料置于半成品熟料倉中熟化4天后，添加土壤調理劑，所加入的土壤調理劑質量占熟化后物料總質量的0.2％，再將熟化后的物料粉碎均勻，過篩，粒徑小于15mm的通過造粒機造粒得生態營養土，粒徑為15-50mm的通過造粒機造粒得復混肥，粒徑大于50mm的回收入有機物原料中再次粉碎利用。

此步驟中熟化可使發酵料中的有益物質含量得到進一步提高。其中土壤調理劑由質量比為1:1:1:0.1的白云石、氯化鉀、放線菌菌粉和螯合鐵研磨為粉末狀后混合均勻制得，土壤調理劑具有改善土質、疏松土壤、提高土壤透氣性、促進土壤微生物活性和增強土壤肥水滲透力的能力。

實施例2

本實施例提供一種利用城市固廢制造栽培用生態營養土的方法，具體的說，包括以下步驟：

步驟一：取樹枝修剪物和雞糞混合后作為有機物原料，測得其含水量為50％，將有機物原料機械破碎，使得機物原料的粒徑為3-15mm，攪拌混合均勻后在避光恒濕的條件下儲藏，同時向其中添加酵素菌進行預發酵處理，所添加的酵素菌質量占有機物原料總質量的0.5％，得預發酵的有機物原料；

在此步驟中接種劑采用酵素菌，酵素菌主要由固氮菌、解磷菌、解鉀菌、酵母菌、放線菌、真菌以及多種對植物有益的菌群構成，其作用與em菌劑相同，故在此不再贅述。

步驟二：取污水處理企業所生產的生活污泥和湖泊藍澡泥混合作為污泥原料，測得污泥原料的含水量為90％，利用嗜酸性氧化硫硫桿菌對污泥原料進行生物淋濾后，將污泥原料平鋪在輸送帶上，厚度為5cm，并貫通有若干通孔，通過輸送帶傳遞將污泥原料置于干化倉中熱風風干，風干過程中污泥原料溫度為60℃，得風干污泥，測得風干污泥的含水量為55％；

在此步驟中生物淋濾的淋濾載體是嗜酸性氧化硫硫桿菌(acidithiobacillusthiooxidans，a.t)，嗜酸性氧化硫硫桿菌的作用效果及原理與嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌相同，故在此不再贅述。

步驟三：將風干污泥置于分級微波裝置中進行超聲波滅菌和二次干化，分級微波裝置的加熱過程為數次升溫的過程，每次升溫使風干污泥的溫度升高8-12℃，干化過程中風干污泥溫度為80℃，得干化污泥，測得干化污泥的含水量為50％；

步驟四：將干化污泥冷卻至50℃，再將步驟一中所得的預發酵的有機物原料和干化污泥按3:10的質量比投入攪拌器中充分攪拌，混合均勻，得混合料；

步驟五：將混合料置于培育倉中，有氧發酵12h，得發酵料；

步驟六：將發酵料置于半成品熟料倉中熟化4天后，添加土壤調理劑，所加入的土壤調理劑質量占熟化后物料總質量的0.5％，再將熟化后的物料粉碎均勻，過篩，粒徑小于15mm的通過造粒機造粒得生態營養土，粒徑為15-50mm的通過造粒機造粒得復混肥，粒徑大于50mm的回收入有機物原料中再次粉碎利用。

此步驟中土壤調理劑由質量比為1:1:1:0.1的石灰石、硝酸銨、硝化細菌和螯合鐵研磨為粉末狀后混合均勻制得，其作用與實施例1相同，故在此不再贅述。

實施例3

本實施例提供一種利用城市固廢制造栽培用生態營養土的方法，具體的說，包括以下步驟：

步驟一：取秸桿、稻草、植物凋落物、樹枝修剪物、草坪修剪物、食品生產過程的廢棄物、農業廢棄物、園林綠化垃圾、植物腐殖物、雞糞、鴨糞和牛糞混合后作為有機物原料，測得其含水量為35％，將有機物原料機械破碎，使得機物原料的粒徑為3-15mm，攪拌混合均勻后在避光恒濕的條件下儲藏，同時向其中添加vt菌劑進行預發酵處理，所添加的vt菌劑質量占有機物原料總質量的0.2％，得預發酵的有機物原料；

在此步驟中接種劑采用vt菌劑，vt菌劑是一種復合微生物制劑，主要由乳酸菌、酵母菌、放線菌和絲狀真菌等近10個菌株構成，其作用與em菌劑相同，故在此不再贅述。

步驟二：取污水處理企業所生產的生活污泥、湖泊河道淤泥、湖泊藍澡泥和市政污泥混合作為污泥原料，測得污泥原料的含水量為80％，利用嗜酸性氧化亞鐵硫桿菌對污泥原料進行生物淋濾后，將污泥原料平鋪在輸送帶上，厚度為5cm，并貫通有若干通孔，通過輸送帶傳遞將污泥原料置于干化倉中熱風風干，風干過程中污泥原料溫度為55℃，得風干污泥，測得風干污泥的含水量為50％；

步驟三：將風干污泥置于分級微波裝置中進行超聲波滅菌和二次干化，分級微波裝置的加熱過程為數次升溫的過程，每次升溫使風干污泥的溫度升高8-12℃，干化過程中風干污泥溫度為85℃，得干化污泥，測得干化污泥的含水量為45％；

步驟四：將干化污泥冷卻至55℃，再將步驟一中所得的預發酵的有機物原料和干化污泥按2:10的質量比投入攪拌器中充分攪拌，混合均勻，得混合料；

步驟五：將混合料置于培育倉中，有氧發酵24h，得發酵料；

步驟六：將發酵料置于半成品熟料倉中熟化5天后，添加土壤調理劑，所加入的土壤調理劑質量占熟化后物料總質量的0.4％，再將熟化后的物料粉碎均勻，過篩，粒徑小于15mm的通過造粒機造粒得生態營養土，粒徑為15-50mm的通過造粒機造粒得復混肥，粒徑大于50mm的回收入有機物原料中再次粉碎利用。

此步驟中土壤調理劑由質量比為1:1:1:0.1的凹凸棒土、磷酸二氫銨、豆包菌和螯合鐵研磨為粉末狀后混合均勻制得，其作用與實施例1相同，故在此不再贅述。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。