一种海绵体污泥基免浇草坪的培养与应用方法

专利名称：一种海绵体污泥基免浇草坪的培养与应用方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210436740.4

专利申请（专利权）人：同济大学,中国长江三峡集团有限公司,三峡环境科技有限公司
权利人地址：上海市杨浦区四平路1239号; ;

专利发明（设计）人：董滨,吴海斌,王殿常,李翀,王先恺,沈丹妮,王航

专利摘要：本发明公开了一种海绵体污泥基免浇草坪的培养与应用方法，包括以下步骤：(1)制备海绵体污泥基土壤A：调节脱水污泥的pH，烧结处理后备用，制备出土壤A；(2)制备海绵体污泥基土壤B：脱水污泥加入辅料，调节pH，并进行热水解处理，细胞破壁后再次调节pH，使物料含水率控制，进行好氧发酵处理，制备出土壤B；(3)免浇草坪的培养与应用：将海绵体污泥基土壤A装入海绵污泥基承托层，将海绵体污泥基土壤B混掺土壤A装入蓄力污泥基发酵层，草皮层附着在污泥基衔接层上。本发明制备到的蓄力储备结构的设计，通过微观和宏观共同实现免浇草坪的培养，减少草皮维护成本的同时，真正实现污泥处理减量化、无害化、资源化目标。

主权利要求：
1.一种海绵体污泥基免浇草坪的培养与应用方法，其特征在于，该海绵体污泥基免浇草坪包括：用于种植草皮层的污泥基衔接层，以及位于所述污泥基衔接层下部的海绵污泥基承托层和蓄力污泥基发酵层，所述蓄力污泥基发酵层位于所述海绵污泥基承托层的中间，具体制备过程包括以下步骤：
(1)制备海绵体污泥基土壤A：调节脱水污泥的pH，脱水处理使物料含水率降至45％以下，烧结处理后备用，制备出土壤A；烧结处理时，预热温度370℃，预热时间25分钟，烧结温度800‑1000℃，烧结时间20‑35min；(2)制备海绵体污泥基土壤B：脱水污泥加入辅料，调节pH，并进行热水解处理，细胞破壁后再次调节pH，脱水处理后使物料含水率控制在40％‑
60％，进行好氧发酵处理，制备出土壤B；
(3)免浇草坪的培养与应用：将海绵体污泥基土壤A装入所述海绵污泥基承托层，将海绵体污泥基土壤B混掺土壤A装入所述蓄力污泥基发酵层，草皮层附着在所述污泥基衔接层上；
土壤B进行腐殖质含量判定，当土壤B腐殖质含碳量在9‑13g/kg±0.5g/kg时，土壤A与土壤B的混掺比例为2:5；当土壤B腐殖质含碳量在4‑7g/kg±0.5g/kg时，土壤A与土壤B的混掺比例为1:5。
2.根据权利要求1所述的一种海绵体污泥基免浇草坪的培养与应用方法，其特征在于，步骤(1)将脱水污泥的pH调节在6.8‑7.5。
3.根据权利要求1所述的一种海绵体污泥基免浇草坪的培养与应用方法，其特征在于，烧结完毕后自然冷却，烧结时还可以与其他有机物料掺烧，污泥最少掺加质量达60％，烧结物料有机质含量占比不少于35％。
4.根据权利要求1所述的一种海绵体污泥基免浇草坪的培养与应用方法，其特征在于，步骤(2)所述辅料包括氧化钙、氧化钙、碳酸钙、粉煤灰中的一种或几种，投加体积比为3‑
5％。
5.根据权利要求4所述的一种海绵体污泥基免浇草坪的培养与应用方法，其特征在于，步骤(2)加入辅料搅拌，调节pH在7.5‑8.5，并在75‑80℃进行热水解处理，压力在0.7～
1.1MPa、温度处于150‑180℃的状态后保持20‑30分钟。
6.根据权利要求1所述的一种海绵体污泥基免浇草坪的培养与应用方法，其特征在于，步骤(2)细胞破壁后再调节pH在6.8‑7.2，脱水处理后使物料含水率在40％‑60％，放入超高温好氧发酵装置，回收烧结工序余热，控温在85℃‑90℃，发酵12‑15天，完全腐熟物料的含水率在30％以下。
7.根据权利要求1所述的一种海绵体污泥基免浇草坪的培养与应用方法，其特征在于，步骤(3)草皮层下方的海绵污泥基承托层体积占比40％，蓄力污泥基发酵层体积占比60％，草皮的最小厚度18‑22cm。
8.根据权利要求1所述的一种海绵体污泥基免浇草坪的培养与应用方法，其特征在于，所述土壤B采用有机质含量高的生活污水处理厂，或掺加粪便、厨余垃圾有机质组份。 说明书 : 一种海绵体污泥基免浇草坪的培养与应用方法技术领域[0001] 本发明属于有机固体废弃物处理与资源化技术领域，具体涉及到一种海绵体污泥基免浇草坪的培养与应用方法。背景技术[0002] 草坪“三分种、七分养”，无论新建草坪和已成坪的草坪都应加强养护管理，做到合理施肥、及时灌溉。草坪养护原则是：均匀一致，纯净无杂，四季常绿。其养护管理工作主要包括：淋水、施肥、修剪、除杂、病虫害的防治、通气等内容。草坪的养护费用不一，比如高尔夫果岭草一平方米一年维护养护在26‑28元以上，观赏性草坪一般一年在18元以上，高级酒店的马尼拉草坪一般在12‑15元以上，普通公共绿地一般在11‑13元以上。很多企事业单位前期投入成本可以承受，而后期的养护费用高昂。故免浇草坪成为未来草业科学亟待发展的养护技术。[0003] 污水厂污泥含有大量水分、丰富的有机物及N、P、K等营养元素，同时还含有重金属及病原菌等有害物质，如果任意排放不加处理，不仅对环境造成污染，同时也是对资源的严7 3重浪费。据不完全统计，全国污水排放量为4474×10m/d，不同规模、不同处理程度的污水处理厂有100多座。每天所产生的污泥量约为污水处理量的0.5％‑10％，因此，开发一种成本低、效果好、不破坏土壤结构并易于实施的海绵体污泥基，实现不稳定重金属固化且可以资源化利用变得十分必要。发明内容[0004] 本发明的目的就是针对草坪养护和污泥处理处置的迫切需求，提供一种海绵体污泥基免浇草坪的培养与应用方法，在结构和功能上解决了淋水、施肥和通气的养护工作，大大节省人力物力，本发明方法可行性高，操作简便，可控度高、灵活度高，实现环保与经济效益的双赢。[0005] 本发明的目的通过以下技术方案实现：[0006] 一种海绵体污泥基免浇草坪的培养与应用方法，该海绵体污泥基免浇草坪包括：用于种植草皮层的污泥基衔接层，以及位于所述污泥基衔接层下部的海绵污泥基承托层和蓄力污泥基发酵层，所述蓄力污泥基发酵层位于所述海绵污泥基承托层的中间。[0007] 具体制备过程包括以下步骤：[0008] (1)制备海绵体污泥基土壤A：调节脱水污泥的pH，脱水处理使物料含水率降至45％以下，烧结处理后备用，制备出土壤A；[0009] (2)制备海绵体污泥基土壤B：脱水污泥加入辅料，调节pH，并进行热水解处理，细胞破壁后再次调节pH，脱水处理后使物料含水率控制在40％‑60％，进行好氧发酵处理，制备出土壤B；[0010] (3)免浇草坪的培养与应用：将海绵体污泥基土壤A装入海绵污泥基承托层，将海绵体污泥基土壤B混掺土壤A装入蓄力污泥基发酵层，草皮层附着在污泥基衔接层上。[0011] 污泥中有机质含量较高，烧结过程中产生大量气体，使烧结体产生较多孔洞，自然环境中有利于烧结体中，且保水保肥透气性好，得到重金属含量和浸出量均较低的污泥烧结体，经过烧结的污泥可选用工业污水处理厂的污泥。[0012] 进一步地，步骤(1)将脱水污泥的pH调节在6.8‑7.5。[0013] 进一步地，步骤(1)烧结处理时，预热温度370℃，预热时间25分钟，烧结温度800‑1000℃，烧结时间20‑35min。[0014] 进一步地，烧结完毕后自然冷却，烧结时还可以与其他有机物料掺烧，污泥最少掺加质量达60％，烧结物料有机质含量占比不少于35％。[0015] 进一步地，步骤(2)所述辅料包括氧化钙、氧化钙、碳酸钙、粉煤灰中的一种或几种，投加体积比为3‑5％。[0016] 进一步地，加入辅料搅拌，调节pH在7.5‑8.5，并在75‑80℃进行热水解处理，压力在0.7～1.1MPa、温度处于150‑180℃的状态后保持20‑30分钟。[0017] 进一步地，细胞破壁后调节pH在6.8‑7.2，脱水处理后使物料含水率在40％‑60％，放入超高温好氧发酵装置，回收烧结工序余热，控温在85℃‑90℃，发酵12‑15天，完全腐熟物料的含水率在30％以下。[0018] 进一步地，步骤(2)中的土壤B进行腐殖质含量判定，当土壤B腐殖质含碳量在9‑13g/kg±0.5g/kg时，土壤A与土壤B的混掺比例为2:5；当土壤B腐殖质含碳量在4‑7g/kg±0.5g/kg时，土壤A与土壤B的混掺比例为1:5。[0019] 进一步地，步骤(3)草皮层下方的海绵污泥基承托层体积占比40％，蓄力污泥基发酵层体积占比60％，草皮层附着在污泥基衔接层上，草皮的最小厚度18‑22cm。[0020] 进一步地，所述土壤B可采用有机质含量高的生活污水处理厂，或掺加粪便有机质。[0021] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：[0022] 本专利将污泥通过烧结和热水解，以及高温好氧发酵工艺制备出两种不同孔隙率的海绵体污泥基，免除草坪打孔透气步骤，可通过海绵体污泥基为根茎提供充足的氧气。本发明通过对海绵体污泥基免浇草坪的设计，污泥基衔接层下部设置海绵污泥基承托层和蓄力污泥基发酵层，蓄力污泥基发酵层位于海绵污泥基承托层的中间，将透水透氧性能较好的海绵体污泥基土壤A装入海绵污泥基承托层，将肥力高锁水性能好的海绵体污泥基土壤B混掺土壤A装入蓄力污泥基发酵层，草皮层附着在污泥基衔接层上，草皮层源源不断从海绵承托层和蓄力发酵层中索取营养和水分，依靠海绵体污泥基土壤的锁水能力和蓄力储备应用结构的设计，能够免除草坪维护成本，作为一种成本低、效果好、不破坏土壤结构并易于实施的海绵体污泥基，能够实现不稳定重金属固化且可以资源化利用。附图说明[0023] 图1‑3为海绵体污泥基的结构示意图；[0024] 图中：1‑草皮层；2‑污泥基衔接层；3‑海绵污泥基承托层；4‑蓄力污泥基发酵层。具体实施方式[0025] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。[0026] 实施例1[0027] 市政绿化免浇草坪的培养与应用方法如下：[0028] 将脱水污泥pH调节在6.8，充分搅拌后脱水处理使物料含水率降至45％以下，送入烧结机烧结处理，预热温度370℃预热时间25分钟，烧结温度800℃，烧结时间20min，烧结完毕后自然冷却，烧结时可与其他有机物料掺烧，制备土壤A。[0029] 脱水污泥加入辅料氧化钙，投加体积比为3％，搅拌后调节pH在7.5，并在75℃进行热水解处理，压力在1.1MPa、温度处于150℃的状态后保持20分钟，细胞破壁后调节pH在7，脱水处理后使物料含水率在40％，放入超高温好氧发酵装置，回收烧结工序余热，控温在85℃，发酵12天。[0030] 如图1‑3，将透水透氧性能较好的海绵体污泥基土壤A装入海绵污泥基承托层3，将肥力高锁水性能好的海绵体污泥基土壤B混掺土壤A装入蓄力污泥基发酵层4，草皮层1附着在污泥基衔接层2上，源源不断从海绵承托层和蓄力发酵层中索取营养和水分，依靠海绵体污泥基土壤的锁水能力和蓄力储备应用结构的设计，免除草坪维护成本。[0031] 具体地，土壤A与土壤B的混掺比例为2:5。草皮层1下方的海绵污泥基承托层3体积占比40％，蓄力污泥基发酵层4体积占比60％，草皮层1附着在污泥基衔接层2上，草皮的最小厚度18cm。土壤A总孔隙度为50％‑60％，土壤B有机质含量高于5％，含氮量高于0.2％，土壤有效磷含量高于50mg/kg。[0032] 实施例2[0033] 某小区绿化草坪的培养与应用方法如下：[0034] 调节脱水污泥的pH，脱水处理使物料含水率降至45％以下，烧结处理后备用预热温度370℃，预热时间25分钟，烧结温度900℃，烧结时间35min，制备出土壤A；[0035] 脱水污泥加入辅料碳酸钙和粉煤灰，比例为1：1，投加体积占比为3％，调节pH＝8，并在80℃进行热水解处理，压力在1MPa、温度处于180℃的状态后保持25分钟。细胞破壁后再次调节pH＝7，脱水处理后使物料含水率控制在40％‑60％，进行好氧发酵处理控温在85℃，发酵12天，制备出土壤B；[0036] 将海绵体污泥基土壤A装入海绵污泥基承托层3，将海绵体污泥基土壤B混掺土壤A装入蓄力污泥基发酵层4，草皮层1附着在污泥基衔接层2上。土壤B腐殖质含碳量约为9g/kg±0.5g/kg，土壤A与土壤B的混掺比例为2:5。[0037] 草皮层下方的海绵污泥基承托层3体积占比40％，蓄力污泥基发酵层4体积占比60％，草皮层1附着在污泥基衔接层2上，草皮的最小厚度21cm，此类草坪土壤B制备时一般会掺加粪便以保证小区域内的高肥力。土壤A总孔隙度为50％‑60％。土壤B有机质含量高于5％，含氮量高于0.2％，土壤有效磷含量高于50mg/kg。[0038] 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

专利地区：上海

专利申请日期：2022-04-24

专利公开日期：2024-03-29

专利公告号：CN114847092B