[發明專利]一種污泥生物炭基的輕型長效屋頂綠化栽培基質及其制備方法

在審

• 申請號: 201610129369.1
• 申請日: 2016-03-08
• 公開（公告）號: CN107162706A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 謝越;馬萬征;李飛躍
• 申請（專利權）人: 安徽科技學院
• 主分類號: C05G3/00
• 分類號: C05G3/00;A01G9/10;A01G31/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種污泥生物炭基的輕型長效屋頂綠化栽培基質及其制備方法。

背景技術

城市建筑越來越強調建筑與自然環境的協調，需要將更多的綠色空間引入到建筑中。屋頂綠化是以建筑物的頂部平臺為依托營造園林景觀的空間綠化形式，在降低揚塵、凈化空氣、緩解城市熱島效應方面產生了顯著作用，同時還增加了城市綠化面積，節約城市用地，豐富了城市綠色景觀。因此，屋頂綠化已經成為人口密集城市的建筑趨勢。屋頂綠化作為區別于地面綠化的園林形式，在栽培基質選擇上有特殊要求。考慮到減輕屋頂載荷，屋頂綠化栽培基質需要輕質；從屋頂排水方面考慮，基質顆粒不能太小，不能堵塞排水管道。 常規地面綠化栽培基質一般不具備上述兩個方面的要求，因此，對于屋頂綠化栽培基質的研發成為亟待解決的技術難題。

城市生活污泥是城市生活污水的處理過程中的沉淀物，它的處理處置問題一直是困擾城市發展的難題。目前，將城市生活污泥通過低溫熱裂解技術炭化制備成生物炭，成為城市生活污泥資源化利用的重要方式之一。輕質的污泥生物炭具有成為屋頂綠化栽培基質的潛質，然而，污泥生物炭基屋頂綠化栽培基質的研究卻鮮見報道。

有研究者以城市生活污泥為材料作為屋頂綠化栽培基質做過相關的探索。申請號為201410464951.4和201010272600.5的專利均以城市生活污泥為主要原料，通過好氧堆肥工藝制備屋頂綠化栽培基質材料。污泥堆肥發酵后的產品雖具有較高的肥力，但作為屋頂綠化基質，容重依然較高，且顆粒遇水松散，極易造成下水管道堵塞。另外，好氧堆肥工藝控制不好的話，污泥堆肥產品病原菌殺滅不徹底，會侵染植物，污泥堆肥產品還會散發臭味，容易招誘蟲鳥。

城市生活污泥生物炭是通過低溫熱裂解技術將污泥炭化后的產物，不同于常見的炭黑和活性炭，是一種新型的環境材料。該材料具有容重小、殺菌徹底、無異味、疏松多孔特點，另外，由于具有較高比表面積，污泥生物炭可作為肥料的緩釋載體，且自身有機碳含量較高，同時，具有良好的保水保肥效果，完全具有栽培基質所需要的“水、肥、氣、熱”特征，能夠發揮不是土壤卻勝似土壤的作用。將污泥生物炭作為屋頂綠化的栽培基質，開辟了城市生活污泥資源化利用的新途徑，具有重要的社會和生態意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種污泥生物炭基的輕型長效屋頂綠化栽培基質及其制備方法，所述屋頂綠化栽培基質主要是以污泥生物炭為主要材料，輔助添加長效緩釋復合肥、保水劑和珍珠巖制備得到的。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種污泥生物炭基的輕型長效屋頂綠化栽培基質，所述污泥生物炭是指在限氧或無氧條件下，通過低溫熱裂解技術，將城市生活污水處理廠的剩余污泥炭化制備的生物炭。

所述的污泥生物炭基的輕型長效屋頂綠化栽培基質是按一下方法制備得到的：

（1）城市生活污泥生物炭的制備：將城市生活污水處理廠的污泥自然干化，此時污泥的含水率在80-84%之間。然后將干化污泥置于大型馬弗爐中，以10℃/min的升溫速率加熱至300℃，維持該溫度4h，待生物炭冷卻后粉碎過篩，制備得到平均直徑約為3mm的污泥生物炭產品。

（2）栽培基質的配方：將步驟（1）所得污泥生物炭與長效緩釋復合肥、保水劑、珍珠巖混勻，質量百分比分別如下：污泥生物炭82%，長效緩釋復合肥1-2%，保水劑2-4%，珍珠巖12-15%。配方中的長效復合肥指組成產品的單一養分含量不低于4.0%，氮、磷、鉀有效養分含量≥45%的市售復合肥。配方中的保水劑指的是丙烯酰胺-丙烯酸鹽共聚交聯物（聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鉀、聚丙烯酸銨）。珍珠巖指的是市售園藝綠化用膨脹珍珠巖。

本發明所述的屋頂綠化栽培基質的理化性質為：干容重為0.42-0.51g/cm³，濕容重為0.79-0.87 g/cm³，總孔隙度為62%-71%，pH值6.0-7.5。

本發明的優點是：

（1）容重輕。干容重為0.42-0.51g/cm³，濕容重為0.79-0.87 g/cm³，是常見地面園林綠化基質的1/3-1/2左右，可顯著減輕屋頂載荷。

（2）肥效長。污泥生物炭本身為肥料的緩釋載體，配合以緩釋復合肥，能夠長時間滿足屋頂綠化植物的營養需求。

（3）不易堵塞排水管道。基質各種材料均為顆粒狀，主體材料污泥生物炭顆粒平均直徑3mm，且具有一定機械強度，遇水不散，不易堵塞屋頂排水系統。