[发明专利]一种钝化重金属的有机肥料及堆肥方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机肥料，尤其涉及一种钝化重金属的有机肥料和堆肥方法。

背景技术

耕地质量直接影响着农产品的质量，对食品安全和国际贸易的影响也是至关重要的。近年来，我国有关土壤质量的调查和研究迅速增加，从根本上讲，是因为耕地质量退化严重、农产品质量的状况堪忧，农田的重金属污染是其中的一个重要方面。农田土壤中重金属的来源包括污水灌溉、大气沉降，同时还有城市污水污泥和畜禽粪便等有机固体废弃物的使用。

近年来，我国的有机肥源增长迅速。我国畜禽养殖业以10％的年增幅增长，其中生猪和家禽的饲养量已经位居世界第一，由此而产生了大量的畜禽粪便，年产量30亿吨(粪便总量)接近工业固体废物总排放量的5～6倍。同样，由于城市污水处理率的快速增加，导致了城市污水污泥大量产生。粗略统计，目前我国污泥产量约为900万吨/年(80％含水率)，这个数量到2015年将翻番。因此如何合理地处置和利用这两大类有机固体废弃物，成为越来越紧迫的问题。

作为农业大国，有机肥的使用在我国有着悠久的历史。有机肥料在培肥地力与改善作物品质，特别是改善风味食品品质上具有化学肥料不可比拟的作用。国内外发展有机农业和绿色农业，十分强调有机肥的应用。国内在制定绿色食品标准中规定AA级绿色食品只准施用有机肥料和微生物肥料。农业部在2001年也发布了《关于“十五”期间控制农产品肥料污染的指导意见》，强调充分利用我国丰富的有机肥源，以有机肥的应用促进我国无公害食品、绿色食品和有机食品的开发。

但是，越来越多的研究显示，畜禽粪便和城市污泥等制备的有机肥料由于其中污染物的含量较高，而存在着污染土壤和农作物的风险。由于城市污水来源于各种工业和生活污水，不可避免地含有一些对环境和生物有害的物质，其中重金属由于具有难迁移、易富集、危害大等特点，一直是制约污泥农业利用的最主要因素。而集约化养殖在我国的发展，导致饲料添加剂的使用越来越普遍，大量的铜、锌、砷等制剂的使用，造成了畜禽粪便的重金属残留显著增加。有调查显示，如果按欧盟绿色食品生产用有机肥标准来评判，集约化养殖场畜禽粪便中Zn超标66％，最高含量超标准值8倍；Cd超标40％，最高含量为标准值的16倍；Cu超标34％，最高含量为标准值的25倍；Cr和Ni超标14％；Pb超标4％。即使按欧盟一般有机肥标准来评判，Zn超标52％，Cd超标20％，Cu超标26％，Cr超标10％。大量重金属污染物存在于畜禽粪便、城市污泥等有机肥资源中，导致重金属在土壤中的不断积累，其长期使用将对土壤、水体和农产品质量安全带来威胁。

对于重金属污染而言，除总量外，其有效态含量往往更为重要。好氧堆肥是一个生物学过程，可以将有机质降解为二氧化碳、水、氨和稳定的有机物质。随着我们对堆肥过程研究的深入，发现堆肥过程控制会对金属元素的形态及生物有效性产生重要影响，易溶态的重金属含量降低，相对稳定的重金属含量增加，而重金属的形态变化与堆肥中有机物质的变化具有显著相关性。

近年来，一些研究者使用化学硫制剂、选择性离子交换剂、无机酸和有机酸及电化学的方法淋洗转移堆肥原料中的重金属；或者采用与其它高pH值的粉煤灰或天然吸附剂(如高岭土)等“共堆肥”，以降低堆肥中重金属的有效性(Ciba，J.，T.Korolewics，et al.(1999).″The occurrence of metals in compostedmunicipal wastes and their removal.″Water，Air，and Soil Pollution(1-4)：159-170；Veeken，A.H.M.and H.V.M.Hamelers(1999).″Removal of heavy metals fromsewage sludge by extraction with organic acids.″Water Science and Technology40(1)：129-136；王世梅等，(2006).“酵母菌与两种硫杆菌复合对污泥中三价铬的去除”.中国环境科学26(2)：197-200)。但是这些方法或者是费用较高，或者是淋洗液的二次处理问题，并且共同的特点是改变了堆肥原料的性状及品质。