沼渣沼液作为绿化肥料.docx

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沼渣沼液作为绿化肥料

沼渣沼液作为绿化肥料．

厌氧定义、过程、产物介绍（包括危害）、国内外研究或利用现状、发展动态

一、沼渣沼液城市绿化有机肥料开发利用的意义和国内外研究及产业化状况

1、城市垃圾厌氧生物处理的定义、过程及国外

发展概况

厌氧生物处理，亦称厌氧消化，是指在无氧条件下，以厌氧微生物为主，有控制地使可生物降解的有机物向稳定的物质转化的生物化学过程。

有机质的厌氧消化过程是一个非常复杂的由多种微生物共同作用的生化过程。

在厌氧消化过程中，复杂的有机物被降解，转化为简单、稳定的物质甲烷和二氧化碳，还有少量的NH、H、HS、223N，同时释放能量，能量主要贮存在甲烷中。

2城市生活垃圾的厌氧消化处理是发达国家特别是欧洲，近年来开发并获得应用的一项新的垃圾生物处理技术。

据统计，在过去的十几年中，采用厌氧消化技术处理城市生活垃圾的处理厂增加了7.5倍。

其中德国、瑞士等西欧国家处于技术领先地位，并已将此项技术成功地市场化，例如德国Haasel程公司、瑞士Kompogas公司、法国Steinmueller公司，比利时0rganieWaste

个以上的工厂正在50公司等，有超过systems

运行中。

处理有机生活垃圾的能力由1990年的122OO0t/a增加到2000年的1037000t/a。

厌氧消化技术与传统的卫生填埋相比，将厌氧消化过

程由几年缩短到2Od以内，与好氧堆肥相比，改变了占地大和管理复杂等问题。

1979年，伯利特（Bryant）等人根据微生物的生理种群，提出了厌氧消化三阶段理论，是当前较为公认的理论模式。

第一阶段:

水解阶段，在兼性微生物及少数厌氧微生物分泌的水解酶催化作用下，将复杂的非溶解性有机物（如脂类、蛋白质、纤维素等）分解为水溶性的简单有机酸、醇等或二聚体的化合物。

第二阶段:

发酵产酸阶段，通过发酵产酸菌将水解产生的小分子化合物转化为更为简单的以挥发性酸为主的产物，如乙酸、丙酸、丁酸及乳酸等，然后进一步转化为产甲烷菌的底物，如乙酸和氢等。

第三阶段:

产甲烷阶段，由于甲烷的基质已很丰富，以及产氨细菌的活动而使氨态氮浓度增高，使发酵液中的氧化还原电势降低，为产甲烷速快促使甲烷细菌细菌提供了适宜的环境条件，

生长繁殖，将乙酸、甲酸、甲醇、氢气及二氧化碳等转化为甲烷。

各类分解菌对有机物进行分解而形成代谢产

物，分解菌不断地提供乙酸、氢气、二氧化碳和氨气等基质，产甲烷菌则利用这些物质进行代谢活动并产生甲烷。

2、城市垃圾厌氧生物处理的产物

城市有机生活垃圾厌氧消化过程不但会产生大量的沼气，而且发酵残余物中富集了许多养分，如氮、磷、钾等营养元素和锌、铁、钙、镁、铜、硅、钻、腮等微量元素；同时，厌氧消化过程中，复杂的厌氧微生物代谢会产生多种生物活性物质一氨基酸、B族维生素、水解酶类、植物激素、有机酸类和腐殖酸等。

生活垃圾厌氧发酵后的残余物可分为三类:

①作物的营养物，主要提供氮、钾等营养元素，是由原料中作物难以吸收的大分子物质分解形成的，由于结构相对简单，可被作物直接吸收利用。

②金属或微量元素的离子，它们的浓度不高，金属要符合农用标准。

．

③氨基酸、生长素、单糖、腐殖酸、不饱和脂肪酸、维生素及某些抗菌素物质等，称之为“生物活性物质”。

对作物生长发育具有重要的调控

作用。

城市生活垃圾发酵产物主要包括两部分:

沼气和发酵残余物，即沼渣沼液。

厌氧发酵后，各种养分元素基本保留在发酵后的残余物中，其中一部分水溶性物质残留在沼液中，另一部分不溶物或难分解的有机、无机固形物则残留在沼渣中。

沼渣是由未分解的原料固形物、新产生的微生物菌体组成的。

难以被分解的有机残余物，如木质素、少量纤维素等腐殖酸类物质，分解转化成沼气渣肥可溶性灰分物质，吸附于有机残渣上或与腐殖酸结合的钾、磷酸根等离了及微量元素灰分物质上。

所以沼渣含有较全面的养分和丰富的有机物质。

在沼渣的表面吸附了大量的可溶性有效养分。

发酵原料中作物所需要的氮、磷、钾、微量元素不仅没有损失，相反，经测试速效氮、速效磷、速效钾的含量都增加一倍以上。

垃圾如果和粪便进行联合消化，则其中的养分含量会相应提高。

其中的大，城市生活垃圾经过高温厌氧消化后

肠杆菌和蛔虫卵死亡率均可达到GB8172-87的要求。

采用垃圾原料为新鲜的有机垃圾，主要为剩余蔬菜等厨余物，经分选处理后，垃圾组分中

可能含有重金属的物质大部分被分离且来不及溶解，因此厌氧消化后沼渣的重金属含量比较低。

因此，沼渣沼液作为肥料或者配成有机肥及复混肥料可以满足农作物对营养的需要。

沼渣中含有丰富的有机质、多种营养元素和微量元素，能有效改善土壤的理化性质，提高土壤中有机质和氮、磷等营养元素的含量，并能够改善土壤的孔隙度和容重，还能提高活土层深度，为土地耕作和农作物的生长创造良好的土壤条件。

沼渣还能激活某些土壤酶类的活性，如尿酶活性的增强，有利于氮素的吸收循环，蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶等酶活的增强，能够促进豆科植物根瘤菌的大量繁殖和共生。

避免了农田中长期施用无机化肥造成土壤团粒结构破坏，发生板结的现象。

土壤中微团聚体是土壤团粒结构的基础，它具有使土壤产生调节水、肥、气、热状况而满足作物生长的需要的能力。

土壤中的有机无机复合体在土壤中先形成不同质量的胶体质、．

微粒，再通过各种物质的胶结作用聚合而成，继而发展成为微团聚体，由微团聚体再经过多次团聚而最终形成土壤团粒。

研究表明，沼渣中的腐

殖酸类物质能促进土壤团粒结构的形成。

当土壤中胡敏酸钠（腐殖酸的主要成分）为土壤重量的十万分之一至十五万分之一时，便可使土壤自然团粒总数增加1.5~3.0倍。

沼渣一般含有腐植酸10-20％，有机质30-50％，全氮1.0-2.O％，全磷0.4-0.6％、全钾0.6％-1.2％，是一种迟、速兼备的肥料。

沼渣作为一种优质的有机肥料，应用范围非常广泛，市场前景广阔，主要用作以下几个方面：

（1）沼渣用作肥料：

a．用沼渣做基肥，b．用沼渣做追肥；

（2）沼渣配制培养土；

（3）沼渣制作培养料；

（4）沼渣制作无土栽培辅料。

3、城市垃圾厌氧生物处理的沼渣沼液用于肥料的研究现状

城市生活垃圾发酵渣与其他肥料合成有机复合肥的方法，国内外进行过许多研究，例如

（1）将发酵中沼渣取出，按:

沼渣与磷肥配合使用．

（10~20）%的比例加入磷矿粉并混合均匀，将这种混合物与泥土一起堆沤，堆沤一个月左右就制成了沼腐磷肥，对缺磷的上壤有显著增产作用，

采用此方法还可以有效合理地利用低品位的资源。

（2）沼渣与氮肥配合使用:

碳铵和氨水均易挥发，如能将沼渣与其混合施用则能促进化肥在土壤中的溶解和吸附，并刺激作物吸收，这样可减少氮素损失，提高化肥利用率。

（3）沼渣制成有机菌肥:

菌肥又称生物肥料，可分为根瘤菌肥、固氮菌肥、磷细菌肥、硅酸盐细菌肥、复合微生物肥等。

其原因在于这些微生物具有固氮、解钾、解磷以及产生生长激素作用。

此外，沼渣具有改善土壤理化性状的能力，长期施用可增加土壤通透性。

沼渣作为改土剂:

沼渣营养成分丰富，尤其是腐殖酸含量较高，由于腐殖酸对改良土壤有重要作用，因此沼渣的土壤改良功效明显。

施入沼渣后，土壤变松软，不板结易破碎，耕性得到改善，土壤容重逐年减少，孔隙率逐年增加。

土壤中氮、磷、钾、有机质等主要指标的含量均有不同程度的提高，说明沼渣能改善土壤的理化性质，提高土壤肥力。

。

沼液是一种优质、高效的无公害有机肥料

是人畜粪便等物质经沼气池厌氧发酵

的产物，它含有丰富的有机物质、腐殖酸、微量营养元素，以及多种氨基酸、酶类和有益微

生物，适宜作根外施肥，其效果比化肥好。

目前，市场对于沼液的利用途径也日益拓展

。

沼液的使用有以下特点：

（1）沼液用作肥料：

a．叶面喷施，b．根部追施；沼液富含多种作物所需的水溶性营养成分，是一种速效水肥，因而适宜作根外施肥，喷施效果明显。

沼液与水（视浓度而定）勾兑后，喷洒在叶面上，能显著提高叶面的叶绿素含量，增加叶片厚度，增强光合作用，提高产量。

（2）沼液浸种：

沼液作为浸种剂，不仅能提高作物抗性，杀灭种子表面的病菌，还能促进植物根系发育，提高种子发芽率、成秧率及抗逆性。

沼液浸种能够增产增收的主要原因是沼气微生物的代谢物一生物活性物质在起作用。

沼液是有机物在沼气池内厌氧发酵的产物，由于缺氧、沉淀和大量铵离子的产生，沼液很少带有活性菌和虫卵，施用后能够增强种子的抗病能力。

（3）沼液防治病虫害：

长期的厌氧、绝或少氧杂草种子窒息而亡，虫卵、使大量的病菌、环境，

而且沼液本身含有吲哚乙酸、赤霉素和较高含量的氨和铵盐，可以杀死或抑制种子表面的病菌和虫卵，达到防病灭虫的效果。

4、城市垃圾的产生量及目前的处理现状

随着国家的城市化和居民生活消费水平的提高，城市垃圾的增长十分迅速，发达国家垃圾年增长率为3.2%~4.5%，发展中国家为2%-3%。

据统计，美国2001年的城市固体废物产生量达2.29亿t。

1998-2001年期间，欧洲年人均城市生活垃圾产生量为510kg/（人·a），西欧国家年人均城市生活垃圾产生量为550kg/（人·a）。

根据2003年中国环境状况公报，2003年我国的城市生活垃圾产生量为1.5亿t。

根据城市化水平推算，2010年、2030年、2050年我国将分别有6亿、9.3亿、11.99亿人口居住在城市。

按照目前我国城市人均产440kg生活垃圾的水平推算，将分别产生2.64亿t、4.09亿t和5.28亿t的城市生活垃圾。

由此可见，21世纪前50年，随着我国人口增长和城市化双高峰的到来，城市生活垃圾增长的高峰也将到来，这无疑是新世纪对我国城市可持续发展的严峻挑战。

．

国外城市生活垃圾的处理方式主要有卫生填埋、焚烧、堆肥及各种回收利用，我国由于受经济发展水平的限制在垃圾资源化处理方面投入

较少，各种处理方式中，主要以填埋为主，约占97%以上，堆肥处理仅占1%~2%，而正在运行的焚烧厂处理量仅为1%左右，我国城市生活垃圾处理的资源化率还非常低，同时也带来许多问题。

（l）侵占土地，破坏农田，污染土壤

全国六百多座大中城市大多陷入垃圾包围之中，历年堆存量已达70亿t，侵占了约80万亩土地，垃圾占有了大量的农田，对农田破坏严重。

一些未经严格处理的生活垃圾直接用于农田，或仅经农民简易处理后用于农田，破坏了土壤的团粒结构和理化性质，致使土壤的保水、保肥能力下降。

而且垃圾中重金属如铅、汞等还会对可耕土地造成严重污染，未经消毒处理的垃圾可能含有大量的病菌、寄生虫等致病微生物，直接施用于农田也会对环境产生危害。

（2）污染水体

垃圾是有机物、重金属和病原微生物三位一体其内部任意堆放或简易填埋的垃圾，的污染源，

所含水分和雨水冲淋产生的渗滤液流入周围地表水体并渗入土壤，会造成地表水和地下水的严重污染，致使污染环境、危害人畜健康的事件屡

有发生。

一些城市甚至将生活垃圾、废渣直接排入河流、湖泊或海洋，造成更大的水体污染。

（3）污染大气

大量垃圾露天堆放的场区，臭气冲天，老鼠成灾，蚊蝇孽生，有大量的氨、硫化物等污染物向大气排放。

其中仅有机挥发性气体就多达一百多种，含有许多致癌物、致畸物。

垃圾堆放或填埋过程中产生的甲烷和二氧化碳是两种最主要的温室气体，其中甲烷对温室效应的贡献相当于同质量的二氧化碳的20倍。

垃圾对大气的另一种危害是所携带的病原性微生物会以气溶胶的形式向堆放的四周扩散。

生物气溶胶的组成可以是液体、固体或两者之间的混合体，其组成取决于很多因素，包括微生物和毒素的类型、雾和灰尘混合在一起微粒以及使其悬浮的气体，城市生活垃圾在处理处置过程中，例如堆肥和土地处理，或进行农业土壤处理，会产生数量很大的生物气溶胶。

无论在收集、运输和堆放过程中，处理不几乎所有的微生物当这些生物气溶胶就会扩散，

（或毒素）都可以通过气溶胶迁移。

垃圾处理场所附近的居民有潜在暴露于这些气溶胶的危险，而废物处理工人更有机会和这些病原气溶胶接触，

风险也就更大，但目前还没有有效措施来削减垃圾气溶胶的危害。

此外，垃圾堆放场所如果处理不当，没有配置气体导排系统，容易造成甲烷气体的聚集，成为引起爆炸和火灾的隐患。

焚烧法实现了垃圾能源化、减容效果好，处理效率高，但投资高，焚烧过程产生剧毒的二恶英气体和有害烧结渣问题是该法的致命弱点。

另外，我国有机生活垃圾含水量大，热值低，焚烧处理不一定可行。

（4）浪费资源

据多年研究调查，我国新鲜垃圾中植物性垃圾平均占总垃圾量的51.84—57.56%，无论从环境保护，还是从资源循环利用角度出发，这些有机物垃圾处理的最佳方式就是使其转化为稳定的有机质，使其来源于自然再回归于自然。

从这个意义上说，我国城市生活垃圾中有机物垃圾的资源化处理有很大的发展需求和潜力。

但目前，这部分有机垃圾主要在垃圾填埋场自然降解。

据估的全球甲烷排放量是从18%一6%目前大约有计，

垃圾填埋场产生的填埋气体中释放的，这部分气体难以收集。

5、应用厌氧消化技术处理城市垃圾的现状、优

势、可以采取的途径

我国应用厌氧消化技术处理废水和污泥取得一定的成效，但总体水平还比较落后，而应用于城市有机生活垃圾的处理则处于刚刚起步阶段。

由于种种原因，进展比较缓慢，至今没有建成工程化应用的工艺装置。

把有机垃圾和粪便一起联合消化，可以起到很好的互补作用，一些国家对此做了许多有益的探索。

丹麦现有的20余座中心有机垃圾厌氧处理厂在最初的设计时均考虑了粪便的联合消化。

根据丹麦能源局的数据，把有机垃圾和粪便进行联3从而取得/t，30m合消化可以使得沼气产量超过经济效益。

只传统上一直将城市粪便用作肥料，在中国，是长期以来人们更多地关注粪便的资源利用价现在粪便污染问值而很少考虑粪便的污染危害，许多城市已经认识到粪便处理处置题日趋严重，问题是城市环境保护发展战略必须解决的紧迫问题。

简单的化粪池处理并不能消纳大量的粪

便，而且这种简单处理也不能达到减容和消毒符合卫生标准的要求，极易导致寄生虫的流行和扩散，对人们的健康造成危害。

城市粪便运往城郊

农村做肥料的处理方法由来己久。

未经处理的粪便含有多种病原菌和寄生虫卵，污染环境，威胁人体健康。

现在农村使用的肥料和耕作方式己经发生了变化，不再欢迎粪便直接作为肥料。

从环境污染角度来看粪便是一种污染性很大的污染源，污染面广泛且不易受到有效的控制。

从资源利用角度看，粪便有机物丰富且含有农作物必需的大量氮、磷、钾等营养元素和其它微量元素，是资源再利用的好原料。

有机垃圾和粪便一起联合消化制成肥料是使城镇垃圾循环利用的有效途径。

6、沼渣沼液的应用可能存在的问题及应用于城市绿化的前途

从2000年以来，随着人口和经济的快速增长，我国正处于城市化加速期，人们对环境意识逐渐增强，对生存空间的舒适度要求也越来越高，园林行业也迎来了快速发展的黄金时期。

到2010年为止，全国城市建成区绿化覆盖面积已公万公顷、133.81绿地面积万公顷、149.45达

园绿地面积40.18万公顷；建成区绿化覆盖率38.22％、绿地率34.17％、人均公园绿地面积10.66平方米。

我国一些城市正经历着由景观绿化到生态绿化的转变过程，

这是一个可喜的现象。

绿色植物在城市生态环境中作为一种可再生资源，对远离自然的城市生活，发挥着新陈代谢、保持活力的作用。

有关研究表明，绿化覆盖率每提高10％，二氧化碳浓度一般可以减少20％至30％，悬浮颗粒浓度可以减少15％至20％，重要致现如今，我国城市城建、园林％。

20癌物苯并芘的浓度可减少部门每年都花相当大的代价建成一批新绿地，公共绿地绝对值每年都在不断增加，但由于近年来城市扩展蔓延加剧，加之一些城市出现流动人口激增，造成城市人口增长，使得城市人均绿地面积普遍偏少。

我国城市绿化带的土壤养分比较匮乏，灌溉和修剪次数多，土壤肥力衰减快。

所以，草坪需不断施肥以满足其生长的需要。

而沼渣沼液的施用完全可以弥补这一点。

沼渣沼液含有丰富的养分，能够为绿地植物的生长提供必要的养分供应。

将沼渣沼液经过除臭处理后用于城市绿化，速生林木的生产等，一方面可以改善土壤结构，提高土壤有机质含量，另一方面为城镇沼渣沼液的处理开辟了一条新的途径，这为我国城市向生态型转变提供了必要的条件。

目前，国内沼渣沼液主要用于粮食作物、蔬菜、水产养殖等，对于在城市绿化的研究应用较少。

本项目研究城镇生活垃圾与城市粪便联合发酵，产生的沼渣沼液用以期建成垃圾资源化的生态小区，沼渣沼液用于城市绿化的方法，于绿化的示范工程有利于明确、鼓励、引导、促进全社会将垃圾中的有机物质进行分类，促进垃圾的减量化、无害化、资源化和城市环境的清洁。

。

我国城镇垃圾中有机质的比例较高，垃圾造成的环境问题如渗滤液污染地下水、老鼠成灾，蚊蝇孽形成酸性垃圾填埋环境浸出重金属造成重金属污染、．

生，产生致病菌等许多因素都与垃圾中的有机物有关。

城镇生活垃圾中易分解有机物已经引起许多科学家的关注，进行沼气发酵，

2沼渣沼液城市绿化有机肥料开发利用要完成的任务和实现的目标

1）实现的目标：

为较好地解决城市生活垃圾中的易分解有机物的问题，实现城市生活垃圾的“减量化、资源化和无害化”处理，消除城市环境污染和实现资源二次利用的可持续发展。

通过有机垃圾和城市粪便联合沼气发酵，将有机垃圾转变成优质的能源和发酵余物—沼渣沼液。

通过沼渣沼液的无害化处理技术，高品质的有机肥和有机无机复混肥生产技术以及液体复合肥生产技术，将沼渣沼液转化成可再利用的产品，用于园林绿化，人工草坪培育。

既为农林业等提供有效资源，又解决了垃圾厌氧发酵余物消纳问题，最终实现城镇小区垃圾“无害化”、“资源化”、“循环化”产业的健康发展

2）完成的任务

（1）对沼渣沼液资源化利用的安全进行评价，开发沼渣沼液的无害化处理技术，实现沼渣沼液无害化再利用。

（2）研究沼渣制备有机肥料或有机无机复混肥料、作为栽培辅助基质的配方，进行不同配方的生产工艺研究，优化各环节工艺参数，形成商品产业化体系，并对沼渣制成复混肥料应用于绿地植物进行肥效评价。

（3）研究沼液应用于绿地植物的方法、肥效，以及大量应用的限制因子。

开发沼液作为水溶肥料的生产技术，微量元素专用水溶肥料、腐植酸专用水溶肥模制料、大量元素专用水溶肥料产品。

（4）研究沼渣沼液应用于绿地植物对土壤环境的影响

3沼渣沼液城市绿化有机肥料开发利用的研究内容

）沼渣沼液成分的动态监测与无害化工艺研究1．

对发酵后的沼对沼渣沼液的理化成分及有害微生物指标进行动态检测，渣沼液所含成分进行检测，确定无害化处理方案，研究沼渣沼液无害化处理的工艺方法和技术

参数。

2）沼渣沼液资源化利用的肥效与安全评价。

研究沼渣沼液的养分含量，进行不同类型的有机肥或者有机无机复混肥的绿化苗木施用技术、生长效应以及抗性研究，建立不同类型肥料的肥效与安全评价指标体系。

3）沼渣的产品开发研究

开发以沼渣为原料的人工栽培基质配方技术，研究基质加工工艺参数和使用技术。

研究沼渣生产有机肥料和有机无机复混肥料的配方技术，优化生产加工工艺。

4）沼液的产品开发研究

研究沼液作为营养液施用植被的配方和使用技术，探讨北京城镇小区绿化植被的施肥推荐方案，形成适用于城镇小区人工草坪、绿化带的安全施用技术规范。

形成以沼液消纳为目的和以植物营养为目的的沼液施用规程和推荐使用量。

微量元素专用水溶肥料、腐植酸专用水溶开发肥料、大量元素专用水溶肥料产品，优化生产加工工艺。

5）沼渣沼液产品化后的使用技术的研究

开发沼渣沼液加工产品用于人工草坪和绿不同植被开展不同肥料、化带的高效施用技术，

的施用量，施用方法、施用时间等技术研究。

形成沼渣沼液产品施用技术规范。

4技术难点与创新点

（1）技术难点

1）生产有机肥料和有机无机复混肥料过程中的造粒技术

由于沼渣质地疏松，很难黏合。

造粒工序是肥料生产的关键过程。

生产垃圾有机肥和有机无机复混肥与一般复合肥相比，其难点是出现造粒困难。

颗粒状复混肥料的颗粒尺寸在1~5.6mm之间，一般是由两种以上单元素肥料均匀混合挤压而成。

问题的关键是如何保持颗粒形状，并确保有较高的抗压碎力。

该技术难点的攻破将为质地疏松、难黏合的有机肥料生产提供技术支撑。

2）沼液的综合利用，

沼液是垃圾发酵后的主要产物，沼气发酵后沼液的产生量较大，大批量地消纳沼液是沼液利用的技术难点。

（2）创新：

1）探索并建立城镇小区有机垃圾消纳与资源化利用的技术体系，形成产业化、商品化的运行模式。

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2）将沼渣沼液成功应用于城镇小区绿化，避开了食物链，为垃圾的资源化利用开辟了新途径，同时实现了城市绿化的低成本，高效率。

5拟取得的研究创新成果和指标

1）形成2个有机肥相关产品，3个有机无机复混肥相关产品，2个花卉栽培基质相关产品，构建相应的技术规范。

2）形成4个液体复合肥相关产品，构建相应的技术规范。

3）获得沼液以消纳为目标以及以植物营养为目标的产品、使用方法、使用规程。

4）技术扶持5个生活垃圾沼气发酵和有机肥示范基地和企业。

5）申请专利1-2项

6）科研论文5-8篇

6创新成果的产业化

寻求北京地区有机肥生产企业，进行扩大生产。