CN102583313A - 一种农村生活垃圾炭化的方法及其制备的产品与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种农村生活垃圾炭化的方法及其炭化产品与应用，该方法包括以下步骤：将生活垃圾进行分拣，剔除无机垃圾以及经焚烧后会产生有毒有害物质的有机垃圾；将分拣后的垃圾自然风干后进行粗粉碎，使粒径小于等于5cm；将粗粉碎后的生活垃圾在缺氧条件下进行炭化，炭化温度为350～500℃，炭化时间为20min～5h，自然冷却后得到炭化产品。本发明方法集农村生活垃圾处理、资源化应用以及固碳于一体，经济、有效、环保，操作简单，易于推广；制得的炭化产品作为肥料既能改良农田土壤，又提高了农作物产量，也不会产生二次污染。

Description

一种农村生活垃圾炭化的方法及其制备的产品与应用

技术领域

本发明涉及农村固体废弃物资源化技术领域，具体涉及一种农村生活垃圾炭化的方法及其产品与应用。

背景技术

生活垃圾处理是一个全球性难题，垃圾大量堆积及现阶段以填埋为主的处理方式对土壤、地表径流、地下水等直接造成污染，并释放出有害物质和甲烷等温室气体，对人类健康和环境构成较大威胁。随着我国城市经济建设的持续发展及人民生活水平的不断提高，这一问题也日益明显和紧迫，内陆很多城市出现的垃圾围城现象即可佐证。与此同时，随着我国城镇化进程加速和农民耕地减少，农村生活垃圾的处理问题也日渐严峻，为避免垃圾堆积的窘境在农村出现，研发农村生活垃圾资源化及其应用的方法具有重大现实意义。

在浙江一带的农村有把生活垃圾、农业生产废弃物等土法“闷烧”，炭化后肥田的传统。这种传统方法操作较简单，首先把日常生活垃圾(成分主要是动植物废弃物、草根果皮、畜禽粪便等，由于堆放环境差异和时间长短不同已呈现不同程度的腐解)存在垃圾池中，然后将垃圾晒干、成堆，在垃圾堆的中间部位放置一些稻草，将稻草引燃，垃圾堆外部以泥土覆盖，以减少垃圾与空气的接触，则垃圾堆呈“闷烧”状态，烧至垃圾呈黑色为止，冷却后直接作为肥料施入农田，可有效提高作物产量。这种生活垃圾炭化后的产品被称为“生物炭”(Biochar)，生物炭是当今科学研究的热点。然而，近几十年来，这种传统的肥料被化肥所取代。农田中化肥的大量施用以及不合理的农业生产方式是面源污染的主要源头；不平衡的化肥施用方式也诱发农田质量下降，投入与产出严重不成比例。

全球气候变化加剧是人们当今面临的重大政治、科学和经济问题。人类活动造成的大气中二氧化碳浓度的增加是全球气候变化的最重要根源，减排、固碳已成为涉及科学研究和国际政治、经济和外交纷争的热点问题。科学研究表明，生物炭具有很强的稳定性，利用生物炭固碳进而减少二氧化碳排放、减缓气候变化具有巨大潜力；另外，生物炭在环境污染治理、退化土壤改良、提高作物产量等方面亦有不俗表现。

因此，浙江一带有机垃圾“闷烧”还田方法可用于垃圾处理、以及炭化后还田，并具有固碳功能。但这种传统方法过于粗放，有如下缺点：炭化条件基本不可控，存在碳化不完全和炭化过度的问题；炭化产品数量和品质缺乏保证；炭化前生活垃圾缺少预处理，或多或少的存在一些无机物、有害物质，炭化后对环境有潜在的威胁。

公开号为CN1057974A的专利说明书公开了一种对固体、液体、气体、粉尘等垃圾物的综合处理方法，将固体垃圾经V型纵齿切碎机进行双重破碎，再经自动回收废铁机回收废铁，然后通过热熔窖，将垃圾物熔缩体积和消除灰尘及臭气，再将垃圾物或粉尘去吸化污水、污泥同时加入各种固化材料混拌成泥状物，倾注于事先做好的铸模中固化成型，最后在固化块外加浸一层特殊强化固化浆，干后，固化块可供工程建材物之用。该方法流程复杂，所需机器设备较多，成本较高。

授权公告号为CN1299981C的中国专利公开了一种利用城乡生活垃圾制炭的工艺方法，将城乡生活垃圾分类挑选、粉碎、压缩成型、炭化得到半焦式炭。该方法以得到半焦式炭为目的，步骤复杂，炭化时间较长。

发明内容

本发明提供了一种农村生活垃圾炭化的方法，经济、有效、环保，操作简单，易于推广。

一种农村生活垃圾炭化的方法，包括以下步骤：

(1)将生活垃圾进行分拣，剔除废旧电池、玻璃、陶瓷、金属等无机垃圾以及塑料制品等经焚烧后会产生有毒有害物质的有机垃圾；

(2)将分拣后的垃圾自然风干后进行粗粉碎，使粒径小于等于5cm；

(3)将粗粉碎后的生活垃圾在缺氧条件下进行炭化，炭化温度为350～500℃，炭化时间为20min～5h，自然冷却后得到炭化产品。

本发明分拣后的生活垃圾中主要包括动植物废弃物、厨余物料、畜禽粪便、灰尘和泥土等；炭化产品的成分是生物炭与灼烧后泥土的混合物，在炭化时根据物料及其腐解程度的不同选择合适的炭化温度和炭化时间。

本发明还提供了一种由上述方法制得的炭化产品。

进一步地，本发明还提供了上述炭化产品的应用，将炭化产品撒施于土壤中，施入土壤的深度为0～20cm，所述的炭化产品单独施用，或与肥料配合施用。

所述的炭化产品单独施用时，其施用量为5～100t/hm²。

所述的炭化产品与肥料配合施用时，炭化产品的施用量为5～100t/hm²，肥料施用量为150～250kg/hm²。

所述的肥料为氮肥或复合肥。

本发明方法是针对农村生活垃圾大部分为绿色有机物和土壤混合物的一种科学的资源化方法，集垃圾处理、固碳、资源化应用于一体；本发明方法简便，易于操作和推广，本发明炭化产品适用范围广，且不会产生二次污染，农业效益、经济效益、环境效益显著。

具体实施方式

实施例1农村生活垃圾的炭化处理

在浙江农村收集生活垃圾，将生活垃圾进行分拣，剔除金属、玻璃、陶瓷等无机垃圾以及废旧塑料等经焚烧后会产生有毒有害物质的有机垃圾，剩余的生活垃圾主要包括果皮、菜叶、草根、动物骨骼、泥土、灰尘等；将分拣后的生活垃圾自然风干(含水量≤10％)后进行粗略粉碎，使粒径≤5cm；将粗粉碎后的生活垃圾放入炭化炉中在缺氧条件下进行炭化，炭化温度为430℃，炭化时间为40min，自然冷却后得到黑色焦状的炭化产品。炭化前1t生活垃圾的含碳量为300～600kg，得到的炭化产品中生物炭的含碳量为150～300kg，固碳率约为50％。

实施例2农村生活垃圾炭化产品在贫瘠农田中的应用

选取浙江金华、衢州地区普遍分布的“黄筋泥”类型的农田做为试验田，该试验田表层土壤浅薄，肥力低下，属低产田，面积为0.2亩，将本发明实施例1制得的炭化产品约200kg粉碎至粒径≤2mm，撒施于该试验田的土壤表面，折合炭化产品施用量约为15t/hm²，土壤翻耕20cm左右的深度，同时选取临近该试验田的未施用炭化产品的、同样面积的农田为对照田。以当地常见作物马铃薯为试验对象。第一个生长期内，与未施用炭化产品的对照田相比，施用炭化产品的试验田中马铃薯长势较好，马铃薯的产量为9.6t/hm²左右，而对照田中有些马铃薯甚至不能完成生长期，其马铃薯产量约为7.5t/hm²，说明施用本发明炭化产品对土壤有良好的改善作用，提高了作物的产量。

实施例3农村生活垃圾炭化产品与肥料配施在贫瘠农田中的应用

选取浙江金华、衢州地区普遍分布的“黄筋泥”类型的农田设置试验田，该试验田表层土壤浅薄，肥力低下，属低产田，面积为0.2亩。将本发明实施例1制得的炭化产品约200kg粉碎至粒径≤2mm，撒施于该试验田的土壤表面，折合炭化产品施用量约为15t/hm²，同时施用氮肥150kg/hm²，土壤翻耕20cm左右的深度。选取临近该试验田的同样地况、同样面积的农田作为对照田，对照田除不施用炭化产品外，其他处理方式与同时施用炭化产品和氮肥的试验田一致。以常见作物马铃薯为试验对象。第一个生长期内，氮肥和炭化产品配施试验田的马铃薯产量约为12.5t/hm²，而单施氮肥的对照田的马铃薯产量约为8.3t/hm²。田间试验表明本发明炭化产品与氮肥配施可显著增加马铃薯的产量。

Claims (6)

1.一种农村生活垃圾炭化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将农村生活垃圾进行分拣，剔除无机垃圾以及经焚烧后会产生有毒有害物质的有机垃圾；

(2)将分拣后的垃圾自然风干后进行粗粉碎，使粒径≤5cm；

(3)将粗粉碎后的生活垃圾在缺氧条件下进行炭化，炭化温度为350～500℃，炭化持续时间为20min～5h，自然冷却后得到炭化产品。

2.一种如权利要求1所述的农村生活垃圾炭化的方法制得的炭化产品。

3.一种如权利要求2所述的炭化产品的应用，其特征在于，将炭化产品撒施于土壤中，施入土壤的深度为0～20cm，所述的炭化产品单独施用，或与肥料配合施用。

4.如权利要求3所述的炭化产品的应用，其特征在于，所述的炭化产品单独施用，施用量为5～100t/hm²。

5.如权利要求3所述的炭化产品的应用，其特征在于，所述的炭化产品与肥料配合使用，所述的炭化产品的施用量为5～100t/hm²，所述的肥料的施用量为150～250kg/hm²。

6.如权利要求3或5所述的炭化产品的应用，其特征在于，所述的肥料为氮肥或复合肥。