CN102850097B

CN102850097B - 一种快速提高好氧发酵堆肥温度的方法

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Publication number: CN102850097B
Application number: CN201210349473.3A
Authority: CN
Inventors: 杨伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2018-05-11
Anticipated expiration: 2032-09-20
Also published as: CN102850097A

Abstract

本发明的涉及一种好氧发酵堆肥方法，所述方法包括：(a)制备椰壳活性炭；(b)在好氧发酵堆肥升温阶段初期，向禽畜粪便中一次性加入制备好的椰壳活性炭，从而使得发酵温度快速达到80℃以上。本发明的方法充分利用了碳快速升温的特性，堆肥升温发酵的时间短、能耗低、成本低。

Description

一种快速提高好氧发酵堆肥温度的方法

技术领域

本发明涉及好氧发酵堆肥的方法，尤其涉及一种加入特制椰壳活性炭来快速提高发酵温度的禽畜粪便好氧发酵堆肥方法。

背景技术

我国现有的好氧发酵堆肥一般有以下几种生产工艺：(1)强制通风静态垛堆肥，堆体温度在55℃以上，保持20天，生产周期长达90天；(2)间歇动态条堆式高温好氧发酵工艺，一般发酵周期在50天～60天，发酵温度70℃以上；(3)间歇动态槽式高温好氧发酵工艺，发酵周期40天左右，发酵温度达70℃以上。

温度是衡量堆肥发酵质量的重要指标之一。在堆肥过程中，温度变化呈一定的规律性。起初，随着堆肥时间的延长，温度不断上升，直至达到最高温度，在维持该最高温度一段时间后温度开始下降。堆肥的持续高温对于杀死病原菌有很重要的作用。一般来说，强制好氧堆肥的最高温度为60℃～70℃。

好氧堆肥初期(通常在1天～2天)，肥堆中嗜温性微生物利用可溶性和易降解性的有机物作为营养和能量来源，迅速增殖，并释放出热能，使肥堆温度不断上升。此阶段的温度在室温至50℃范围内。当肥堆温度上升到50℃以上时，即进入高温阶段。通常从堆积发酵开始，需要3天时间使肥堆温度升高到55℃，一周内堆温可达到最高值(最高温度可达80℃)。此时，产生的热量减少，堆肥温度自动下降。当堆肥温度降至70℃以下时，处于休眠状态的嗜热性微生物又重新活动，继续分解难分解的有机物，热量又增加，堆肥温度处于一个自然调节的、延续较久的高温期。高温对于堆肥的快速腐熟起到重要作用，在此阶段堆肥内开始了腐殖质的形成过程，并开始出现能溶解于弱碱的微生物代谢物质。

为了加快肥堆升温速度，尽快进入高温发酵阶段，缩短整个发酵进程，现有技术采用了以下技术措施：

增加氧气供给量：肥堆快速升温期、高温期、降温期和腐熟期耗氧量不同，根据堆肥过程中氧气浓度的动态变化规律调整通风方案，缩短了快速升温期和高温期的强制通风间隔时间，提高了升温速度，从而缩短了发酵周期。

添加生物菌种：以增加堆肥中初始微生物的总数，增强复合微生物菌群各菌种之间相互协同作用，生成抗氧化物质，形成复杂而稳定的生态系统，使堆层中的微生物迅速繁殖，并维持在相对稳定的较高水平上，堆肥高温期提前到来，同时，一定量的微生物可以迅速分解堆料中的有机物，从而加快堆肥腐熟，大大缩短堆肥时间。

供给热空气：中国专利CN02120353.9《三阶段温度控制堆肥法》公开了在堆肥初期利用堆肥自身产热，通热空气使堆肥在3～5小时内迅速达到75℃以上的高温，并维持6～10小时，利用高温将堆料中各种杂菌杀死，然后冷却到室温。接种复合微生物堆肥菌剂，自然发酵温度达到60℃时冷却得到含有大量接种微生物的功能菌肥，用于下次堆肥接种，接种量为20％。

关于活性炭用于肥料的现有技术如下：

高效碳基缓释肥：辽宁金和福农业开发有限公司开发的以颗粒碳素混合氮肥、复(混)合肥、脲酶、硝化抑制剂、铵稳定剂等肥料，造粒干燥制成的缓释肥，主要是利用了活性炭的吸附特性。

液体活性炭肥：沈阳五木果松农业科技有限公司开发的活性炭肥是土壤改良剂的一种，特别添加了甲酸、乙酸、丁酸等9种有机酸，避免了通常在碳液中的碱性元素对植物根部的伤害。在乙酸的代谢作用下，土壤中的芽孢杆菌、放线菌及其他有用菌得到增加，有效改善土壤分子团粒聚合结构。该液体活性炭肥主要是利用了活性炭的吸附特性。

活性炭长效有机肥：上海魅宝活性炭有限公司开发的活性炭长效有机肥是有机肥料加活性炭配合，能有效锁住养份不致流失。该活性炭长效有机肥主要是利用了活性炭的吸附特性。

有机肥原料活性炭：柳州巨州化工有限公司生产的有机肥原料活性炭是采用木炭、烟煤为原料生产的活性炭，其孔径较大，比表面积较小，活性较低。以椰壳为原料的椰壳活性炭的孔径最小，木质活性炭的孔径一般较大，煤质活性炭的孔径介于两者间。

然而，现有加快堆肥发酵升温速度的各种技术存在着能耗高、成本高的缺陷。现有的将活性炭用于肥料的技术一般仅限于利用中、低活性的活性炭的吸附特性，而未涉及其增碳快速升温特性。

本发明人提出的中国专利申请2012101225401.8公开了一种玻璃组合物及其在改善交通工具燃油性能上的应用。不局限于任何理论，本发明发明人发现使用通过该玻璃组合物处理的水来浸泡活性炭，活性炭在后续好氧发酵期间使得堆肥快速升温，由此获得了本发明。在此，将该专利申请的全部内容并入本文中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种好氧发酵堆肥方法，所述方法包括：(a)制备椰壳活性炭；(b)在好氧发酵堆肥升温阶段初期，向禽畜粪便中一次性加入制备好的椰壳活性炭，从而使得发酵温度快速达到80℃以上。本发明的方法充分利用了碳快速升温的特性，堆肥升温发酵的时间短、能耗低、成本低。

根据本发明的一个方面，步骤(a)的制备椰壳活性炭包括：利用玻璃组合物来处理水，然后用处理过的水浸泡椰壳活性炭。

所述玻璃组合物中使用的玻璃包括SiO₂、Na₂CO₃、CaCO₃、Na₂B₂O₄·5H₂O、NaNO₃、Al(OH)₃、TiO₂、ZnO、Fe₂O₃、Li₂CO₃、K₂CO₃、KNO₃、AlPO₄、H₃BO₃中的一种或多种。

所述玻璃组合物包括：65.2-79wt％的玻璃以及21-34.8wt％的石英-长石斑岩，其中所述玻璃包括38-41wt％的SiO₂、20-23wt％的Na₂CO₃、4-6wt％的CaCO₃、1-3wt％的Na₂B₂O₄·5H₂O、1-2wt％的NaNO₃、1-2wt％的Al(OH)₃、0.1-1wt％的TiO₂以及0.1-1wt％的ZnO，并且所述玻璃优选进一步包括3-5wt％的Fe₂O₃或0.1-1wt％的Li₂CO₃。

替代地，所述玻璃组合物包括：72-85wt％的玻璃以及15-28wt％的石英-长石斑岩，其中所述玻璃包括49-53wt％的SiO₂、3-6wt％的Al(OH)₃、19-23wt％的Li₂CO₃以及1-3wt％的AlPO₄。

替代地，所述玻璃组合物包括：61-88wt％的玻璃以及12-39wt％的石英-长石斑岩，其中所述玻璃包括39-53wt％的SiO₂、3-7wt％的Na₂CO₃、1-5wt％的CaCO₃、6-10wt％的Na₂B₂O₄·5H₂O、1-5wt％的KNO₃、8-12wt％的K₂CO₃以及3-6wt％的ZnO。

替代地，所述玻璃组合物包括：68.1-96wt％的玻璃以及4-31.9wt％的石英-长石斑岩，其中所述玻璃包括37-41wt％的SiO₂、1-3wt％的Na₂CO₃、20-25wt％的Na₂B₂O₄·5H₂O、1-5wt％的Al(OH)₃、1-5wt％的ZnO、7-11wt％的H₃BO₃、0.1-1wt％的Li₂CO₃、1-5wt％的Fe₂O₃。

替代地，所述玻璃组合物包括：74.4-99wt％的玻璃以及1-25.6wt％的磁铁矿，其中所述玻璃包括46-50wt％的SiO₂、21-25wt％的Na₂CO₃、4-6.5wt％的CaCO₃、2-4wt％的Na₂B₂O₄·5H₂O、0.1-2.5wt％的NaNO₃、1-3.5wt％的Al(OH)₃、0.1-2.5wt％的TiO₂、0.1-2wt％的ZnO、0.1-3wt％的KNO₃。

根据本发明的一个方面，步骤(b)包括：在禽畜粪便好氧发酵堆肥升温阶段初期，基于禽畜粪便重量计，一次性掺入1-3％重量的步骤(a)制备的椰壳活性炭，每天早晚各翻堆一次。由此，肥堆能够在72小时内即快速自然升温至80℃以上。

进一步地，可以在掺入活性炭的堆肥升温发酵2天后再掺入新鲜禽畜粪便，混合均匀，每天早晚各翻堆一次，继续自然发酵，2天后以2～3天一次的频率进行翻堆，继续发酵，三周到一个月完成好氧发酵过程。

进一步地，对完成好氧发酵过程的肥料进行陈化，每2周翻堆一次，持续6周。

根据本发明的一个方面，所述水可以为自来水、矿物质水、纯净水、河流、山泉水等，然而出于成本考量，使用自来水即可。

根据本发明的一个方面，所述禽畜粪便包括：猪、牛、羊、鸡的粪便中的一种或多种，但不限于此。

根据本发明的一个方面，取出上述掺入新鲜禽畜粪便的发酵温度达不到70℃～80℃的肥料，适量移至种肥室保留种肥。将该种肥掺入其它堆肥，即可实现快速升温发酵。

本发明的积极效果是：升温发酵时间短，无设备投入，无能耗，一次性投入特制椰壳活性炭成本低，充分利用了活性炭增碳快速升温的特性，从而生产出高品质生物有机堆肥。合格的堆肥在避湿的环境下可以保存2年以上。

具体实施方式

通过下面的实施例进一步说明本发明，然而实施例只用于说明本发明，不应以任何方式将所述实施例理解为对本发明范围进行限制。

除另有说明外，本发明所用的各成份原料均为市购可得的。

除特殊说明外，本发明中所用各成分原料的比例并无特殊限制，并且是本领域技术人员公知且可容易地确定的。

实施例

制备活性炭

用包括50-99wt％的玻璃以及1-50wt％的石英-长石斑岩或磁铁矿的玻璃组合物制成玻璃球，为了易于操作，玻璃球的直径为3mm。

取自来水，将上述玻璃球放置在一个有进出水口的保温瓶内胆状容器中，使水就如同正常流动一般瞬间通过进行处理。该玻璃球的用量与自来水的流量，即水压和管道粗细有一定的比例关系，一般的常规自来水管道使用1公斤到4公斤的玻璃球即可。

分别采用下述配比制备玻璃组合物：

实例(1)：所述组合物包括：65.2-79wt％的玻璃以及21-34.8wt％的石英-长石斑岩，其中所述玻璃包括38-41wt％的SiO₂、20-23wt％的Na₂CO₃、4-6wt％的CaCO₃、1-3wt％的Na₂B₂O₄·5H₂O、1-2wt％的NaNO₃、1-2wt％的Al(OH)₃、0.1-1wt％的TiO₂以及0.1-1wt％的ZnO，并且所述玻璃优选进一步包括3-5wt％的Fe₂O₃或0.1-1wt％的Li₂CO₃。

实例(2)：所述组合物包括：72-85wt％的玻璃以及15-28wt％的石英-长石斑岩，其中所述玻璃包括49-53wt％的SiO₂、3-6wt％的Al(OH)₃、19-23wt％的Li₂CO₃以及1-3wt％的AlPO₄。

实例(3)：所述组合物包括：61-88wt％的玻璃以及12-39wt％的石英-长石斑岩，其中所述玻璃包括39-53wt％的SiO₂、3-7wt％的Na₂CO₃、1-5wt％的CaCO₃、6-10wt％的Na₂B₂O₄·5H₂O、1-5wt％的KNO₃、8-12wt％的K₂CO₃以及3-6wt％的ZnO。

实例(4)：所述组合物包括：68.1-96wt％的玻璃以及4-31.9wt％的石英-长石斑岩，其中所述玻璃包括37-41wt％的SiO₂、1-3wt％的Na₂CO₃、20-25wt％的Na₂B₂O₄·5H₂O、1-5wt％的Al(OH)₃、1-5wt％的ZnO、7-11wt％的H₃BO₃、0.1-1wt％的Li₂CO₃、1-5wt％的Fe₂O₃。

实例(5)：所述组合物包括：74.4-99wt％的玻璃以及1-25.6wt％的磁铁矿，其中所述玻璃包括46-50wt％的SiO₂、21-25wt％的Na₂CO₃、4-6.5wt％的CaCO₃、2-4wt％的Na₂B₂O₄·5H₂O、0.1-2.5wt％的NaNO₃、1-3.5wt％的Al(OH)₃、0.1-2.5wt％的TiO₂、0.1-2wt％的ZnO、0.1-3wt％的KNO₃。

取适量市售购得的原材料椰壳活性炭，将其浸泡到上面制备的水中，然后干燥，所做浸泡处理与常规对活性炭的浸泡处理方法相同，只是采用了根据本发明上述制备的水，其中椰壳与水的比例不限，只要能够被水覆盖即可，浸泡时间也没有限制。

好氧发酵堆肥

利用鸡粪进行好氧发酵堆肥。在升温阶段初期(即稍高于常温)，按每吨鸡粪一次性掺入24公斤上面制备的经本发明处理过的水浸泡的椰壳活性炭。

搅拌均匀，每天早晚各翻堆一次，每次至少翻堆6～10次或1小时以上，以便最大限度地将块状粪便打碎，增加氧气接触表面积。翻堆前测定肥堆温度，肥堆表面温度达到65℃(在发酵过程中堆肥内部和堆肥表面的温度是几乎是一致的)。

结果，肥堆温度在72小时内即可快速升至80℃以上。

2天后加入适量新鲜鸡粪，不再添加活性炭，均匀混合，翻堆同前，发酵2天后即可2～3天翻堆一次，继续发酵，翻堆操作参照生产操作。三周到一个月完成上述好氧发酵过程，进入陈化过程陈化6周，每2周翻堆一次。

本实施例以鸡肥为例进行。然而，本领域技术人员知晓，可以采用任何禽畜粪便，例如猪、牛、羊、鸡的粪便中的一种或多种，重复上述步骤，进行好养发酵堆肥，它们可得到相同的效果。

检测

取样已完成有氧发酵的有机肥250克，放入干净透明的塑料瓶中，加满水后密闭。将此瓶放置后7天后观察其气味。结果显示，本发明的肥料无任何腐烂臭味，质量合格。处理完成后的堆肥在避湿的环境下保质期是2年以上。

保种

取在生产过程中掺入了新鲜禽畜粪便且发酵温度达不到70℃～80℃时肥料适量，移至种肥室保留种肥。该种肥可掺入任何肥料而实现快速升温发酵的效果。

本发明仅以上述实施例为示例来进行阐述，实施例中示出的具体配比以及未示出的其他配比均可用于本发明并且它们均实现本发明的技术效果。

Claims

1.一种好氧发酵堆肥的方法，包括：

(a)制备椰壳活性炭，包括：利用玻璃组合物来处理自来水，然后用处理过的自来水浸泡椰壳活性炭，所述玻璃组合物中使用的玻璃包括SiO₂、Na₂CO₃、CaCO₃、Na₂B₂O₄·5H₂O、NaNO₃、Al(OH)₃、TiO₂、ZnO、Fe₂O₃、Li₂CO₃、K₂CO₃、KNO₃、AlPO₄、H₃BO₃中的一种或多种；

(b)在好氧发酵堆肥升温阶段初期，向禽畜粪便中一次性加入步骤(a)中制备好的椰壳活性炭，从而使得发酵温度快速达到80℃以上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃组合物包括：65.2-79wt％的玻璃以及21-34.8wt％的石英-长石斑岩，其中所述玻璃包括38-41wt％的SiO₂、20-23wt％的Na₂CO₃、4-6wt％的CaCO₃、1-3wt％的Na₂B₂O₄·5H₂O、1-2wt％的NaNO₃、1-2wt％的Al(OH)₃、0.1-1wt％的TiO₂以及0.1-1wt％的ZnO，并且所述玻璃进一步包括3-5wt％的Fe₂O₃或0.1-1wt％的Li₂CO₃。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃组合物包括：72-85wt％的玻璃以及15-28wt％的石英-长石斑岩，其中所述玻璃包括49-53wt％的SiO₂、3-6wt％的Al(OH)₃、19-23wt％的Li₂CO₃以及1-3wt％的AlPO₄。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃组合物包括：61-88wt％的玻璃以及12-39wt％的石英-长石斑岩，其中所述玻璃包括39-53wt％的SiO₂、3-7wt％的Na₂CO₃、1-5wt％的CaCO₃、6-10wt％的Na₂B₂O₄·5H₂O、1-5wt％的KNO₃、8-12wt％的K₂CO₃以及3-6wt％的ZnO。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃组合物包括：68.1-96wt％的玻璃以及4-31.9wt％的石英-长石斑岩，其中所述玻璃包括37-41wt％的SiO₂、1-3wt％的Na₂CO₃、20-25wt％的Na₂B₂O₄·5H₂O、1-5wt％的Al(OH)₃、1-5wt％的ZnO、7-11wt％的H₃BO₃、0.1-1wt％的Li₂CO₃、1-5wt％的Fe₂O₃。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃组合物包括：74.4-99wt％的玻璃以及1-25.6wt％的磁铁矿，其中所述玻璃包括46-50wt％的SiO₂、21-25wt％的Na₂CO₃、4-6.5wt％的CaCO₃、2-4wt％的Na₂B₂O₄·5H₂O、0.1-2.5wt％的NaNO₃、1-3.5wt％的Al(OH)₃、0.1-2.5wt％的TiO₂、0.1-2wt％的ZnO、0.1-3wt％的KNO₃。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(b)包括：在禽畜粪便好氧发酵堆肥升温阶段初期，基于禽畜粪便的重量计，一次性掺入1-3％重量的步骤(a)制备的椰壳活性炭，每天早晚各翻堆一次。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在掺入活性炭的堆肥升温发酵2天后，掺入新鲜禽畜粪便，混合均匀，每天早晚各翻堆一次，继续自然发酵，2天后以2～3天一次的频率进行翻堆，继续发酵三周到一个月完成好氧发酵；以及任选地，进一步对完成好氧发酵过程的肥料进行陈化，每2周翻堆一次，持续6周。

9.根据权利要求1-6、8中任一项所述的方法，其特征在于，所述禽畜粪便包括：猪、牛、羊、鸡的粪便中的一种或多种。

10.根据根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述禽畜粪便包括：猪、牛、羊、鸡的粪便中的一种或多种。