CN104759201A - 一种高温堆肥保氮除臭剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温堆肥保氮除臭剂，其主要由氯化钙、氯化铁、烷基糖苷和水组成。其具体使用方法是在堆肥开始时将固体有机废物和其他辅料进行初步混合，按每1000kg堆料添加20-50kg的保氮除臭剂，并与堆料进一步混合均匀后进行堆肥。同时在堆肥化过程中需要对堆料进行补水和/或除尘时，可将保氮除臭剂稀释100-200倍，通过喷淋保氮除臭剂可进一步增强保氮除臭效果。根据本发明的方法能控制高温堆肥过程中氨气和硫化氢等的挥发，获得的堆肥中含有氯化铵和碳酸钙等，减少氮素挥发损失，降低堆肥化过程的臭味污染。

Description

一种高温堆肥保氮除臭剂及其应用

技术领域

本发明涉及一种有机固体废物堆肥化过程减少氨气和硫化氢挥发的高温堆肥保氮除臭剂，以及一种有机废物堆肥化过程中控制氮素损失降低臭味污染的原位控制方法。

背景技术

高温堆肥过程中普遍存在臭味污染和氮素损失的现象。臭味成分主要是氨气、硫化氢和一些含硫挥发性有机化合物。臭味污染不仅关系到堆肥工厂的能否存在，同时，如何在堆肥中保持尽可能多的氮素是获得高质量堆肥产品很重要的一个目标，因为高含氮量就意味着堆肥价值的增加，同时也可减少氨的挥发。在堆肥化过程中几乎所有氮素的损失都是由于有机氮化合物分解导致氨释放所致，由于氨是比空气轻的气体，因此会从堆体中逸出。堆肥化过程中的氮素损失受堆肥物料组成、物料C/N比、pH值、通风/温度、湿度和堆肥添加剂等的共同影响。与其他固体有机废弃物相比较，养殖场畜禽粪尿含有更多的氮素养分，在堆肥化过程中会发生大量氮素损失，通常畜禽粪便高温堆肥过程中，氮素损失可达16%～76%，同时畜禽粪便堆肥化处理不同程度存在臭味污染问题。

堆肥化过程的升温阶段和高温阶段是氮素损失的主要时期，也是臭气释放量最大的时期，这两个阶段进行氮素损失控制，特别是原位控制成为关键问题。目前，国内外高温堆肥过程中的氮损失控制方法主要有2大类：（1）改变堆肥工艺条件，如保障适量的通风、适当的湿度、控温等。（2）在堆肥过程中加入添加剂，加入的物质主要有：①微生物制剂，利用微生物来调控堆肥过程中有机物料氮、碳的代谢，保留更多的氮养分，或通过微生物固氮等途径减少氮损失。②富含碳的物质，如作物秸秆、泥炭等，目的是使物料C/N比升高，减少氮损失；③吸附剂，如沸石、黏土、椰壳纤维等吸附性能强；④金属盐类化合物，如MgCl₂，MgSO₄，MnSO₄，CuSO₄，Al₂(SO₄)₃和过磷酸钙等，在堆肥混料过程中加入过磷酸、镁盐可形成磷酸铵的配合物从而减少氨挥发的损失。

以上方法各有优点，也都存在一定的技术和经济局限性，比如添加各种堆肥添加剂均需要一定条件，有些添加剂使用效果不稳定等。另外，在有机废物的堆肥化过程中，微生物对有机物的分解、以及各种添加剂与堆肥化所产生的氨气等的反应等都是在堆料间隙中有机物颗粒表面的一层液态膜中进行，反应体系内有机物颗粒间隙的物化条件对堆肥化进程和堆肥结果有重要的影响。因此，降低堆肥化过程中氨气和硫化氢等臭味污染，减少氮素损失，特别是堆肥化过程中的原位控制方法，需要更多的方法和途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温堆肥保氮除臭剂及其应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种高温堆肥保氮除臭剂，其主要由氯化钙、氯化铁、烷基糖苷和水组成。

作为优选的，所述的高温堆肥保氮除臭剂主要由下述重量份数的物质组成：氯化钙15-50份，氯化铁5-15份，烷基糖苷0.05-0.30份和水50-100份。

所述高温堆肥保氮除臭剂的制备方法，步骤如下：将氯化钙充分溶于水中，搅拌条件下缓慢加入氯化铁和APG，得到一种棕黄色溶液。

以上所述的高温堆肥保氮除臭剂在高温堆肥中的应用。具体使用方法为：在堆肥开始时将固体有机废物和其他辅料进行初步混合，按每1000kg堆料添加10-100kg的保氮除臭剂，并与堆料进一步混合均匀后进行堆肥。同时在堆肥化过程中需要对堆料进行翻堆和/或补水、除尘时，将保氮除臭剂稀释100-200倍，通过向堆料喷洒保氮除臭剂，可进一步实现保氮除臭目的。

工作原理，堆肥化过程的升温阶段和高温阶段是臭气释放量最大的时期，也是氮素损失的主要时期。这两个阶段进行氮素损失控制特别是原位控制，是控制堆肥臭气污染的关键问题。氯化钙和氯化铁均可与氨气反应生成氯化铵，同时氯化铁可作为氧化剂与硫化氢反应生成单质硫，体系中主要化学反应：

CaCl₂ + 2NH₃·H₂O + CO₂ = CaCO₃ ↓ + 2NH₄Cl + H₂O；

FeCl₃ + 3NH₃·H₂O = Fe(OH)₃ ↓ + 2NH₄Cl ；

2FeCl₃ + H₂S = 2FeCl₂ + S ↓ + HCl；

HCl + NH₃·H₂O = NH₄Cl + H₂O。

在高温堆肥化过程中，微生物对有机物的分解、以及各种添加剂与氨气等的反应等都是在堆料间隙中有机物颗粒表面的一层液态膜中进行，反应体系内有机物颗粒间隙的物化条件对堆肥化进程有重要的影响。本发明的保氮除臭剂中添加生物基表面活性剂APG，它是以葡萄糖和天然脂肪醇为原料制成的，除了具有传统烷基糖苷表面活性剂的优异性能外，还具有无毒、刺激性低，易于生物降解等独特的性能，烷基糖苷被认为是一种环境友好的绿色的表面活性剂。APG能显著降低有机堆料的固－液界面的表面张力，使堆料中的水在有机物颗粒表面形成稳定的液膜，最大可能地为堆肥微生物的生化反应和上述化学反应提供表面环境，实现保氮除臭目的。

本发明能原位控制高温堆肥过程产生的氨和硫化氢挥发导致的臭味污染，亦即减少堆肥过程氮素的损失，增加了堆肥成品的有效养分含量。本发明操作简单易行，利于推广。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不局限于此。实施例中所采用的烷基糖苷（APG）、氯化铁（FeCl₃）和氯化钙（CaCl₂）等均可从市场购买得到。

实施例1

本发明的一种高温堆肥保氮除臭剂，其组成为：氯化钙1.5kg；氯化铁0.5kg；烷基糖苷（APG）0.05kg和清水5.0kg。

制备方法为：将氯化钙和水充分混合，在氯化钙完全溶解后，在搅拌条件下按序缓慢加入氯化铁和烷基糖苷，得到一种棕黄色液体。

堆肥应用：

采用鲜鸡粪、蘑菇渣与谷糠作为堆肥材料，利用密闭式堆肥反应器（VTD-100）进行高温堆肥试验，具体步骤和工艺条件如下：

（1）将水分含量为80%的鲜鸡粪150kg、含水率为20%的蘑菇渣100kg、含水率为8%的谷糠20kg用搅拌机混合均匀，此时混合堆料的水分含量约52%左右；分成2份，每份为135kg。

（2）其中一份添加上述保氮除臭剂液体6.0kg，与堆料进一步混合均匀然后装入堆肥反应器（VTD-100），每箱装堆料47kg，共装3箱。

（3）另外一份作对照，添加清水6.0kg，同样进一步混合均匀，然后装入堆肥反应器（VTD-100），同样每箱装堆料47kg，共装3箱。

（4）堆肥反应器按相同的反应条件进行堆肥化试验：通风量为30L/min，通风频率为每间隔1h通风6min；每48h搅拌6min，搅拌转速为6.4 r/min。堆肥化进行28d。

（5）分别在第3d、5d、7d、11d、14d用仪器检测堆肥反应器排气口的NH₃、H₂S和VOC的浓度，本发明的方法处理的NH₃、H₂S和VOC的浓度均明显低于普通堆肥的对照处理。高温期（第7d）检测结果见表1。

（6）至第28d采样检测，结果见表1。采用本发明的方法堆肥成品中含有较多的铵态氮，是普通堆肥（对照）约3.7倍，氮素损失率减少33.8%。

表1  鸡粪高温堆肥臭气检测和样品分析结果

实施例2

本发明的一种高温堆肥保氮除臭剂，其组成为：氯化钙3.0 kg；氯化铁1.0 kg；烷基糖苷（APG）0.1 kg和清水8.0 kg。

制备方法：同实施例1.

堆肥应用：

采用一种鸡场的鲜鸡粪、蘑菇渣与谷糠作为堆肥材料，利用密闭式堆肥反应器（VTD-100）进行高温堆肥试验，具体步骤和工艺条件如下：

（1）将含水率78%的鲜鸡粪150kg、含水率20%的蘑菇渣100kg、含水率10%的谷糠20kg，用搅拌机混合均匀，此时混合堆料的含水率约51%左右；分成2份，每份为135kg。

（2）其中一份添加上述保氮除臭剂液体9.0 kg，与堆料进一步混合均匀，此时堆料水分含量约53%，然后装入堆肥反应器（VTD-100），每箱装堆料48kg，共装3箱。

（3）另外一份作对照，添加清水9.0kg，同样进一步混合均匀，此时堆料水分含量约54%，然后装入堆肥反应器（VTD-100），同样每箱装堆料48kg，共装3箱。

（4）堆肥反应器按相同的反应条件进行堆肥化试验：通风量为30L/min，通风频率为每间隔1h通风6min；每48h搅拌6min，搅拌转速为6.4 r/min。堆肥化进行30d。

（5）分别在第3d、5d、7d、11d、14d用仪器检测堆肥反应器排气口的NH₃、H₂S和VOC的浓度，本发明的方法处理的NH₃、H₂S和VOC的浓度均明显低于普通堆肥的对照处理。高温期（第7d）检测结果见表2。

（6）至第30d采样检测，采用本发明的方法堆肥成品中含有较多的铵态氮，是普通堆肥（对照）处理的约10倍，氮素损失率减少47.4%。结果见表2。

表2  鸡粪高温堆肥化过程臭气检测和取样分析结果

实施例3

本发明的一种高温堆肥保氮除臭剂，其组成为：氯化钙5.0 kg；氯化铁1.5 kg；烷基糖苷（APG）0.3 kg和清水10.0 kg。

制备方法：同实施例1。

堆肥应用：

采用鲜猪粪、蘑菇渣与谷糠作为堆肥材料，利用密闭式堆肥反应器（VTD-100）进行高温堆肥试验，具体步骤和工艺条件如下：

（1）将含水率为76%的鲜猪粪150kg、含水率为20%的蘑菇渣100kg、含水率为10%的谷糠20kg，用搅拌机混合均匀，此时混合堆料的水分含量约50%左右；分成2份，每份为135 kg。

（2）其中一份添加上述本发明的堆肥保氮除臭剂3.0kg，与堆料进一步混合均匀，此时堆料水分含量约51%，然后装入堆肥反应器（VTD-100），每箱装堆料46kg，共装3箱。

（3）另外一份作对照，添加清水3.0kg，同样进一步混合均匀，此时堆料水分含量约51%，然后装入堆肥反应器（VTD-100），同样每箱装堆料46kg，共装3箱。

（4）堆肥反应器按相同的反应条件进行堆肥化试验：通风量为30L/min，通风频率为每间隔1h通风6min；每48h搅拌6min，搅拌转速为6.4 r/min。堆肥化进行30d。

（5）分别在第3d、5d、7d、11d、14d用仪器检测堆肥反应器排气口的NH₃、H₂S和VOC的浓度。结果表明，本发明的方法处理的NH₃、H₂S和VOC的浓度均明显低于普通堆肥的对照处理。高温期（第7d）检测结果见表3。

（6）至第30d采样检测分析，采用本发明的方法堆肥成品中含有较多的铵态氮，是普通堆肥（对照）处理的约6倍，氮素损失率减少 35.0 %。结果见表3。

表3猪粪高温堆肥化臭气检测和30d取样分析结果

实施例4

在一个种鸡场的鸡粪堆肥车间进行。堆肥车间采用槽式堆肥系统，堆肥槽的上方安装有卷帘和集气罩，用管道连接除臭塔。槽式堆肥的供氧方式采用翻堆和曝气两种方式相结合。堆肥材料主要包括鸡粪、蘑菇渣、谷糠和菌剂等。

所用堆肥保氮除臭剂由下述重量份数的物质组成：氯化钙50 kg；氯化铁15kg；烷基糖苷20 kg和清水100kg。保氮除臭剂的制备方法：将氯化钙缓慢加入装有清水的容器，充分混合，在氯化钙完全溶解后，在搅拌条件下按序缓慢加入氯化铁和烷基糖苷，得到一种棕黄色液体。

开始试验前，以没有添加保氮除臭剂的常规堆肥为对照，按常规调整堆料的混合比例，使堆料C/N为20:1，含水率为55%左右。按1000kg堆料再添加本清水30kg，进一步混合均匀，混合均匀的物料推入堆肥槽进行堆肥化处理。至第5d、7d、9d测定集气罩进气口附近的臭气浓度，取平均值，结果见表4。第14d将堆料移出堆肥槽，取样检测结果：堆肥铵态氮385mg/kg，全氮1.76%。

同样按常规调整堆料的混合比例，使堆料C/N为20:1，含水率为55%左右。按1000kg堆料添加本发明的保氮除臭剂30kg，进一步混合均匀。混合均匀的物料推入堆肥槽进行堆肥化处理。按与对照相同的堆肥工艺参数进行。在堆肥化过程中，将5.0kg保氮除臭液用25～30℃的温水稀释200倍，均匀喷洒在翻堆后的堆料上，用于补水和除尘。同样至第5d、7d、9d测定集气罩进气口附近的臭气浓度，取平均值，结果见表4。至第14d将堆料移出堆肥槽，取样检测结果：堆肥铵态氮986mg/kg，全氮1.90%。

表4 保氮除臭剂在槽式堆肥化过程中的应用效果

以上实施例表明：本发明的保氮除臭剂能原位控制高温堆肥过程产生的氨和硫化氢挥发导致的臭味污染，亦即减少堆肥过程氮素的损失，增加了堆肥成品的有效养分含量。

以上实施例仅为介绍本发明的优选案例，对于本领域技术人员来说，在不背离本发明精神的范围内所进行的任何显而易见的变化和改进，都应被视为本发明的一部分。

Claims (6)

1.一种高温堆肥保氮除臭剂，其主要由氯化钙、氯化铁、烷基糖苷和水组成。

2.根据权利要求1所述的高温堆肥保氮除臭剂，其特征在于，主要由下述重量份数的物质组成：氯化钙15-50份，氯化铁5-15份，烷基糖苷0.05-0.30份和水50-100份。

3.权利要求1或2所述的高温堆肥保氮除臭剂的制备方法，步骤如下：将氯化钙充分溶于水中，搅拌条件下缓慢加入氯化铁和APG，得到一种棕黄色溶液。

4.权利要求1或2所述的高温堆肥保氮除臭剂在高温堆肥中的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，按每1000kg堆料添加10-100kg的保氮除臭剂，混合均匀后进行堆肥。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，堆肥化过程中需要对堆料进行翻堆和/或补水、除尘时，将保氮除臭剂稀释100-200倍后向堆料喷洒。