CN108610105A - 一种白刺油饼的调理剂在城市污泥堆肥中的使用方法及其应用 - Google Patents

一种白刺油饼的调理剂在城市污泥堆肥中的使用方法及其应用 Download PDF

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马烨
王忠长
李冬冬
赵婌君
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NANJING YIWEISEN BIOTECHNOLOGY Co.,Ltd.
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马烨
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    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Abstract

本发明公开了一种白刺油饼的调理剂在城市污泥堆肥中的使用方法及其应用，本发明的白刺油饼的调理剂在城市污泥堆肥中的使用方法，包括如下步骤：(1)使用自制的需氧发酵装置和复合微生物菌剂，利用白刺油饼作为调理剂，采用间歇式通气模式，进行城市污泥堆肥；(2)采用间歇式通气模式，每隔1h通气15‑30min，每天总共通气5h，每天用温度计测定堆体温度；(3)每2d取样测定含水率，pH值，总有机碳，总氮，水溶性有机碳以及腐殖酸指标；为了保证样品的代表性，采样时应多点取样并混匀，一个完整堆肥周期为60d。

Description

一种白刺油饼的调理剂在城市污泥堆肥中的使用方法及其 应用
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，特别是涉及一种白刺油饼的调理剂在城市污泥堆肥中的使用方法及其应用。
背景技术
白刺是著名的固沙植物，白刺果油食用已有100多年历史，长期食用白刺油可降低胆固醇，防治高血脂症。开发白刺果的同时伴随着副产物油饼的产生。虽然少量的油饼可以作为饲料或肥料应用，但是其低营养、多糟粕、含有害物质等原因限制了其应用。如何合理处置白刺油饼已经成为普遍关注的环境问题。
城市污泥堆肥是一种有效的生物技术处理作为城市污水副产物的污泥。但是传统的污泥堆肥基本上属于自然堆肥，不仅堆肥周期需要3～6个月，而且堆肥产品质量也不高。这种自然堆肥方式显然不能满足当今所需要的快速高效处理污泥的要求，堆肥产品质量也难以控制，存在潜在的环境风险。因此，在进行城市污泥堆肥时需要添加一些调理剂提高堆肥效率。白刺油饼是一种理想的城市污泥堆肥的调理剂。它有机质含量高，含水率低，pH值偏酸性，可以克服城市污泥有机质含量低，含水率高，pH呈碱性的缺点，从而缩短堆肥周期，提升堆肥品质。同时通过城市污泥堆肥也降解了白刺油油饼中的有害物质，处置了固体废物，解决了环境污染的问题。
综上所述，利用白刺油饼作为调理剂应用于城市污泥堆肥是一种有前途的处理白刺油饼的方法，不仅能创造经济价值，还能减少环境污染，实现经济与环境的双赢。
目前，缺乏一种白刺油饼的调理剂在城市污泥堆肥中的使用方法及其应用。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种白刺油饼的调理剂在城市污泥堆肥中的使用方法及其应用。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本发明的一种白刺油饼的调理剂在城市污泥堆肥中的使用方法，包括如下步骤：
(1)使用自制的需氧发酵装置和复合微生物菌剂，利用白刺油饼作为调理剂，采用间歇式通气模式，进行城市污泥堆肥；
(2)采用间歇式通气模式，每隔1h通气15-30min，每天总共通气5h，每天用温度计测定堆体温度；
(3)每2d取样测定含水率，pH值，总有机碳，总氮，水溶性有机碳以及腐殖酸指标；为了保证样品的代表性，采样时应多点取样并混匀，一个完整堆肥周期为60d。
进一步地，在步骤(1)中，将3kg污泥与1kg白刺油饼进行混合，补充 400mL蒸馏水，0.1％的复合微生物菌剂，混匀后装入好氧发酵装置，在室内环境中开始堆肥试验。
进一步地，在步骤(3)中，堆肥周期为60d，高温期的温度为T>50℃，持续达28天，pH维持在6.0-7.5。
更进一步地，在步骤(3)中，经过一个堆肥周期后，有机碳从最初的232g/kg 降低到186g/kg，总氮从18g/kg升高到24g/kg，C/N比从13:1降到8:1，含水率从62％降到28％，水溶性有机碳从18g/kg降到8g/kg(去除率56％)，腐殖酸从24g/kg增加到35g/kg；以上数据说明堆肥成功。
本发明所述的白刺油饼的调理剂在城市污泥堆肥中的应用。
有益效果：本发明所述的白刺油饼的调理剂在城市污泥堆肥中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)目前全球还没有利用白刺利用的废弃物制备有机肥料的技术研究和相关文献。
(2)与现有技术相比，本发明的堆肥调理剂，原材料容易收集和运输，且堆肥养分含量全，与城市污泥养分配比合理，具有互补性，从而缩短堆肥周期。
(3)该技术所产生的堆肥符合植被修复过程中植被对养分的吸收规律，能显著促进植被生长、促进植被修复过程。
附图说明
图1为本发明的好氧发酵装置的示意图；
图2为本发明各个理化参数在堆肥过程中的变化；(a)温度；(b)含水率； (c)pH值；(d)水溶性有机碳；(e)腐殖酸。
具体实施方式
以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。
实施例1
本发明的一种白刺油饼的调理剂在城市污泥堆肥中的使用方法，包括如下步骤：
(1)使用自制的需氧发酵装置和复合微生物菌剂，利用白刺油饼作为调理剂，采用间歇式通气模式，进行城市污泥堆肥；将3kg污泥与1kg白刺油饼进行混合，补充400mL蒸馏水，0.1％的复合微生物菌剂，混匀后装入好氧发酵装置，在室内环境中开始堆肥试验。
(2)采用间歇式通气模式，每隔1h通气15min，每天总共通气5h，每天用温度计测定堆体温度；
(3)每2d取样测定含水率，pH值，总有机碳，总氮，水溶性有机碳以及腐殖酸指标；为了保证样品的代表性，采样时应多点取样并混匀，一个完整堆肥周期为60d。堆肥周期为60d，高温期的温度为T>50℃，持续达28天，pH 维持在6.0。经过一个堆肥周期后，有机碳从最初的232g/kg降低到186g/kg，总氮从18g/kg升高到24g/kg，C/N比从13:1降到8:1，含水率从62％降到28％，水溶性有机碳从18g/kg降到8g/kg(去除率56％)，腐殖酸从24g/kg增加到35 g/kg；以上数据说明堆肥成功。
本发明所述的白刺油饼的调理剂在城市污泥堆肥中的应用。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于：
本发明的一种白刺油饼的调理剂在城市污泥堆肥中的使用方法，包括如下步骤：
(2)采用间歇式通气模式，每隔1h通气30min，每天总共通气5h，每天用温度计测定堆体温度；
(3)每2d取样测定含水率，pH值，总有机碳，总氮，水溶性有机碳以及腐殖酸指标；为了保证样品的代表性，采样时应多点取样并混匀，一个完整堆肥周期为60d。堆肥周期为60d，高温期的温度为T>50℃，持续达28天，pH 维持在7.5。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于：
本发明的一种白刺油饼的调理剂在城市污泥堆肥中的使用方法，包括如下步骤：
本发明的一种白刺油饼的调理剂在城市污泥堆肥中的使用方法，包括如下步骤：
在步骤(2)中，采用间歇式通气模式，每隔1h通气20min，每天总共通气5h，每天用温度计测定堆体温度；
在步骤(3)中，每2d取样测定含水率，pH值，总有机碳，总氮，水溶性有机碳以及腐殖酸指标；为了保证样品的代表性，采样时应多点取样并混匀，一个完整堆肥周期为60d。堆肥周期为60d，高温期的温度为T>50℃，持续达28天，pH维持在7.0。
试验1
1、试验材料
白刺油饼：将2015年从海西自治州采集的白刺果实风干后，用KOMET冷榨机榨取白刺油，剩下的固体副产物即为白刺油饼。白刺油饼的理化性质如表一所示。
污泥：来自南京城东污水处理厂。污泥的堆肥材料的理化性质如表1所示。
表1
菌种：复合微生物菌剂由武汉纺织大学印染清洁生产教育部工程研究中心提供，主要菌种包括纤维素降解菌、半纤维素降解菌、木质素降解菌、霉菌、固氮菌等，菌落数：1×109cfu/mL。
自制好氧发酵装置：好氧发酵装置如下图1所示，最大容量为30L，顶端设有两个端口，一个用于通风和采样，另一个插入水银温度计测量堆体温度。在设备的底部有一个塑料管与空气泵连接用于通气。保温桶内离底部约10cm 远的位置安置一个筛板用来支撑堆体，筛板与底部之间大约有6L的空气体积。如图1所示，本发明的自制好氧发酵装置。
2、试验过程
将3kg污泥与1kg白刺油饼进行混合，补充400mL蒸馏水，0.1％-.2％的复合微生物菌剂，混匀后装入好氧发酵装置，在室内环境中开始堆肥试验。采用间歇式通气模式，每隔1h通气15-30min，每天总共通气5h。每天用温度计测定堆体温度。每2d取样测定含水率，pH值，总有机碳，总氮，水溶性有机碳以及腐殖酸等指标。为了保证样品的代表性，采样时应多点取样并混匀。一个完整堆肥周期为60d。
3、理化参数的测定
有机碳：采用高温外加热重铬酸钾氧化-容量法。
总氮：凯氏定氮法测定。
pH值：采用ISO 1039-2005国际标准方法。
含水率：根据样品经105℃烘24h前后的质量差，计算其含水率。
腐殖酸：样品采用0.1mol NaOH和Na4P2O7混合液(pH＝13)提取后，采用低温外热氧化-快速比色法测定。
水溶性有机碳：使用TOC-VCPN测定仪(日本SHIMADZU)测定。
4、数据分析
数据分析采用SPSS13.0和Microsoft Office Excel 2003软件。
5、堆肥的效果
表2列出了堆肥前后各个理化性质的数值，有机碳从最初的232g/kg降低到186g/kg，总氮从18g/kg升高到24g/kg，C/N比从13:1降到8:1，含水率从 62％降到28％，水溶性有机碳从18g/kg降到8g/kg(去除率56％)，腐殖酸从24 g/kg增加到35g/kg。这些数据说明堆肥的效果很好。堆肥前后各个理化性质的数值如表2所示：
表2
6、理化参数在堆肥过程中的变化
各个理化参数在堆肥过程中的变化如图2所示。
温度：温度是堆肥过程中最重要的因素。如图2(a)所示，温度在第8天的时候达到最大值62℃。然后温度保持在高温期的温度为T>50℃，，持续时间大约 28d。然后温度下降，进入腐熟期。到第52天后，温度降到40℃以下。
含水率：含水率是堆肥的一个重要理化参数。图2(b)所示，在最初的8天内，含水率的变化幅度不大。但是在高温期时，含水率下降很快。进入腐熟期后，含水率的下降变缓。在堆肥过程中，有机物质被氧化成二氧化碳和水。另一方面，在微生物的生物反应中大量的热量产生，使得水分以水蒸气的形式蒸发。含水率的变化就是这两方面的因素相互作用产生的结果。
pH值：堆肥过程中太高或太低的pH值都会影响堆肥的效果。当pH值介于 6到9之间时，反应体系中的微生物能够很好地发挥其作用，同时有效氮的流失也会显著减少。从图2(c)中可以看出，pH值介于6.0到7.5之间。这说明堆肥过程是很均衡的。另外，pH的降低与腐殖酸和其它有机酸的形成有关。
水溶性有机碳：在堆肥的高温期，由于大量繁殖的微生物分泌胞外酶，大分子的物质，如纤维素，蛋白质等，被水解成多糖，有机酸，多肽，苯酚等小分子物质。因此水溶性有机碳在开始阶段会增加，如图2(d)所示。但是，随着这些易降解的有机物质被微生物合成自身物质或者转化成二氧化碳和水，水溶性有机碳的含量又会逐渐降低。
腐殖酸：腐殖酸是评价堆肥的一个重要参数，图2(e)描述了其堆肥过程中的变化。腐殖酸在堆肥过程中有逐渐增加的趋势。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种白刺油饼的调理剂在城市污泥堆肥中的使用方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)使用自制的需氧发酵装置和复合微生物菌剂，利用白刺油饼作为调理剂，采用间歇式通气模式，进行城市污泥堆肥；
(2)采用间歇式通气模式，每隔1h通气15-30min，每天总共通气时间5h，每天用温度计测定堆体温度；
(3)每2d取样测定含水率，pH值，总有机碳，总氮，水溶性有机碳以及腐殖酸指标；为了保证样品的代表性，采样时应多点取样并混匀，一个完整堆肥周期为60d。
2.根据权利要求1所述的白刺油饼的调理剂在城市污泥堆肥中的使用方法，其特征在于：在步骤(1)中，将3kg污泥与1kg白刺油饼进行混合，堆肥中污泥和白刺油饼配比3：1，补充400mL蒸馏水，堆肥与蒸馏水配比10g：1mL，复合微生物菌剂按堆肥材料0.1％-0.2％；，混匀后装入好氧发酵装置，在室内环境中开始堆肥试验。
3.根据权利要求1所述的白刺油饼的调理剂在城市污泥堆肥中的使用方法，其特征在于：在步骤(3)中，堆肥周期为60d，高温期的温度为T>50℃，持续达28天，pH维持在6.0-7.5。
4.根据权利要求1所述的白刺油饼的调理剂在城市污泥堆肥中的使用方法，其特征在于：在步骤(3)中，经过一个堆肥周期后，有机碳从最初的232g/kg降低到186g/kg，总氮从18g/kg升高到24g/kg，C/N比从13:1降到8:1，含水率从62％降到28％，水溶性有机碳从18g/kg降到8g/kg，腐殖酸从24g/kg增加到35g/kg；以上数据说明堆肥成功。
5.权利要求1所述的白刺油饼的调理剂在城市污泥堆肥中的应用。
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