CN109180251A - 一种好氧堆肥的方法 - Google Patents

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张云龙
宋明淦
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Abstract

本发明公开了一种好氧堆肥的方法，在好氧堆肥的物料中添加缓冲物质，混合均匀后，将混合料置于堆肥反应器中进行分阶段好氧堆肥，再经后腐熟得到肥料，所述缓冲物质为磷酸氢二钾与磷酸二氢钾的混合物。本发明通过向堆肥原料中添加磷酸氢二钾和磷酸二氢钾组成的缓冲物质，可以控制快速堆肥过程的酸化，提高微生物活性，加快堆肥反应速率，缩短堆肥周期；同时，在好氧堆肥过程中添加磷酸氢二钾和磷酸二氢钾，可增加堆肥产品中钾和磷元素的含量，对于生产高品质的堆肥产品具有重要意义。

Description

一种好氧堆肥的方法
技术领域
本发明属于固体废弃物资源化技术领域，具体涉及一种控制好氧堆肥过程酸化的方法。
技术背景
食品厂污水处理剩余污泥的有机物含量高，大多为蛋白质、多糖、脂肪和纤维素等，不含有毒有害物质，同时具有如下特点：含水率较高，可达到80％～90％，导致收集、运输和处理过程困难较大；长期堆放的污泥渗滤液会通过地表径流和土壤渗透的方式污染地表水、地下水和土壤；有机质含量高，在95％以上，并且其热值较低，营养丰富，易腐败发臭。利用食品厂污水处理产生的剩余污泥制取生物有机肥，可解决剩余污泥的上述污染问题，同时产生一定的经济效益，是实现食品厂剩余污泥资源化的一条切实可行的有效途径。
一般地，好氧堆肥从物料的堆积到腐熟，微生物的生化过程比较复杂，根据堆肥过程中温度的变化，可将其分为升温、高温、降温和腐熟四个阶段。其内部微生物群落由于生境的改变，不断进行自我调整，发生生态位的分离，实现群落演替。通常，自然堆肥过程中群落演替较为缓慢，导致堆肥周期较长，效率较低。如公开号为CN106220863A的专利文献公开了一种利用污泥与秸秆混合堆肥的方法，该方法将污泥与秸秆混匀进行堆肥过程，其中堆肥时间周期为100～130d，控制堆肥后的混合样含水量为50～70％，pH值控制为6.5～10.0。
针对食品厂污水处理剩余污泥的性质和组成，研发快速、高效的好氧堆肥工艺，对加快堆肥化进程、提高堆肥化效率与改善堆肥卫生环境具有重要意义。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种好氧堆肥的方法，该方法堆肥速度快，且可有效控制快速好氧堆肥过程酸化的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种控制好氧堆肥过程酸化的方法，在好氧堆肥的物料中添加缓冲物质，混合均匀后，将混合料置于堆肥反应器中进行分阶段好氧堆肥，再经后腐熟得到肥料，所述缓冲物质为磷酸氢二钾与磷酸二氢钾的混合物。
与传统好氧堆肥过程中的微生物群落自然演替过程相比，本发明在堆肥反应器中进行分阶段好氧堆肥，可分别为堆肥的中温微生物和高温微生物提供适宜的环境温度，显著加快微生物生长速度及降解或转化有机物的能力，不仅可加快堆肥反应速度，使堆肥物料的基本腐熟时间缩短至72h，也可大大节省堆肥成本，显著改善卫生环境。
但是在堆肥反应器中进行快速好氧堆肥的过程中，适宜的温度条件使得微生物生长繁殖速度及耗氧速度大大加快，体系溶解氧不足，进而出现厌氧酸化、体系有机酸累积及物料pH降低等问题，而较低pH值则会抑制微生物生长，减缓有机质分解速率，延长堆肥时间，降低肥效。
本发明添加磷酸氢二钾和磷酸二氢钾组成的缓冲物质，能够对堆肥物料酸化起到有效的缓冲作用，使得堆体pH控制在适宜范围，可解决物料酸化带来的微生物活性降低的问题，也能防止出现添加碱性物质时pH较高带来的氮素损失问题。同时，补充了微生物生长所需的磷元素，能在一定程度上提高微生物活性，促进其对有机氮的转化和对有机酸的利用，防止堆肥酸化。添加磷酸氢二钾和磷酸二氢钾组成的缓冲物质，控制好氧堆肥过程酸化，对于研发快速、高效的好氧堆肥工艺，加快堆肥化进程、提高堆肥化效率与改善堆肥卫生环境具有重要意义。
作为优选，所述磷酸氢二钾与磷酸二氢钾的摩尔比为0.2～3:1。这样可有效缓冲堆肥过程pH值。
作为优选，所述缓冲物质的添加量为好氧堆肥物料质量的0.5～3％。缓冲物质添加量过低，缓冲效果不明显，添加量较高，所得堆肥产品的盐度较高，不利于物料腐熟。
作为优选，堆肥过程的pH值为6.5～7.5。这样更适合堆肥微生物生长繁殖。
作为优选，所述缓冲物质在初始配料阶段添加。这样可使缓冲物质在堆肥初期即对堆肥物料酸化起到缓冲作用。
作为优选，所述分段好氧堆肥包括中温阶段、高温阶段和无害化阶段。
所述中温阶段控制堆肥温度30～40℃，高温阶段控制堆肥温度50～60℃，无害化阶段控制堆肥温度60～75℃。
所述中温阶段堆肥时间为10～24h，高温阶段堆肥时间为46～60h，无害化阶段堆肥时间为1～3h。
所述中温阶段的通风量为3.5～7.5m3/h，高温阶段的通风量为7～12m3/h，无害化阶段的通风量为3.5～7.5m3/h。
本发明方法可用于食品厂污水处理剩余污泥堆肥的处理，也可用于其他堆肥过程的处理。使用的堆肥反应器包括通风系统、加热系统和搅拌系统。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
(1)与传统好氧堆肥过程中的微生物群落自然演替过程相比，本发明在堆肥反应器中进行分阶段好氧堆肥，可分别为堆肥的中温微生物和高温微生物提供适宜的环境温度，显著加快微生物生长速度及降解或转化有机物的能力，不仅可加快堆肥反应速度，使堆肥物料的基本腐熟时间缩短至72h，也可大大节省堆肥成本，显著改善卫生环境。
(2)本发明通过向堆肥原料中添加磷酸氢二钾和磷酸二氢钾组成的缓冲物质，可以控制快速好氧堆肥过程的物料酸化，提高微生物活性，加快堆肥反应速率，缩短堆肥周期，也可防止添加碱性物质时堆体pH过高带来的氮素损失问题，提高了堆肥产品的氮素含量和肥效。
(3)本发明添加的磷酸氢二钾和磷酸二氢钾可补充堆肥微生物生长所需的磷元素，有利于提高微生物活性，加快堆肥反应速度。
(4)在快速好氧堆肥过程中添加磷酸氢二钾和磷酸二氢钾，增加了堆肥产品中钾和磷元素的含量，对于生产高品质的堆肥产品具有重要意义。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
本发明实施例中使用的堆肥反应器包括通风系统、加热系统和搅拌系统。
本发明涉及的检测方法如下：
pH：通过pH测定仪测定。
种子发芽指数(GI)：使用去离子水，按1:10(m:v)的比例从新鲜固体样品中提取浸提液。取5mL浸提液于铺有滤纸的培养皿中，然后均匀放入10粒大小均一、颗粒饱满的小白菜种子。将培养皿放入30℃恒温培养箱中培养72h后，测定种子的发芽率和根长。各组重复实验3次，同时用蒸馏水作为对照。计算GI值，计算公式如下：
实施例1：
本实施例利用食品厂污水处理剩余污泥与玉米秸秆快速好氧堆肥的具体步骤为：
(1)混料：将食品厂污水处理剩余污泥和玉米秸秆按6:4的比例混合，剩余污泥和秸秆的含水率分别为85％和9％，再添加剩余污泥和玉米秸秆混合物质量1％的磷酸氢二钾和磷酸二氢钾组成的缓冲物质，磷酸氢二钾和磷酸二氢钾的摩尔比为2.5:1，混匀后放入堆肥反应器中，持续搅拌。
(2)分段快速好氧堆肥：将堆肥温度控制在35℃，堆制24h，通风量为7.5m3/h，堆肥过程中pH由7.10降至6.67；再将堆肥温度控制在55℃左右，堆制46h，通风量为12m3/h，堆肥过程中pH由6.67上升并稳定在7.50左右；最后，将堆肥温度控制在65℃，持续2h，通风量为7.5m3/h。结束时，物料种子发芽指数为65.37％，基本腐熟。
(3)后腐熟：将分阶段快速好氧堆肥后的物料取出，调整含水率至45％，室温，自然通风，堆制2周后，获得肥料，其有机质含量为85.65％，含水率低于30％，pH值为7.25，种子发芽指数为89.06％，完全腐熟。
实施例2：
本实施例利用食品厂污水处理剩余污泥与玉米秸秆快速好氧堆肥的具体步骤为：
(1)混料：将食品厂污水处理剩余污泥和玉米秸秆按6:4的比例混合，剩余污泥和秸秆的含水率分别为85％和9％，再添加剩余污泥和玉米秸秆混合物质量0.5％的磷酸氢二钾和磷酸二氢钾组成的缓冲物质，磷酸氢二钾和磷酸二氢钾的摩尔比为3:1，混匀后放入堆肥反应器中，持续搅拌。
(2)分段快速好氧堆肥：将堆肥温度控制在35℃，堆制24h，通风量为7.5m3/h，堆肥过程中pH由7.06降至6.54；再将堆肥温度控制在55℃左右，堆制46h，通风量为12m3/h，堆肥过程中pH由6.54上升并稳定在7.50左右；最后，将堆肥温度控制在75℃，持续2h，通风量为7.5m3/h。结束时，物料种子发芽指数为68.23％，基本腐熟。
(3)后腐熟：将分阶段快速好氧堆肥后的物料取出，调整含水率至45％，室温，自然通风，堆制2周后，获得肥料，其有机质含量为87.76％，含水率低于30％，pH值为7.50，种子发芽指数为92.04％，完全腐熟。
实施例3:
本实施例利用食品厂污水处理剩余污泥与玉米秸秆快速好氧堆肥的具体步骤为：
(1)混料：将食品厂污水处理剩余污泥和玉米秸秆按6:4的比例混合，剩余污泥和秸秆的含水率分别为85％和9％，然后，再添加剩余污泥和玉米秸秆混合物质量3％的磷酸氢二钾和磷酸二氢钾组成的缓冲物质，磷酸氢二钾和磷酸二氢钾的摩尔比为0.2:1，混匀后放入堆肥反应器中，持续搅拌。
(2)分段快速好氧堆肥：将堆肥温度控制在35℃，堆制24h，通风量为7.5m3/h，堆肥过程中pH由6.96降至6.5；再将堆肥温度控制在55℃左右，堆制46h，通风量为12m3/h，堆肥过程中pH由6.5上升并稳定在7.50左右；最后，将堆肥温度控制在65℃，持续2h，通风量为7.5m3/h。结束时，物料种子发芽指数为66.56％，基本腐熟。
(3)后腐熟：将分阶段快速好氧堆肥后的物料取出，调整含水率至45％，室温，自然通风，堆制2周后，获得肥料，其有机质含量为86.03％，含水率低于30％，pH值为6.98，种子发芽指数为92.90％，完全腐熟。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种好氧堆肥的方法，其特征在于，在好氧堆肥的物料中添加缓冲物质，混合均匀后，将混合料置于堆肥反应器中进行分阶段好氧堆肥，再经后腐熟得到肥料，所述缓冲物质为磷酸氢二钾与磷酸二氢钾的混合物。
2.根据权利要求1所述的好氧堆肥的方法，其特征在于，所述磷酸氢二钾与磷酸二氢钾的摩尔比为0.2～3:1。
3.根据权利要求1或2所述的好氧堆肥的方法，其特征在于，所述缓冲物质的添加量为堆肥物料质量的0.5～3％。
4.根据权利要求1所述的好氧堆肥的方法，其特征在于，堆肥过程的pH值为6.5～7.5。
5.根据权利要求1所述的好氧堆肥的方法，其特征在于，所述缓冲物质在初始配料阶段添加。
6.根据权利要求1所述的好氧堆肥的方法，其特征在于，所述分阶段包括中温阶段、高温阶段和无害化阶段。
7.根据权利要求6所述的好氧堆肥的方法，其特征在于，所述中温阶段控制堆肥温度30～40℃，高温阶段控制堆肥温度50～60℃，无害化阶段控制堆肥温度60～75℃。
8.根据权利要求7所述的好氧堆肥的方法，其特征在于，所述中温阶段堆肥时间为10～24h，高温阶段堆肥时间为46～60h，无害化阶段堆肥时间为1～3h。
9.根据权利要求7或8所述的好氧堆肥方法，其特征在于，所述中温阶段的通风量为3.5～7.5m3/h，高温阶段的通风量为7～12m3/h，无害化阶段的通风量为3.5～7.5m3/h。
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