CN109650953A - 一种减少温室气体排放的堆肥方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种减少温室气体排放的堆肥方法。该方法包括以下步骤：1)在堆肥原料中加入碱木素，得堆肥物料；2)将堆肥物料进行堆肥。本发明创造性地将碱木素作为添加剂应用于堆肥，显著地降低了氨气以及温室气体(CO2、CH4和N2O)的排放，不仅实现了除臭、保护环境的效果，同时也提高了堆肥产品的质量；本发明的碱木素来源广泛，价格经济实惠，将其应用于堆肥中的操作简单，并且在堆肥产品转化为有机肥、营养土或调理剂的过程中更有利于造粒。

Description

一种减少温室气体排放的堆肥方法
技术领域
本发明涉及有机肥技术领域，尤其涉及一种减少温室气体排放的堆肥方法。
背景技术
堆肥是以其能有效杀灭病原菌、使固体废弃物减容减量并提供有机肥等优点备受关注，已被广泛应用于城市污泥等有机废物的处理与资源化利用。然而，堆体大小及曝气不充分等原因，容易造成大量的氨气(NH3)和温室气体(N2O、CH4、CO2)产生。
根据IPCC报道，在100年尺度上，N2O和CH4比CO2能引发更为严重的温室效应，其效果分别是CO2的28和265倍，另外，大量的NH3释放导致堆肥的氮素流失和刺激性的气味产生，因而，NH3、N2O和CH4的大量排放不仅会造成堆肥产品的养分含量降低，还会引发严重的环境问题。针对城市污泥处置现状及温室气体排放标准限制等，如何减少堆肥过程中的氮素损失和温室气体排放在工程实践中受到越来越大的关注。
目前，主要通过添加外源物的方法来减少堆肥过程中温室气体的排放，例如：CN105523804A公开了通过添加过磷酸钙的方法；CN106220261A公开了通过添加生物碳的方法；而CN106083331A则公开了通过添加改性生物炭的方法，然而，在实际生产过程中，这些添加剂由于生产成本或工艺等原因，无法大规模应用于堆肥，因而，寻找一种更为经济适用的添加剂迫在眉睫。
碱木素是制浆造纸过程的一种副产物，其胶体分子有带电的核和溶剂化外壳，具有减水、吸附等多重功效，已广泛应用于型煤造气粘结剂，水煤浆分散剂、混凝土减水剂。目前，并未有相关报道将碱木素作为减少堆肥过程中温室气体排放的添加剂在堆肥中使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种减少温室气体排放的堆肥方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种减少温室气体排放的堆肥方法，包括如下步骤：
1)在堆肥原料中加入碱木素，得堆肥物料；
2)将堆肥物料进行堆肥。
优选地，步骤2)采用强制通风好氧发酵进行堆肥。
优选地，上述强制通风好氧发酵的曝气量为3～6m3·(t·h)-1；更优选地，曝气量为3～4m3·(t·h)-1。
优选地，上述堆肥过程中还包括对堆肥物料进行翻堆的步骤。
优选地，间隔2～7天进行翻堆一次。
优选地，上述碱木素与堆肥原料的质量比为(0.01～0.1)：1。
更优选地，上述碱木素与堆肥原料的质量比为(0.03～0.1)：1。
优选地，上述碱木素的碳氮比为(200～350)：1，含水率为1～7％。
优选地，上述碱木素的碳氮比为(280～350)：1，含水率为3～5％。
优选地，上述堆肥原料的碳氮比为(25～35)：1。
优选地，上述堆肥物料的含水率为55～65％。
本发明的有益效果是：
1、本发明创造性地将碱木素作为添加剂应用于堆肥，显著地降低了氨气以及温室气体(CO2、CH4和N2O)的排放，不仅实现了除臭、保护环境的效果，同时也提高了堆肥产品的质量。
2、本发明的碱木素来源广泛，价格经济实惠，将其应用于堆肥中的操作简单，并且在堆肥产品转化为有机肥、营养土或调理剂的过程中更有利于造粒。
附图说明
图1为添加碱木素和不添加碱木素堆肥过程中温度的变化曲线图；
图2为实施例1～3和对比例1堆肥过程中的CO2的累积排放量曲线图；
图3为实施例1～3和对比例1堆肥过程中的CH4的累积排放量曲线图；
图4为实施例1～3和对比例1堆肥过程中的N2O的累积排放量曲线图。
具体实施方式
下面进一步列举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明阐述的原理做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适范围内的选择，而并非要限定于下文示例的具体数据。
下述实施例或对比例中所使用的试验方法如无特别说明均为常规方法，所使用的材料、试剂如无特别说明均可从商业途径获得，所使用的碱木素的碳氮比为300：1，含水率为3.5％。
下述实施例或对比例中的涉及到的参数的检测方法：
1、含水率的测定：
含水率通过恒重法(NYT 302-1995)进行测定。
2、碳氮比的测定：
利用凯式定氮法(GB 7173-87)测定物料中氮元素的含量；利用重铬酸钾容量法(NY 525-2012)测定有机碳含量。
3、堆肥温度的测定：
采用工程用指针温度计在堆肥的5个不同固定点，每天定时测定堆肥的温度变化。
4、气体检测：
利用有机玻璃圆柱管对堆肥排放的气体进行采集，堆肥的前15天每3天采集一次，后续则间隔5天采集一次，采集时间为上午10：30～11：30，分别采集3个平行样，取平均值记录，CH4和N2O用安装有火焰电离检测器(FID)和电子捕获检测器(ECD)的安捷伦气相色谱进行检测；NH3使用氨气在线检测仪进行测定。
5、发芽指数(GI)测定：
将新鲜的堆肥样品与超纯水1：10混合(质量比)，室温下200r·min-1水平振荡24h，过滤，分别以滤液为实验组和超纯水为空白对照进行种子发芽实验，测定种子发芽率及根长，并根据下述公式计算GI值：
实施例1
一种减少温室气体的堆肥方法，包括如下步骤：
1)将城市污泥和稻壳作为堆肥原料，调节原料的C/N比至30：1；
2)在上述堆肥原料中添加碱木素，搅拌均匀，得堆肥物料，堆肥物料的含水率为65％，碱木素与堆肥原料的质量比为0.03：1；
3)将堆肥物料转移至发酵槽中进行强制通风好氧发酵堆肥，发酵槽底部铺设曝气管道，采用高压鼓风机对其间歇式曝气，曝气量为3.5m3·(t·h)-1；
4)监测堆肥过程中堆体温度的变化，当堆体温度出现下降时进行翻堆，堆肥前21天，每3天翻堆一次，后期每5天翻堆一次，直至堆体温度下降至室温且保持稳定，堆肥结束，堆肥周期为40天，记为T1。
实施例2
实施例2的操作步骤及条件与实施例1一致，不同之处在于实施例2中碱木素与堆肥原料的质量比为0.05：1，记为T2。
实施例3
实施例3的操作步骤及条件与实施例1一致，不同之处在于实施例3中碱木素与堆肥原料的质量比为0.1：1，记为T3。
对比例1
对比例1的操作步骤及条件与实施例1一致，不同之处在于不加入碱木素，记为CK。
由图1可知：实施例1～3和对比例1的堆肥温度至堆肥结束时温度均趋近于室温，这说明堆肥发酵均已完成；
由图2、3可知：添加有碱木素的实施例1～3的CO2、CH4和N2O的排放量明显小于对比例1，计算得到，实施例1～3的CO2分别减排：35.7％、42.6％和44％，CH4分别减排56.4％、62.9％和63.8％，N2O分别减排63.8％、78.5％和79.3％。
进一步测试堆肥结束后堆肥样品的GI和含水率，实施例1～3和对比例1的GI分别为112.4％，118.3％、116.4％和98.5％，含水率分别为36.4％、36.8％、35.4％和41％，不仅说明了堆肥均被完全腐熟，同时也说明了碱木素的加入，不仅有利于减少温室气体的排放还有利于提高堆肥的品质。
实施例4
一种减少温室气体的堆肥方法，包括如下步骤：
1)将猪粪和稻壳作为堆肥原料，利用牛粪调节堆肥原料的碳氮比为25：1；
2)在上述堆肥原料中添加碱木素，搅拌均匀，得堆肥物料，堆肥物料的含水率为60％，碱木素与堆肥原料的质量比为0.05：1；
3)将堆肥物料转移至发酵槽中进行强制通风好氧发酵，发酵槽底部铺设曝气管道，采用高压鼓风机对其进行强制曝气，曝气量为3.5m3·(t·h)-1；
4)监测堆肥过程中堆体温度的变化，当堆体温度出现下降时进行翻堆，堆肥前21天，每3天翻堆一次，后期每5天翻堆一次，直至堆体温度下降至室温且保持稳定，堆肥结束，堆肥周期为40天。
堆肥过程中，CH4和N2O分别减排54.8％和61.3％。
实施例5
一种减少温室气体的堆肥方法，包括如下步骤：
1)将牛粪和稻壳作为堆肥原料，调节碳氮比为30：1；
2)在上述堆肥原料中添加碱木素，搅拌均匀，得堆肥物料，堆肥物料的含水率为55～60％，碱木素与堆肥原料的质量比为0.05：1；
3)将堆肥物料转移至发酵槽中进行强制通风好氧发酵，发酵槽底部铺设曝气管道，采用高压鼓风机对其进行强制曝气，曝气量为3.5m3·(t·h)-1；
4)监测堆肥过程中堆体温度的变化，当堆体温度出现下降时进行翻堆，堆肥前21天，每3天翻堆一次，后期每5天翻堆一次，直至堆体温度下降至室温且保持稳定，堆肥结束，堆肥周期为40天。
堆肥过程中，CH4和N2O分别减排50.39％和75.2％。

Claims (9)

1.一种减少温室气体排放的堆肥方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)在堆肥原料中加入碱木素，得堆肥物料；
2)将堆肥物料进行堆肥。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)采用强制通风好氧发酵进行堆肥。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述强制通风好氧发酵的曝气量为3～6m3·(t·h)-1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述堆肥过程中还包括对堆肥物料进行翻堆的步骤。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：间隔2～7天进行翻堆一次。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的方法，其特征在于：所述碱木素与堆肥原料的质量比为0.01～0.1：1。
7.根据权利要求1～5任意一项所述的方法，其特征在于：所述碱木素的碳氮比为200～350：1，含水率为1～7％。
8.根据权利要求1～5任意一项所述的方法，其特征在于：所述堆肥原料的碳氮比为25～35：1。
9.根据权利要求1～5任意一项所述的方法，其特征在于：所述堆肥物料的含水率为55～65％。
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