CN109867534A - 一种可用于生产堆肥的添加剂及其在生产堆肥方面的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可用于生产堆肥的添加剂及其在生产堆肥方面的应用，属于废物资源化技术领域。本发明提供了一种利用有机废弃物发酵生产堆肥的方法，此方法可以显著提高利用有机废弃物发酵生产堆肥的得率；利用本发明的方法好氧发酵72h，可使堆肥的得率高达65％，较未利用此方法生产堆肥的得率提高了44％；本发明的方法可以较好地补充所得堆肥中有机质的含量，提高所得堆肥在改善土壤活性，加强土壤保水保肥、疏松透气能力等方面的性质；利用本发明的方法好氧发酵72h，可使所得堆肥中的有机质含量高达95％，较未利用此方法得到的堆肥提高了40％。
Description
技术领域
本发明涉及一种可用于生产堆肥的添加剂及其在生产堆肥方面的应用，属于废物资源化技术领域。
背景技术
污水处理剩余污泥是污水处理后的副产物，其产量随着污水处理能力的提高迅速增加，大量的污水处理剩余污泥不仅占用了大量土地，而且其中含有的有机污染物等有害成分也已经成为了影响城市环境卫生的公害。
目前，国内污水处理剩余污泥大都采用卫生填埋方式处置，国外许多国家对污水处理剩余污泥多数采用焚烧、卫生填埋和堆肥等方式处置。
其中，焚烧法是利用污泥中丰富的生物能发热，使污泥达到最大程度的减容，焚烧过程中，病菌病原体被彻底杀灭，有毒有害的有机残余物被热氧化分解，焚烧所得的焚烧灰可用作生产水泥的原料，使重金属被固定在混凝土中，避免其重新进入环境。污泥焚烧的优点是适应性较强、反应时间短、占地面积小、残渣量少、达到了完全灭菌的目的，但是，该法的缺点是工艺复杂，一次性投资大；设备数量多，操作管理复杂；能耗高，运行管理费亦高；焚烧过程存在空气污染，因此，不建议使用此法处理污水处理剩余污泥。
卫生填埋法是把脱水污泥运到卫生填埋场与城市垃圾一起，按卫生填埋操作进行处置的工艺，常见的有厌氧和兼氧卫生填埋两种。卫生填埋法处置具有处理量大，投资省，运行费低，操作简单，管理方便，对污泥适应能力强等优点，但是，此法亦有占地大，渗滤液及臭气污染较重等缺点，因此，也不建议使用此法处理污水处理剩余污泥。
堆肥处置法是将污水处理剩余污泥进行堆肥处理，此堆肥处理能使污水处理剩余污泥中富含的蛋白质、多糖、脂类等有机物转化为富含氮素及腐殖质的堆肥，可实现污水处理剩余污泥的无害化、资源化，经此处理获得的堆肥不仅肥效高，可为植物生长提供丰富的氮素，提高土壤肥力，并且，此堆肥含有的腐殖质还具有良好的离子交换性、粘结性和粘着性等土壤活性，可提高土壤的保肥保水能力，疏松土壤，提高土壤有机质含量，大大改善土壤的物理化学性质，因此，堆肥处置法可以说是目前最受关注且最具发展前景的处理污水处理剩余污泥的方法。
但是，由于堆肥处理是好氧发酵，好氧发酵会使得污水处理剩余污泥中的部分原始态有机物在氧气存在的条件下，被氧化为二氧化碳和水，剩余部分才会转化为腐殖质类产物，即堆肥，这就导致了利用有机废弃物好氧发酵生产堆肥的得肥率较低，常低于50％；同时，利用有机废弃物好氧发酵生产所得的堆肥的养分含量也较低，通常在3％以下，无法满足植物生长的实际需求，产品品质及施用效果均不理想。
因此，急需找到一种利用有机废弃物发酵生产堆肥的方法。
发明内容
[技术问题]
本发明要解决的技术问题是提高利用有机废弃物发酵生产堆肥的得率；所述堆肥得率是指所得堆肥的湿重占发酵原料湿重的百分比。
[技术方案]
为解决上述问题，本发明提供了一种可用于生产堆肥的添加剂，所述添加剂的成分包含磷酸氢二钾和/或磷酸二氢钾。
在本发明的一种实施方式中，所述添加剂的成分包含磷酸氢二钾以及磷酸二氢钾。
在本发明的一种实施方式中，所述添加剂中，磷酸氢二钾与磷酸二氢钾的质量比为(2～4)：1。
本发明还提供了上述添加剂在生产堆肥方面的应用。
本发明还提供了一种利用有机废弃物发酵生产堆肥的方法，所述方法为使用上述添加剂。
在本发明的一种实施方式中，所述方法为先将污水处理剩余污泥与农作物剩余物按照质量比(8～5)：(2～5)的比例进行混合，控制混合物的碳氮比为15～35，含水率为50～65％，得到发酵原料，然后将上述添加剂添加进发酵原料中进行好氧发酵，得到堆肥；所述农作物剩余物包含秸秆和/或谷壳；所述含水率是指发酵原料中水分质量占发酵原料总质量的百分比。
在本发明的一种实施方式中，所述方法为先将污水处理剩余污泥与秸秆按照质量比7:3的比例进行混合，控制混合物的碳氮比为25，含水率为55％，得到发酵原料，然后将上述添加剂添加进发酵原料中进行好氧发酵，得到堆肥。
在本发明的一种实施方式中，所述添加剂在发酵原料中的添加量占发酵原料总质量的0.3～2％。
在本发明的一种实施方式中，所述添加剂在发酵原料中的添加量占发酵原料总质量的0.5～1.5％。
在本发明的一种实施方式中，所述秸秆包括玉米秸秆、高粱秸秆、稻草秸秆和/或小麦秸秆。
在本发明的一种实施方式中，所述秸秆的粒径为0.5～2mm。
在本发明的一种实施方式中，所述好氧发酵为将添加缓冲物质后的发酵原料依次进行搅拌、初步发酵以及二次发酵；所述搅拌的时间为20min；所述初步发酵的条件为温度35℃、通风量6m3/h，时间24h；所述二次发酵的条件为温度58℃、通风量6m3/h，时间48h。
本发明还提供了应用上述方法制备得到的堆肥。
[有益效果]
(1)本发明提供了一种利用有机废弃物发酵生产堆肥的方法，此方法可以显著提高利用有机废弃物发酵生产堆肥的得率；利用本发明的方法好氧发酵72h，可使堆肥的得率高达65％，较未利用此方法生产堆肥的得率提高了44％；
(2)本发明的方法可以较好地补充所得堆肥中有机质的含量，提高所得堆肥在改善土壤活性，加强土壤保水保肥、疏松透气能力等方面的性质；利用本发明的方法好氧发酵72h，可使所得堆肥中的有机质含量高达95％，较未利用此方法得到的堆肥提高了40％；
(3)本发明的方法可以较好地提高所得堆肥的腐熟度，进而提高所得堆肥的种子发芽指数，并且，所得堆肥对植物无毒性，施用后无烧根熏苗风险；利用本发明的方法好氧发酵72h，可使所得堆肥的种子发芽指数高达93％，较未利用此方法得到的堆肥提高了79％；
(4)本发明的方法可以较好提高所得堆肥的总养分含量，提高所得堆肥的短期施用效果；利用本发明的方法好氧发酵72h，可使所得堆肥的总养分含量高达8.6％，较未利用此方法得到的堆肥提高了177％；
(5)本发明的方法所使用的缓冲物质为磷酸氢二钾以及磷酸二氢钾，此两种物质成本较低且无任何毒副作用，因此，利用本发明的方法生产得到的堆肥成本低且无安全隐患。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步的阐述。
下述实施例中涉及的污水处理剩余污泥为来源于江浙地区某食品厂的污水处理剩余污泥；下述实施例中涉及的玉米秸秆来源于河南；下述实施例中涉及的磷酸氢二钾与磷酸二氢钾购自国药集团化学试剂有限公司。
下述实施例中涉及的检测方法如下：
含水率的检测方法：
采用烘干称重法测定(参考国标GB/T 8576-2010复混肥料中游离水含量的测定)。
堆肥得率的检测方法：
堆肥得率的计算方法公式为：堆肥得率＝(堆肥湿重/发酵原料湿重)×100％。
堆肥中有机质含量的检测方法：
采用重铬酸钾容重法测定(参考NY 525-2012有机肥料)。
堆肥种子发芽指数(GI值)的检测方法：
参考国标GB/T 23486-2009城镇污水处理厂污泥处置。
堆肥中总养分含量的检测方法：
总养分含量为凯氏氮含量、P2O5含量和K2O含量之和；
其中，凯氏氮含量的检测方法为：采用凯氏定氮仪测定法测定(参考HJ 717-2014土壤质量)；
P2O5含量的检测方法为：采用硫酸-过氧化氢消解堆肥后，分光光度法测定磷含量，再将磷含量乘以2.29换算得P2O5含量(参考NY 525-2012有机肥料)；
K2O含量的检测方法为：采用硫酸-过氧化氢消解堆肥后，火焰光度法测定钾含量，再将钾含量乘以1.20换算得K2O含量(参考NY 525-2012有机肥料)。
对比例1
具体步骤如下：
将食品厂污水处理剩余污泥与粒径为1mm的玉米秸秆按照质量比7:3的比例进行混合，控制混合物的碳氮比为25，含水率为55％，得到发酵原料，将发酵原料中进行好氧发酵，得到堆肥；其中，好氧发酵为将发酵原料依次进行搅拌、初步发酵以及二次发酵，搅拌的时间为20min，初步发酵的条件为温度35℃、通风量6m3/h，时间24h，二次发酵的条件为温度58℃、通风量6m3/h，时间48h。
发酵结束后，检测堆肥的得率、堆肥中有机质含量、堆肥的种子发芽指数以及堆肥中总养分含量，检测结果为：堆肥得率为45％、堆肥中有机质含量为68％、堆肥的种子发芽指数为52％、堆肥中总养分含量为3.1％。
实施例1
具体步骤如下：
先将食品厂污水处理剩余污泥与粒径为1mm的玉米秸秆按照质量比7:3的比例进行混合，控制混合物的碳氮比为25，含水率为55％，得到发酵原料，然后将磷酸氢二钾与磷酸二氢钾的混合物(混合物中磷酸氢二钾与磷酸二氢钾的质量比为4:1)按照占发酵原料总质量0.3％的比例添加进发酵原料中进行好氧发酵，得到堆肥；其中，好氧发酵为将添加缓冲物质后的发酵原料依次进行搅拌、初步发酵以及二次发酵，搅拌的时间为20min，初步发酵的条件为温度35℃、通风量6m3/h，时间24h，二次发酵的条件为温度58℃、通风量6m3/h，时间48h。
发酵结束后，检测堆肥的得率、堆肥中有机质含量、堆肥的种子发芽指数以及堆肥中总养分含量，检测结果为：堆肥得率为60％、堆肥中有机质含量为85％、堆肥的种子发芽指数为65％、堆肥中总养分含量为8.0％。
实施例2
具体步骤如下：
先将食品厂污水处理剩余污泥与粒径为1mm的玉米秸秆按照质量比7:3的比例进行混合，控制混合物的碳氮比为25，含水率为55％，得到发酵原料，然后将磷酸氢二钾与磷酸二氢钾的混合物(混合物中磷酸氢二钾与磷酸二氢钾的质量比为2:1)按照占发酵原料总质量2％的比例添加进发酵原料中进行好氧发酵，得到堆肥；其中，好氧发酵为将添加缓冲物质后的发酵原料依次进行搅拌、初步发酵以及二次发酵，搅拌的时间为20min，初步发酵的条件为温度35℃、通风量6m3/h，时间24h，二次发酵的条件为温度58℃、通风量6m3/h，时间48h。
发酵结束后，检测堆肥的得率、堆肥中有机质含量、堆肥的种子发芽指数以及堆肥中总养分含量，检测结果为：堆肥得率为58％、堆肥中有机质含量为91％、堆肥的种子发芽指数为72％、堆肥中总养分含量为8.1％。
实施例3
具体步骤如下：
先将食品厂污水处理剩余污泥与粒径为1mm的玉米秸秆按照质量比7:3的比例进行混合，控制混合物的碳氮比为25，含水率为55％，得到发酵原料，然后将磷酸氢二钾与磷酸二氢钾的混合物(混合物中磷酸氢二钾与磷酸二氢钾的质量比为3:1)按照占发酵原料总质量1％的比例添加进发酵原料中进行好氧发酵，得到堆肥；其中，好氧发酵为将添加缓冲物质后的发酵原料依次进行搅拌、初步发酵以及二次发酵，搅拌的时间为20min，初步发酵的条件为温度35℃、通风量6m3/h，时间24h，二次发酵的条件为温度58℃、通风量6m3/h，时间48h。
发酵结束后，检测堆肥的得率、堆肥中有机质含量、堆肥的种子发芽指数以及堆肥中总养分含量，检测结果为：堆肥得率为65％、堆肥中有机质含量为95％、堆肥的种子发芽指数为93％、堆肥中总养分含量为8.6％。
实施例4
具体步骤如下：
先将食品厂污水处理剩余污泥与粒径为1mm的玉米秸秆按照质量比7:3的比例进行混合，控制混合物的碳氮比为25，含水率为55％，得到发酵原料，然后将磷酸氢二钾与磷酸二氢钾的混合物(混合物中磷酸氢二钾与磷酸二氢钾的质量比为2.1:1)按照占发酵原料总质量1％的比例添加进发酵原料中进行好氧发酵，得到堆肥；其中，好氧发酵为将添加缓冲物质后的发酵原料依次进行搅拌、初步发酵以及二次发酵，搅拌的时间为20min，初步发酵的条件为温度35℃、通风量6m3/h，时间24h，二次发酵的条件为温度58℃、通风量6m3/h，时间48h。
发酵结束后，检测堆肥的得率、堆肥中有机质含量、堆肥的种子发芽指数以及堆肥中总养分含量，检测结果为：堆肥得率为59％、堆肥中有机质含量为88％、堆肥的种子发芽指数为75％、堆肥中总养分含量为3.8％。
对比例2
具体步骤如下：
先将食品厂污水处理剩余污泥与粒径为1mm的玉米秸秆按照质量比7:3的比例进行混合，控制混合物的碳氮比为25，含水率为55％，得到发酵原料，然后将磷酸氢二钾按照占发酵原料总质量1％的比例添加进发酵原料中进行好氧发酵，得到堆肥；其中，好氧发酵为将添加缓冲物质后的发酵原料依次进行搅拌、初步发酵以及二次发酵，搅拌的时间为20min，初步发酵的条件为温度35℃、通风量6m3/h，时间24h，二次发酵的条件为温度58℃、通风量6m3/h，时间48h。
发酵结束后，检测堆肥的得率、堆肥中有机质含量、堆肥的种子发芽指数以及堆肥中总养分含量，检测结果为：堆肥得率为48％、堆肥中有机质含量为71％、堆肥的种子发芽指数为56％、堆肥中总养分含量为4.3％。
对比例3
具体步骤如下：
先将食品厂污水处理剩余污泥与粒径为1mm的玉米秸秆按照质量比7:3的比例进行混合，控制混合物的碳氮比为25，含水率为55％，得到发酵原料，然后将磷酸二氢钾按照占发酵原料总质量1％的比例添加进发酵原料中进行好氧发酵，得到堆肥；其中，好氧发酵为将添加缓冲物质后的发酵原料依次进行搅拌、初步发酵以及二次发酵，搅拌的时间为20min，初步发酵的条件为温度35℃、通风量6m3/h，时间24h，二次发酵的条件为温度58℃、通风量6m3/h，时间48h。
发酵结束后，检测堆肥的得率、堆肥中有机质含量、堆肥的种子发芽指数以及堆肥中总养分含量，检测结果为：堆肥得率为46％、堆肥中有机质含量为62％、堆肥的种子发芽指数为49％、堆肥中总养分含量为3.9％。
对比例4
具体步骤如下：
先将食品厂污水处理剩余污泥与粒径为1mm的玉米秸秆按照质量比7:3的比例进行混合，控制混合物的碳氮比为25，含水率为55％，得到发酵原料，然后将磷酸氢二钾与磷酸二氢钾的混合物(混合物中磷酸氢二钾与磷酸二氢钾的质量比为6:1)按照占发酵原料总质量1％的比例添加进发酵原料中进行好氧发酵，得到堆肥；其中，好氧发酵为将添加缓冲物质后的发酵原料依次进行搅拌、初步发酵以及二次发酵，搅拌的时间为20min，初步发酵的条件为温度35℃、通风量6m3/h，时间24h，二次发酵的条件为温度58℃、通风量6m3/h，时间48h。
发酵结束后，检测堆肥的得率、堆肥中有机质含量、堆肥的种子发芽指数以及堆肥中总养分含量，检测结果为：堆肥得率为47％、堆肥中有机质含量为65％、堆肥的种子发芽指数为63％、堆肥中总养分含量为5.2％。
对比例5
具体步骤如下：
先将食品厂污水处理剩余污泥与粒径为1mm的玉米秸秆按照质量比7:3的比例进行混合，控制混合物的碳氮比为25，含水率为55％，得到发酵原料，然后将磷酸氢二钾与磷酸二氢钾的混合物(混合物中磷酸氢二钾与磷酸二氢钾的质量比为0.5:1)按照占发酵原料总质量1％的比例添加进发酵原料中进行好氧发酵，得到堆肥；其中，好氧发酵为将添加缓冲物质后的发酵原料依次进行搅拌、初步发酵以及二次发酵，搅拌的时间为20min，初步发酵的条件为温度35℃、通风量6m3/h，时间24h，二次发酵的条件为温度58℃、通风量6m3/h，时间48h。
发酵结束后，检测堆肥的得率、堆肥中有机质含量、堆肥的种子发芽指数以及堆肥中总养分含量，检测结果为：堆肥得率为43％、堆肥中有机质含量为59％、堆肥的种子发芽指数为57％、堆肥中总养分含量为3.1％。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (10)
1.一种可用于生产堆肥的添加剂，其特征在于，所述添加剂的成分包含磷酸氢二钾和/或磷酸二氢钾。
2.如权利要求1所述的一种可用于生产堆肥的添加剂，其特征在于，所述添加剂的成分为磷酸氢二钾以及磷酸二氢钾。
3.如权利要求2所述的一种可用于生产堆肥的添加剂，其特征在于，所述添加剂中，磷酸氢二钾与磷酸二氢钾的质量比为(2～4)：1。
4.权利要求1-3任一所述的添加剂在生产堆肥方面的应用。
5.一种利用有机废弃物发酵生产堆肥的方法，其特征在于，所述方法为使用权利要求1-3任一所述的添加剂。
6.如权利要求5所述的一种利用有机废弃物发酵生产堆肥的方法，其特征在于，所述方法为先将污水处理剩余污泥与农作物剩余物按照质量比(8～5)：(2～5)的比例进行混合，控制混合物的碳氮比为15～35，含水率为50～65％，得到发酵原料，然后将权利要求1-3任一所述的添加剂添加进发酵原料中进行好氧发酵，得到堆肥；所述农作物剩余物包含秸秆和/或谷壳；所述含水率是指发酵原料中水分质量占发酵原料总质量的百分比。
7.如权利要求5或6所述的一种利用有机废弃物发酵生产堆肥的方法，其特征在于，所述添加剂在发酵原料中的添加量占发酵原料总质量的0.3～2％。
8.如权利要求5-7任一所述的一种利用有机废弃物发酵生产堆肥的方法，其特征在于，所述秸秆包括玉米秸秆、高粱秸秆、稻草秸秆和/或小麦秸秆。
9.如权利要求5-8任一所述的一种利用有机废弃物发酵生产堆肥的方法，其特征在于，所述秸秆的粒径为0.5～2mm。
10.应用权利要求5-9任一所述的方法制备得到的堆肥。
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| CN112390666A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-02-23 | 江南大学 | 一种促进堆肥过程中腐殖质前体物形成的方法 |
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