CN110283008A

CN110283008A - 一种有机废弃物绿色堆肥方法

Info

Publication number: CN110283008A
Application number: CN201910725311.7A
Authority: CN
Inventors: 徐荣; 王守红; 韩光明; 张家宏; 寇祥明; 王桂良; 吴雷明; 朱凌雨; 唐鹤军; 毕建花
Original assignee: Jiangsu Lixiahe Prefecture Institute Of Agricultural Science
Current assignee: Jiangsu Lixiahe Prefecture Institute Of Agricultural Science
Priority date: 2019-08-07
Filing date: 2019-08-07
Publication date: 2019-09-27

Abstract

本发明涉及一种有机废弃物绿色堆肥方法，首先在堆肥原料中添加秸秆、稻壳调理剂，调节有机废弃物理化性状，得到堆肥物料；然后采用氮素截留材料与砻糠或腐熟堆肥混匀得到混匀物，在建堆过程中，将混匀物均匀施入堆肥物料中，待充分混合均匀后，将添加混匀物的堆肥物料堆成条垛状，得到堆肥堆体，静置升温；接着堆肥堆体发酵开始时，定期监测堆体温度，当堆肥堆体温度≥55℃时进行翻堆，之后每隔2天翻堆一次；最后，当堆肥堆体温度高于55℃并持续7天以上时，堆肥堆体实现无害化，待堆肥堆体温度下降至设定温度后，得到稳定堆肥产物。通过本发明，环保无污染，可彻底降解，且保氮促腐功能兼具。

Description

一种有机废弃物绿色堆肥方法

技术领域

本发明涉及一种有机废弃物绿色堆肥方法，属于有机固体废弃物好氧堆肥领域。

背景技术

有机废弃物资源由于无法合理有效的利用，而成为农业面源污染的重要来源。有机废弃物经高温好氧发酵后，可实现无害化、减量化、资源化的目标，是当下较为有效的利用方式之一。而好氧堆肥结束后，氮素均存在一定损失，所以，提高堆肥质量的关键是如何降低堆肥过程中的氮损失。研究表明，堆肥中的氮损失主要有3个途径，其一，高温和高pH造成NH₃挥发，占氮素总损失比例最高，可达63％(高温期释放量最高，占比可达69％。)且存在污染大气环境、危害人体健康及腐蚀设备等危害；其二，水溶性含氮成分会随渗出液的流失，易造成周边水体富营养化现象，但堆体含水率调理得当，一般可以避免此问题的产生；其三，厌氧条件下硝态氮发生反硝化引起的氮损失，占氮素总损失比例最低。因此，高温堆肥保氮研究的重点是如何有效控制升温和高温期NH₃挥发。

目前，堆肥氮素截留途径主要包括堆肥策略优化和添加剂固持等。堆肥策略主要包括翻堆频率控制、静置通气发酵、覆盖发酵等，但效果有限，且诸如覆盖发酵等方式不利于水汽散发，影响堆肥效率。添加剂固持方面，多采用黏土矿物及生物炭等多孔材料吸附速效氮素；或通过镁盐、铜盐等金属盐类的添加，与氮素形成络合物，乃至更为稳定的鸟粪晶石沉淀态；或添加适量硫酸，降低堆体pH，减少氨化作用强度；或通过高分子保水剂，吸附水溶性氮素，控制流失风险。且不论添加剂固持方法的保氮效果，生物炭及金属盐类材料存在重金属污染风险，使得堆肥过程存在二次污染风险；有机废弃物堆肥具有酸碱缓冲能力，采用硫酸、过磷酸盐等物质调酸的长期效果存疑；高分子吸水剂在有效吸附氮素水溶液的同时，抑制堆体的水分散逸，可能降低堆肥效率，不利于肥料企业实际生产过程。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种有机废弃物绿色堆肥方法。

本发明的目的是这样实现的，一种有机废弃物绿色堆肥方法，其特征是，具体实施步骤为：

(1)在堆肥原料中添加秸秆、稻壳调理剂，调节有机废弃物理化性状，得到堆肥物料；

(2)采用氮素截留材料与载体混匀得到混匀物，在建堆过程中，将混匀物均匀施入堆肥物料中，待充分混合均匀后，将添加混匀物的堆肥物料堆成条垛状，得到堆肥堆体，静置升温；

(3)堆肥堆体发酵开始时，定期监测堆体温度，当堆肥堆体温度≥55℃时进行翻堆，之后每隔2天翻堆一次；

(4)当堆肥堆体温度高于55℃并持续7天以上时，堆肥堆体实现无害化，待堆肥堆体温度下降至设定温度后，得到稳定堆肥产物。

步骤1)中，得到的堆肥物料含水率为55-65％，碳氮比为20:1-30:1。

步骤2)中，氮素截留材料属于高分子氨基酸材料，属于粉剂，氮素截留材料包括碳、氢、氧及少量钠离子，其在28天内，即可降解60％；其中聚天冬氨酸酸根含量为30.0-32.0％。

步骤2)中，氮素截留材料的固体含量为40.0-41.0％，密度(20℃时)≥1.24-1.26g/cm3，极限黏数(30℃时)为0.055-0.080dL/g，pH(10mg/L溶液)为8.0-10.0，生物降解率(28天时)≥60％，水不溶物含量≤0.5％，重金属含量≤200mg/kg。

步骤2)中，载体为砻糠或腐熟堆肥。

步骤2)中，氮素截留材料的添加量为堆肥堆体全氮总量的1-2％。

步骤2)中，堆肥堆体静置升温时间为12-24小时。

步骤2)中，条垛状堆肥堆体的尺寸参数为：高1.0-1.5米、宽1.5-3.0米。

步骤2)中，氮素截留材料特征指标测定方法参考河北省地方标准(DB13/2172-2015)。

步骤3)中，定期监测堆体温度，通过堆肥堆体上、中、下层不同部位温度的测定后，计算上、中下层不同部位温度的平均值，得到堆肥堆体温度。

步骤3)中，设定温度为堆肥堆体所在空间的室温。

本发明方法先进科学，通过本发明，提供一种有机废弃物绿色堆肥方法，首先在堆肥原料中添加秸秆、稻壳调理剂，调节有机废弃物理化性状，得到含水率为55-65％、碳氮比为20:1-30:1的堆肥物料；然后采用氮素截留材料与砻糠或腐熟堆肥混匀得到混匀物，在建堆过程中，将混匀物均匀施入堆肥物料中，待充分混合均匀后，将添加混匀物的堆肥物料堆成条垛状，得到堆肥堆体，条垛状堆肥堆体的尺寸参数为：高1.0-1.5米、宽1.5-3.0米，静置升温12-24小时；接着堆肥堆体发酵开始时，定期监测堆体温度，当堆肥堆体温度≥55℃时进行翻堆，之后每隔2天翻堆一次；最后，当堆肥堆体温度高于55℃并持续7天以上时，堆肥堆体实现无害化，待堆肥堆体温度下降至设定温度后，得到稳定堆肥产物。

本发明与现有技术相比具有如下优势：

1、环保无污染，可彻底降解。本发明所采用的氮素截留材料属于粉剂高分子氨基酸材料，主要有碳、氢、氧及少量钠离子构成，其在28天内，即可降解60％；相较于其他保氮材料，特别是金属盐类等存在二次污染风险材料，相对安全。

2、保氮促腐功能兼具。本发明所采用的氮素截留材料，通过堆肥高温期有效螯合氨化反应前体物-铵氮，降低其化学活性，抑制氨化作用进行，减少氨气挥发量；堆肥降温期，促进堆体进入后腐阶段，促进有机氮与芳香物质聚合形成腐殖质，降低后期有机氮矿化强度，减少后期速效氮素养分流失风险。

3、使用简便、成本可控。本发明所采用的氮素截留材料，仅需于堆肥前期进行混拌撒施，并不增加堆肥工序成本；此外，以干湿分离牛粪为例，并不增加堆肥发酵生产成本，且可增加堆体氮素含量，节本增效。

具体实施方式

下面结合具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

实施例1

将干湿分离的牛粪(含水率55％)按条垛状堆放，堆体高1.2m，宽2.2m，长3.5m。设置2个不同聚天冬氨酸用量处理组(120g/t、240g/t)，并以空白为对照。采用等量腐熟牛粪(1kg)或砻糠(1kg)与之混拌均匀后，于建堆过程中，均匀施入堆体即可；每隔2天采用翻抛机按照1800r/min转速翻堆一次，直至堆肥堆体温度降至室温左右时，堆肥结束。每日上午10：00及下午4：00，自不同方向将温度计插入堆体30cm测定当前温度，并记录环境温度。堆肥样品采集时间分别为0、5、10、17、24、31、39天，每次3kg，其中气体测定鲜样1kg、其他指标测定鲜样1kg及风干样1kg。其他指标测定鲜样于冰箱-4℃保存；风干样于阴凉通风处自然风干后保存。

气体测定鲜样用于堆肥过程中氨气动态测定；其他指标鲜样用于种子发芽率指数、铵氮、硝氮等指标测定。风干样用于堆肥总氮、堆肥中水溶性有机物的测定。

结果表明，PASP的添加，可在实现堆体无害化处理的前提之下，PASP的使用有效降低牛粪堆肥高温期积温55.2-58.1℃，并均促进堆体提前5d进入后腐阶段；堆肥结束时，PASP可实现全氮含量增加7.09-13.64％，而氨气累计释放量则减少26.62-37.02％；结合堆肥结束时的总氮损失比例及堆肥过程中种子发芽率指数变化趋势可知，低用量水平(120g/t)可提前实现堆体腐熟，且其保氮效果更优；此外，聚天冬氨酸添加有助于堆体腐殖化的程度提升。综合分析认为，聚天冬氨酸保氮作用主要通过铵氮固持降低微生物活动强度，及堆体腐殖化程度的提升，进而减少有机氮分解，抑制氨气挥发而实现的。此外，PASP添加量，仅为堆肥干基的0.24‰，成本仅为2.5元/t；且以干湿牛粪为例，可减少氮素损失1kg/t左右；相对于其他材料，其保氮效果较好，且将其截留氮素换算成尿素(45％含量)，并假设尿素市场价格1500元/t，计算结果表明并不增加堆肥成本，因此其也是一种理想的绿色保氮剂。

实施例2

以新鲜鸡粪按照一定比例与稻壳混匀，使得混合堆体含水率为61％，碳氮比为19.6。按照该堆体总氮含量的2％设定PASP添加量，将其与腐熟堆肥1kg混匀后，在鸡粪稻壳堆体建堆过程中，层层撒施后，采用铲车建堆，堆体尺寸规格为1.5米高、1.5米宽，20米长的条垛状，采用翻抛机按照1200r/min转速初次翻抛后，静置升温。24h后，堆温升至59℃，开始翻堆，每隔2天翻堆一次。另以不加PASP的自然堆肥作为对照组，堆肥各项参数保持一致，同时开始堆肥。堆肥全程测定各个堆体氨气挥发量；于堆肥第1、3、5、7、14、21、28、35天测定全氮、速效氮含量及种子发芽率指数；针对堆肥过程中PASP与堆体氮素结合形态进行微观表征。结果表明，堆肥高温期时，PASP通过与铵氮络合作用，有效抑制氨化作用前体活性，减少氨气生成58.0％；且增加微生物利用速效氮素难度，使得堆体高温期，特别是0-7d，堆体积温相较于自然堆体，下降112.5℃；至堆肥结束时，PASP使得堆体相较于自然堆体，全氮含量损失比例减少34.1％。堆体种子发芽率方面，PASP的添加促使堆体种子发芽率提前6d高于80％，进一步证明PASP的促腐作用。综合分析认为，PASP主要通过侧链基团羧基直接络合作用，以及对堆体的促腐间接作用，控制堆体氮素矿化反应强度，最终减少堆体氮素流失比例。既避免大气污染问题，又增加堆肥质量，降低生产成本。

Claims

1.一种有机废弃物绿色堆肥方法，其特征是，具体实施步骤为：

2.根据权利要求1所述的一种有机废弃物绿色堆肥方法，其特征是，步骤1)中，得到的堆肥物料含水率为55-65％，碳氮比为20:1-30:1。

3.根据权利要求1所述的一种有机废弃物绿色堆肥方法，其特征是，步骤2)中，氮素截留材料属于高分子氨基酸材料，属于粉剂，氮素截留材料包括碳、氢、氧及少量钠离子，其在28天内，即可降解60％；其中聚天冬氨酸酸根含量为30.0-32.0％。

4.根据权利要求1所述的一种有机废弃物绿色堆肥方法，其特征是，步骤2)中，氮素截留材料的固体含量为40.0-41.0％，密度(20℃时)≥1.24-1.26g/cm3，极限黏数(30℃时)为0.055-0.080dL/g，pH(10mg/L溶液)为8.0-10.0，生物降解率(28天时)≥60％，水不溶物含量≤0.5％，重金属含量≤200mg/kg。

5.根据权利要求1所述的一种有机废弃物绿色堆肥方法，其特征是，步骤2)中，载体为砻糠或腐熟堆肥。

6.根据权利要求1所述的一种有机废弃物绿色堆肥方法，其特征是，步骤2)中，氮素截留材料的添加量为堆肥堆体全氮总量的1-2％。

7.根据权利要求1所述的一种有机废弃物绿色堆肥方法，其特征是，步骤2)中，堆肥堆体静置升温时间为12-24小时。

8.根据权利要求1所述的一种有机废弃物绿色堆肥方法，其特征是，步骤2)中，条垛状堆肥堆体的尺寸参数为：高1.0-1.5米、宽1.5-3.0米。

9.根据权利要求1所述的一种有机废弃物绿色堆肥方法，其特征是，步骤3)中，定期监测堆体温度，通过堆肥堆体上、中、下层不同部位温度的测定后，计算上、中下层不同部位温度的平均值，得到堆肥堆体温度。

10.根据权利要求1所述的一种有机废弃物绿色堆肥方法，其特征是，步骤2)中，氮素截留材料特征指标测定方法参考河北省地方标准(DB13/2172-2015)。