CN113773157A - 一种离子液体添加剂强化秸秆联合堆肥的方法 - Google Patents

一种离子液体添加剂强化秸秆联合堆肥的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种离子液体添加剂强化秸秆联合堆肥的方法，属于固废处理技术领域。本发明方法以秸秆为主体，联合餐厨废弃物和牛粪进行联合堆肥，并通过添加少量离子液体作为外源添加剂提高腐殖质含量和稳定性，提升堆肥品质，主要体现在刺激微生物活性，提高与木质纤维素降解相关的酶活性、木质纤维素降解相关的微生物群落的特异性和丰度，从而促进木质纤维素降解，并加速腐殖化进程，提升了堆肥产品中腐殖质含量和稳定性。此外，外源添加剂降低了堆体的pH和脲酶活性，从而减少了氮损失，提高了堆肥产品的营养元素氮的含量，减少了堆肥的臭气产生和二次环境污染，产品的总养分含量达到《有机肥料》农业行业标准(NY525‑2012)，无需额外添加其它无机肥。

Description

一种离子液体添加剂强化秸秆联合堆肥的方法
技术领域
本发明涉及一种离子液体添加剂强化秸秆联合堆肥的方法，属于固废处理技术领域。
背景技术
在我国耕地质量普遍下降的严峻形势下，发展和推广有机肥已经成为我国农业生产的一项基本国策，但我国有机肥的生产能力还远远不能满足国内外需求。全世界每年生产7亿吨以上的木质纤维素，提供了丰富的生物质原料来源，并对环境造成巨大压力。
秸秆的主要成分是木质纤维素，是纤维素、半纤维素和木质素组成的三维立体结构。由于木质素包裹在纤维素和半纤维素外面，复杂的交联结构使微生物及其分泌的酶很难进入秸秆内部，导致降解难，其次是纤维素高结晶度的结构不利于降解，这最终会导致腐殖化程度低，因此很难以秸秆为主要原料进行堆肥，而只能在堆肥中添加少量作为添加剂。目前很多有机肥的养分含量难以达到《有机肥料》农业行业标准(NY525-2012)，因此，许多有机肥产品需要额外添加磷酸二氢铵等无机肥以增加N、P含量，才能满足标准从而出售,在添加过程中会有氨气释放造成环境污染。此外，减少堆肥过程中的氮损失是减少堆肥的二次环境污染、减少臭气产生和提高堆肥质量的一个重要研究内容。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提高一种强化高效使用秸秆堆肥的方法，以秸秆为主要原料，联合餐厨废弃物和牛粪进行联合堆肥，并在此基础上，通过添加少量离子液体作为外源添加剂，可以刺激微生物活性，提高与木质纤维素降解相关的酶活性，并提高木质纤维素降解相关的微生物群落的特异性和丰度，从而促进木质纤维素降解，并加速腐殖化进程，提升了堆肥产品中腐殖质含量和稳定性。此外，外源添加剂降低了堆体的pH和脲酶活性，从而减少了氮损失，提高了堆肥产品的营养元素氮的含量，减少了堆肥的臭气产生和二次环境污染。产品的总养分含量达到《有机肥料》农业行业标准(NY525-2012)，无需额外添加其它无机肥。
本发明的第一个目的是提供一种强化秸秆联合堆肥的方法，包括如下步骤：
(1)将秸秆粉碎，然后与餐厨废弃物、牛粪混合，获得堆体；
(2)然后向堆体中加入离子液体作为外源添加剂，并加水调节含水率为60％-70％；
(3)室温环境开始发酵，发酵结束后获得有机肥。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中，秸秆、餐厨废弃物和牛粪的质量比为8：(1-4)：(1-8)。具体可选8：1：1或4：2：1或4：1：4。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中，堆体的碳氮比控制在20-25；优选为25。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中，秸秆粉碎至5cm以下；优选2cm。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中，离子液体为氯化羧甲基铵[Gly][Cl]，结构如下所示：
Figure BDA0003257454560000021
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中，离子液体相对堆体的质量分数为0.5％-1％。优选1％。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中，加水调节含水率优选为60％左右。
在本发明的一种实施方式中，步骤(3)中，发酵的时间为30天。
在本发明的一种实施方式中，所述方法具体包括如下步骤：
(1)将秸秆粉碎至5cm以下；然后按秸秆、餐厨废弃物和牛粪的质量比为8：1：1或4：2：1或4：1：4等比例混合均匀，调节初始碳氮比为20-25；
(2)加入堆体质量0.5％-1％的[Gly][Cl]，并加水调节含水率在60％-70％；
(3)好氧发酵30天，获得有机肥。
在本发明的一种实施方式中，离子液体作为添加剂是通过刺激微生物活性，提高与木质纤维素降解相关的酶活性，并提高木质纤维素降解相关的微生物群落的特异性和丰度，从而促进木质纤维素降解，并加速腐殖化进程，提升了堆肥产品中腐殖质含量和稳定性。此外，外源添加剂降低了堆体的pH和脲酶活性，从而减少了氮损失，提高了堆肥产品的营养元素氮的含量，减少了堆肥的臭气产生和二次环境污染。
本发明还基于上述方法制备提供了一种有机肥。
本发明还提供了上述方法在固废处理方面的应用。
本发明的有益效果：
1、提高了堆肥产品总养分(即氮磷钾)和腐殖质含量，以及堆肥的稳定性。
2、选用的外源添加剂[Gly][Cl]添加量少，不超过1wt％，成本低。
3、减少了堆肥过程中的氮损失，减少了堆肥的臭气产生和二次环境污染。
4、产品的总养分含量达到《有机肥料》农业行业标准(NY525-2012)，无需额外添加其它无机肥。
具体实施方式
下述涉及的术语含义说明：
最高温度：30天堆肥过程中，堆体温度最高时的温度
木质纤维素降解率(wt.％)：
Figure BDA0003257454560000031
其中木质纤维素使用范氏纤维洗涤法测定。
总养分(wt.％)：指堆肥的氮磷钾含量之和，测定方法参考《有机肥料》农业行业标准(NY525-2012)。
腐殖质(g/kg)：是有机质通过微生物作用形成的复杂、较稳定的大分子有机化合物，测定方法参考《沼渣与餐厨废弃物、牛粪联合堆肥的腐殖化进程研究》。
TN(wt.％)：指堆肥的总氮含量，测定方法参考《有机肥料》农业行业标准(NY525-2012)。
下述实施例涉及的原料的理化性质如下所示：
Figure BDA0003257454560000032
实施例1
(1)将秸秆粉碎至2cm以下，挑拣出餐厨废弃物中的餐巾纸、塑料等杂物，牛粪捏碎混匀；按秸秆、餐厨废弃物和牛粪的质量比为8:1:1混合均匀，调节初始碳氮比为25，获得堆体；
(2)分别取5kg堆体装入3个4.1×2.75×1.9L的泡沫箱中，相应加入堆体质量1％的[Gly][Cl]，然后加水调节含水率在60％，混合均匀；
(3)室温下开始发酵，发酵30天，获得有机肥。
测定得到最高温度、木质纤维素降解率、总养分和腐殖质的实验数据，均取平均值。结果见表1。
表1强化水稻秸秆联合堆肥所得有机肥的结果(σ＝0.28-2.24)
Figure BDA0003257454560000033
此实施例为最佳效果，此时条件为秸秆粉碎至2cm以下，初始C/N为25，含水率为60％，1％[Gly][Cl]添加剂。
实施例2
(1)将秸秆粉碎至2cm以下，挑拣出餐厨废弃物中的餐巾纸、塑料等杂物，牛粪捏碎混匀；按秸秆、餐厨废弃物和牛粪的质量比为8:1:1混合均匀，调节初始碳氮比为25，获得堆体；
(2)分别取5kg堆体装入3个4.1×2.75×1.9L的泡沫箱中，加入堆体质量0.5％的[Gly][Cl]，然后加水调节含水率在60％，混合均匀；
(3)室温下开始发酵，发酵30天，获得有机肥。
测得最高温度、木质纤维素降解率、总养分和腐殖质的实验数据，均取平均值。结果见表2。
表2强化水稻秸秆联合堆肥所得有机肥的结果(σ＝0.24-2.29)
Figure BDA0003257454560000041
对比例1
(1)将秸秆粉碎至2cm以下，挑拣出餐厨废弃物中的餐巾纸、塑料等杂物，牛粪捏碎混匀；按秸秆、餐厨废弃物和牛粪的质量比为8:1:1混合均匀，调节初始碳氮比为25，获得堆体；
(2)分别取5kg堆体装入3个4.1×2.75×1.9L的泡沫箱中，加水调节含水率在60％；
(3)室温下开始发酵，发酵30天，获得有机肥。
测定得到最高温度、木质纤维素降解率、总养分和腐殖质的实验数据，均取平均值。结果见表3。
表3强化水稻秸秆联合堆肥所得有机肥的结果(σ＝0.31-2.26)
Figure BDA0003257454560000042
对比例2
(1)将秸秆粉碎至2cm以下，挑拣出餐厨废弃物中的餐巾纸、塑料等杂物，牛粪捏碎混匀；按秸秆、餐厨废弃物和牛粪的质量比为4:2:1混合均匀，调节初始碳氮比为23，获得堆体；
(2)分别取5kg堆体装入3个4.1×2.75×1.9L的泡沫箱中，加水调节含水率在60％；
(3)室温下开始发酵，发酵30天，获得有机肥。
测得最高温度、木质纤维素降解率、总养分和腐殖质的实验数据，均取平均值。结果见表4。
表4强化水稻秸秆联合堆肥所得有机肥的结果(σ＝0.35-2.23)
Figure BDA0003257454560000051
对比例3
(1)将秸秆粉碎至2cm以下，挑拣出餐厨废弃物中的餐巾纸、塑料等杂物，牛粪捏碎混匀；按秸秆、餐厨废弃物和牛粪的质量比为8:1:1混合均匀，调节初始碳氮比为25，获得堆体；
(2)分别取5kg堆体装入3个4.1×2.75×1.9L的泡沫箱中，加水调节含水率在70％；
(3)室温下开始发酵，发酵30天。
测得最高温度、木质纤维素降解率、总养分和腐殖质的实验数据，均取平均值。结果见表5。
表5强化水稻秸秆联合堆肥所得有机肥的结果(σ＝0.35-2.22)
Figure BDA0003257454560000052
对比例4
参照实施例1，将步骤(3)中的离子液体由[Gly][Cl]替换为表6中所示的其他离子液体，其他不变：
(1)将秸秆粉碎至2cm以下，挑拣出餐厨废弃物中的餐巾纸、塑料等杂物，牛粪捏碎混匀；按秸秆、餐厨废弃物和牛粪的质量比为8:1:1混合均匀，调节初始碳氮比为25，获得堆体；
(2)分别取5kg堆体装入3个4.1×2.75×1.9L的泡沫箱中，相应加入堆质量1％的离子液体，然后加水调节含水率在60％，混合均匀；
(3)室温下开始发酵，发酵30天，获得有机肥。
测定得到最高温度、木质纤维素降解率、总养分和腐殖质的实验数据，均取平均值。结果见表6。
表6强化水稻秸秆联合堆肥所得有机肥的结果(σ＝0.28-2.24)
Figure BDA0003257454560000053
Figure BDA0003257454560000061
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)

1.一种强化秸秆联合堆肥的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将秸秆粉碎，然后与餐厨废弃物、牛粪混合，获得堆体；
(2)然后向堆体中加入离子液体作为外源添加剂，并加水调节含水率；
(3)室温环境开始发酵，发酵结束后获得有机肥。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，秸秆、餐厨废弃物和牛粪的质量比为8：(1-4)：(1-8)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，堆体的碳氮比控制在20-25。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，离子液体相对堆体的质量分数为0.5％-1％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，离子液体为氯化羧甲基铵。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，含水率为60％-70％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，发酵的时间为30天。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，秸秆粉碎至5cm以下。
9.权利要求1-8任一项所述方法制备得到的一种有机肥。
10.权利要求1-8任一项所述方法在固废处理方面的应用。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116422676A (zh) * 2022-10-13 2023-07-14 广东启源环境科技有限公司 一种低排放、碳减排以及资源化垃圾集成综合处理工艺

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009051884A1 (de) * 2009-11-04 2011-05-05 Blue Globe Energy Gmbh Bioraffinerie-Verfahren
CN108863616A (zh) * 2018-09-14 2018-11-23 安徽养地生态科技有限公司 一种秸秆两相发酵制备肥料的方法
CN110241141A (zh) * 2019-07-29 2019-09-17 江南大学 一种预处理木质纤维素提高厌氧发酵产气率的方法
CN112772574A (zh) * 2021-02-01 2021-05-11 吉林农业大学 一种基于鹿粪养殖蚯蚓的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009051884A1 (de) * 2009-11-04 2011-05-05 Blue Globe Energy Gmbh Bioraffinerie-Verfahren
CN108863616A (zh) * 2018-09-14 2018-11-23 安徽养地生态科技有限公司 一种秸秆两相发酵制备肥料的方法
CN110241141A (zh) * 2019-07-29 2019-09-17 江南大学 一种预处理木质纤维素提高厌氧发酵产气率的方法
CN112772574A (zh) * 2021-02-01 2021-05-11 吉林农业大学 一种基于鹿粪养殖蚯蚓的方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116422676A (zh) * 2022-10-13 2023-07-14 广东启源环境科技有限公司 一种低排放、碳减排以及资源化垃圾集成综合处理工艺

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