CN114105688A - 一种高效增热型堆肥自热颗粒及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
一种高效增热型堆肥自热颗粒及其制备方法和应用，属于垃圾处理技术领域，解决传统好氧堆肥法发酵高温期持续时间短、发酵周期长的技术问题，解决方案为：自热颗粒由内向外依次为芯部多孔陶瓷球核、壳层和膜层，自热颗粒的组成及其配比如下：铷铁硼磁粉、生物炭、胶结剂、嗜温菌剂、兼性嗜热菌剂、改性造孔剂、胶联剂、包膜材料和高岭土基材。并且，本发明还提供了自热颗粒的制备方法和应用，本发明充分利用垃圾物料中的有机物，增加了垃圾堆肥高温期时间，自热颗粒是在堆肥开始的时间段加入，自热颗粒中嗜热微生物活性增强，温度散失速度减缓，维持物料高温反应时间，加速垃圾物料中有机物的分解和矿化，压缩发酵周期，为垃圾堆肥提供了新思路。
Description
技术领域
本发明属于垃圾处理技术领域，具体涉及一种高效增热型堆肥自热颗粒及其制备方法和应用。
背景技术
随着我国城镇化水平提高，垃圾产生量不断增加，“垃圾围城”现象越发明显，越来越多研究人员关注垃圾处理相关问题。现阶段垃圾处理的方法主要有厌氧堆肥法、好氧堆肥法、厌氧好氧联合堆肥法、热解法、焚烧法和卫生填埋法等。其中，好氧堆肥法具有处理成本低、操作简单等优点。但传统好氧堆肥法具有发酵高温期持续时间短、发酵周期长等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服背景技术部分所述的不足，本发明提供一种高效增热型堆肥自热颗粒及其制备方法和应用。
本发明通过以下技术方案予以实现。
一种高效增热型堆肥自热颗粒，其中：所述自热颗粒的组成及其重量配比如下：铷铁硼磁粉6-9份、生物炭90-135份、胶结剂2-3份、嗜温菌剂40-60份、兼性嗜热菌剂40-60份、改性造孔剂40-60份、胶联剂5-7份、包膜材料2-3份和高岭土基材8-11份。
进一步地，所述生物炭为污水厂剩余污泥经高温分解后的产物；生物炭通常是指农林废弃物、污水厂剩余污泥等生物质，在缺氧和一定温度条件下热解形成的富碳产物；
所述胶结剂为酸沉木质素和木醋液组成的混合溶液；
所述嗜温菌剂为经微波筛选的嗜温菌剂；
所述兼性嗜热菌剂为经微波筛选的兼性嗜热菌剂；兼性嗜热菌为超高温菌，是指一类在65℃以上、甚至超过100℃也能正常生长的极端微生物。兼性嗜热菌在发酵环境中代谢快、世代时间短、菌种活性高、酶热稳定性好，并且其生物化学反应过程产生的高温能够快速杀死堆肥物料中的虫卵及致病菌。此外，高温还能促进有机物质的快速腐熟，具有很大的应用空间；
所述改性造孔剂为改性微晶纤维素；
所述胶联剂为从污泥中提取的ESP胞外聚合物浓缩液；
所述包膜材料为半精炼石蜡与聚乙烯的复合物，其中半精炼石蜡与聚乙烯的重量比为3：120。
进一步地，所述半精炼石蜡为巴西棕榈蜡。
进一步地，所述自热颗粒的芯部为芯部多孔陶瓷球核，芯部多孔陶瓷球核的外部包裹壳层，壳层的外部涂覆膜层，自热颗粒的粒径为6-10mm。
一种高效增热型堆肥自热颗粒的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备芯部多孔陶瓷球核：
S1-1、制备球状多孔陶瓷基体：
1)、3-氨丙基三乙氧基硅烷与乙醇混合，制得3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液，其中3-氨丙基三乙氧基硅烷的体积分数为7%；
2)、3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液中逐滴加入盐酸溶液，直至3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液恰好变为澄清，即表示到达APTES的水解反应终点；其中，盐酸溶液用于降低3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液的pH值；
3)、造孔剂改性处理：将步骤2)制得的3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液与造孔剂混合，60℃水浴加热180min；其中，3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液与造孔剂的质量体积比为1.0g：100mL；
4)、将步骤3)改性处理后的造孔剂与高岭土基材均匀混合，机械搅拌处理10min，搅拌速度为60r/min，然后利用陶瓷成球机制成高岭土-改性造孔剂坯体，坯体中高岭土基材与改性造孔剂的质量比为1:5；
5)、坯体烧制：将坯体放入加热炉中，空气气氛中加热至1300℃，升温速率为5℃/min，保温180min，烧制完成后取出自然冷却，制得球状多孔陶瓷基体留待后步使用；
S1-2、多孔陶瓷基体吸附兼性嗜热菌：
1)、将兼性嗜热菌剂加入步骤S1-1制备的多孔陶瓷基体中，其中1g多孔陶瓷基体对应的兼性嗜热菌剂的加入量不超过200mL，并且兼性嗜热菌剂的液面高出多孔陶瓷基体10~50mm；多孔陶瓷基体悬浮在兼性嗜热菌剂中吸附菌种；
2)、将兼性嗜热菌剂与多孔陶瓷基体在常温环境下振荡0.5-1h，静置1-2h后把废液倒掉，100-105℃干燥，制得芯部多孔陶瓷球核待用；
S2、芯部多孔陶瓷球核外部包裹壳层：
首先，将生物炭、铷铁硼磁粉、胶结剂以及包膜材料按照质量比90：6：2：2的配比混合并搅拌，并加热至100℃，使物料呈熔融状态；然后，将步骤S1制得的芯部多孔陶瓷球核与熔融态物料加入圆盘造粒机进行造粒，然后过圆孔固定筛，烘烤100-105℃后自然冷却至室温，留待后步使用；
S3、制备膜层：
将嗜温菌剂与胶联剂混合均匀后喷涂至步骤S2制得的壳层的外表面上，常温晾干，制得自热颗粒。
进一步地，在所述步骤S3中，嗜温菌剂经过高温筛选后能留下芽孢，嗜温菌剂的总有效活菌数大于2000亿/g。
进一步地，所述自热颗粒中包含的兼性嗜热菌与嗜温菌的菌体浓度在1.90×109CFU/g以上，活菌数大于4000亿个/g。
一种高效增热型堆肥自热颗粒的应用，包括以下步骤：
首先，将自热颗粒、垃圾物料与污泥通过传送带转入污泥发酵系统，自热颗粒的投加量占垃圾物料与污泥总质量的10-20%；
然后，斜坡内侧壁上安装微波加热发生装置，物料经斜坡转移到发酵平台上进行好氧自然发酵，堆体氧浓度≥5％，堆体所处的环境氧气体积含量为20-22％，在发酵平台上安装螺旋搅拌机，由风机提供氧气，通风速率为0.1~0.2L/min/kg；高温期发酵处理的条件为在65-100℃并持续6-10天，然后将物料进行静态发酵6-8天，经微生物发酵处理得到腐熟堆肥产物；微生物发酵过程中产生的渗滤液沿渗滤管道进入渗滤液处理设施，产生的臭气经集气罩进入臭气收集设施；
微波是一种通常指频率范围从300MHz到300GHz波长从lmm到lm左右的电磁波。其工作原理为微波电磁场与物料相互作用，为物料提供热能，使得堆肥物料温度升高，同时抑制物料中有害微生物活性或激励物料中有益微生物活性。 并且能显著减少传统污泥堆肥初期中温期的天数，使堆体提前进入高温期。同时提高堆肥能达到的最高温度，延长了堆体的持续高温时间，使得有机物分解更加充分；
最后，人工将腐熟堆肥产物转移到卸料口，再由卸料口皮带转移到卸料平台，通过电磁吸盘回收自热颗粒。
进一步地，所述污泥为污水厂剩余污泥，脱水率为50%；
所述微波加热发生装置与物料的平均距离为2m，功率为2000KW，微波频率是300MHz～300GHz，微波加热直至高温期结束；
所述好氧自然发酵过程中，通过底部铺设的微曝气系统与搅拌桨叶相结合的方式对混合物料进行好氧发酵。
进一步地，所述电磁吸盘的功率为200KW，采用悬挂式安装方式；工作时电磁吸盘吊装链条放下，悬挂在堆肥产物上方，打开电源，不断翻动堆肥产物，使自热颗粒吸附到电磁吸盘上，随后移至一旁空地，切断电磁吸盘电源，自热颗粒从电磁吸盘上脱落，从而实现了自热颗粒与堆肥产物的分离；不工作时电磁吸盘吊装链条收起，开关保持关闭。
电磁吸盘是一种运用用电生磁原理的机床附件产品。其工作过程为，通过内部线圈通电产生磁力，经导磁面板，对靠近面板表面的磁性颗粒产生吸引力，电磁力足够大时表现为磁性颗粒被吸在吸盘表面，电磁力不足以吸在表面时表现为磁性颗粒向吸盘方向存在移动趋势。通过线圈断电，磁力消失实现退磁，从而实现磁性颗粒与吸盘的分离。
与现有技术相比本发明的有益效果为：
1.本发明充分利用垃圾物料中的有机物，增加了垃圾堆肥高温期时间，为垃圾堆肥提供了新思路；
2.本发明通过微波实现堆肥物料和自热颗粒的快速增温，缩短菌种适应时间；
3.本发明能压缩发酵周期：自热颗粒是在堆肥开始的时间段加入，自热颗粒中嗜热微生物活性增强，温度散失速度减缓，维持物料高温反应时间，加速垃圾物料中有机物的分解和矿化。
4.本发明中的钕铁硼磁粉在电磁吸盘的外加磁场作用下，能快速将自热颗粒与堆肥产品分离，实现再生利用；
5.本发明中的以用量 20.0wt%的改性MCC为造孔剂制备多孔陶瓷，所得多孔陶瓷孔隙结构均匀，显气孔率高。
附图说明
图1为自热颗粒剖视结构示意图；图中，1为芯部多孔陶瓷球核，2为壳层，3为膜层。
图2为自热颗粒制备流程图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例均按照常规实验条件。另外，对于本领域技术人员而言，在不偏离本发明的实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
实施例1
一种高效增热型堆肥自热颗粒，芯部为芯部多孔陶瓷球核，芯部多孔陶瓷球核的外部包裹壳层，壳层的外部涂覆膜层，自热颗粒的粒径为6-10mm，总重为3g，其中：所述自热颗粒的组成及其重量配比如下：铷铁硼磁粉5份、生物炭90份、胶结剂2份、嗜温菌剂40份、兼性嗜热菌剂40份、改性造孔剂40份、胶联剂5份、包膜材料2份和高岭土基材8份，每份取0.015g。
进一步地，所述生物炭为污水厂剩余污泥经高温分解后的产物；
所述胶结剂为酸沉木质素和木醋液组成的混合溶液；
所述嗜温菌剂为经微波筛选的嗜温菌剂；
所述兼性嗜热菌剂为经微波筛选的兼性嗜热菌剂；
所述改性造孔剂为改性微晶纤维素；
所述胶联剂为从污泥中提取的ESP胞外聚合物浓缩液；
所述包膜材料为巴西棕榈蜡（半精炼石蜡）与聚乙烯的复合物，其中半精炼石蜡与聚乙烯的重量比为3：120。
一种高效增热型堆肥自热颗粒的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备芯部多孔陶瓷球核：
S1-1、制备球状多孔陶瓷基体：
1)、3-氨丙基三乙氧基硅烷与乙醇混合，制得3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液，其中3-氨丙基三乙氧基硅烷的体积分数为7%；
2)、3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液中逐滴加入盐酸溶液，直至3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液恰好变为澄清；
3)、造孔剂改性处理：将步骤2)制得的3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液与造孔剂混合，60℃水浴加热180min；其中，3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液与造孔剂的质量体积比为1.0g：100mL；
4)、将步骤3)改性处理后的造孔剂与高岭土基材均匀混合，机械搅拌处理10min，搅拌速度为60r/min，然后利用陶瓷成球机制成高岭土-改性造孔剂坯体，坯体中高岭土基材与改性造孔剂的质量比为1:5；
5)、坯体烧制：将坯体放入加热炉中，空气气氛中加热至1300℃，升温速率为5℃/min，保温180min，烧制完成后取出自然冷却，制得球状多孔陶瓷基体留待后步使用；
S1-2、多孔陶瓷基体吸附兼性嗜热菌：
1)、将兼性嗜热菌剂加入步骤S1-1制备的多孔陶瓷基体中，其中1g多孔陶瓷基体对应的兼性嗜热菌剂的加入量不超过200mL，并且兼性嗜热菌剂的液面高出多孔陶瓷基体10~50mm；
2)、将兼性嗜热菌剂与多孔陶瓷基体在常温环境下振荡0.5h，静置1h后把废液倒掉，100℃干燥，制得芯部多孔陶瓷球核待用；
S2、芯部多孔陶瓷球核外部包裹壳层：
首先，将生物炭、铷铁硼磁粉、胶结剂以及包膜材料按照质量比90：6：2：2的配比混合并搅拌，并加热至100℃，使物料呈熔融状态；然后，将步骤S1制得的芯部多孔陶瓷球核与熔融态物料加入圆盘造粒机进行造粒，然后过圆孔固定筛，烘烤100℃后自然冷却至室温，留待后步使用；
S3、制备膜层：
嗜温菌剂经过高温筛选后能留下芽孢，嗜温菌剂的总有效活菌数大于2000亿/g，将嗜温菌剂与胶联剂混合均匀后喷涂至步骤S2制得的壳层的外表面上，常温晾干，制得自热颗粒，自热颗粒中包含的兼性嗜热菌与嗜温菌的菌体浓度在1.90×109CFU/g以上，活菌数大于4000亿个/g。
一种高效增热型堆肥自热颗粒的应用，包括以下步骤：
首先，将自热颗粒、垃圾物料与污泥通过传送带转入污泥发酵系统，自热颗粒的投加量占垃圾物料与污泥总质量的10%；
然后，斜坡内侧壁上安装微波加热发生装置，物料经斜坡转移到发酵平台上进行好氧自然发酵，堆体氧浓度≥5％，堆体所处的环境氧气体积含量为20％，在发酵平台上安装螺旋搅拌机，由风机提供氧气，通风速率为0.1L/min/kg；高温期发酵处理的条件为在65℃并持续6-10天，然后将物料进行静态发酵6-8天，经微生物发酵处理得到腐熟堆肥产物；微生物发酵过程中产生的渗滤液沿渗滤管道进入渗滤液处理设施，产生的臭气经集气罩进入臭气收集设施；
最后，人工将腐熟堆肥产物转移到卸料口，再由卸料口皮带转移到卸料平台，通过电磁吸盘回收自热颗粒。
进一步地，所述污泥为污水厂剩余污泥，脱水率为50%；
所述微波加热发生装置与物料的平均距离为2m，功率为2000KW，微波频率是300MHz，微波加热直至高温期结束；
所述好氧自然发酵过程中，通过底部铺设的微曝气系统与搅拌桨叶相结合的方式对混合物料进行好氧发酵。
进一步地，所述电磁吸盘的功率为200KW，采用悬挂式安装方式；工作时电磁吸盘吊装链条放下，悬挂在堆肥产物上方，打开电源，不断翻动堆肥产物，使自热颗粒吸附到电磁吸盘上，随后移至一旁空地，切断电磁吸盘电源，自热颗粒从电磁吸盘上脱落；不工作时电磁吸盘吊装链条收起，开关保持关闭。
某污泥堆肥厂，原设计采用“静态堆肥+翻抛”堆肥工艺，存在发酵时间长、处理能力低、气味较大等问题。堆肥方式保留了原来的条堆形式，其优点在于对于处理能力大的堆肥设施，进出料作业简单、灵活，效率高、能耗低。使用本实施例改造后的技术方案，主要包括添加混料系统及堆肥区通风控制，使整个堆肥厂保留了原来的堆肥形式的基础上，增加了堆肥的温度、氧含量的控制以及重要菌种的可重复利用系统，增加了通风优化控制系统。通过改造地面，以较小的土方工程完成了强制通风布风系统。
实施例2
一种高效增热型堆肥自热颗粒，芯部为芯部多孔陶瓷球核，芯部多孔陶瓷球核的外部包裹壳层，壳层的外部涂覆膜层，自热颗粒的粒径为6-10mm，总重约为3g，其中：所述自热颗粒的组成及其重量配比如下：铷铁硼磁粉9份、生物炭135份、胶结剂3份、嗜温菌剂60份、兼性嗜热菌剂60份、改性造孔剂60份、胶联剂7份、包膜材料3份和高岭土基材11份，每份取0.023g。
进一步地，所述生物炭为污水厂剩余污泥经高温分解后的产物；
所述胶结剂为酸沉木质素和木醋液组成的混合溶液；
所述嗜温菌剂为经微波筛选的嗜温菌剂；
所述兼性嗜热菌剂为经微波筛选的兼性嗜热菌剂；
所述改性造孔剂为改性微晶纤维素；
所述胶联剂为从污泥中提取的ESP胞外聚合物浓缩液；
所述包膜材料为巴西棕榈蜡（半精炼石蜡）与聚乙烯的复合物，其中半精炼石蜡与聚乙烯的重量比为3：120。
一种高效增热型堆肥自热颗粒的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备芯部多孔陶瓷球核：
S1-1、制备球状多孔陶瓷基体：
1)、3-氨丙基三乙氧基硅烷与乙醇混合，制得3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液，其中3-氨丙基三乙氧基硅烷的体积分数为7%；
2)、3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液中逐滴加入盐酸溶液，直至3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液恰好变为澄清；
3)、造孔剂改性处理：将步骤2)制得的3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液与造孔剂混合，60℃水浴加热180min；其中，3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液与造孔剂的质量体积比为1.0g：100mL；
4)、将步骤3)改性处理后的造孔剂与高岭土基材均匀混合，机械搅拌处理10min，搅拌速度为60r/min，然后利用陶瓷成球机制成高岭土-改性造孔剂坯体，坯体中高岭土基材与改性造孔剂的质量比为1:5；
5)、坯体烧制：将坯体放入加热炉中，空气气氛中加热至1300℃，升温速率为5℃/min，保温180min，烧制完成后取出自然冷却，制得球状多孔陶瓷基体留待后步使用；
S1-2、多孔陶瓷基体吸附兼性嗜热菌：
1)、将兼性嗜热菌剂加入步骤S1-1制备的多孔陶瓷基体中，其中1g多孔陶瓷基体对应的兼性嗜热菌剂的加入量不超过200mL，并且兼性嗜热菌剂的液面高出多孔陶瓷基体10~50mm；
2)、将兼性嗜热菌剂与多孔陶瓷基体在常温环境下振荡1h，静置2h后把废液倒掉，100-105℃干燥，制得芯部多孔陶瓷球核待用；
S2、芯部多孔陶瓷球核外部包裹壳层：
首先，将生物炭、铷铁硼磁粉、胶结剂以及包膜材料按照质量比90：6：2：2的配比混合并搅拌，并加热至100℃，使物料呈熔融状态；然后，将步骤S1制得的芯部多孔陶瓷球核与熔融态物料加入圆盘造粒机进行造粒，然后过圆孔固定筛，烘烤105℃后自然冷却至室温，留待后步使用；
S3、制备膜层：
嗜温菌剂经过高温筛选后能留下芽孢，嗜温菌剂的总有效活菌数大于2000亿/g，将嗜温菌剂与胶联剂混合均匀后喷涂至步骤S2制得的壳层的外表面上，常温晾干，制得自热颗粒，自热颗粒中包含的兼性嗜热菌与嗜温菌的菌体浓度在1.90×109CFU/g以上，活菌数大于4000亿个/g。
一种高效增热型堆肥自热颗粒的应用，包括以下步骤：
首先，将自热颗粒、垃圾物料与污泥通过传送带转入污泥发酵系统，自热颗粒的投加量占垃圾物料与污泥总质量的10-20%；
然后，斜坡内侧壁上安装微波加热发生装置，物料经斜坡转移到发酵平台上进行好氧自然发酵，堆体氧浓度≥5％，堆体所处的环境氧气体积含量为22％，在发酵平台上安装螺旋搅拌机，由风机提供氧气，通风速率为0.2L/min/kg；高温期发酵处理的条件为在100℃并持续6-10天，然后将物料进行静态发酵6-8天，经微生物发酵处理得到腐熟堆肥产物；微生物发酵过程中产生的渗滤液沿渗滤管道进入渗滤液处理设施，产生的臭气经集气罩进入臭气收集设施；
最后，人工将腐熟堆肥产物转移到卸料口，再由卸料口皮带转移到卸料平台，通过电磁吸盘回收自热颗粒。
进一步地，所述污泥为污水厂剩余污泥，脱水率为50%；
所述微波加热发生装置与物料的平均距离为2m，功率为2000KW，微波频率是300GHz，微波加热直至高温期结束；
所述好氧自然发酵过程中，通过底部铺设的微曝气系统与搅拌桨叶相结合的方式对混合物料进行好氧发酵。
进一步地，所述电磁吸盘的功率为200KW，采用悬挂式安装方式；工作时电磁吸盘吊装链条放下，悬挂在堆肥产物上方，打开电源，不断翻动堆肥产物，使自热颗粒吸附到电磁吸盘上，随后移至一旁空地，切断电磁吸盘电源，自热颗粒从电磁吸盘上脱落；不工作时电磁吸盘吊装链条收起，开关保持关闭。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种高效增热型堆肥自热颗粒，其特征在于：所述自热颗粒的组成及其重量配比如下：铷铁硼磁粉6-9份、生物炭90-135份、胶结剂2-3份、嗜温菌剂40-60份、兼性嗜热菌剂40-60份、改性造孔剂40-60份、胶联剂5-7份、包膜材料2-3份和高岭土基材8-11份。
2.根据权利要求1所述的一种高效增热型堆肥自热颗粒，其特征在于：
所述生物炭为污水厂剩余污泥经高温分解后的产物；
所述胶结剂为酸沉木质素和木醋液组成的混合溶液；
所述嗜温菌剂为经微波筛选的嗜温菌剂；
所述兼性嗜热菌剂为经微波筛选的兼性嗜热菌剂；
所述改性造孔剂为改性微晶纤维素；
所述胶联剂为从污泥中提取的ESP胞外聚合物浓缩液；
所述包膜材料为半精炼石蜡与聚乙烯的复合物，其中半精炼石蜡与聚乙烯的重量比为3：120。
3.根据权利要求2所述的一种高效增热型堆肥自热颗粒，其特征在于：所述半精炼石蜡为巴西棕榈蜡。
4.根据权利要求1所述的一种高效增热型堆肥自热颗粒，其特征在于：所述自热颗粒的芯部为芯部多孔陶瓷球核，芯部多孔陶瓷球核的外部包裹壳层，壳层的外部涂覆膜层，自热颗粒的粒径为6-10mm。
5.一种如权利要求1所述高效增热型堆肥自热颗粒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、制备芯部多孔陶瓷球核：
S1-1、制备球状多孔陶瓷基体：
1)、3-氨丙基三乙氧基硅烷与乙醇混合，制得3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液，其中3-氨丙基三乙氧基硅烷的体积分数为7%；
2)、3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液中逐滴加入盐酸溶液，直至3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液恰好变为澄清；
3)、造孔剂改性处理：将步骤2)制得的3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液与造孔剂混合，60℃水浴加热180min；其中，3-氨丙基三乙氧基硅烷-乙醇溶液与造孔剂的质量体积比为1.0g：100mL；
4)、将步骤3)改性处理后的造孔剂与高岭土基材均匀混合，机械搅拌处理10min，搅拌速度为60r/min，然后利用陶瓷成球机制成高岭土-改性造孔剂坯体，坯体中高岭土基材与改性造孔剂的质量比为1:5；
5)、坯体烧制：将坯体放入加热炉中，空气气氛中加热至1300℃，升温速率为5℃/min，保温180min，烧制完成后取出自然冷却，制得球状多孔陶瓷基体留待后步使用；
S1-2、多孔陶瓷基体吸附兼性嗜热菌：
1)、将兼性嗜热菌剂加入步骤S1-1制备的多孔陶瓷基体中，其中1g多孔陶瓷基体对应的兼性嗜热菌剂的加入量不超过200mL，并且兼性嗜热菌剂的液面高出多孔陶瓷基体10~50mm；
2)、将兼性嗜热菌剂与多孔陶瓷基体在常温环境下振荡0.5-1h，静置1-2h后把废液倒掉，100-105℃干燥，制得芯部多孔陶瓷球核待用；
S2、芯部多孔陶瓷球核外部包裹壳层：
首先，将生物炭、铷铁硼磁粉、胶结剂以及包膜材料按照质量比90：6：2：2的配比混合并搅拌，并加热至100℃，使物料呈熔融状态；然后，将步骤S1制得的芯部多孔陶瓷球核与熔融态物料加入圆盘造粒机进行造粒，然后过圆孔固定筛，烘烤100-105℃后自然冷却至室温，留待后步使用；
S3、制备膜层：
将嗜温菌剂与胶联剂混合均匀后喷涂至步骤S2制得的壳层的外表面上，常温晾干，制得自热颗粒。
6.根据权利要求5所述的一种高效增热型堆肥自热颗粒的制备方法，其特征在于：在所述步骤S3中，嗜温菌剂经过高温筛选后能留下芽孢，嗜温菌剂的总有效活菌数大于2000亿/g。
7.根据权利要求5所述的一种高效增热型堆肥自热颗粒的制备方法，其特征在于：所述自热颗粒中包含的兼性嗜热菌与嗜温菌的菌体浓度在1.90×109CFU/g以上，活菌数大于4000亿个/g。
8.一种如权利要求1所述的高效增热型堆肥自热颗粒的应用，其特征在于包括以下步骤：
首先，将自热颗粒、垃圾物料与污泥通过传送带转入污泥发酵系统，自热颗粒的投加量占垃圾物料与污泥总质量的10-20%；
然后，斜坡内侧壁上安装微波加热发生装置，物料经斜坡转移到发酵平台上进行好氧自然发酵，堆体氧浓度≥5％，堆体所处的环境氧气体积含量为20-22％，在发酵平台上安装螺旋搅拌机，由风机提供氧气，通风速率为0.1~0.2L/min/kg；高温期发酵处理的条件为在65-100℃并持续6-10天，然后将物料进行静态发酵6-8天，经微生物发酵处理得到腐熟堆肥产物；微生物发酵过程中产生的渗滤液沿渗滤管道进入渗滤液处理设施，产生的臭气经集气罩进入臭气收集设施；
最后，人工将腐熟堆肥产物转移到卸料口，再由卸料口皮带转移到卸料平台，通过电磁吸盘回收自热颗粒。
9.根据权利要求8所述的一种高效增热型堆肥自热颗粒的应用，其特征在于：
所述污泥为污水厂剩余污泥，脱水率为50%；
所述微波加热发生装置与物料的平均距离为2m，功率为2000KW，微波频率是300MHz～300GHz，微波加热直至高温期结束；
所述好氧自然发酵过程中，通过底部铺设的微曝气系统与搅拌桨叶相结合的方式对混合物料进行好氧发酵。
10.根据权利要求8所述的一种高效增热型堆肥自热颗粒的应用，其特征在于：所述电磁吸盘的功率为200KW，采用悬挂式安装方式；工作时电磁吸盘吊装链条放下，悬挂在堆肥产物上方，打开电源，不断翻动堆肥产物，使自热颗粒吸附到电磁吸盘上，随后移至一旁空地，切断电磁吸盘电源，自热颗粒从电磁吸盘上脱落；不工作时电磁吸盘吊装链条收起，开关保持关闭。
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