專(zhuān)利名稱(chēng)：應(yīng)用Mg、P復(fù)合鹽進(jìn)行廚余物好氧堆肥保氮的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有機(jī)固體廢物處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用Mg、 P復(fù)合鹽進(jìn)行廚 余物好氧堆肥保氮的方法。
背景技術(shù)：
隨著人類(lèi)生活質(zhì)量的提高，廚余物的數(shù)量也在猛增，由于其水分及有機(jī)質(zhì)含 量很高而不同于城市垃圾，容易腐爛并產(chǎn)生惡臭，對(duì)人類(lèi)的生存環(huán)境和身體健康 產(chǎn)生了直接危害，成為社會(huì)的一大公害，因此，有必要對(duì)廚余物的處理進(jìn)行研究。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于廚余的處理或處置方式有直接排放可造成環(huán)境污染，并且 易疾病的傳播；填埋法應(yīng)用較廣泛，但填埋后產(chǎn)生的垃圾滲濾液較多，會(huì)污染地 下水；高溫好氧堆肥處理，處理周期短，有機(jī)物降解程度高，能有效地殺滅病原 微生物，但其高溫環(huán)境不易控制；經(jīng)廚余垃圾處理機(jī)粉碎廚余物，直接排入下水 道，或者是蒸發(fā)水分使其減量化，減小廚余垃圾的體積，或者是資源化，利用細(xì) 菌或蚯蚓促進(jìn)有機(jī)物的分解，產(chǎn)物作肥料；飼料化，對(duì)廚余垃圾先進(jìn)行分類(lèi)，營(yíng) 養(yǎng)成分較高的廚余垃圾經(jīng)過(guò)一系列相關(guān)的技術(shù)處理后，作為動(dòng)物飼料的添加劑， 但變質(zhì)的廚余物不能進(jìn)行資源化作為飼料添加劑；比較常用的生物處理法一般為 厭氧發(fā)酵制生物氣和好氧堆肥，可以利用產(chǎn)生的生物氣，發(fā)電供熱，但厭氧發(fā)酵 制生物氣技術(shù)的投資較大，堆肥方法的處理成本較低、工藝簡(jiǎn)單，在我國(guó)處理廚 余物的技術(shù)以好氧堆肥為主。廚余物中有機(jī)質(zhì)含量豐富，含氮量高，好氧堆肥就是對(duì)廚余中可生物降解的 有機(jī)物部分進(jìn)行生物降解，并使之穩(wěn)定化、無(wú)害化和資源化。在堆肥過(guò)程中，一 個(gè)重要的因素是如何減少氮元素的損失，穩(wěn)定和提高肥料中氮元素的含量，是提 高廚余堆肥效果、保證肥料肥效的關(guān)鍵因素，同時(shí)也減少由于氨的釋放造成的難 聞氣味以及對(duì)環(huán)境造成的污染。在堆肥過(guò)程中，碳/氮比、溫度、攪拌強(qiáng)度以及通風(fēng)率是影響堆肥效果的幾個(gè) 重要因素，控制和優(yōu)化上述因素是必要的。根據(jù)研究，盡管對(duì)上述幾個(gè)因素進(jìn)行
控制和優(yōu)化，但仍有較高的氮元素以氣體氨、氮?dú)饣虻趸锏男问綋p失(損失 率達(dá)50%-60%)。有研究認(rèn)為添加鋸末、樹(shù)葉、干馬糞、泥炭、沸石等作為固定 劑能改善堆肥環(huán)境、增強(qiáng)堆料結(jié)構(gòu)、吸收多余的水分、增加孔隙率，為堆肥微生 物營(yíng)造一個(gè)良好的生長(zhǎng)環(huán)境，提高氮的固定率，增強(qiáng)堆肥效果。但也有研究認(rèn)為 采取上述措施在降低氮的損失方面沒(méi)有明顯的作用。因此廚余堆肥過(guò)程中如何真 正減少氮的損失，增強(qiáng)氮的固定作用，提高產(chǎn)物肥效是一個(gè)需要值得研究和解決 的問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在提供一種應(yīng)用Mg、 P復(fù)合鹽進(jìn)行廚余物好氧堆肥保氮的方法。利 用Mg、 P復(fù)合鹽作為固定劑，既能減量化和無(wú)害化處理廚余物，同時(shí)又能提高堆 肥產(chǎn)物的氮的肥效。其特征在于，通過(guò)加入一定量Mg、 P復(fù)合鹽，在堆肥產(chǎn)物中 可形成鳥(niǎo)糞石(主要成分為MgNH4PCV6H20)，減少了氮的損失，加強(qiáng)了堆肥過(guò)程中氮的固定作用。鳥(niǎo)糞石溶解度很低，含有氮、磷兩種營(yíng)養(yǎng)元素，本身是一種 很好的緩釋肥，從而達(dá)到廚余物堆肥的有效資源化。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的 O模擬廚余物堆肥處理(1) 把由馬鈴薯、稻米、胡蘿卜、樹(shù)葉、肉類(lèi)、大豆和接種土壤組成的模 擬廚余物裝入堆肥反應(yīng)桶中，然后加入Mg、 P復(fù)合鹽溶液。(2) 裝上反應(yīng)桶蓋子，從反應(yīng)桶底部通風(fēng)，速率為3L/min，即能滿足堆肥 反應(yīng)中所需的氧氣，又能對(duì)反應(yīng)器中的濕度和溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)打開(kāi)反應(yīng)桶頂 部的廢氣管和底部的滲濾液排放管，并防止?jié)B濾液的累積，堆肥反應(yīng)開(kāi)始，取原 樣樣品。(3) 堆肥開(kāi)始后，每6小時(shí)取樣品一次，每天共四次，同時(shí)進(jìn)行翻堆，每 次取樣品的時(shí)間相同，堆肥反應(yīng)持續(xù)24天。2) 堆肥樣品中順4+->^的測(cè)定 堆肥樣品中NH4+-N的含量采用蒸餾法測(cè)定。3) 效果試驗(yàn)
分析無(wú)Mg、 P復(fù)合鹽時(shí)堆肥產(chǎn)物與有Mg、 P復(fù)合鹽時(shí)的堆肥產(chǎn)物NH4+-N 固定率。通過(guò)對(duì)比表明Mg、 P復(fù)合鹽不僅能提高有機(jī)質(zhì)的降解程度，更重要的是能在堆肥過(guò)程中形成鳥(niǎo)糞石，從而提高了堆肥產(chǎn)物的肥效。所述模擬廚余物中的碳氮比C : N=16 : 1 (質(zhì)量比)。所述Mg、 P復(fù)合鹽依次為K3P04-MgS04、 K2HP04-MgS04、 KH2P04-MgS04三種復(fù)合鹽。所述三種Mg、 P復(fù)合鹽與水溶劑質(zhì)量比依次為0.734、 0.673、 0.612。所述向廚余物中加入Mg、 P復(fù)合鹽溶液的添加量與廚余物的質(zhì)量比為依次 為0.121、 0.117、 0.113。所述堆肥反應(yīng)器中的溫度是由上部控溫計(jì)、下部控溫計(jì)自動(dòng)控制空壓泵運(yùn) 行，進(jìn)行通風(fēng)量調(diào)節(jié)。所述應(yīng)用Mg、 P復(fù)合鹽進(jìn)行廚余物快速堆肥的裝置，其組成是在反應(yīng)桶1 內(nèi)裝有堆肥原料2，上部控溫計(jì)3、下部控溫計(jì)4插入堆肥原料2中央，反應(yīng)桶l(fā) 的底部設(shè)置布?xì)獗P(pán)14，滲濾液導(dǎo)出管5安裝在反應(yīng)桶1的桶底上，廢氣導(dǎo)管13 從反應(yīng)桶蓋12引出后通過(guò)一閥門(mén)插入氨捕集阱8、氨捕集阱8的上口穿出一導(dǎo)管 插入帶氧氣監(jiān)測(cè)器7的收集阱內(nèi)；冷凝器6套在插入氧氣監(jiān)測(cè)器7導(dǎo)管外周上； 空氣流量計(jì)9接在反應(yīng)桶1的底部的新鮮空氣導(dǎo)入管11上；空壓泵IO接在空氣 流量計(jì)9后面。本發(fā)明的積極效果經(jīng)過(guò)24天的堆肥處理，與對(duì)比實(shí)驗(yàn)相比較， K3P04-MgS04、 K2HP04-MgS04、 KH2P04-MgS04三種復(fù)合鹽的加入，堆肥產(chǎn)物 中NH4+-N固定率依次提高了 55.44°/。、 34.39%及19.54%，堆肥過(guò)程不但提高了 有機(jī)物的降解程度和堆肥產(chǎn)物的穩(wěn)定性，而且加強(qiáng)了氮的固定效果，提高了堆肥 產(chǎn)物的肥效，實(shí)現(xiàn)了廚余物的減量化與資源化。綜上所述，應(yīng)用Mg、 P復(fù)合鹽堆肥處理廚余物與以往堆肥處理廚余物的方 法比較有如下優(yōu)點(diǎn)(O應(yīng)用Mg、 P復(fù)合鹽堆肥處理廚余物，提高了有機(jī)質(zhì)的降解率，可形成 鳥(niǎo)糞石，加強(qiáng)了氮的固定效果，降低了氣態(tài)氨的損失，堆肥產(chǎn)物中NH4+-N含量
顯著增加，提高了堆肥產(chǎn)物在農(nóng)業(yè)中的利用價(jià)值。(2)應(yīng)用Mg、 P鹽堆肥處理廚余物，節(jié)省了能源，又實(shí)現(xiàn)了固體廢物的減 量化和資源化，因而具有很高的實(shí)用性和應(yīng)用價(jià)值。


圖1本發(fā)明所采用的堆肥系統(tǒng)示意圖。圖2堆肥產(chǎn)品中氨氮含量比較圖。 圖3堆肥產(chǎn)品中有機(jī)質(zhì)含量比較圖。
具體實(shí)施方式
空白實(shí)驗(yàn)由馬鈴薯、稻米、胡蘿卜、樹(shù)葉、肉類(lèi)、大豆和接種土壤組成的 模擬廚余物(C:N=16:1) 10kg裝入堆肥反應(yīng)桶1中，空壓泵10提供空氣量3L/min， 以保證反應(yīng)桶的濕度和溫度(S7(TC)，該堆肥系統(tǒng)內(nèi)部溫度條件由上部控溫計(jì)3、 下部控溫計(jì)4自動(dòng)控制空壓泵10運(yùn)行，進(jìn)行通風(fēng)量調(diào)節(jié)，進(jìn)行模擬廚余物堆肥 處理實(shí)驗(yàn)。堆肥開(kāi)始時(shí)取原樣樣品，以后每隔6小時(shí)取樣品一次，每天共4次， 同時(shí)進(jìn)行翻堆，每次取樣品的時(shí)間相同，堆肥反應(yīng)持續(xù)24天，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。 測(cè)定樣品中的>^4+含量。對(duì)比實(shí)驗(yàn)l:將由馬鈴薯、稻米、胡蘿卜、樹(shù)葉、肉類(lèi)、大豆和接種土壤組 成的模擬廚余物(C: N=16: 1) 10kg裝入堆肥反應(yīng)桶1中，加入一定比例的Mg、 P復(fù)合鹽(K3P04-MgS04)溶液1210g，空壓泵10提供空氣量3L/min，以 保證反應(yīng)桶的濕度和溫度(S7(TC)，該堆肥系統(tǒng)內(nèi)部溫度條件由上部控溫計(jì)3、 下部控溫計(jì)4自動(dòng)控制空壓泵IO運(yùn)行，進(jìn)行通風(fēng)量調(diào)節(jié)，進(jìn)行模擬廚余物堆肥 處理實(shí)驗(yàn)。堆肥開(kāi)始時(shí)取原樣樣品，以后每天每隔6小時(shí)取樣品一次，每天共4 次，同時(shí)進(jìn)行翻堆，每次取樣品的時(shí)間相同，堆肥反應(yīng)持續(xù)24天，達(dá)到穩(wěn)定狀 態(tài)。測(cè)定樣品中的,4+->!含量。滲濾液由滲濾液導(dǎo)出管5導(dǎo)出系統(tǒng)，新鮮空氣 由新鮮空氣導(dǎo)入管11經(jīng)空壓泵10、空氣流量計(jì)9和一個(gè)控制閥進(jìn)入系統(tǒng)，廢氣 由反應(yīng)桶蓋子12上的廢氣導(dǎo)管13排出。對(duì)比實(shí)驗(yàn)2:由馬鈴薯、稻米、胡蘿卜、樹(shù)葉、肉類(lèi)、大豆和接種土壤組成 的模擬廚余物(C: N=16: 1) 10kg裝入堆肥反應(yīng)桶中，加入一定比例的Mg、 P
復(fù)合鹽(K2HP04-MgS04)溶液inOg，空壓泵10提供空氣量3L/min，以保證反 應(yīng)桶的濕度和溫度(￡70°C)，該堆肥系統(tǒng)內(nèi)部溫度條件由上部控溫計(jì)3、下部控 溫計(jì)4自動(dòng)控制空壓泵IO運(yùn)行，進(jìn)行通風(fēng)量調(diào)節(jié)，進(jìn)行模擬廚余物堆肥處理實(shí) 驗(yàn)。堆肥開(kāi)始時(shí)取原樣樣品，以后每天每隔6小時(shí)取樣品一次，每天共4次，同 時(shí)進(jìn)行翻堆，每次取樣品的時(shí)間相同，堆肥反應(yīng)持續(xù)24天，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。測(cè) 定樣品中的NH4+-N含量。滲濾液由滲濾液導(dǎo)出管5導(dǎo)出系統(tǒng)，新鮮空氣由新鮮 空氣導(dǎo)入管11經(jīng)空壓泵10、空氣流量計(jì)9和一個(gè)控制閥進(jìn)入系統(tǒng)，廢氣由反應(yīng) 桶蓋子12上的廢氣導(dǎo)管13排出。對(duì)比實(shí)驗(yàn)3:由馬鈴薯、稻米、胡蘿卜、樹(shù)葉、肉類(lèi)、大豆和接種土壤組成 的模擬廚余物(C: N=16: 1) 10kg裝入堆肥反應(yīng)桶中，加入一定比例的Mg、 P 復(fù)合鹽(KH2P04-MgS04)溶液1130g，空壓泵10提供空氣量3L/min，以保證反 應(yīng)桶的濕度和溫度(S7(TC)，該堆肥系統(tǒng)內(nèi)部溫度條件由上部控溫計(jì)3、下部控 溫計(jì)4自動(dòng)控制空壓泵IO運(yùn)行，進(jìn)行通風(fēng)量調(diào)節(jié)，進(jìn)行模擬廚余物堆肥處理實(shí) 驗(yàn)。堆肥開(kāi)始時(shí)取原樣樣品，以后每天每隔6小時(shí)取樣品一次，每天共4次，同 時(shí)進(jìn)行翻堆，每次取樣品的時(shí)間相同，堆肥反應(yīng)持續(xù)24天，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。測(cè) 定樣品中的NH4+-N含量。滲濾液由滲濾液導(dǎo)出管5導(dǎo)出系統(tǒng)，新鮮空氣由新鮮 空氣導(dǎo)入管11經(jīng)空壓泵10、空氣流量計(jì)9和一個(gè)控制閥進(jìn)入系統(tǒng)，廢氣由反應(yīng) 桶蓋子12上的廢氣導(dǎo)管13排出。如圖2所示從圖中可以看出，堆肥反應(yīng)趨于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，應(yīng)用Mg、 P復(fù) 合鹽的廚余物堆肥過(guò)程，堆肥產(chǎn)品中氨氮含量明顯比空白樣品的氨氮含量低。經(jīng) 過(guò)24天的堆肥處理，堆肥產(chǎn)物中NH/-N含量分別降低到對(duì)比實(shí)驗(yàn)氨氮含量的 44,56%、 63,61%和80.46%，換言之，與空白實(shí)驗(yàn)相比較，K3P04-MgS04、 K2HP(VMgS04及KH2P04-MgS04三種復(fù)合鹽的加入，堆肥產(chǎn)物中NH/-N固定 率依次提高了 55.44%、 34.39%及19.54%，堆肥過(guò)程不但提高了堆肥產(chǎn)物的穩(wěn)定 性，而且又大大提高了堆肥產(chǎn)物的肥效。如圖3所示從圖中可以看出，堆肥反應(yīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，應(yīng)用Mg、 P復(fù) 合鹽的廚余物堆肥經(jīng)過(guò)24天的堆肥處理，與空白實(shí)驗(yàn)相比較，對(duì)比實(shí)驗(yàn)l、對(duì)比
實(shí)驗(yàn)2堆肥產(chǎn)物中有機(jī)質(zhì)降解速率分別提高了 16.17%和9.78%，而對(duì)比實(shí)驗(yàn)3堆 肥產(chǎn)物中有機(jī)質(zhì)降解程度則降低了 8.80%。
通過(guò)上述對(duì)比，向由馬鈴薯、稻米、胡蘿卜、樹(shù)葉、肉類(lèi)、大豆和接種土壤 組成的模擬廚余物中，加入一定比例的Mg、 P復(fù)合鹽，在一定的通風(fēng)條件下， 保持堆肥系統(tǒng)處于室內(nèi)溫度條件，進(jìn)行模擬廚余物堆肥處理，并在堆肥過(guò)程中適 時(shí)的進(jìn)行翻堆。分析有Mg、 P復(fù)合鹽時(shí)堆肥產(chǎn)物與無(wú)Mg、 P復(fù)合鹽時(shí)堆肥產(chǎn)物 中皿4+->1與有機(jī)質(zhì)含量，通過(guò)對(duì)比，堆肥產(chǎn)物中NH4+-N固定率提高了 20 60%， 發(fā)現(xiàn)應(yīng)用Mg、 P復(fù)合鹽不但能提高堆肥產(chǎn)品的肥效和提高了堆肥產(chǎn)物的穩(wěn)定性， 且在一定程度上能提高有機(jī)質(zhì)的降解速率與降解程度。實(shí)現(xiàn)了廚余物的減量化與 資源化。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用Mg、P復(fù)合鹽進(jìn)行廚余物好氧堆肥保氮的方法，其特征是在由馬鈴薯、稻米、胡蘿卜、樹(shù)葉、肉類(lèi)、大豆和接種土壤組成的模擬廚余物中加入Mg、P復(fù)合鹽溶液，在通風(fēng)條件下，保持堆肥系統(tǒng)溫度不超過(guò)70℃，進(jìn)行模擬廚余物堆肥處理，并在堆肥過(guò)程中適時(shí)地進(jìn)行翻堆。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的廚余物好氧堆肥保氮的方法，其特征是所述模擬廚 余物原料的碳氮比C: N=16: 1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的廚余物好氧堆肥保氮方法，其特征是向廚余物中加 入三種Mg、 P復(fù)合鹽依次為K3P04-MgS04、 K2HP04-MgSOjnKH2P04-MgS04。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的廚余物好氧堆肥保氮方法，其特征是所述Mg、 P復(fù)合鹽溶液中Mg、 P復(fù)合鹽與水溶劑質(zhì)量比依次為0.734、 0.673和0.612。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的廚余物好氧堆肥保氮方法，其特征是Mg、 P復(fù)合鹽 溶液的添加量與廚余物的質(zhì)量比依次為0.121、 0.117禾n 0.113。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的廚余物好氧堆肥保氮方法，其特征是通風(fēng)量為 3!Vmin。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的廚余物好氧堆肥保氮方法，其特征是加入Mg、 P復(fù) 合鹽后可形成鳥(niǎo)糞石(主要成分為MgNH4PCV6H20)，能夠大幅度降低氮元素的 損失，提高了保氮率。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的廚余物好氧堆肥保氮方法，其特征是堆肥反應(yīng)桶底 部設(shè)有壓縮空氣導(dǎo)入裝置、布?xì)獗P(pán)和滲濾液導(dǎo)出管，其頂部設(shè)有廢氣導(dǎo)出管。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了屬于有機(jī)固體廢物處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用Mg、P復(fù)合鹽進(jìn)行廚余物好氧堆肥保氮的方法。該方法是在由馬鈴薯、稻米、胡蘿卜、樹(shù)葉、肉類(lèi)、大豆和接種土壤組成的模擬廚余物中加入Mg、P復(fù)合鹽溶液，在通風(fēng)條件下，保持堆肥系統(tǒng)溫度不超過(guò)70℃，進(jìn)行模擬廚余物堆肥處理，并在堆肥過(guò)程中適時(shí)地進(jìn)行翻堆。分析有Mg、P復(fù)合鹽時(shí)堆肥產(chǎn)物與無(wú)Mg、P復(fù)合鹽時(shí)堆肥產(chǎn)物中NH₄⁺-N與有機(jī)質(zhì)含量，通過(guò)對(duì)比，堆肥產(chǎn)物中NH₄⁺-N固定率提高了20～60％，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用Mg、P復(fù)合鹽不但能提高堆肥產(chǎn)品的肥效和提高了堆肥產(chǎn)物的穩(wěn)定性，且在一定程度上能提高有機(jī)質(zhì)的降解速率與降解程度。實(shí)現(xiàn)了廚余物的減量化與資源化。
文檔編號(hào)C05F9/04GK101125768SQ20071012029
公開(kāi)日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2007年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月15日
發(fā)明者輝 余, 孫雪凌, 楷 安, 張白羽, 況 彭, 魚(yú) 李, 蘇本生, 黃國(guó)和 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)