本發(fā)明屬于堆肥化處理領(lǐng)域，涉及一種減少堆肥中氮素損失的方法。
背景技術(shù)：
：高溫堆肥化是將固體有機廢棄物轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量有機肥的重要無害化和資源化途徑，它不僅可以解決規(guī)模化養(yǎng)殖場環(huán)境污染問題，而且對于發(fā)展有機肥、保持和提高土壤肥力，促進農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。但目前堆肥化過程中氮素損失比較嚴重，有些甚至可達到30-50％。糞便與垃圾堆肥中的有機物在分解的同時，大分子含氮化合物轉(zhuǎn)化為低分子含氮化合物而揮發(fā)，從而降低了肥效。因此在堆肥過程中，需采取防止氮的損失和保證肥質(zhì)的措施，提高其商品化價值。以畜禽糞便堆肥為例，畜禽糞的氮素揮發(fā)主要是新鮮畜禽糞便在貯存過程中的低分子含氮化合物揮發(fā)，主要有氨、三甲胺、二甲胺、一甲胺的揮發(fā)。氮素揮發(fā)將減少畜禽糞中的含氮量、降低其肥效。如何在堆肥過程中原位減少氮素損失，提高有機肥的養(yǎng)分價值具有重要意義。發(fā)達國家在控制氮素損失減少氨氣揮發(fā)方面采用多種方法，也有大量研究成果。但這些研究成果主要用于畜禽糞便儲存和運輸過程中，而在堆肥過程中較少采用控制氮素損失的工藝和技術(shù)。因而如何控制堆肥中的氮素損失，對提高堆肥中氮素含量，減少資源浪費和環(huán)境污染都具有重要意義。目前，堆肥過程中氮損失控制主要方式如下：(1)添加外源微生物石春芝等嘗試在堆肥中加入固氮菌和纖維素分解菌，利用兩者的互生作用，來提高堆肥的含氮量，從而提高堆肥的肥效。實驗證明，在固氮菌的作用下，堆肥的含氮量有一定提高，纖維素分解菌對固氮菌的生長有一定協(xié)同效應(yīng)。該項措施需要專門培制微生物，添加過程中又還需控制適當?shù)臏囟?、碳氮比等外界條件，其操作程序比較繁瑣。所以添加微生物培養(yǎng)劑的方法有其局限性。(2)化學(xué)添加劑化學(xué)物質(zhì)對畜禽糞的保氮除臭原理主要有兩大類：一是靠氧化劑的氧化，這類化學(xué)物質(zhì)有高錳酸鉀、次氯酸鹽等；二是靠中和劑的酸堿中和反應(yīng)，這類化學(xué)物質(zhì)有過磷酸鈣、硫酸亞鐵、稀硫酸等。針對氨具有弱堿性，能與酸性物質(zhì)反應(yīng)中和的原理，采取添加硫酸亞鐵鹽的方法保氮。添加較少用量的化學(xué)添加劑可以改變氮素存在形態(tài)，保氮效果較快，但成本高，副作用大，因化學(xué)添加劑中可能含有重金屬及其他有害物質(zhì)，使用過量可能影響堆肥進程，施入土壤可能破壞農(nóng)田土壤環(huán)境。所以需要一種簡單易行的方法來減少堆肥過程中氮素的損失，并且保證堆肥的腐熟度。技術(shù)實現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種減少堆肥中氮素損失的方法。為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：1.一種減少堆肥中氮素損失的方法，其操作步驟如下：(1)發(fā)酵基料中加入有機肥發(fā)酵菌劑，混勻，調(diào)節(jié)水份，使發(fā)酵基料含水率在50～55％，碼堆，待溫度升高到55-60℃時，再降低溫度到40-45℃后，開始翻堆；(2)翻堆后，強制通入含有臭氧的空氣，每小時通氣時間為5～30分鐘間歇性通氣，持續(xù)時間為8-15天，直至主發(fā)酵期結(jié)束。進一步，步驟(1)中所述發(fā)酵基料為如畜禽類糞污。進一步，步驟(1)中所述發(fā)酵基料為雞糞、黃粉蟲糞、秸稈和鋸末。進一步，步驟(1)中所述發(fā)酵基料C/N比為20～30:1。進一步，步驟(1)中所述有機肥發(fā)酵菌劑加入量按質(zhì)量百分比為0.1～1％。進一步，步驟(2)中所述含有臭氧的空氣中臭氧量為80～130mg/h.kg干基料，所述干基料為水分含量小于0.1％的發(fā)酵基料。以上任一項所述的一種減少堆肥中氮素損失的方法在處理有機廢棄物中的應(yīng)用。本發(fā)明的有益效果在于：通過一定量臭氧的加入，臭氧能夠氧化基料中原有或新產(chǎn)生的的有機無機氮化物，如有機胺、以及發(fā)酵初期產(chǎn)生的小分子氨基酸等，臭氧在氧化這些物質(zhì)的過程中，與發(fā)酵中的其他物質(zhì)結(jié)合，生成一系列穩(wěn)定的中間產(chǎn)物，有效減少揮發(fā)性氮化物的產(chǎn)生，將其保留在肥料中，提高肥料的含氮量，增加肥料肥效，減少對環(huán)境的污染。具體實施方式下面對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件或按照制造廠商所建議的條件。實施例1(1)將雞糞、黃粉蟲糞、秸稈、鋸末等物料混合，形成發(fā)酵基料，其C/N為25，調(diào)節(jié)含水率，使發(fā)酵基料的含水率為52％，加入有機肥發(fā)酵菌劑0.5％，待溫度升高到55℃后，再降溫到45℃時，翻堆，混勻，并將物料平均分為2份，一份作實驗組，一份對照組。(2)實驗組：強制通入含有臭氧的空氣，氣流流量6m3/h·m3，臭氧含量：100mg/h.kg干基料，所述干基料為含水量0.08％的發(fā)酵基料，通氣時間：20分鐘/小時，通氣12天，直至主發(fā)酵期結(jié)束，期間應(yīng)根據(jù)溫度上升后再下降時進行適當翻堆。(3)對照組：強制通入含有與實驗組相同流量的空氣，臭氧含量：0mg/h.kg干基料，所述干基料為含水量0.08％的發(fā)酵基料，通氣時間和實驗組相同，直至主發(fā)酵期結(jié)束。(4)測定含氮量、腐熟度的結(jié)果；含氮量測試方法：中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標準-有機肥料(NY525-2012)：實驗組的平均總氮量51.4g/kg干基料；對照組的平均總氮量46.3g/kg干基料。腐熟度測試：各稱取20g堆肥后的樣品，室溫下分別按1:10，1:20，1:30的肥水比加入去離子水，攪拌1min后靜置30min，再用慢速定量濾紙過濾，收集各濾液。在培養(yǎng)皿內(nèi)墊一張濾紙，各均勻放入100粒綠豆，加入樣品浸提液10mL。于27℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48h，計算平均發(fā)芽率，以蒸餾水作空白對照，每個樣品重復(fù)3次。培養(yǎng)期間，多次補充去離子水，使培養(yǎng)皿中的液體維持10mL左右，根據(jù)發(fā)芽率評價是否腐熟。測定結(jié)果如表1所示。氮素損失減少率％計算公式：氮素損失減少率％＝[(原料總氮量-對照組含氮量×收率)-(原料總氮量-實驗組含氮量×收率)]/(原料總氮量-對照組含氮量×收率)*100％本案例的平均收率為74.6％。表1實施例1實驗組和對照組測定結(jié)果堆肥腐熟度的評價很重要。在堆肥的過程中，堆肥的方法是否適當主要是靠堆肥腐熟度的評價來進行確定。用未腐熟的產(chǎn)品對土壤施肥后，會使有機肥中的微生物繼續(xù)利用土壤間隙的氧氣進行降解有機物的過程，從而造成土壤缺氧進而使植物根系缺氧，并產(chǎn)生H2S和NO等有害氣體。未腐熟的堆肥中不僅氮含量很低會造成微生物的氮饑餓使其攝取土壤中的氮，從而造成土壤缺氮的現(xiàn)象，而且還含有大量對植物的生長會產(chǎn)生抑制作用的植物毒性物質(zhì)，如低分子量的有機酸及多酚等會抑制植物的生長發(fā)育，而這些物質(zhì)會隨著堆肥進程逐漸地被轉(zhuǎn)化。多年來，國內(nèi)外許多學(xué)者為了研究堆肥腐熟度，建立一個合理統(tǒng)一的腐熟度指標，進行了大量細致化的研究。堆肥指標大致分為三類：物理指標、化學(xué)指標和生物指標。經(jīng)驗證明，僅以化學(xué)指標來評價堆肥腐熟度是不全面的，必須借助生物分析方法才可靠。這些生物學(xué)指標主要有呼吸作用、微生物種類和活性以及種子發(fā)芽指數(shù)率等。(1)對于好氧堆肥來講，微生物的耗氧速率反映了堆肥過程中的微生物活性的變化，堆肥腐熟期間的耗氧速率隨堆肥時間變化曲線顯得平滑，其值比堆肥初期明顯下降。(2)反映微生物活性變化的參數(shù)有酶活性、ATP和微生物量。其中酶的活性隨堆肥時間變化逐漸呈下降趨勢。(3)未腐熟的堆肥中含有對植物的生長發(fā)育起抑制作用毒性物質(zhì)，因此以堆肥水浸提液對植物種子的毒性試驗檢驗腐熟度是最精確和最有效的方法，錢宏兵等認為當發(fā)芽率超過80％時，可認為堆肥對植物已基本沒有毒性，基本腐熟，當發(fā)芽率超過90％時，堆肥可認為完全腐熟。所以本實驗用種子發(fā)芽率來作為評價腐熟度的指標，發(fā)芽率越高腐熟度越好，堆肥中的有機質(zhì)經(jīng)過礦化、腐殖化過程最后達到穩(wěn)定的程度，肥效好，進一步有利于作物生長。由表1可知，實施例1實驗組提高了堆肥的含氮量，且已經(jīng)達到完全腐熟。因為堆肥初期溫度上升階段，微生物大量繁殖，將基料中的氮素部分轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮擴散到大氣中，會造成氮素損失，但通入臭氧過早易抑制微生物的生長。而當堆肥初期溫度升高后又開始降低15℃左右就表示此時微生物活動逐漸減弱，這時翻堆強制通氣，通入的臭氧可以及時發(fā)揮其作用，提高其作用效率，從而減少堆肥中氮素損失，且對微生物的抑制作用有限。實施例2(1)將雞糞、黃粉蟲糞、秸稈、鋸末等物料混合，形成發(fā)酵基料，使C/N為20，調(diào)節(jié)含水率，使發(fā)酵基料的含水率為50％，加入有機肥發(fā)酵菌劑0.1％，待溫度升高到60℃后，再降溫到40℃時，翻堆，混勻，并將物料平均分為2份，一份作實驗組，一份對照組。(2)實驗組：強制通入含有臭氧的空氣，氣流流量6m3/h·m3，臭氧含量：80mg/h.kg干基料，所述干基料為含水量0.05％的發(fā)酵基料，通氣時間：30分鐘/小時，通氣10天，直至主發(fā)酵期結(jié)束，期間根據(jù)情況適當翻堆。(3)對照組：強制通入含有與實驗組相同流量的空氣，臭氧含量：0mg/h.kg干基料，所述干基料為含水量0.05％的發(fā)酵基料，通氣時間與實驗組相同，直至主發(fā)酵期結(jié)束。(4)測定含氮量、腐熟度的結(jié)果，測試方法同實施例1，測定結(jié)果如表2所示。本案例的平均收率為80.1％。表2實施例2實驗組和對照組測定結(jié)果測定指標實驗組對照組含氮量(g/kg干基料)62.555.3發(fā)芽率(％)9998氮素損失減少率(％)72.03由表2可知，在堆肥一定階段時候通入臭氧，臭氧能夠氧化基料中原有或新產(chǎn)生的有機無機氮化物，如有機胺、以及發(fā)酵初期產(chǎn)生的小分子氨基酸等，臭氧在氧化這些物質(zhì)的過程中，與發(fā)酵中的其他物質(zhì)結(jié)合，生成一系列穩(wěn)定的中間產(chǎn)物，有效減少揮發(fā)性氮化物的產(chǎn)生。實施例3(1)將雞糞、黃粉蟲糞、秸稈、鋸末等物料混合，形成發(fā)酵基料，使C/N為30，調(diào)節(jié)含水率，使發(fā)酵基料的含水率為50％，加入有機肥發(fā)酵菌劑0.8％，待溫度升高到55℃后，再降溫到45℃時，翻堆，混勻，并將物料平均分為2份，一份作實驗組，一份對照組。(2)實驗組：強制通入含有臭氧的空氣，氣流流量6m3/h·m3，臭氧含量：120mg/h.kg干基料，所述干基料為含水量0.06％的發(fā)酵基料，通氣時間：30分鐘/小時，通氣13天，直至主發(fā)酵期結(jié)束，期間根據(jù)情況適當翻堆。(3)對照組：強制通入含有與實驗組相同流量的空氣，臭氧含量：0mg/h.kg干基料，所述干基料為含水量0.06％的發(fā)酵基料，通氣時間與實驗組相同，直至主發(fā)酵期結(jié)束。(4)測定含氮量、腐熟度的結(jié)果，測試方法同實施例1，測定結(jié)果如表3所示。本案例的平均收率為79.3％。表3實施例3實驗組和對照組測定結(jié)果最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。當前第1頁1 2 3