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一種利用堆肥反應(yīng)器生產(chǎn)高硝酸根濃度有機(jī)肥的方法

文檔序號(hào):9741824閱讀:1421來源:國知局
一種利用堆肥反應(yīng)器生產(chǎn)高硝酸根濃度有機(jī)肥的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種利用堆肥反應(yīng)器生產(chǎn)高硝酸根濃度有機(jī)肥的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,化肥消耗量巨大,但由于化學(xué)肥料施用于土壤后產(chǎn)生固定、分解、揮發(fā)等一系列反應(yīng),造成肥料的利用率偏低,其中氮肥的利用率僅為20?30%。這不僅造成養(yǎng)分資源的浪費(fèi),同時(shí)還造成土壤板結(jié)、次生鹽漬化、地下水污染等一系列環(huán)境問題。同時(shí)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國每年都會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄生物質(zhì),年產(chǎn)各種農(nóng)作物秸桿有8億多噸,畜禽糞便17億3000萬噸,餐廚垃圾6000萬噸,污水污泥3000萬噸。這些資源目前大部分被填埋或直接焚燒處理,造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。
[0003]好氧堆肥是廢棄生物質(zhì)減量化、資源化的主要方法,且過程生產(chǎn)的堆肥產(chǎn)品富含腐殖質(zhì)和一定的氮(N)、磷(P)、鉀(K),可作為良好的土壤調(diào)理劑和有機(jī)肥料。我國政府不僅鼓勵(lì)施用堆肥產(chǎn)品進(jìn)行有機(jī)栽培,而且也非常重視通過施用堆肥產(chǎn)品而改善土地。目前市場(chǎng)上,利用堆肥化方法從家畜糞尿生產(chǎn)的有機(jī)肥價(jià)格為300?500元/噸,有機(jī)肥價(jià)格保持較高的水平。由于這一商機(jī)的原因,目前全國有4000多家有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)銷售有機(jī)肥。盡管如此,由于技術(shù)方面的原因,絕大多數(shù)廠家無法生產(chǎn)出品質(zhì)優(yōu)良的有機(jī)肥。
[0004]碳氮比(C/N)較低的有機(jī)物料如:禽畜糞便、污水污泥、廚余垃圾等在好氧堆肥過程中會(huì)有大量的氮損失,其中揮發(fā)的氨氣(NH3)占了總氮損失的46.8 %?90 %,NH3是酸雨的催化物質(zhì)和堆肥中所排臭氣的主要成分,大量的氨氣揮發(fā)會(huì)給空氣環(huán)境造成污染;同時(shí),氨大量揮發(fā)會(huì)直接導(dǎo)致生產(chǎn)的有機(jī)肥產(chǎn)品中氮含量的降低,進(jìn)而影響有機(jī)肥品質(zhì),降低其農(nóng)業(yè)利用價(jià)值。氮是植物營養(yǎng)所需的最大量元素,尤其是硝態(tài)氮(硝酸根)是很多植物可以直接利用的氮形態(tài),考慮到有機(jī)肥的質(zhì)量,一般期望含有較高濃度的硝酸根。
[0005]盡管希望獲得較高的硝酸根含量,但由于現(xiàn)有方法不能很好的創(chuàng)造利于生物硝化的條件,導(dǎo)致硝酸根生成未發(fā)生或不能順利發(fā)生,進(jìn)而導(dǎo)致最終產(chǎn)品堆肥中硝酸根含量較低,目前文獻(xiàn)報(bào)道的制得的有機(jī)肥的硝酸根濃度最高僅為數(shù)千mg/kg-干重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于提供一種新的堆肥方法,利用開發(fā)的堆肥反應(yīng)器,通過優(yōu)化堆肥過程操作參數(shù)(高溫保持時(shí)間和通氣率),減少堆肥過程中氨氣大量揮發(fā);由于設(shè)計(jì)的堆肥反應(yīng)器可有效降低堆肥過程中物料水分,促進(jìn)了二級(jí)發(fā)酵硝化反應(yīng)進(jìn)行,生產(chǎn)得到高氮含量(硝酸根含量)的有機(jī)肥,增加廢棄生物質(zhì)中氮的利用效率。
[0007]本發(fā)明利用堆肥反應(yīng)器生產(chǎn)高硝酸根濃度有機(jī)肥的方法,它是采用如下堆肥裝置生產(chǎn)有機(jī)肥:所述堆肥裝置包括保溫殼、堆肥室和控制器,所述堆肥室設(shè)置在保溫殼內(nèi)部,所述堆肥室外側(cè)壁與保溫殼之間形成一腔體A,堆肥室外壁上設(shè)有加熱帶,堆肥室內(nèi)部靠近底部位置設(shè)有支撐底板,所述支撐底板與堆肥室底部形成腔體B,所述腔體B通過進(jìn)氣管道與外部連通,所述進(jìn)氣管道位于保溫殼外部一端連接有氣體流量計(jì)和電磁閥,所述保溫殼頂部設(shè)有出氣管道,所述出氣管道一端位于保溫殼內(nèi)部,另一端位于保溫殼外部,所述出氣管道位于保溫殼外部一端連接有吸收瓶,所述保溫殼內(nèi)部還設(shè)有溫度傳感器,所述加熱帶、溫度傳感器、氣體流量計(jì)和電磁閥與控制器電連接,所述保溫殼包括殼體和殼蓋,所述殼蓋位于殼體頂部,殼蓋內(nèi)表面由中間向邊緣逐漸向下傾斜。
[0008]優(yōu)選地,所述堆肥裝置中,溫度傳感器包括第一溫度傳感器和第二溫度傳感器,所述第一溫度傳感器設(shè)置在堆肥室內(nèi)部,所述第二溫度傳感器設(shè)置在堆肥室上方;
[0009]優(yōu)選地,所述堆肥裝置中,電磁閥有兩個(gè),并聯(lián)在進(jìn)氣管道上。
[0010]優(yōu)選地,所述堆肥裝置中,吸收瓶至少有兩個(gè),所述吸收瓶串聯(lián)在出氣管道上,吸收瓶中裝有液體,吸收瓶中氣體管路進(jìn)氣端位于液面下方,吸收瓶中氣體管路出氣端位于液面上方;
[0011]優(yōu)選地,所述堆肥裝置中,出氣管道上還連接有冷卻管、冷凝水收集瓶和干燥管,所述冷卻管設(shè)置在冷凝水收集瓶進(jìn)氣端,所述干燥管設(shè)置在冷凝水收集瓶出氣端,干燥管內(nèi)裝有干燥硅膠。
[0012]優(yōu)選地,所述堆肥裝置中,出氣管道末端并聯(lián)連接有兩個(gè)出氣管路,一根出氣管路上設(shè)有球閥和CO2檢測(cè)器,另一根出氣管路長通,所述CO2檢測(cè)器與控制器電連接;
[0013]優(yōu)選地,所述堆肥裝置中,保溫殼包括殼體和殼蓋,所述殼蓋位于殼體頂部,殼體和殼蓋均為為雙層結(jié)構(gòu),兩層之間有間隙,所述間隙里填充保溫泡沫。
[0014]其中,所述堆肥的步驟如下:取待堆肥物料,投入堆肥室內(nèi),升溫至60°C,然后在60°C恒溫3-6天,優(yōu)選為3天,再降溫至35°C,然后在35°C恒溫至堆肥結(jié)束;期間,持續(xù)通入空氣。
[0015]其中,所述投入的物料為畜禽糞便、餐廚垃圾、農(nóng)業(yè)廢棄物如秸桿、污泥等一種或者多種。
[0016]優(yōu)選地,所述待堆肥物料的投入量為反應(yīng)器體積的70-80%。
[0017]其中,所述物料的含水量為55-72%,優(yōu)選地為65-72%,進(jìn)一步優(yōu)選為70_72%;所述物料的C/N比為5.6-18,優(yōu)選為18。
[0018]優(yōu)選地,所述升溫的速度為0.5?2°C/小時(shí)。
[0019]優(yōu)選地,所述降溫是自然降溫。
[0020]自然降溫:降溫過程加熱帶不工作,不加熱,溫度自然降低。
[0021 ] 優(yōu)選地,所述通入空氣的量為0.2?0.4L/min/kg-干重。
[0022]優(yōu)選地,堆肥的總時(shí)間為60天。
[0023]本發(fā)明還提供了前述方法制備得到的有機(jī)肥。
[0024]本發(fā)明方法可以有效減少堆肥過程中氨氣大量揮發(fā)導(dǎo)致的氮大量損失的問題,制備得到的有機(jī)肥氮含量(尤其是硝酸根含量)高,應(yīng)用前景良好。
[0025]顯然,根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容,按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段,在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下,還可以做出其它多種形式的修改、替換或變更。
[0026]以下通過實(shí)施例形式的【具體實(shí)施方式】,對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)例。凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明堆肥裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0028]圖中:1-電磁閥、2-氣體流量計(jì)、3-進(jìn)氣管道、4—堆肥室、5-支撐底板、6_腔體B、7_殼體、8-殼蓋、9-保溫泡沫、10-加熱帶、11-第一溫度傳感器、12-第二溫度傳感器、13-吸收瓶、14-冷卻管、15-冷凝水收集瓶、16-干燥管、17-干燥硅膠、18-球閥、19_C02檢測(cè)器、20-控制器、21-保溫殼、22-冷凝水收集器、23-腔體A、24-出氣管道。
【具體實(shí)施方式】
[0029]實(shí)施例1本發(fā)明堆肥方法
[0030]1、原料
[0031]牛糞,含水量為80%,C/N比為18,來自于雙流縣附近某奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)。
[0032]2、堆肥方法
[0033]2.1原料預(yù)處理
[0034]取牛糞,壓榨,使其含水量為70-72 %。
[0035]2.2堆肥
[0036]堆肥裝置如圖1所示,包括保溫殼21、堆肥室4和控制器20,保溫殼21包括殼體7和殼蓋8,殼蓋8蓋在殼體7頂部,殼蓋8內(nèi)表面由中間向邊緣逐漸向下傾斜,殼體7和殼蓋8均為為雙層結(jié)構(gòu),兩層之間有間隙,間隙里填充保溫泡沫9;堆肥室4設(shè)置在保溫殼21內(nèi)部,堆肥室4外側(cè)壁與保溫殼21之間形成一腔體A23,堆肥室4外壁上設(shè)有加熱帶10,保溫殼21內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)溫度傳感器,第一溫度傳感器11設(shè)置在堆肥室4內(nèi)部,第二溫度傳感器12設(shè)置在堆肥室4上方,堆肥室4內(nèi)部靠近底部位置設(shè)有支撐底板5,支撐底板5與堆肥室4底部形成腔體B6,腔體B6通過進(jìn)氣管道3與外部連通,進(jìn)氣管道3位于保溫殼21外部一端連接有氣體流量計(jì)2和電磁閥I,電磁閥I有兩個(gè),并聯(lián)在進(jìn)氣管道3上;保溫殼21頂部設(shè)有出氣管道12,出氣管道12—端位于保溫殼21內(nèi)部,另一端位于保溫殼21外部,出氣管道12位于保溫殼21外部一端串聯(lián)連接有兩個(gè)吸收瓶13,吸收瓶13中裝有液體,吸收瓶13中氣體管路進(jìn)氣端位于液面下方,吸收瓶13中氣體管路出氣端位于液面上方,出氣管道12上還連接有冷卻管14、冷凝水收集瓶15和干燥管16,冷卻管14設(shè)置在冷凝水收集瓶15進(jìn)氣端,干燥管16設(shè)置在冷凝水收集瓶15出氣端,干燥管16內(nèi)裝有干燥硅膠17,出氣管道12末端并聯(lián)連接有兩個(gè)出氣管路,一根出氣管路上設(shè)有球閥18和CO2檢測(cè)器19,另一根出氣管路長通;加熱帶10、溫度傳感器
11、氣體流量計(jì)2、電磁閥I和CO2檢測(cè)器19與控制器20電連接。
[0037]運(yùn)行方式:
[0038](I)投料:取預(yù)處理后的物料,投入反應(yīng)器中,投入的量為反應(yīng)器體積的70%。
[0039](2)堆肥工藝:
[0040]—級(jí)發(fā)酵:在投料后,堆肥室內(nèi)堆體溫度逐漸升高至溫度為60°C (設(shè)置升溫速度為
0.5°C/小時(shí),升溫速度低于0.5°C/小時(shí)時(shí)用加熱帶進(jìn)行加熱),進(jìn)氣量(通入的氣體為空氣)為0.2L/min/kg-干重(此干重是指投入的物料的干重);維持堆肥室內(nèi)的溫度(60°C)3天,進(jìn)氣量為0.2L/min/kg-干重;
[0041 ] 二級(jí)發(fā)酵:一級(jí)發(fā)酵結(jié)束后自然降溫至堆肥室內(nèi)的溫度為35°C,進(jìn)氣量為0.2L/min/kg-干重;維持堆肥室內(nèi)的溫度(35°C),進(jìn)氣量為0.2L/min/kg-干重。
[0042]堆肥過程(包括一級(jí)發(fā)酵和二級(jí)發(fā)酵)共持續(xù)60天。
[0043]3、檢測(cè)方法
[0044]氨氣揮發(fā)量:通過測(cè)定硫酸溶液(硫酸溶液置于吸收瓶13中,堆肥過程中,揮發(fā)氨氣隨通入的氣體一起排入吸收瓶中,硫酸溶液會(huì)吸附排出氣體中的氨氣,因此通過檢測(cè)硫酸溶液中的NH4+濃度確即可確定排出氣體中氨氣量)中的NH4+濃度確定,NH4+濃度用陽離子色譜分析儀測(cè)定;
[0045]硝酸根濃度:通過測(cè)定堆肥后有機(jī)肥樣品的水提取液中的NO3-濃度確定,NO3-濃度用陰離子色譜分析儀測(cè)定;
[0046]總氮損失率:利用元素分析儀測(cè)定原料中的N元素含量和堆肥后有機(jī)肥中的N元素含量,兩者差值即氮元素?fù)p失。
[0047]4、檢測(cè)結(jié)果
[0048](I)氨氣揮發(fā)量
[0049]10.3go
[0050](2)硝酸根濃度
[0051]15511.6mg/kg-干重。
[0052](3)總氮損失率
[0053]25.7%。
[0054]試驗(yàn)結(jié)果說明,采用本發(fā)明方法堆肥,氨氣揮發(fā)少,總氮損失率低,制得的有機(jī)肥硝酸根含量高達(dá)數(shù)萬mg/kg-干重,品質(zhì)好。
[0055]實(shí)施例2本發(fā)明堆肥方法
[0056]1、原料
[0057]雞糞,含水量為78.2%,C/N比為7.5,來自于雙流縣附近某蛋雞養(yǎng)殖場(chǎng)。
[0058]2、堆肥方法
[0059]2.1原料預(yù)處理
[0060]取雞糞,壓榨,使其含水量為70-72 %。
[0061]2.2堆肥
[0062]堆肥裝置同實(shí)施例1。
[0063]運(yùn)行方式:
[0064](I)投料:取預(yù)處理后的物料,投入反應(yīng)器中,投入的量為反應(yīng)器體積的80%。
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