專利名稱：應用Mg、P復合鹽進行廚余物好氧堆肥保氮的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于有機固體廢物處理技術領域，涉及一種應用Mg、 P復合鹽進行廚 余物好氧堆肥保氮的方法。
背景技術：
隨著人類生活質量的提高，廚余物的數(shù)量也在猛增，由于其水分及有機質含 量很高而不同于城市垃圾，容易腐爛并產生惡臭，對人類的生存環(huán)境和身體健康 產生了直接危害，成為社會的一大公害，因此，有必要對廚余物的處理進行研究。目前國內外對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；填埋法應用較廣泛，但填埋后產生的垃圾滲濾液較多，會污染地 下水；高溫好氧堆肥處理，處理周期短，有機物降解程度高，能有效地殺滅病原 微生物，但其高溫環(huán)境不易控制；經廚余垃圾處理機粉碎廚余物，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 菌或蚯蚓促進有機物的分解，產物作肥料；飼料化，對廚余垃圾先進行分類，營 養(yǎng)成分較高的廚余垃圾經過一系列相關的技術處理后，作為動物飼料的添加劑， 但變質的廚余物不能進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，可以利用產生的生物氣，發(fā)電供熱，但厭氧發(fā)酵 制生物氣技術的投資較大，堆肥方法的處理成本較低、工藝簡單，在我國處理廚 余物的技術以好氧堆肥為主。廚余物中有機質含量豐富，含氮量高，好氧堆肥就是對廚余中可生物降解的 有機物部分進行生物降解，并使之穩(wěn)定化、無害化和資源化。在堆肥過程中，一 個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、保證肥料肥效的關鍵因素，同時也減少由于氨的釋放造成的難 聞氣味以及對環(huán)境造成的污染。在堆肥過程中，碳/氮比、溫度、攪拌強度以及通風率是影響堆肥效果的幾個 重要因素，控制和優(yōu)化上述因素是必要的。根據(jù)研究，盡管對上述幾個因素進行
控制和優(yōu)化，但仍有較高的氮元素以氣體氨、氮氣或氮氧化物的形式損失(損失 率達50%-60%)。有研究認為添加鋸末、樹葉、干馬糞、泥炭、沸石等作為固定 劑能改善堆肥環(huán)境、增強堆料結構、吸收多余的水分、增加孔隙率，為堆肥微生 物營造一個良好的生長環(huán)境，提高氮的固定率，增強堆肥效果。但也有研究認為 采取上述措施在降低氮的損失方面沒有明顯的作用。因此廚余堆肥過程中如何真 正減少氮的損失，增強氮的固定作用，提高產物肥效是一個需要值得研究和解決 的問題。發(fā)明內容本發(fā)明旨在提供一種應用Mg、 P復合鹽進行廚余物好氧堆肥保氮的方法。利 用Mg、 P復合鹽作為固定劑，既能減量化和無害化處理廚余物，同時又能提高堆 肥產物的氮的肥效。其特征在于，通過加入一定量Mg、 P復合鹽，在堆肥產物中 可形成鳥糞石(主要成分為MgNH4PCV6H20)，減少了氮的損失，加強了堆肥過程中氮的固定作用。鳥糞石溶解度很低，含有氮、磷兩種營養(yǎng)元素，本身是一種 很好的緩釋肥，從而達到廚余物堆肥的有效資源化。本發(fā)明采用以下技術方案實現(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、樹葉、肉類、大豆和接種土壤組成的模 擬廚余物裝入堆肥反應桶中，然后加入Mg、 P復合鹽溶液。(2) 裝上反應桶蓋子，從反應桶底部通風，速率為3L/min，即能滿足堆肥 反應中所需的氧氣，又能對反應器中的濕度和溫度進行調節(jié)，同時打開反應桶頂 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，堆肥反應開始，取原 樣樣品。(3) 堆肥開始后，每6小時取樣品一次，每天共四次，同時進行翻堆，每 次取樣品的時間相同，堆肥反應持續(xù)24天。2) 堆肥樣品中順4+->^的測定 堆肥樣品中NH4+-N的含量采用蒸餾法測定。3) 效果試驗
分析無Mg、 P復合鹽時堆肥產物與有Mg、 P復合鹽時的堆肥產物NH4+-N 固定率。通過對比表明Mg、 P復合鹽不僅能提高有機質的降解程度，更重要的是能在堆肥過程中形成鳥糞石，從而提高了堆肥產物的肥效。所述模擬廚余物中的碳氮比C : N=16 : 1 (質量比)。所述Mg、 P復合鹽依次為K3P04-MgS04、 K2HP04-MgS04、 KH2P04-MgS04三種復合鹽。所述三種Mg、 P復合鹽與水溶劑質量比依次為0.734、 0.673、 0.612。所述向廚余物中加入Mg、 P復合鹽溶液的添加量與廚余物的質量比為依次 為0.121、 0.117、 0.113。所述堆肥反應器中的溫度是由上部控溫計、下部控溫計自動控制空壓泵運 行，進行通風量調節(jié)。所述應用Mg、 P復合鹽進行廚余物快速堆肥的裝置，其組成是在反應桶1 內裝有堆肥原料2，上部控溫計3、下部控溫計4插入堆肥原料2中央，反應桶l(fā) 的底部設置布氣盤14，滲濾液導出管5安裝在反應桶1的桶底上，廢氣導管13 從反應桶蓋12引出后通過一閥門插入氨捕集阱8、氨捕集阱8的上口穿出一導管 插入帶氧氣監(jiān)測器7的收集阱內；冷凝器6套在插入氧氣監(jiān)測器7導管外周上； 空氣流量計9接在反應桶1的底部的新鮮空氣導入管11上；空壓泵IO接在空氣 流量計9后面。本發(fā)明的積極效果經過24天的堆肥處理，與對比實驗相比較， K3P04-MgS04、 K2HP04-MgS04、 KH2P04-MgS04三種復合鹽的加入，堆肥產物 中NH4+-N固定率依次提高了 55.44°/。、 34.39%及19.54%，堆肥過程不但提高了 有機物的降解程度和堆肥產物的穩(wěn)定性，而且加強了氮的固定效果，提高了堆肥 產物的肥效，實現(xiàn)了廚余物的減量化與資源化。綜上所述，應用Mg、 P復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(O應用Mg、 P復合鹽堆肥處理廚余物，提高了有機質的降解率，可形成 鳥糞石，加強了氮的固定效果，降低了氣態(tài)氨的損失，堆肥產物中NH4+-N含量
顯著增加，提高了堆肥產物在農業(yè)中的利用價值。(2)應用Mg、 P鹽堆肥處理廚余物，節(jié)省了能源，又實現(xiàn)了固體廢物的減 量化和資源化，因而具有很高的實用性和應用價值。


圖1本發(fā)明所采用的堆肥系統(tǒng)示意圖。圖2堆肥產品中氨氮含量比較圖。 圖3堆肥產品中有機質含量比較圖。
具體實施方式
空白實驗由馬鈴薯、稻米、胡蘿卜、樹葉、肉類、大豆和接種土壤組成的 模擬廚余物(C:N=16:1) 10kg裝入堆肥反應桶1中，空壓泵10提供空氣量3L/min， 以保證反應桶的濕度和溫度(S7(TC)，該堆肥系統(tǒng)內部溫度條件由上部控溫計3、 下部控溫計4自動控制空壓泵10運行，進行通風量調節(jié)，進行模擬廚余物堆肥 處理實驗。堆肥開始時取原樣樣品，以后每隔6小時取樣品一次，每天共4次， 同時進行翻堆，每次取樣品的時間相同，堆肥反應持續(xù)24天，達到穩(wěn)定狀態(tài)。 測定樣品中的>^4+含量。對比實驗l:將由馬鈴薯、稻米、胡蘿卜、樹葉、肉類、大豆和接種土壤組 成的模擬廚余物(C: N=16: 1) 10kg裝入堆肥反應桶1中，加入一定比例的Mg、 P復合鹽(K3P04-MgS04)溶液1210g，空壓泵10提供空氣量3L/min，以 保證反應桶的濕度和溫度(S7(TC)，該堆肥系統(tǒng)內部溫度條件由上部控溫計3、 下部控溫計4自動控制空壓泵IO運行，進行通風量調節(jié)，進行模擬廚余物堆肥 處理實驗。堆肥開始時取原樣樣品，以后每天每隔6小時取樣品一次，每天共4 次，同時進行翻堆，每次取樣品的時間相同，堆肥反應持續(xù)24天，達到穩(wěn)定狀 態(tài)。測定樣品中的,4+->!含量。滲濾液由滲濾液導出管5導出系統(tǒng)，新鮮空氣 由新鮮空氣導入管11經空壓泵10、空氣流量計9和一個控制閥進入系統(tǒng)，廢氣 由反應桶蓋子12上的廢氣導管13排出。對比實驗2:由馬鈴薯、稻米、胡蘿卜、樹葉、肉類、大豆和接種土壤組成 的模擬廚余物(C: N=16: 1) 10kg裝入堆肥反應桶中，加入一定比例的Mg、 P
復合鹽(K2HP04-MgS04)溶液inOg，空壓泵10提供空氣量3L/min，以保證反 應桶的濕度和溫度(￡70°C)，該堆肥系統(tǒng)內部溫度條件由上部控溫計3、下部控 溫計4自動控制空壓泵IO運行，進行通風量調節(jié)，進行模擬廚余物堆肥處理實 驗。堆肥開始時取原樣樣品，以后每天每隔6小時取樣品一次，每天共4次，同 時進行翻堆，每次取樣品的時間相同，堆肥反應持續(xù)24天，達到穩(wěn)定狀態(tài)。測 定樣品中的NH4+-N含量。滲濾液由滲濾液導出管5導出系統(tǒng)，新鮮空氣由新鮮 空氣導入管11經空壓泵10、空氣流量計9和一個控制閥進入系統(tǒng)，廢氣由反應 桶蓋子12上的廢氣導管13排出。對比實驗3:由馬鈴薯、稻米、胡蘿卜、樹葉、肉類、大豆和接種土壤組成 的模擬廚余物(C: N=16: 1) 10kg裝入堆肥反應桶中，加入一定比例的Mg、 P 復合鹽(KH2P04-MgS04)溶液1130g，空壓泵10提供空氣量3L/min，以保證反 應桶的濕度和溫度(S7(TC)，該堆肥系統(tǒng)內部溫度條件由上部控溫計3、下部控 溫計4自動控制空壓泵IO運行，進行通風量調節(jié)，進行模擬廚余物堆肥處理實 驗。堆肥開始時取原樣樣品，以后每天每隔6小時取樣品一次，每天共4次，同 時進行翻堆，每次取樣品的時間相同，堆肥反應持續(xù)24天，達到穩(wěn)定狀態(tài)。測 定樣品中的NH4+-N含量。滲濾液由滲濾液導出管5導出系統(tǒng)，新鮮空氣由新鮮 空氣導入管11經空壓泵10、空氣流量計9和一個控制閥進入系統(tǒng)，廢氣由反應 桶蓋子12上的廢氣導管13排出。如圖2所示從圖中可以看出，堆肥反應趨于穩(wěn)定狀態(tài)時，應用Mg、 P復 合鹽的廚余物堆肥過程，堆肥產品中氨氮含量明顯比空白樣品的氨氮含量低。經 過24天的堆肥處理，堆肥產物中NH/-N含量分別降低到對比實驗氨氮含量的 44,56%、 63,61%和80.46%，換言之，與空白實驗相比較，K3P04-MgS04、 K2HP(VMgS04及KH2P04-MgS04三種復合鹽的加入，堆肥產物中NH/-N固定 率依次提高了 55.44%、 34.39%及19.54%，堆肥過程不但提高了堆肥產物的穩(wěn)定 性，而且又大大提高了堆肥產物的肥效。如圖3所示從圖中可以看出，堆肥反應處于穩(wěn)定狀態(tài)時，應用Mg、 P復 合鹽的廚余物堆肥經過24天的堆肥處理，與空白實驗相比較，對比實驗l、對比
實驗2堆肥產物中有機質降解速率分別提高了 16.17%和9.78%，而對比實驗3堆 肥產物中有機質降解程度則降低了 8.80%。
通過上述對比，向由馬鈴薯、稻米、胡蘿卜、樹葉、肉類、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復合鹽，在一定的通風條件下， 保持堆肥系統(tǒng)處于室內溫度條件，進行模擬廚余物堆肥處理，并在堆肥過程中適 時的進行翻堆。分析有Mg、 P復合鹽時堆肥產物與無Mg、 P復合鹽時堆肥產物 中皿4+->1與有機質含量，通過對比，堆肥產物中NH4+-N固定率提高了 20 60%， 發(fā)現(xiàn)應用Mg、 P復合鹽不但能提高堆肥產品的肥效和提高了堆肥產物的穩(wěn)定性， 且在一定程度上能提高有機質的降解速率與降解程度。實現(xiàn)了廚余物的減量化與 資源化。
權利要求
1.一種應用Mg、P復合鹽進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、樹葉、肉類、大豆和接種土壤組成的模擬廚余物中加入Mg、P復合鹽溶液，在通風條件下，保持堆肥系統(tǒng)溫度不超過70℃，進行模擬廚余物堆肥處理，并在堆肥過程中適時地進行翻堆。
2. 根據(jù)權利要求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復合鹽依次為K3P04-MgS04、 K2HP04-MgSOjnKH2P04-MgS04。
4. 根據(jù)權利要求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復合鹽溶液中Mg、 P復合鹽與水溶劑質量比依次為0.734、 0.673和0.612。
5. 根據(jù)權利要求1所述的廚余物好氧堆肥保氮方法，其特征是Mg、 P復合鹽 溶液的添加量與廚余物的質量比依次為0.121、 0.117禾n 0.113。
6. 根據(jù)權利要求1所述的廚余物好氧堆肥保氮方法，其特征是通風量為 3!Vmin。
7. 根據(jù)權利要求1所述的廚余物好氧堆肥保氮方法，其特征是加入Mg、 P復 合鹽后可形成鳥糞石(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，其特征是堆肥反應桶底 部設有壓縮空氣導入裝置、布氣盤和滲濾液導出管，其頂部設有廢氣導出管。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于有機固體廢物處理技術領域，涉及一種應用Mg、P復合鹽進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、樹葉、肉類、大豆和接種土壤組成的模擬廚余物中加入Mg、P復合鹽溶液，在通風條件下，保持堆肥系統(tǒng)溫度不超過70℃，進行模擬廚余物堆肥處理，并在堆肥過程中適時地進行翻堆。分析有Mg、P復合鹽時堆肥產物與無Mg、P復合鹽時堆肥產物中NH₄⁺-N與有機質含量，通過對比，堆肥產物中NH₄⁺-N固定率提高了20～60％，發(fā)現(xiàn)應用Mg、P復合鹽不但能提高堆肥產品的肥效和提高了堆肥產物的穩(wěn)定性，且在一定程度上能提高有機質的降解速率與降解程度。實現(xiàn)了廚余物的減量化與資源化。
文檔編號C05F9/04GK101125768SQ20071012029
公開日2008年2月20日 申請日期2007年8月15日 優(yōu)先權日2007年8月15日
發(fā)明者輝 余, 孫雪凌, 楷 安, 張白羽, 況 彭, 魚 李, 蘇本生, 黃國和 申請人:華北電力大學