一種高溫堆肥保氮除臭劑及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種有機固體廢物堆肥化過程減少氨氣和硫化氫揮發的高溫堆肥保 氮除臭劑，以及一種有機廢物堆肥化過程中控制氮素損失降低臭味污染的原位控制方法。
【背景技術】
[0002] 高溫堆肥過程中普遍存在臭味污染和氮素損失的現象。臭味成分主要是氨氣、硫 化氫和一些含硫揮發性有機化合物。臭味污染不僅關系到堆肥工廠的能否存在，同時，如何 在堆肥中保持盡可能多的氮素是獲得高質量堆肥產品很重要的一個目標，因為高含氮量就 意味著堆肥價值的增加，同時也可減少氨的揮發。在堆肥化過程中幾乎所有氮素的損失都 是由于有機氮化合物分解導致氨釋放所致，由于氨是比空氣輕的氣體，因此會從堆體中逸 出。堆肥化過程中的氮素損失受堆肥物料組成、物料C/N比、pH值、通風/溫度、濕度和堆 肥添加劑等的共同影響。與其他固體有機廢棄物相比較，養殖場畜禽糞尿含有更多的氮素 養分，在堆肥化過程中會發生大量氮素損失，通常畜禽糞便高溫堆肥過程中，氮素損失可達 16%~76%，同時畜禽糞便堆肥化處理不同程度存在臭味污染問題。
[0003] 堆肥化過程的升溫階段和高溫階段是氮素損失的主要時期，也是臭氣釋放量最大 的時期，這兩個階段進行氮素損失控制，特別是原位控制成為關鍵問題。目前，國內外高溫 堆肥過程中的氮損失控制方法主要有2大類：（1)改變堆肥工藝條件，如保障適量的通風、 適當的濕度、控溫等。（2)在堆肥過程中加入添加劑，加入的物質主要有：①微生物制劑，利 用微生物來調控堆肥過程中有機物料氮、碳的代謝，保留更多的氮養分，或通過微生物固氮 等途徑減少氮損失。②富含碳的物質，如作物秸桿、泥炭等，目的是使物料C/N比升高，減 少氮損失；③吸附劑，如沸石、黏土、椰殼纖維等吸附性能強；④金屬鹽類化合物，如MgCl 2, MgSO4, MnSO4, CuSO4, Al2 (SO4) 3和過磷酸鈣等，在堆肥混料過程中加入過磷酸、鎂鹽可形成磷 酸銨的配合物從而減少氨揮發的損失。
[0004] 以上方法各有優點，也都存在一定的技術和經濟局限性，比如添加各種堆肥添加 劑均需要一定條件，有些添加劑使用效果不穩定等。另外，在有機廢物的堆肥化過程中，微 生物對有機物的分解、以及各種添加劑與堆肥化所產生的氨氣等的反應等都是在堆料間隙 中有機物顆粒表面的一層液態膜中進行，反應體系內有機物顆粒間隙的物化條件對堆肥化 進程和堆肥結果有重要的影響。因此，降低堆肥化過程中氨氣和硫化氫等臭味污染，減少氮 素損失，特別是堆肥化過程中的原位控制方法，需要更多的方法和途徑。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提供一種高溫堆肥保氮除臭劑及其應用。
[0006] 本發明所采取的技術方案是： 一種高溫堆肥保氮除臭劑，其主要由氯化鈣、氯化鐵、烷基糖苷和水組成。
[0007] 作為優選的，所述的高溫堆肥保氮除臭劑主要由下述重量份數的物質組成：氯化 鈣15-50份，氯化鐵5-15份，烷基糖苷0. 05-0. 30份和水50-100份。
[0008] 所述高溫堆肥保氮除臭劑的制備方法，步驟如下：將氯化鈣充分溶于水中，攪拌條 件下緩慢加入氯化鐵和APG，得到一種棕黃色溶液。
[0009] 以上所述的高溫堆肥保氮除臭劑在高溫堆肥中的應用。具體使用方法為：在堆肥 開始時將固體有機廢物和其他輔料進行初步混合，按每1000 kg堆料添加 IO-IOOkg的保氮 除臭劑，并與堆料進一步混合均勻后進行堆肥。同時在堆肥化過程中需要對堆料進行翻堆 和/或補水、除塵時，將保氮除臭劑稀釋100-200倍，通過向堆料噴灑保氮除臭劑，可進一步 實現保氮除臭目的。
[0010] 工作原理，堆肥化過程的升溫階段和高溫階段是臭氣釋放量最大的時期，也是氮 素損失的主要時期。這兩個階段進行氮素損失控制特別是原位控制，是控制堆肥臭氣污染 的關鍵問題。氯化鈣和氯化鐵均可與氨氣反應生成氯化銨，同時氯化鐵可作為氧化劑與硫 化氫反應生成單質硫，體系中主要化學反應： CaCl2 + 2NH3 · H2O + CO2 = CaCO3 I + 2NH4C1 + H2O ; FeCl3 + 3ΝΗ3·Η20 = Fe(OH)3 I + 2NH4C1 ; 2FeCl3 + H2S = 2FeCl2 + S I + HCl ； HCl + NH3 · H2O = NH4Cl + H2O0
[0011] 在高溫堆肥化過程中，微生物對有機物的分解、以及各種添加劑與氨氣等的反應 等都是在堆料間隙中有機物顆粒表面的一層液態膜中進行，反應體系內有機物顆粒間隙的 物化條件對堆肥化進程有重要的影響。本發明的保氮除臭劑中添加生物基表面活性劑APG， 它是以葡萄糖和天然脂肪醇為原料制成的，除了具有傳統烷基糖苷表面活性劑的優異性能 外，還具有無毒、刺激性低，易于生物降解等獨特的性能，烷基糖苷被認為是一種環境友好 的綠色的表面活性劑。APG能顯著降低有機堆料的固一液界面的表面張力，使堆料中的水在 有機物顆粒表面形成穩定的液膜，最大可能地為堆肥微生物的生化反應和上述化學反應提 供表面環境，實現保氮除臭目的。
[0012] 本發明能原位控制高溫堆肥過程產生的氨和硫化氫揮發導致的臭味污染，亦即減 少堆肥過程氮素的損失，增加了堆肥成品的有效養分含量。本發明操作簡單易行，利于推 廣。
【具體實施方式】
[0013] 下面結合實施例對本發明作進一步的說明，但并不局限于此。實施例中所采用的 烷基糖苷（APG)、氯化鐵（FeCl 3)和氯化鈣（CaCl2)等均可從市場購買得到。
[0014] 實施例1 本發明的一種高溫堆肥保氮除臭劑，其組成為：氯化鈣I. 5kg ;氯化鐵0. 5kg ;烷基糖苷 (APG) 0· 05kg 和清水 5. 0kg。
[0015] 制備方法為：將氯化鈣和水充分混合，在氯化鈣完全溶解后，在攪拌條件下按序緩 慢加入氯化鐵和烷基糖苷，得到一種棕黃色液體。
[0016] 堆肥應用： 采用鮮雞糞、蘑菇渣與谷糠作為堆肥材料，利用密閉式堆肥反應器（VTD-100)進行高溫 堆肥試驗，具體步驟和工藝條件如下： (1)將水分含量為80%的鮮雞糞150kg、含水率為20%的蘑菇渣100kg、含水率為8%的谷 糠20kg用攪拌機混合均勻，此時混合堆料的水分含量約52%左右；分成2份，每份為135kg。
[0017] (2)其中一份添加上述保氮除臭劑液體6. 0kg，與堆料進一步混合均勻然后裝入堆 肥反應器（VTD-100)，每箱裝堆料47kg，共裝3箱。
[0018] (3)另外一份作對照，添加清水6. 0kg，同樣進一步混合均勻，然后裝入堆肥反應器 (VTD-100)，同樣每箱裝堆料47kg，共裝3箱。
[0019] (4)堆肥反應器按相同的反應條件進行堆肥化試驗：通風量為30L/min，通風頻率 為每間隔Ih通風6min ;每48h攪拌6min，攪拌轉速為6. 4 r/min。堆肥化進行28d。
[0020] (5)分別在第3d、5d、7d、lld、14d用儀器檢測堆肥反應器排氣口的NH3、H 2S和VOC 的濃度，本發明的方法處理的NH3、H2S和VOC的濃度均明顯低于普通堆肥的對照處理。高溫 期(第7d)檢測結果見表1。
[0021] (6)至第28d采樣檢測，結果見表1。采用本發明的方法堆肥成品中含有較多的銨 態氮，是普通堆肥(對照）約3. 7倍，氮素損失率減少33. 8%。
[0022] 表1雞糞高溫堆肥臭氣檢測和樣品分析結果
【主權項】
1. 一種高溫堆肥保氮除臭劑，其主要由氯化鈣、氯化鐵、烷基糖苷和水組成。
2. 根據權利要求1所述的高溫堆肥保氮除臭劑，其特征在于，主要由下述重量份數的 物質組成：氯化鈣15-50份，氯化鐵5-15份，烷基糖苷0. 05-0. 30份和水50-100份。
3. 權利要求1或2所述的高溫堆肥保氮除臭劑的制備方法，步驟如下：將氯化鈣充分 溶于水中，攪拌條件下緩慢加入氯化鐵和APG，得到一種棕黃色溶液。
4. 權利要求1或2所述的高溫堆肥保氮除臭劑在高溫堆肥中的應用。
5. 根據權利要求4所述的應用，其特征在于，按每1000 kg堆料添加IO-IOOkg的保氮除 臭劑，混合均勻后進行堆肥。
6. 根據權利要求5所述的應用，其特征在于，堆肥化過程中需要對堆料進行翻堆和/或 補水、除塵時，將保氮除臭劑稀釋100-200倍后向堆料噴灑。
【專利摘要】本發明公開了一種高溫堆肥保氮除臭劑，其主要由氯化鈣、氯化鐵、烷基糖苷和水組成。其具體使用方法是在堆肥開始時將固體有機廢物和其他輔料進行初步混合，按每1000kg堆料添加20-50kg的保氮除臭劑，并與堆料進一步混合均勻后進行堆肥。同時在堆肥化過程中需要對堆料進行補水和/或除塵時，可將保氮除臭劑稀釋100-200倍，通過噴淋保氮除臭劑可進一步增強保氮除臭效果。根據本發明的方法能控制高溫堆肥過程中氨氣和硫化氫等的揮發，獲得的堆肥中含有氯化銨和碳酸鈣等，減少氮素揮發損失，降低堆肥化過程的臭味污染。
【IPC分類】B01D53-81, B01D53-52, B01D53-58
【公開號】CN104759201
【申請號】CN201510097566
【發明人】張發寶, 逄玉萬, 唐拴虎, 李蘋, 付虹婷
【申請人】廣東省農業科學院農業資源與環境研究所
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年3月5日