专利名称：堆肥过程氧化亚氮的减排方法
技术领域：
本发明涉及一种堆肥过程氧化亚氮的减排方法，属于农业生态环境保护领域。
背景技术：
随着我国规模化养殖业的快速发展,养殖废弃物N、P养分流失已成为我国水环境污染的主要贡献者，并逐渐成为养殖业健康可持续发展的限制性因素。“第一次全国污染源普查”结果显示，规模化畜禽养殖场的畜禽粪便产生量为2.43亿t。因此，开展养殖废弃物污染控制与资源化利用技术研究意义重大，可为保护农业生态环境和促进农业可持续发展提供技术支撑。堆肥是实现养殖废弃物无害化处理和资源化利用的一项有效措施。好氧堆肥是国内外畜禽粪便处理的主要方式，具有成本低、除臭杀菌效果好、产物可肥料化等优点。然而，畜禽粪便好氧堆肥过程伴随着大量温室气体氧化亚氮(N2O)的排放，按每千克干物料产生
0.5 g N2O-N计算，每年全球畜禽堆肥产生的N2O可达1.2 XlO12 g。可见，畜禽粪便好氧堆肥是全球N2O的一个重要产生来源。作为一种重要的温室效应气体，N2O单分子增温潜势为CO2的296倍，对全球气候的增温效应极其显著。并且N2O在大气中存留时间长，能被输送到平流层，引起臭氧层损耗。此外，堆肥过程N2O排放还会引起堆肥物料氮素损失，导致堆肥产物品质肥效降低。因此，为实现畜禽粪便资源化利用，达到堆肥过程温室气体N2O减排要求，适应堆肥工艺优化趋势，研制出一种可以减少畜禽粪便堆肥过程N2O减排的方法势在必行。尽管通过调整堆肥工艺参数的方法(比如，通风时间、物料密度、翻堆频率等)可控制N2O的排放，但堆肥工艺技术和规模大小的多样性造就了优化参数不是一项减少N2O排放的有效途径。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种堆肥过程氧化亚氮的减排方法。本发明的堆肥过程氧化亚氮的减排方法，以生物质炭作为氧化亚氮吸附剂，按每吨堆肥原料用生物质炭20 - 40 kg，分二次添加，第一次为堆肥初始物料堆置期，将10 -20 kg生物质炭与堆肥原料充分混合后置于堆肥槽中，保持堆肥初始物料含水率60 - 70%,碳氮比20 - 25，当堆肥15 - 18天第二次添加10 - 20 kg生物质炭，整个堆肥过程采用条剁式好氧堆肥工艺，人工或机械间歇翻堆，总共堆肥发酵30 - 45天结束，其中大于60°C的发酵温度至少持续8天。通常，采用具有良好吸附特性的生物质炭，其比表面积为300 - 500 m2 g_S平均粒径为 1 mm - 3 mm，密度为 0.4 g cnT3。，
生物质炭是一种良好的吸附材料。它是由植物生物质在完全或部分缺氧的情况下经300° C - 700° C热解产生的一类含碳量60%-80%的高度芳香化难熔性物质，具有结构稳定、孔隙丰富、比表面积高等特性。在堆肥原料中添加生物质炭可显著降低堆肥过程氧化亚氮总排放量。本发明具有操作简单、成本低、生产工艺不造成二次污染等优点，将其应用于畜粪堆肥，对堆肥过程N2O的减排调控具有非常重要的现实意义。
图1添加与不添加生物质炭堆肥处理平均温度变化；
图2添加与不添加生物质炭堆肥处理氧化亚氮排放率变化；
具体实施例方式以下结合实施例进一步说明本发明。实施例:
设计了两个不同的堆肥处理，其中一个未加生物质炭，另一个添加生物质炭。堆料分别为:猪粪600 kg+木屑400 kg;猪粪600 kg +木屑400 kg +生物质炭30 kg。每个堆体初始尺寸为长2.2 mX宽1.8 mX高1.6 m。添加的生物质炭比表面积为359 m2 g_S平均粒径为I mm - 3 _，密度为0.4 g cm_3，C/N为118，pH (H2O)为10.36，质量坚硬，具有高度的稳定性和较强的吸附性。 添加生物质炭的堆肥处理方法，在堆肥初期，将15 kg的生物质炭与鲜猪粪和木屑充分混合后置于堆肥槽中，保持堆肥初始物料含水率63.5%，碳氮比22.5 ;当堆肥16天再次添加生物质炭吸附剂15 kg。整个堆肥过程采用条剁式好氧堆肥工艺，人工或机械间歇翻堆，总共堆肥发酵33天，其中大于60°C的发酵温度持续了 9天。未加生物质炭的堆 肥处 理方法，其初始物料含水率64.7%，碳氮比20.5，整个堆肥过程采用条剁式好氧堆肥工艺，人工或机械间歇翻堆，总共堆肥发酵33天，其中大于60°C的发酵温度持续了 9天。使用水银温度计对上述两个堆体测定，每天定时分别测定堆肥堆体及环境温度一次。采用静态箱法，分别于堆肥过程的第0、3、6、9、12、15、18、21、24、27、30和33天在堆体表面采集气样。使用内径19m，高20 cm的PVC无底圆筒进行采样。圆筒底部插入堆肥4 -5cm密封后,在密封后的O min、30 min和60 min采集气样。每个堆体每次选取三个平行点进行采样。气样采集时，同时记录圆筒内温度。然后采用气相色谱-质谱联用仪检测气样中氧化亚氮浓度，再使用0rigin7.5积分求得整个堆肥周期氧化亚氮的平均排放量。图1表明，两个堆肥处理都经历了升温期，高温期和降温腐熟期这三个典型的堆肥阶段，但不同处理的最高温度明显不同，添加生物质炭处理和未添加生物质炭处理的最高温度分别是69.9°C和66.9°C。添加生物质炭处理可更快速地进入降温期，有利于缩短堆肥周期。图2表明，添加生物质炭的堆体在整个堆肥过程中的氧化亚氮排放通量一直低于未添加生物质炭的堆体。相比对照，生物质炭的添加可减少堆肥过程中氧化亚氮排放总量的25.9%。可见，选择生物质炭作为氧化亚氮吸附剂，添加至堆肥原料中的这种技术手段是一种减少猪粪堆肥过程中氧化亚氮排放的有效方法。
权利要求
1.堆肥过程氧化亚氮的减排方法，其特征在于包括以下步骤:以生物质炭作为氧化亚氮吸附剂，按每吨堆肥原料用生物质炭20 - 40 kg，分二次添加，第一次为堆肥初始物料堆置期，将10 - 20 kg生物质炭与堆肥原料充分混合后置于堆肥槽中，保持堆肥初始物料含水率60 - 70%，碳氮比20 - 25，当堆肥15-18天第二次添加10 - 20 kg生物质炭，整个堆肥过程采用条剁式好氧堆肥工艺，人工或机械间歇翻堆，总共堆肥发酵30 - 45天结束，其中大于60°C的发酵温度至少持续8天。
2.根据权利要求1所述的堆肥过程氧化亚氮的减排方法，其特征在于所述的生物质炭的比表面 积为300 - 500 m2 g'平均粒径为I mm - 3 mm，密度为0.4 g cnT3。
全文摘要
本发明公开的肥过程氧化亚氮的减排方法是生物质炭作为氧化亚氮吸附剂，按每吨堆肥原料用生物质炭20-40kg，分二次添加，第一次为堆肥初始物料堆置期，将10-20kg生物质炭与堆肥原料充分混合后置于堆肥槽中，保持堆肥初始物料含水率60-70%，碳氮比20-25，当堆肥15-18天第二次添加10-20kg生物质炭，整个堆肥过程采用条剁式好氧堆肥工艺，人工或机械间歇翻堆，总共堆肥发酵30-45天结束，其中大于60℃的发酵温度至少持续8天。本发明具有操作简单、成本低、生产工艺不造成二次污染等优点，将其应用于畜粪堆肥，对堆肥过程N2O的减排调控具有非常重要的现实意义。
文档编号C05F17/00GK103073341SQ20131002913
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月25日 优先权日2013年1月25日
发明者吴伟祥, 王成, 董达, 邓辉, 吕豪豪 申请人:浙江大学