專(zhuān)利名稱(chēng)：一種農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)廢棄物的處理與利用，尤其涉及一種利用農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥的工藝方法。
背景技術(shù)：
農(nóng)業(yè)廢棄物是指在整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中被廢棄的有機(jī)類(lèi)物質(zhì)，主要包括農(nóng)林生 產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的植物殘余類(lèi)廢棄物；牧、漁業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的動(dòng)物類(lèi)殘余廢棄物；農(nóng)業(yè) 加工過(guò)程中產(chǎn)生的加工類(lèi)殘余廢棄物和農(nóng)村城鎮(zhèn)生活垃圾等。從總量和組成上，主要包括 農(nóng)作物秸稈和畜禽廢棄物。農(nóng)業(yè)廢棄物的處理與利用問(wèn)題，一直是近幾年污染防治和資源 化利用領(lǐng)域研究的重要課題。秸稈不僅普遍具有較高的熱值和粗纖維，且含豐富的有機(jī)碳、N、P、K、Mg、Ca等營(yíng) 養(yǎng)元素，因而有著很好的利用價(jià)值。從能源角度，相當(dāng)于3.5億t標(biāo)準(zhǔn)煤。目前已在推廣或 研究中的秸稈利用方式有很多種。主要可分為以下幾類(lèi)，一是秸稈還田技術(shù)，二是飼料化利 用技術(shù)，三是能源化利用技術(shù)，四是材料化利用技術(shù)。畜禽廢物包括牲畜、禽類(lèi)養(yǎng)殖產(chǎn)生的固體廢物、廢水。目前，我國(guó)對(duì)固態(tài)畜禽廢物 的處理方式主要有以下幾種。一是直接還田利用，這是我國(guó)傳統(tǒng)的利用方式。但這種方式 由于畜禽廢物一年四季均衡產(chǎn)生，存在與農(nóng)作季節(jié)性需肥不相協(xié)調(diào)的矛盾，此外，還會(huì)影響 環(huán)境衛(wèi)生，利用不當(dāng)會(huì)帶來(lái)地表水和地下水的營(yíng)養(yǎng)鹽污染等。因此，總體上目前趨向于經(jīng)適 當(dāng)處理后再農(nóng)業(yè)利用；二是直接堆肥化處理。直接堆肥是處理各種有機(jī)廢棄物的傳統(tǒng)方法 之一，但存在周期長(zhǎng)，用工多等問(wèn)題；三是人工好氧發(fā)酵與厭氧生物處理。畜禽廢棄物經(jīng)生 物發(fā)酵轉(zhuǎn)化為商品有機(jī)肥料，符合廢棄物治理減量化、資源化、無(wú)害化和生態(tài)化的原則。但 目前發(fā)酵工藝及配套設(shè)備有待進(jìn)一步提高，發(fā)酵有機(jī)肥雖然肥效好，但與晾曬、直接烘干和 自然堆慪方法比較，其生產(chǎn)成本明顯偏高，這是影響其市場(chǎng)占有率的主要原因。厭氧生物處 理也存在反應(yīng)速度慢，轉(zhuǎn)化效率低等問(wèn)題，因而需要開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的發(fā)酵工藝及其配套設(shè) 備，提高處理效率，降低生產(chǎn)成本。四是循環(huán)利用與生態(tài)處理技術(shù)。如利用雞糞等動(dòng)物糞便 經(jīng)處理后作為飼料循環(huán)利用，以及利用畜禽糞便養(yǎng)殖蚯蚓，其產(chǎn)物蚯蚓可直接用于飼養(yǎng)魚(yú)、 雞、鴨、鵝，也可以加工成干粉狀動(dòng)物蛋白等。但作為畜禽糞便作為飼料，還存在一些技術(shù)問(wèn) 題需要解決。雖然目前有關(guān)農(nóng)業(yè)廢棄物的處理與利用方法很多，但成本低、經(jīng)濟(jì)合理、適合市場(chǎng) 化經(jīng)營(yíng)推廣的方法并不多。總體上，農(nóng)業(yè)廢棄物的堆肥化處理仍然是經(jīng)濟(jì)實(shí)用的處理與利 用方式。堆肥化是在人工控制條件下，在一定的水分、C/N比和通風(fēng)條件下通過(guò)微生物的發(fā) 酵作用，將有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)榉柿系倪^(guò)程。在這種堆肥化過(guò)程中，有機(jī)物由不穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化為穩(wěn) 定的產(chǎn)物，對(duì)環(huán)境尤其是土壤不構(gòu)成危害。在堆肥過(guò)程中，農(nóng)業(yè)廢棄物中的溶解性有機(jī)物質(zhì)透過(guò)微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜而 被微生物所吸收，固體的和膠體的有機(jī)物先附著在微生物體外，由生物所分泌的胞外酶分解為溶解性物質(zhì)，再滲入細(xì)胞。微生物通過(guò)自身的生命代謝活動(dòng)，進(jìn)行分解代謝(氧化還原 過(guò)程)和合成代謝(生物合成過(guò)程)把一部分被吸收的有機(jī)物氧化成簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，并放 出生物生長(zhǎng)活動(dòng)所需的能量，把另一部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化合成新的細(xì)胞物質(zhì)，使微生物生長(zhǎng)繁 殖，產(chǎn)生更多的生物體。用于處理有機(jī)物料的堆肥系統(tǒng)有許多種，其分類(lèi)方法也有多種。按堆肥系統(tǒng)微生 物需氧與否可分為好氧堆肥化與厭氧發(fā)酵；按堆料所處的狀態(tài)可分為靜態(tài)堆肥化和動(dòng)態(tài)堆 肥化；按物料流動(dòng)形式可分為間歇式堆肥和連續(xù)式堆肥；按發(fā)酵設(shè)備形式可分為封閉式堆 肥和敞開(kāi)式堆肥。也有人提出了一種較為直觀簡(jiǎn)便的分類(lèi)方法，將堆肥系統(tǒng)分為條垛式堆 肥系統(tǒng)，通風(fēng)靜態(tài)垛系統(tǒng)和反應(yīng)器系統(tǒng)(或發(fā)酵倉(cāng)系統(tǒng))等。國(guó)外在這一領(lǐng)域的研究也有了半個(gè)多世紀(jì)，由于規(guī)?；曫B(yǎng)業(yè)的迅速發(fā)展，為了 適應(yīng)大量而快速處理有機(jī)廢物的需要，工廠化堆肥形式應(yīng)用較多，其工藝流程包括固液分 離_物料預(yù)處理_發(fā)酵-干燥_粉碎_(kāi)包裝等工序。最近的研究大都側(cè)重于調(diào)控條件和工 藝參數(shù)、干燥技術(shù)及檢測(cè)指標(biāo)等方面。如工藝過(guò)程中的物料性狀、環(huán)境條件、生物因素、物理 因素、和經(jīng)濟(jì)因素的影響，以及物料中氮的轉(zhuǎn)化與控制、微生物制劑在工廠化工藝中的應(yīng)用 等。但人工的好氧反應(yīng)器存在投資大、能源高等問(wèn)題。農(nóng)業(yè)廢棄物中含有難以降解的纖維素類(lèi)物質(zhì)。如畜禽排泄物主要是畜禽飼料經(jīng)消 化分解后產(chǎn)生的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物質(zhì)，其中含有豐富的難于在生物氧化過(guò)程中分解的木質(zhì)纖 維素，還有一些易于氧化分解的蛋白質(zhì)、脂肪和淀粉等。作物秸稈的主要成分也是木質(zhì)纖維 素。目前國(guó)內(nèi)外堆肥的工藝方法研究較多，但對(duì)堆肥材料的前處理研究較少，使得對(duì)于含植 物纖維較多的農(nóng)業(yè)廢棄物，無(wú)論哪種工藝形式的堆肥，都需要相對(duì)較長(zhǎng)的處理時(shí)間。因此， 本發(fā)明的技術(shù)方案就是針對(duì)上述問(wèn)題，通過(guò)對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物進(jìn)行特殊的預(yù)處理，改變其理化 性質(zhì)，從而達(dá)到縮短堆肥化處理時(shí)間的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決目前堆肥需要相對(duì)較長(zhǎng)處理時(shí)間的問(wèn)題，提供能夠縮短堆肥 處理時(shí)間的一種農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥的處理方法，該方法通過(guò)對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物進(jìn)行汽爆處理，減 小農(nóng)業(yè)廢棄物顆粒大小，增加生物降解過(guò)程中的表面積，提高處理過(guò)程中的均勻度，并改變 其中有機(jī)物成分的性質(zhì)，使得它們易于被微生物分解。本發(fā)明的農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥化處理方法是通過(guò)以下步驟予以實(shí)現(xiàn)1)根據(jù)C/N比配料根據(jù)農(nóng)業(yè)廢棄物的C/N比為20 1 30 1，確定合適的作物秸稈、畜禽糞便的
用量；2)汽爆處理農(nóng)業(yè)廢棄物將按總C/N比確定的作物秸稈、畜禽糞便的原料混合均勻后，放入汽爆罐，然后通 入高壓蒸汽，使汽爆罐中壓力達(dá)到1. 0 1. 5Mpa范圍，維持壓力5 lOmin，進(jìn)行汽爆處理；3)堆肥處理將汽爆處理后的物料調(diào)整至含水量50% 60%左右，用污水處理曝氣池污水接 種，或用其他微生物制劑接種，在環(huán)境溫度達(dá)到25°C時(shí)，經(jīng)堆肥化處理25 30天，干燥即得 到富含有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)料的有機(jī)肥。
所述的堆肥化處理為條垛式堆肥系統(tǒng)堆肥化處理。本發(fā)明提供的農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥處理方法，增加汽爆預(yù)處理過(guò)程具有以下幾方面的 優(yōu)點(diǎn)1)具有粉碎作用，使農(nóng)業(yè)廢棄物中難分解的纖維素類(lèi)完全粉碎，從而保證在生物 氧化過(guò)程中易于分解在汽爆過(guò)程中，有機(jī)物料內(nèi)部的蒸汽從高壓瞬間釋放到低壓時(shí)的爆破力使其本身 粉碎。該粉碎過(guò)程比機(jī)械粉碎更徹底，更完全，因?yàn)檎羝麜?huì)充滿(mǎn)廢物的所有周質(zhì)空間，無(wú)孔 不入，爆破使得不同粒徑大小的有機(jī)物都能夠完全粉碎，這是一般機(jī)械粉碎所不能做到的。 而且經(jīng)過(guò)粉碎的有機(jī)物更加均勻，這樣會(huì)使其在后續(xù)的輸送過(guò)程中更加便利。有機(jī)廢物中 的木質(zhì)纖維素類(lèi)成分經(jīng)過(guò)爆破后，在生物氧化過(guò)程中，會(huì)易于被微生物分解和利用。2)具有高溫分解作用，使廢棄物中的又有機(jī)物大分子部分降解，提供后續(xù)處理過(guò) 程中的轉(zhuǎn)換率由于蒸汽含有大量的熱(在160_187°C時(shí)蒸汽的熱含量是相同溫度的水的熱含量 的3. 5倍以上)，當(dāng)蒸汽與有機(jī)物接觸時(shí)，能夠瞬間將其加熱到很高的溫度，而且蒸汽無(wú)孔 不入，能夠在均勻地在有機(jī)物的各個(gè)部分發(fā)生作用。在高溫條件(160°C以上)下，有機(jī)物中 的蛋白質(zhì)、脂肪、纖維素等大分子物質(zhì)部分降解，特別是一些難以生物降解的物質(zhì)，如纖維 素、半纖維素和木質(zhì)素會(huì)在汽爆過(guò)程中部分水解，或者它們的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生有利于生物降 解的改變。這將會(huì)提高在后續(xù)生物處理過(guò)程中的轉(zhuǎn)化率，縮短處理時(shí)間。3)具有消毒滅菌作用，有效殺死廢棄物中大部分病毒和細(xì)菌在密封的汽爆罐內(nèi)，蒸汽壓力達(dá)到8-12個(gè)大氣壓，蒸汽溫度達(dá)到180°C左右，畜禽 廢物在汽爆罐內(nèi)保持5分鐘左右，其中的有害病毒和細(xì)菌就會(huì)大部分被殺死。這樣在后面 的處理過(guò)程中，工作人員會(huì)更加衛(wèi)生安全。同時(shí)，汽爆過(guò)程中，蒸汽會(huì)凝結(jié)在有機(jī)廢料中的 粉塵上，從而使得粉塵沉降下來(lái)，這樣會(huì)減少臭味的散發(fā)。4)縮短堆肥處理時(shí)間對(duì)于經(jīng)汽爆法預(yù)處理得到農(nóng)業(yè)廢棄物的汽爆料，堆肥處理時(shí)間一般不到1個(gè)月， 氣溫低于20°C時(shí)，適當(dāng)延長(zhǎng)堆制時(shí)間。本發(fā)明方法利用汽爆技術(shù)處理農(nóng)業(yè)廢棄物，有效地提高了其好氧生物處理的轉(zhuǎn)化 率，縮短處理時(shí)間，從而達(dá)到簡(jiǎn)化處理工藝，提高設(shè)備利用率，降低運(yùn)營(yíng)成本的目的。從而既 解決了環(huán)境污染問(wèn)題，又帶來(lái)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案實(shí)施例11.汽爆處理農(nóng)業(yè)廢棄物將作物秸稈、雞糞便等，根據(jù)其C/N比為30 1來(lái)確定用量配比，一般稻草、麥秸 等C/N比在80 1，雞糞在10 1。如原料總重量為100kg，則秸稈用量為75kg，雞糞用量 為25kg。原料需粉碎至3cm左右，放入汽爆罐中，然后通入高壓蒸汽，使汽爆罐中壓力達(dá)到 1. OMpa,維持壓力9min，然后快速泄去汽爆罐中壓力，將原料釋放到常壓容器中，得汽爆處 理后的農(nóng)業(yè)廢棄物原料。
2.將汽爆原料進(jìn)行堆肥化處理將汽爆料混合均勻，調(diào)整含水量為55%左右，由于汽爆過(guò)程中，存在高溫、高壓作 用，所以堆制過(guò)程中需要接種，然后室外堆置，堆寬2米，堆高1. 5米，堆長(zhǎng)以材料數(shù)量而定。 堆置前先夯實(shí)地面，再鋪上一層細(xì)草或草炭以吸收滲下的汁液。根據(jù)堆料的組成特點(diǎn)，可適 當(dāng)施加石灰等堿性物質(zhì)，堆頂可進(jìn)行適當(dāng)?shù)母采w，以減少水分的蒸發(fā)和氨的揮發(fā)損失。分別 于第5，15，25天進(jìn)行翻堆，并根據(jù)堆肥的干濕程度適量加水，環(huán)境溫度高于25°C時(shí)，堆肥處 理28天左右腐熟。將上述制得的堆肥物料在常溫下干燥，即得以汽爆農(nóng)業(yè)廢棄物為原料的 有機(jī)堆肥。實(shí)施例21.汽爆處理農(nóng)業(yè)廢棄物將作物秸稈、畜禽糞便等，根據(jù)其C/N比為25 1來(lái)確定用量配比，一般玉米秸稈 等C/N比在60 1，雞糞在10 1，牛糞等在20 1左右。原料需粉碎至3cm左右，放入 汽爆罐中，然后通入高壓蒸汽，使汽爆罐中壓力達(dá)到1. 5Mpa范圍，維持壓力6min，然后快速 泄去汽爆罐中壓力，將原料釋放到常壓容器中，得到汽爆處理后的農(nóng)業(yè)廢棄物原料。2.將汽爆原料進(jìn)行堆肥化處理將汽爆料混合均勻，調(diào)整含水量在55%左右，由于汽爆過(guò)程中，存在高溫、高壓作 用，所以堆制過(guò)程中需要接種，然后室外堆置，堆寬2米，堆高1. 5米，堆長(zhǎng)以材料數(shù)量而定。 堆置前先夯實(shí)地面，再鋪上一層細(xì)草或草炭以吸收滲下的汁液。根據(jù)堆料的組成特點(diǎn)，可適 當(dāng)施加石灰等堿性物質(zhì)，堆頂可進(jìn)行適當(dāng)?shù)母采w，以減少水分的蒸發(fā)和氨的揮發(fā)損失。分別 于第4，18，27天進(jìn)行翻堆，并根據(jù)堆肥的干濕程度適量加水，環(huán)境溫度高于25°C時(shí)，堆肥處 理25天左右腐熟。將上述制得的堆肥物料在常溫下干燥，即得以汽爆農(nóng)業(yè)廢棄物為原料的 有機(jī)堆肥。本發(fā)明堆肥處理過(guò)程中的時(shí)間直到腐熟為止，而堆肥腐熟的快慢隨季節(jié)及堆肥原 料的組成而變化，對(duì)于農(nóng)業(yè)廢棄物的汽爆料一般不到1個(gè)月，氣溫低于20°C時(shí)，適當(dāng)延長(zhǎng)堆 制時(shí)間。
權(quán)利要求
一種農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥化處理方法，其步驟包括1)根據(jù)C/N比配料根據(jù)農(nóng)業(yè)廢棄物的C/N比為20∶1～30∶1，確定合適的作物秸稈、畜禽糞便的用量；2)汽爆處理農(nóng)業(yè)廢棄物將按總C/N比確定的作物秸稈、畜禽糞便的原料混合均勻后，放入汽爆罐，然后通入高壓蒸汽，使汽爆罐中壓力達(dá)到1.0～1.5Mpa范圍，維持壓力5～10min，進(jìn)行汽爆處理；3)堆肥處理將汽爆處理后的物料調(diào)整至含水量50％～60％左右，在環(huán)境溫度達(dá)到25℃時(shí)，經(jīng)堆肥化處理25～30天，即得到富含有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)料的有機(jī)肥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥處理方法，其特征在于，所述的堆肥化處理 用污水處理廠曝氣池污水接種，或用其他微生物制劑接種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥處理方法，其特征在于，所述的堆肥化處理 為條垛式堆肥系統(tǒng)堆肥化處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及的一種以汽爆法為預(yù)處理的農(nóng)業(yè)廢棄物堆肥處理方法，該方法首先根據(jù)C/N比為20∶1～30∶1進(jìn)行配料，確定合適的作物秸稈、畜禽糞便的用量；將確定好的原料混合均勻后，先進(jìn)行汽爆預(yù)處理，將含水量調(diào)整至50％～60％左右后，再進(jìn)行堆肥處理25～28天后，即得富含有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)料的有機(jī)肥。本發(fā)明方法利用汽爆技術(shù)處理農(nóng)業(yè)廢棄物，有效地提高了其好氧或厭氧處理的生物轉(zhuǎn)化率，縮短處理時(shí)間，從而達(dá)到提高設(shè)備利用率，降低運(yùn)營(yíng)成本的目的。既解決了環(huán)境污染問(wèn)題，又帶來(lái)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C05F3/00GK101851125SQ200910029958
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者楊春和 申請(qǐng)人:楊春和