一種堆肥方法及其專用添加劑的制作方法

專利名稱：：一種堆肥方法及其專用添加劑的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種堆肥方法及其專用添加劑。
背景技術：
：集約化禽畜養殖業的迅速崛起，使禽畜糞便污染急劇增多，成為環境污染的突出問題。禽畜糞便有機質豐富，含有較高的N、P、K及微量元素，是農業生產中很好的肥料資源，高溫堆肥是將其轉化為優質有機肥的重要的無害化和資源化途徑。而高溫堆肥中的氮素損失不僅污染大氣，而且降低了肥料的養分含量。以雞糞為例，有研究表明，雞糞含氮量約為1.63%，但是在堆肥過程中氨揮發過程顯得快而猛，氨揮發總量在揮發到30d時到100%(范志金,艾應偉,李建明,等.控制畜禽糞氮素揮發的措施探討.四川師范大學學報(自然科學版)，2005,23(5):548550)。所以，如何控制堆制中的氮素損失是高溫堆肥的關鍵問題。據報道，高溫堆肥的升溫和高溫階段是氮素損失的主要時期，損失途徑主要是NH3的揮發，如何減少高溫期NH3的揮發是高溫堆肥保氮措施的關鍵。
發明內容本發明的目的是提供一種可減少堆肥氨氣揮發量、提高堆肥溫度，減少氮素損失的堆肥方法及其專用添加劑。本發明所提供的堆肥反應添加劑，由麥秸、普鈣和沸石組成。上述普鈣，又稱過磷酸石灰。主要成分為Ca(H2P04)2.H20、無水硫酸鈣和少量磷酸，含有效P401Q12%14%，其中80%95%溶于水，屬水溶性速效磷肥，可直接作磷肥，也可用于制復合肥料。上述沸石一般化學式為AmBp02p.nH20，其中A為Ca、Na、K、Ba、Sr等陽離子，B為Al和Si，p為陽離子化合價，m為陽離子數，n為水分子數。自然界已發現的沸石有30多種，較常見的有方沸石、菱沸石、鈣沸石、片沸石、鈉沸石、絲光沸石、輝沸石、斜發沸石等，都以含鈣、鈉為主。工業上常將其作為分子篩，以凈化或分離混合成分的物質，如氣體分離、石油凈化、處理工業污染等。由于沸石具有獨特的內部結構和結晶化學性質，因而使沸石擁有多種可供工農業利用的特性。沸石具有吸附性、離子交換性、催化和耐酸耐熱等性能，因此被廣泛用作吸附劑、離子交換劑和催化劑，也可用于氣體的干燥、凈化和污水處理等方面。所述秸稈、普鈣和沸石的重量份數比為100:9—6:30—20;優選為100:7.5:25本發明所提供的堆肥的方法，是將上述述添加劑與有機肥混合，然后進行堆肥處理；所述添加劑與有機肥混合的重量比為139—126:500;優選為132.5:500。本發明的發明人對雞糞進行上述實驗，其效果顯著，因此本發明的方法尤其適于雞糞堆肥。摘要將雞糞與不同量添加劑混合，在堆肥反應器中堆肥，研究堆肥過程中氨氣揮發量、以及各種形態氮素含量的變化情況。結果表明在雞糞處理中添加20%麥秸+1.5%普鈣+5%沸石的處理能夠顯著降低氨氣揮發量，其單位時間氨氣揮發量僅為純雞糞對照處理的1/37，全氮僅損失6.4%。添加20%麥秸+5%沸石的處理也能夠降低氨氣揮發量，其單位時間氨氣揮發量為對照處理的1/20，全氮損失8.9%。本發明的堆肥添加劑可以明顯提高堆肥的效果，提高堆肥腐熟程度，減少氮肥損失，增加營養富積(如全磷和全鉀富積)，特別能減少污染氣體氨氣的釋放。實驗證明，本發明的方法使用本發明的添加劑與有機肥混勻后進行堆肥，在堆肥過程，可以大大減輕有機肥原有的惡臭，能起到很好的保氮效果，全氮僅損失6.4%，其氨氣排放量小，僅為不加任何添加組分對照(雞糞CM組)的1/37，堆肥溫度最高，達到58'C，降低含水率達到27.23%，比對照(CM組)和其它添加組分的各組處理均具有明顯的效果。圖1為各組堆肥處理過程中溫度變化結果。圖2為各組堆肥處理過程中含水率變化結果。圖3為各組堆肥處理過程中NH3揮發量變化結果。圖4為各組堆肥處理過程中銨態氮變化結果。圖5為各組堆肥處理過程中硝氮變化結果。圖6為各組堆肥處理過程中全氮變化結果。圖7為各組堆肥處理過程中全磷變化結果。圖8為各組堆肥處理過程中全鉀變化結果。具體實施方式下述實施例中的方法，如無特別說明，均為常規方法。下述百分含量如無特別說明，均為質量百分含量。下述實施例中使用的沸石(Z)、普鈣(Ph)為普通的商品沸石和普鈣。實施例1、本發明的堆肥反應添加劑的組分篩選及其效果驗證采用幾種添加劑進行堆肥試驗，旨在探討添加劑在高溫堆肥中的保氮效果。具體方法如下所述1、供試材料普通雞糞(CM)，堆肥添加組分麥秸(M)，調理劑為沸石(Z)、普鈣(Ph)基本性狀如表1所示。表l.i隹置材料基本tfe質堆置材料全氮(%)全鉀(K20)(%)全磷(P502)(%)水分(%)雞糞(CM)2.691.074.5180.7麥秸(M)6.22.012.58.3沸石(z)購自北京友合攀寶科技有限公司，種類為斜發沸石。普鈣(Ph)購自山東省新泰市磷肥廠，P20s含量為12%14%注表中的"％"指質量百分含量。2、試驗方法為了測試不同添加組分對堆肥效果的影響，將雞糞按照表2所示的比例和添加組分種類分別與不同添加組分混合(如表2所示)，共設5組處理，其中以沒有任何添加組分的雞糞(CM)作為對照。在試驗取樣過程中，在堆體不同部位多點采集堆肥樣品約500g，將樣品混合后制作成三個堆肥重復樣，取約300g存放在-2。C冰柜中待測，約200g風干待測。上述將雞糞(CM)與添加組分充分混合后，為了檢測氨氣釋放量等堆肥理化指標，將上述混和后的肥料分別置于密閉的可保溫的容器(帶有真空絕緣層的不銹鋼容器，容器外圍包裹了一層塑料泡沫和一層木板(木板在最外層))中分別進行堆肥反應，容器設有出氣口收集氨氣，用硼酸吸收法計算氨氣的釋放量。各組處理堆肥30天，從5月10日到6月10日。表2.堆肥化處理試驗方案添加處理雞糞(CM)麥秸(M)普鈣(Ph)沸石(z)CM15Kg0005<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>堆肥過程中前10天每2天人工翻堆一次、后20天每5天翻堆一次。堆置期間，在第l、4、7、10、15、20、25、30天時測定堆體氨氣揮發量(硼酸吸收法)(其計算方式為抽氣采集的單位時間(min)內吸收到的氨氣量(ug)，此數據可以對比在堆肥不同時期內單位時間的氨氣揮發量)，并進行多點采樣，制作三個堆肥重復樣品。堆置期間每天定時測定室溫和堆體溫度，堆肥樣品按照文獻(鮑士旦.土壤農化分析[M].北京:中國農業出版社，2000:25275)所述的方法測定含水率、氨態氮、硝態氮、全氮。第1天和第30天的各組處理的堆肥樣品按照文獻(鮑士旦.土壤農化分析[M].北京:中國農業出版社,2000:25275)測定全磷、全鉀。3、結果1)溫度變化溫度是判定堆肥能否達到無害化要求的重要指標之一。堆肥過程中，堆體溫度應控制在55'C6(TC。堆體溫度過低無法殺滅堆體中有害病菌；溫度過高則會消耗大量有機質降低堆肥品質。從圖1可以看出，堆肥初期除雞糞對照處理CM以外，其它處理均在23天達到高溫(50。以上)。雞糞各個處理中最高溫度是CM+M+Z+Ph在堆肥開始第三天出現的58'C。由于反應器為密閉容器，物料與外界熱量沒有交換，水分散發不出去，導致物料沒有在高溫期維持較長時間。4天后經過翻堆，溫度略有回升。15天后溫度基本降至室溫。2)含水率變化各組堆肥處理的含水率如圖2所示，結果表明，加麥秸(M)的處理相比雞糞對照處理CM能明顯調節雞糞的含水率。CM、CM+M、CM+M+Z、CM+M+Ph禾t.lCM+M+Z+Ph組處理堆肥期間，堆體含水率分別下降了24.29%、24.09%、10.01%、25.59%、27.23%。CM+M+Z組處理中，沸石由于有良好的吸水性能，使得水分在升溫階段沒有揮發出去仍然保持在堆體中，最后含水率依然偏高。CM+M+Ph，普鈣起到了良好的調節水分作用，在CM+M+Z+Ph中也能看出。CM+M中只添加秸稈，一部分水分被秸稈吸收，堆肥進入高溫期之后水分就散發出去。但是由于反應器為密閉容器，堆肥進入高溫期后，堆體水分只散失在容器中，沒有進入外界環境，溫度下降后，水分又回到物料中，導致整個堆肥期間含水率變化都不太大。3)氨氣揮發量變化各組處理過程中氨氣揮發量(揮發速率)的變化如圖3所示，從氨氣揮發量變化總的趨勢可以看出，NH3在堆肥前期因有機質(OM)的分解而釋放量大，45天之后因微生物活動變慢，可供降解的有機質(OM)減少，NH3的釋放量也隨之減少。從圖3可以看出處理CM+M+Z、CM+M+Z+Ph控制NH3揮發的作用比較明顯，NH3的揮發量(揮發速率)從初期就一直很低。這說明沸石在沒有過高含水率的影響下，能夠起到很好的保氮作用。從堆肥第一天的氨氣揮發速率看，為雞糞對照處理CM氨氣揮發速率的1/20(對照處理CM為13.12figTnin"，CM+M+Z組處理為0.69嗎'min—1)。而同時添加了沸石和普鈣的CM+M+Z+Ph，保氮效果則更為明顯，堆肥第一天的氨氣揮發速率僅為雞糞對照處理CM氨氣揮發速率的1/37(僅為0.36嗎'min—1)。但是添加只普鈣的處理(CM+M+Ph)在堆肥第一天沒有達到較好的抑制氨氣揮發的效果，其氨氣揮發量比對照處理CM還要高，為19.^gTOin"。而CM+M組處理第一天氨氣揮發速率為2.29嗎TOin—1。當高溫期過后，堆肥進入后期腐熟階段，其它處理均明顯低于對照處理CM。4)堆肥銨態氮變化各組處理堆肥銨態氮變化如圖4所示，結果表明雞糞堆肥的各個處理在堆肥開始后堆體中的銨態氮都呈現下降趨勢，這可能是由于反應器堆肥溫度不夠高，微生物在堆體不活躍，堆體銨態氮以堆體中水溶性氮的形式損失掉了，其中CM+M十Z+Ph和CM損失最多，分別損失了85.8%和88.4%。所以在堆肥過程中保證堆體通氣量使得堆體溫度升高，迅速降低堆體含水率，可以在堆肥過程中起到很好的保氮作用。5)硝態氮變化各組處理堆肥硝氮變化如圖5所示，從圖中可以看出，由于反應器通風性能不好，導致反應器內物料硝化反應明顯。CM+M+Z和CM+M+Ph，硝態氮分別上升2.60g'Kg"和2.05g'Kg'1。其余處理硝態氮含量都減少，雞糞處理CM+M+Z+Ph、CM+M和CM分別減少了3.19g-Kg—1、0.70g-Kg—1禾卩6.70g-Kg—1;說明反硝化作用明顯，硝化細菌受到抑制，堆體硝態氮通過反硝化作用轉變為各種含N氣體，以氣態形式損失。為了防治堆體中反硝化反應的發生，增加堆體供氧量，提高堆體溫度是非常必要的。6)堆肥全氮各組處理堆肥全氮變化如圖6所示，各組處理全氮量在堆置中總體表現為下降，在前十天內下降較多，CM組下降了6.0%,CM+M組下降了11.6%,CM+M+Z組下降了7.2%，CM+M+Ph組下降了8.4%,CM+M+Z+Ph組下降了6.0%。結果表明，同時添加麥秸、沸石和普鈣的處理(CM+M+Z+Ph組)能夠在堆肥初期很好的減少氮素損失。相對為對照(CM)，此階段CM+M的處理，在堆肥過程中氮素損失最多。CM+M+Z+Ph組氮素損失最少。而對照處理CM由于基本沒有進行堆肥化，所以氮素損失還是以持續的氨氣揮發為主，在堆肥前20天氮素較少都不太大。在10至20天內有些處理有回升的現象，這是因為降溫期有機碳分解較快，使全氮含量相對增加。從整個堆肥過程看，各組處理中CM下降了32.5%，CM+M+Z下降了8.9%，CM+M+Ph下降了3.9%，CM+M下降了16.0%,CM+M+Z+Ph下降了6.4M。各添加劑都有利于降低堆肥過程氮素損失，尤其是減少堆置初期的氮素損失，效果非常明顯。7)堆肥前后全磷、全鉀各組處理堆肥前后全磷變化如圖7所示，結果表明各組堆肥前后全磷變化中，全磷富積量((堆肥30天后全磷質量含量-堆肥前全磷質量含量)/堆肥前全磷質量含量)都在10%以下。各組處理堆肥前后全鉀變化如圖8所示，結果表明各組處理全鉀富積量((堆肥30天后全鉀質量含量-堆肥前全鉀質量含量)/堆肥前全鉀質量含量)最多的是CM十M+Z十Ph處理，為45.4%。上述結果表明在堆月巴過程中，隨著水分的散失，全磷、全鉀含量的變化均為富積過程。4、結論分析上述各種處理經過30天的堆肥發酵后，除雞糞對照處理(CM)以外，其余各個處理基本上都形成了黑色的腐殖質，并且與雞糞(CM)原有的惡臭相比氣味都有不同程度的減輕。根據各組堆肥試驗的各項測定結果我們可以看出，在堆肥過程，同時添加沸石、普鈣和麥秸(CM+M+Z+Ph組)能起到最好的保氮效果，全氮僅損失6.4%，其氨氣排放量最小，僅為不加任何添加組分對照(CM組)的1/37，堆肥溫度最高，達到58。C，降低含水率達到27.23%，比對照(CM組)和其它添加組分的各組處理均具有明顯的效果。麥秸、普鈣和沸石同時與有機肥混合或者先將麥秸、普鈣和沸石混勻后在與有機肥混合可以明顯提高堆肥的效果，提高堆肥腐熟程度，減少氮肥損失，增加營養富積(如全磷和全鉀富積)，特別能減少污染氣體氨氣的釋放。為了方便使用，將麥秸、普鈣和沸石混勻后即得到本發明的堆肥添加劑，該添加劑中麥秸、普鈣和沸石的比例可以根據經濟價值等因素確定添加量，具體可為表2中所示的比例，添加劑與有機肥(如雞糞)的比例應該在139—126:500范圍內。權利要求1、一種堆肥反應添加劑，為由麥秸、普鈣和沸石組成的混合物。2、根據權利要求1所述的添加劑，其特征在于所述麥秸、普轉和沸石的重量份數比為100:9一6:30—20。3、根據權利要求1所述的添加劑，其特征在于所述麥秸、普鈣和沸石的重量份數比為100:7.5:25。4、一種堆肥的方法，是將權利要求1-3中任意一項所述添加劑與有機肥混合，然后進行堆肥處理；所述添加劑與有機肥混合的重量比為139—126:500。5、根據權利要求4所述的方法，其特征在于所述添加劑與有機肥混合的重量比為132.5:500。6、根據權利要求4或5所述的方法，其特征在于所述有機肥為雞糞。全文摘要本發明公開了一種堆肥的方法及其專用添加劑。該添加劑為由麥秸、普鈣和沸石組成的混合物。該方法，是將所述添加劑與有機肥混合，然后進行堆肥處理；所述添加劑與有機肥混合的重量比為132.5∶500。本發明的方法使用其專用堆肥添加劑可以明顯提高堆肥的效果，提高堆肥腐熟程度，減少氮肥損失，增加營養富積(如全磷和全鉀富積)，特別能減少污染氣體氨氣的釋放。文檔編號C05F17/00GK101575247SQ20091008655公開日2009年11月11日申請日期2009年6月9日優先權日2009年6月9日發明者崔希龍,強左,李吉進,熊建軍,鄒國元申請人:北京市農林科學院