专利名称：一种堆肥过程中控制氮素损失的方法及其专用固定剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有机固体废弃物堆肥化过程中控制氮素损失的方法及其专用固定剂，特别是涉及一种有机固体废弃物堆肥化过程中控制氮素损失的原位控制方法及其专用固定剂。
背景技术：
集约化畜禽养殖业的迅速崛起，使畜禽粪便污染急剧发展，成为环境污染的突出问题。高温堆肥是将畜禽粪便转化为优质有机肥的重要的无害化和资源化途径。在高温堆肥中普遍存在氮素损失的现状，不仅污染环境，而且降低了肥料中养分含量，进行氮素损失控制成为了关键问题，高温堆肥的升温阶段和高温阶段是氮素损失的主要时期，损失途径主要是NH3的挥发。一般畜禽粪便堆肥过程中，氮素损失变幅可达10％-50％。C/N比越低，氮素损失越大。
目前，对氮素损失控制主要通过以下几种方法1、添加外源微生物减少氮的损失，但这种方法需要培养专门的微生物种群，而且添加过程中需要控制适当的温度，碳氮比等外界条件。2、添加物理吸附剂控制氮素损失，这种方法分两类，一种是采用对氨有吸附作用的物质组成专门的吸附装置吸收排出气体，达到饱和后需要解吸过程复杂，成本较高；另一种是堆肥中加入如秸秆、稻草等，通过提高堆肥物料的C/N达到降低氮素损失的目的。3、添加化学添加剂控制氮素损失，这种方法分两类，一是靠氧化剂的氧化，将铵态氮转化为硝态氮得以固定，这类化学物质有高锰酸钾、次氯酸盐等，通过改变氮素形态减少氨气挥发，但其生成物相对于氨氮来说更难被作物利用；二是靠中和剂的中和反应，这类化学物质有过磷酸钙、硫酸亚铁、稀硫酸等，直接将产生的氨以铵盐的形式固定下来，其生成物施用于土壤中通过转化可以作为作物的养分来源。
发明内容
本发明的目的是提供一种有机固体废弃物堆肥化过程中能够有效控制氮素损失的原位控制方法及其专用固定剂。
本发明所提供的一种堆肥过程中控制氮素损失的固定剂，基本上由下述重量份数比的原料制成氢氧化镁或氧化镁2.5-2.8，磷酸8-22，水75-90。
所述固定剂按如下步骤制备将氢氧化镁或氧化镁与水混合，然后在搅拌条件下缓慢倒入磷酸，得到一种带颗粒状的乳状液。该乳状液是含有MgHPO4、Mg(H2PO4)2、Mg3(PO4)2的混合物。
本发明所提供的堆肥过程中控制氮素损失的原位控制方法，是在堆肥过程中掺混或/和喷淋控制氮素损失的固定剂，所述固定剂基本上由下述重量份数比的物质组成氢氧化镁或氧化镁2.5-2.8，磷酸8-22，水75-90。
掺混或/和喷淋的固定剂与堆肥物料的重量份数比为2-15∶100。
上述在堆肥过程中掺混和喷淋控制氮素损失的固定剂有两种施用方式，一种情况是掺混和喷淋一次性施用，将所需固定剂的50-75％在堆肥物料混合时加入，搅拌均匀，其余部分堆肥开始一次性喷淋到堆肥物料表面上；另外一种情况是掺混和喷淋逐次施用，将所选择的掺混固定剂在堆肥物料混合时加入，搅拌均匀，随着堆制的进行在堆体补充水分时将所选择的喷淋固定剂分1-3次进行喷淋。
由于堆肥初期堆体产生的有机酸较多pH较低不利于固定剂吸收氨氮，因此混合加入到堆肥物料中的固定剂中氢氧化镁比例高为好。进入高温期将是氮素以氨氮形式损失的高峰期，到达高温期前对堆体进行水分调节时加入磷酸比例较大的固定剂不但自身固定效果较好，同时可以与早期的氢氧化镁接触生成乳状颗粒增加固定能力。在高温期后随着堆肥生产的运行继续适当的喷淋固定剂到堆体中，具体固定剂的配比及喷入量可根据氨氮损失的量来决定，每次固定剂添加量为堆肥物料重量的2-10％。
根据本发明所述的原位控制方法，最终获得的是堆制的有机肥和MgNH4PO4无机肥组成的有机无机复混肥。
本发明将固定剂用于有机固体废弃物堆肥化过程中，与固体堆料发酵过程产生的NH4+生成一种MgNH4PO4的无机肥料，氨氮固定率达到85％以上。这种MgNH4PO4无机肥料在堆制过程中与堆肥产品自然混合生成有机无机复混肥，同时由于将无机磷加入到有机肥料中，堆肥过程中产生的有机酸包括腐殖酸等能够有效地保护无机磷不被土壤固定，因而能显著提高其利用率，有利于作物的生长。
本发明操作简单、易行，不仅减少了因氨氮挥发导致的臭味，而且增加了堆肥产品的肥效，最终生成一种含有MgNH4PO4的有机无机复混肥，利于作物吸收。
具体实施例方式
在以下实施例中，除另有说明外，所有份数和百分比均按重量计。
实施例1、不同的固定剂配方对堆体释放氨气的影响试验物料为已经腐熟的鸡粪与麦秸堆肥的粉碎物，试验中加入食品级碳酸氢铵作为氨源，其分解温度为55℃左右，试验以水浴65℃加热两小时，以2％硼酸作为氨气吸收液。试验结果如表1所示，从表1的模拟堆肥试验数据可以看出，不同的固定剂配方在堆肥过程中对堆体释放氨气的固定具有不同的效果。
表1不同的固定剂配方的固定效果
实施例2、利用本发明的固定剂进行堆肥采用猪粪与秸秆作为堆制物料，其中猪粪C/N＝11.58，秸秆C/N＝70.31，猪粪与秸秆的重量比为2.95∶1，混合物料C/N＝19.79，调节水分到65％，物料总重(不含调节水分)22.5kg，堆制采用强制通风密闭堆肥装置，以未加固定剂的同样物料为对照，测定尾气氨氮含量。堆制物料混合时加入物料总重5.0％的固定剂，固定剂组成为氢氧化镁2.7％，磷酸9.2％，水88.1％。堆制第3天对堆体表面喷淋物料总重4.4％的固定剂，固定剂组成为氢氧化镁2.6％，磷酸17.7％，水79.7％。堆制第17天对堆体表面喷淋物料总重3.4％的固定剂，固定剂组成为氢氧化镁2.7％，磷酸13.5％，水83.8％。堆肥化进行31天。对照组堆体0-3天释放氨气13.33克，4-17天释放氨气71.66克，18-31天释放氨气33.86克，氨气释放总量为118.85克。加固定剂的实验组堆体0-3天释放氨气2.5克，4-17天释放氨气2.37克，18-31天释放氨气3.65克，氨气释放总量为8.52克。氨氮固定率接近92.8％。未加固定剂的对照组(干重)磷的含量从0.4095％升到0.6147％，而加入固定剂的实验组(干重)磷的含量为2.2013％。
实施例3、利用本发明的固定剂进行堆肥采用牛粪与秸秆作为堆制物料，其中牛粪C/N＝24.52，秸秆C/N＝70.31，，牛粪与秸秆的重量比为14.6∶1，混合物料C/N＝29.45，其水分含量为76.64％，物料总重31.2kg，堆制采用强制通风密闭堆肥装置，以未加固定剂的同样物料为对照，测定尾气氨氮含量。堆制物料混合时加入物料总重5.0％的固定剂，固定剂的组成为氢氧化镁(由氧化镁和水按1∶1的摩尔比配制)2.7％，磷酸9.2％，水88.1％。堆制第3天对堆体表面喷淋物料总重8.8％的固定剂，固定剂组成为氢氧化镁2.6％，磷酸17.7％，水79.7％。堆肥化进行31天。对照组堆体0-3天释放氨气14.74克，4-17天释放氨气35.49克，18-31天释放氨气24.02克，氨气释放总量为74.25克。加固定剂的实验组堆体0-3天释放氨气2.64克，4-17天释放氨气1.30克，18-31天释放氨气3.53克，氨气释放总量为7.47克。氨氮固定率接近89.9％。未加固定剂的对照组(干重)磷的含量从0.4117％升到0.6164％，而加入固定剂的实验组(干重)磷的含量为7.0641％。
实施例4、利用本发明的固定剂进行堆肥采用污泥与秸秆作为堆制物料，其中污泥C/N＝5.46，秸秆C/N＝70.31，污泥与秸秆的重量比为1∶1，混合物料C/N＝29.85，其水分含量为65％物料总重(不含调节水分)10.0kg，堆制采用强制通风密闭堆肥装置，以未加固定剂的同样物料为对照，测定尾气氨氮含量。配制物料总重13.2％的固定剂，固定剂组成为氢氧化镁2.6％，磷酸17.7％，水79.7％。在堆制物料混合时加入物料总重8％的固定剂，随物料混匀，其余物料总重4.2％的固定剂喷淋到堆体表面，。堆肥化进行31天。对照组堆体0-3天释放氨气6.0克，4-17天释放氨气15.40克，18-31天释放氨气12.78克，氨气释放总量为34.18克。加固定剂的实验组堆体0-3天释放氨气0.2克，4-17天释放氨气1.25克，18-31天释放氨气2.78克，氨气释放总量为4.23克。氨氮固定率接近87.6％。未加固定剂的对照组(干重)磷的含量从0.2153％升到0.3221％，而加入固定剂的实验组(干重)磷的含量为2.4487％。
实施例4利用本发明的固定剂进行堆肥采用鸡粪与秸秆作为堆制物料，其中鸡粪C/N＝13.71，秸秆C/N＝70.31，鸡粪与秸秆的重量比为2.32∶1，其水分含量65％物料总重(不含调节水分)11.95kg，堆制采用强制通风密闭堆肥装置，以未加固定剂的同样物料为对照，测定尾气氨氮含量。堆制物料混合时加入物料总重4.4％的固定剂，固定剂组成为氢氧化镁2.6％，磷酸17.7％，水79.7％。此后在堆制的第10、17、24天分别对堆体喷淋物料总重3.4％的固定剂，所加固定剂组成为氢氧化镁2.7％，磷酸13.5％，水83.8％。堆肥化进行31天。对照组堆体0-3天释放氨气12.19克，4-17天释放氨气35.55克，18-31天释放氨气12.13克，氨气释放总量为59.87克。加固定剂的实验组堆体0-3天释放氨气0.26克，4-17天释放氨气1.47克，18-31天释放氨气1.55克，氨气释放总量为3.28克。氨氮固定率接近94.5％。未加固定剂的对照组(干重)磷的含量从0.6194％升到0.9303％，而加入固定剂的实验组(干重)磷的含量为2.5911％。
权利要求
1.一种堆肥过程中控制氮素损失的固定剂，基本上由下述重量份数比的原料制成氢氧化镁或氧化镁2.5-2.8，磷酸8-22，水75-90。
2.根据权利要求1所述的固定剂，其特征在于，所述固定剂按如下步骤制备将氢氧化镁或氧化镁与水混合，然后在搅拌条件下缓慢倒入磷酸，得到一种带颗粒状的乳状液。
3.根据权利要求2所述的固定剂，其特征在于，所述乳状液是含有MgHPO4、Mg(H2PO4)2、Mg3(PO4)2的混合物。
4.一种堆肥过程中控制氮素损失的原位控制方法，是在堆肥过程中掺混或/和喷淋控制氮素损失的固定剂，所述固定剂由下述重量份数比的物质组成氢氧化镁或氧化镁2.5-2.8，磷酸8-22，水75-90。
5.根据权利要求4所述的原位控制方法，其特征在于所述固定剂与堆肥物料的重量份数比为2-15∶100。
6.根据权利要求4所述的原位控制方法，其特征在于所述在堆肥过程中掺混和喷淋控制氮素损失的固定剂，是将所需固定剂的50-75％在堆肥物料混合时加入，搅拌均匀，其余部分一次性喷淋到堆肥物料表面上。
7.根据权利要求4所述的原位控制方法，其特征在于所述在堆肥过程中掺混和喷淋控制氮素损失的固定剂，是将所选择的掺混固定剂在堆肥物料混合时加入，搅拌均匀，随着堆制的进行在堆体补充水分时将所选择的喷淋固定剂分1-3次进行喷淋。
8.根据权利要求4至7任一所述的原位控制方法，其特征在于经所述原位控制方法获得的为堆制的有机肥和MgNH4PO4无机肥组成的有机无机复混肥。
全文摘要
本发明公开了一种堆肥过程中控制氮素损失的方法及其专用固定剂，固定剂基本上由下述重量份数比的物质组成氢氧化镁或氧化镁2.5－2.8，磷酸8－22，水75－90。控制氮素损失的方法是在堆肥过程中掺混或/和喷淋控制氮素损失的固定剂。根据本发明所述的原位控制方法，最终获得的是堆制的有机肥和MgNH
文档编号C05G1/00GK1562912SQ20041003112
公开日2005年1月12日 申请日期2004年4月12日 优先权日2004年4月12日
发明者李国学, 贺琪, 李彦明 申请人:中国农业大学