专利名称：：一种堆肥过程中减少氮素损失的方法
技术领域：
：本发明涉及固体有机废弃物好氧堆肥处理领域，特别涉及一种堆肥过程中减少氮素损失的方法。
背景技术：
：高温堆肥过程中普遍存在氮素损失的现象，在堆肥过程中几乎所有氮的损失都是由于有机氮化合物分解导致氨释放，由于氨是比空气轻的气体，因此会从堆体中逸出。堆肥过程中的氮素损失主要受堆肥物料的成分、物料C/N比、pH值、通风/温度、湿度和堆肥添加剂等的共同影响。与其他固体有机废弃物相比较，畜禽的粪尿含有更多的氮素养分，在堆肥过程中会发生大量氮素损失。通常畜禽粪便高温堆肥过程中，氮素损失可达16%~76%。如何在堆肥中保持尽可能多的氮素是获得高质量堆肥产品很重要的一个目标，高含氮量意味着堆肥价值的增加，同时也可减少氨的挥发。而堆肥过程的升温阶段和高温阶段是氮素损失的主要时期，对两个阶段进行氮素的减少控制成为关键性的问题，现有技术中对高温堆肥过程中的氮损失减少方法主要有2大类1、改变堆肥工艺条件，如保障适量的通风、适当的湿度、控温等。2、在堆肥过程中加入添加剂主要有4大类①微生物制剂；②富含碳的物质，如作物秸秆、泥炭等；③吸附剂，如沸石、黏土、椰壳纤维等吸附性能强；④磷肥和金属盐类化合物，如过磷酸钙、CaCl2、CaS04、MgCl2、MgS04、MnS04、CuS04、Ah(S。4)3等。发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术提供的方案存在一定的局限性，例如，堆肥工艺条件的改良需要较多的设备和投入，成本较高；添加微生物制剂需要培养专门的微生物种群和特殊的使用条件，很不容易实现，不能满足实际生活中的多种需要，为此减少畜禽粪便高温堆肥过程中氮素的损失需要更多的方法。
发明内容为了减少畜禽粪便高温堆肥过程中氮素的损失，降低氨和硫化氢挥发导致的臭味，增加堆肥成品的有效养分含量，本发明提出了一种堆肥过程中减少氮素损失的方法，并且获得了一种含有硫酸亚铁铵复盐的有机无机复混肥，所述技术方案如下一种堆肥过程中减少氮素损失的方法，其特征在于，所述方法包括将畜禽粪便和辅料初步混合，作为堆肥原料；根据所述堆肥原料重量添加硫磺粉和硫酸亚铁，作为混合堆料，用搅拌机搅匀所述混合堆料；在所迷混合堆料搅拌过程中喷淋排硫硫杆菌菌液；当将所述混合堆料的含水率控制在50%~55%时，进行堆肥发酵处理。所述根据所述堆肥原料重量添加硫磺粉和硫酸亚铁，具体包括添加所述堆肥原料重量的0.25°/。~0.50"M^黄粉，所述錄L/镜粉采用100目或100目以上的工业好J黄4分；添加所述堆肥原料重量的0.3°/。~0.6°/。硫酸亚铁，所述硫酸亚铁为工业绿矾。所述在所述混合堆料搅拌过程中喷淋排硫石克杆菌菌液，具体包括喷淋所述堆肥原料重量的0.3%~0.5°/。的所述排硫硫杆菌菌液。所述辅料具体包括农作物秸秆粉、蘑菇渣、米糠等。所述在所述混合堆料搅拌过程中喷淋排硫石克杆菌菌液之前，还包括将斜面培养基上的排硫硫杆菌接种至种子培养基中，进行摇瓶培养；在10L的全自动发酵罐中装入5L的所述排硫硫杆菌发酵培养基；培养4-5天得到所述排硫硫杆菌菌液。'所述排硫硫杆菌发酵培养基具体包括Na2HP042.0~3.5g/L、KH2P041.8g/L、MgS04.7H200.1~0.5g/L、(NH4)2S040.2~0.5g/L、CaCl20.05~0.lg/L、MnS040.02~0.04g/L、FeCl30.02~0.05g/L、Na2S203.5H2010.0~15.Og/L、S5.0~10.0g/L;培养温度2832。C、搅拌速度450~550r/min、通气量l.1~1.3vvm、培养周期45天。所述方法还获得一种含有硫酸亚铁铵复盐的有机无机复混肥。本发明实施例提供的技术方案的有益效果是在高温堆肥过程中通过在堆肥原料中加入一定比例的排硫硫杆菌菌液、硫磺粉、硫酸亚铁，将混合堆料的含水率控制在一定范围内，进行堆肥发酵处理。其中，加入的一定比例的排硫硫杆菌菌液、硫磺粉、硫酸亚铁和堆肥原料产生了一定的化学反应。通过上述方法，减少了畜禽粪便高温堆肥过程中氮素的损失、降低了氨和硫化氢挥发产生的臭味、增加了堆肥成品的有效养分含量、并且获得了一种含有硫酸亚铁铵复盐的有机无机复混肥，改善了农用堆肥品质、有利于农作物的吸收。为了更清楚地i兌明本发明实施例或现有4支术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前^^下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明实施例1提供的一种堆肥过程中减少氮素损失的方法的流程图；图2是本发明实施例2提供的一种堆肥过程中减少氮素损失的方法的另一流程图；图3是本发明实施例3提供的一种堆肥过程中减少氮素损失的方法的另一流程图；图4是本发明实施例4提供的一种堆肥过程中减少氮素损失的方法的另一流程图；图5是本发明实施例5提供的一种堆肥过程中减少氮素损失的方法的另一流程图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。实施例1参见图1，本发明实施例提供了一种堆肥过程中减少氮素损失的方法，具体步骤详见如下步骤101:将畜禽粪便和其他辅料初步混合，作为堆肥原料。步骤102:根据堆肥原料的重量添加硫磺粉和硫酸亚铁，作为混合堆料，用搅拌机搅匀混合堆料。其中，添加堆肥原料重量的0.25%~0.50%硫磺粉，硫磺粉采用100目或100目以上的工业發L磺4分；其中，添加堆月巴原料重量的0.3%~0.6%硫酸亚铁，硫酸亚铁为工业绿讽。步骤103:在混合堆料搅拌过程中喷淋排硫硫杆菌菌液。其中，喷淋堆肥原料重量的0.3%~0.5(/。的排硫硫杆菌菌液。其中，本实施例还介绍了一种排硫硫杆菌菌液的制备方法，具体制备过程详见如下将排^Ut杆菌从斜面培养基接种至种子培养基中，进行摇瓶培养。其中，瓶的容积为500ml，在瓶中装入培养液200ml,培养温度为30°C，摇床转速为200r/min,培养时间为3天。其中，种子培养基的成分为Na2S2035H205.Og/L、N眼O.1g/L、NaJ线0.2g/L、NaHC03l.0g/L、MgCl20.1g/L。在10L的全自动发酵罐中装入5L的排辟J危杆菌发酵培养基。其中，接种排硫硫杆菌种子培养液200ml,培养温度为30°C,搅拌速度为500r/min，通气量为1.2vvm,发酵时间为4天。其中，发酵培养基的成分为Na2HP043.2g/L、KH2P041.8g/L、MgS047H200.3g/L、(NH4)2S040.25g/L、CaCl20.08g/L、MnS040.02g/L、FeCl30.02g/L、Na2S2035H2015.Og/L、S5.Og/L。其中，本实施例所用的排硫硫杆菌(777/o力sc27/ysr力/c7，r〃s)购自中国农业微生物菌种保藏中心，菌种保藏编号为10288。其中，菌种转接到牛肉膏蛋白胨培养基保存，培养基的成分牛肉膏3.Og/L、蛋白胨5.Og/L、琼脂18.Og/L、蒸馏水1.0L、pH值为7.0-7.2，用121。C高压蒸汽灭菌15min。步骤104:当混合堆料的含水率控制在50%~55°/。时，进行堆肥发酵处理。通过在堆肥过程中添加一定比例的排硫硫杆菌菌液、硫磺粉、硫酸亚铁，将混合堆料的含水率控制在一定范围内，进行堆肥发酵处理，通过上述方法，减少了畜禽粪便高温堆肥过程中氮素的损失。实施例2参见图2，本发明实施例提供了一种堆肥过程中减少氮素损失的方法，其中，本实施例中畜禽粪便具体采用鸡粪为例、辅料采用蘑菇渣与米糠作为堆制材料，进行说明，并利用了由中国农业大学资源与环境学院开发的VTD-100箱式堆肥反应器进行堆肥试验，具体实现方法如下步骤201:将含水率为74°/的鸡粪170kg、含水率为11%的蘑菇渣80kg、含水率为8。/。的米糠20kg，混合在一起，做为混合堆料，用搅拌机搅匀。其中，混合堆料的含水率约为50%，将搅拌好的混合堆料平均分成2份，即每份为135kg。步骤202:取其中一份搅拌好的混合堆料，将675g硫磺粉和1.48kg绿巩(其中，绿巩中含有810g硫酸亚铁)加入其中，用搅拌机搅拌均匀，在搅拌时喷淋675ml排辟b碌b杆菌菌液。其中，喷淋后，装入VTD-100箱式堆肥反应器中，每箱装堆料45kg,共装3箱。其中，为了验证本方法所取得的有益效果，将另一份搅拌好的混合堆料作对照试验，具体方法详见下述步骤。步骤203:耳又其中的另一份，添加经灭菌的培养基675ml,混合均匀，然后装入VTD-100箱式堆肥反应器中，每箱装堆料45kg,共装3箱(作对照)。步骤204:将步骤202和步骤203中共计6箱的VTD-100箱式堆肥反应器均按相同的反应条件进行堆肥。其中，通风量为30L/min，通风频率为每间隔lh通风6min;每48h搅拌6min，其中，搅拌转速为6.4r/min，进行28天的堆肥，结果参见表l。表1鸡粪好氧堆肥28天后取样检测结果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>从表1中可以得出，应用本实施例的方法可有效减少鸡粪好氧堆肥的氨挥发损失，提高堆肥成品铵态氮的含量、浸提态硫的含量和全氮的含量，通过计算，可以得出利用本实施例提供的方法其堆肥中铵态氮含量比普通堆肥方法中铵态氮含量增加约为23.8倍，并且本实施例提供的方法其堆肥中全氮含量比普通堆肥方法中全氮含量提高约为32.4%。实施例3参见图3,本发明实施例提供了一种堆肥过程中减少氮素损失的方法，其中，本实施例中畜禽粪便具体采用猪粪为例、辅料釆用稻杆粉作为堆制材料，进行说明，并利用了由中国农业大学资源与环境学院开发的VTD-100箱式堆肥反应器进行堆肥试验，具体实现方法如下步骤301:将含水率为78%的猪粪160kg和含水率为15%的稻秆粉(其中，将稻杆粉碎至l2cm)110kg，混合在一起，做为混合堆料，用搅拌机搅匀。其中，混合堆料的含水率约为52%,将搅拌好的混合堆料平均分成2份，即每份为135kg。步骤302:取其中一份搅拌好的混合堆料，将550g硫磺粉和1.10kg绿矾(其中，绿矾中含有600g硫酸亚铁)加入其中，用搅拌机搅拌均匀，在搅拌时喷淋55Om1排硫碌u杆菌菌液，混合均匀。其中，混合均匀后，将其装入VTD-IOO箱式堆肥反应器，每箱装堆料45kg,共装3箱。其中，为了验证本方法所取得的有益效果，将另一份搅拌好的混合堆料作对照试验，具体方法详见下述步骤。步骤303:取其中的另一份，添加经灭菌的培养基550ml，混合均匀，然后装入VTD-IOO箱式堆肥反应器，每箱装堆料45kg,共装3箱(作对照)。步骤304:将步骤302和步骤303中共计6箱的VTD-100箱式堆肥反应器均按相同的反应条件进行堆肥。其中，通风量为30L/min,通风频率为每间隔lh通风6min;每48h搅拌6min,搅拌转速为6.4r/min，进行30天堆肥，结果参见表2。表2猪粪好氧堆肥28天后取样检测结果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>从表2可以得出，应用本实施例的方法可有效减少猪粪稻秆好氧堆肥的氨挥发损失，提高堆肥成品铵态氮、浸提态硫和全氮含量，通过计算，可以得出利用本实施例提供的方法其堆肥中铵态氮含量比普通堆肥方法中铵态氮含量增加约为24倍，并且本实施例提供的方法其堆肥中全氮含量比普通堆肥方法中全氮含量提高约为24.7%。实施例4参见图4,本发明实施例提供了一种堆肥过程中减少氮素损失的方法，其中，本实施例中畜禽粪便具体采用乳牛粪为例、辅料采用蘑菇渣和米糠作为堆制材料，进行说明，并利用了由中国农业大学资源与环境学院开发的VTD-100箱式堆肥反应器进行堆肥试验，具体实现方法如下步骤401:将含水率为78%的猪粪UQkg、含水率为15%的蘑菇渣80kg、含水率为8K的米糠20kg混合在一起，做为混合堆料，用搅拌机搅拌均匀。其中，混合堆料的含水率约为54%,将搅拌好的混合堆料平均分成2份，即每份为135kg。步骤402:取其中一份搅拌好的混合堆料，将350g硫磺粉和0."kg绿矾(其中，绿矾中含400g硫酸亚铁)加入其中，用搅拌机搅拌均匀，在搅拌时喷淋35Om1排好J克杆菌菌液。其中，加入排硫硫杆菌菌液后，装入VTD-100箱式堆肥反应器，每箱装堆料45kg，共装3箱。其中，为了验证本方法所取得的有益效果，将另一份搅拌好的混合堆料作对照试验，具体方法详见下述步骤。步骤403:取其中的另一份，添加经灭菌的培养基3S0ml，混合均匀，然后装入VTD-100箱式堆肥反应器，每箱装堆料45kg，共装3箱(作对照)。步骤404:将步骤402和步骤403中共计6箱的VTD-100箱式堆肥反应器均按相同的反应条件进行堆肥。其中，通风量为3OL/min,通风频率为每间隔1h通风6min;每48h搅拌6min，搅拌转速为6.4r/min,进行30天堆肥，结果参见表3。表3牛粪好氧堆肥28天后取样;险测结果<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>从表3可以得出，应用本实施例的方法可有效减少牛粪蘑菇渣好氧堆肥的氨挥发损失，提高堆肥成品铵态氮、浸提态硫和全氮含量，通过计算，可以得出利用本实施例提供的方法其堆肥中铵态氮含量比普通堆肥方法中铵态氮含量增加约为18倍，并且本实施例提供的方法其堆肥中全氮含量比普通堆肥方法中全氮含量提高约为21.4%。实施例5参见图5,本发明实施例提供了一种堆肥过程中减少氮素损失的方法，其中，本实施例中畜禽粪1^更具体采用鸡粪、乳牛粪为例、辅料采用蘑菇渣和米糠作为堆制材料，进行说明，主要包括排硫硫杆菌菌液的制备及具体的工艺条件，如下步骤501:将排硫硫杆菌从斜面培养基接种至种子培养基中，进行摇瓶培养。其中，500ml的三角瓶装培养液200ml,在3(TC的温度条件下，摇床转速200r/min，培养3天。其中，种子培养基成分为Na2S2035H205.Og/L、NH4C10.1g/L、Na2HP040,2g/L、NaHC03l.0g/L、MgCl20.1g/L。步骤502:在10L的全自动发酵罐装入5L的排硫硫杆菌发酵培养基，接种排硫碌u杆菌种子培养液2GOml。其中，培养温度30。C,搅拌速度500r/min，通气量为1.2vvm，发酵时间4天，得到排硫硫杆菌菌液，备用。其中，发酵培养基的成分为Na2HP043.2g/L、KH2P041.Sg/L、MgS04.7H200.3g/L、(NH4)2S040.25g/L、CaCl20.08g/L、MnS040.02g/L、FeCl30.02g/L、Na2S203.5H2015.Og/L、S5.Og/L。步骤503:在300L的全自动发酵罐(VTF-300L)装入100L的排硫硫杆菌发酵培养基。其中，发酵培养基的成分为Na2HP043.2g/L、KH2P041.8g/L、MgS04■7H200.3g/L、(NH4)2S040,25g/L、CaCl20.08g/L、MnS040.02g/L、FeCl30.02g/L、Na2S203.5H2010.Og/L、S10.Og/L。接种排硫硫杆菌培养液5.0L，培养温度30°C,搅拌速度150r/min，通气量为1.2vvm，发酵时间5天，得到排裙v琉杆菌菌液，备用。其中，步骤503是微生物菌剂的工业化扩繁，可获得大量菌剂产品。在实际应用中，当需要大量菌剂时，需逐级扩繁，本实施例对此不做限制。步骤504:将含水率为75%的鸡粪6000kg、含水率为21%的晒干牛粪1000kg、含水率为25%的蘑菇渣2000kg和含水率为10%的米糠1000kg混合在一起，做为混合堆料，用搅拌机搅拌均匀。其中，混合堆料的含水率约为51%,将搅拌好的混合堆料平均分成2份，即每份为5000kg。步骤505:取其中一份搅拌好的混合堆料，将25kg硫,黄粉和55kg绿矾(其中，绿矾中含St酸亚铁30kg)加入其中，用搅拌机搅拌均匀，在搅拌的同时喷淋25kg排石危好b杆菌菌液。其中，采用条跺堆肥方式进行堆肥，将堆料堆成梯形条状，堆高0.6m,宽1.2m，长15.0m。步骤506:取其中的另一份，喷淋25kg自来水，混合均匀，采用条跺堆肥方式进行常规堆肥。其中，同步骤505将堆料堆成梯形条状，堆高O.6m,宽1.2ra,长15.Om(作对照)。步骤507:将步骤505中的堆料和步骤506中的堆料堆好后，均盖上黑色朔料薄膜，IO天后除去黑色朔料薄膜。其中，堆肥共进4亍30天，在堆肥期间用翻堆才几进行翻堆供氧，前10天每隔2天翻堆一次，后20天每隔4天翻堆一次，结果参见表4。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>从表4中可以得出，应用本实施例的方法可有效减少畜禽粪高温堆肥的氨挥发损失，提高堆肥成品铵态氮和全氮含量，提高堆肥的养分含量，经计算可以得出利用本实施例提供的方法其堆肥中铵态氮含量比普通堆肥方法中铵态氮含量增加约为36倍，并且本实施例提供的方法其堆肥中全氮含量比普通堆肥方法中全氮含量提高约为29.5%。其中，本发明实施例将排硫硫杆菌和单质硫用于畜禽粪便高温堆肥过程中，排硫硫杆菌不仅可将堆肥过程产生的H2S氧化成单质硫，还可进一步将单质硫氧化为硫酸盐(SO/—)，与固体堆料发酵产生的NH/生成(冊4)2S04,(NH4)2S04与FeS04反应生成稳定的硫酸亚铁铵复盐(NH4)2S04+FeS04+6H20=(NH4)2S04.FeS04-6H20堆肥体系产生的;f克酸亚铁铵复盐与堆肥有机物自然混合生成有机无机复混肥，且堆肥成品含有较多NH4+和SO:，有利于作物特别是蔬菜和果树的生长。综上所述，本发明实施例所提供的方法通过加入一定比例的排硫硫杆菌菌液、硫磺粉，^Tu酸亚铁，将混合堆料的含水率控制在一定范围内，进行堆肥发酵处理，不仅减少了畜禽粪便高温堆肥过程产生的氨和硫化氢挥发导致的臭味，而且减少了堆肥过程中氮素的损失，增加了堆肥成品的有效养分含量；本发明的提供的堆肥方法最终获得一种含有硫酸亚铁铵复盐的有机无机复混肥，改善了农用堆肥品质，有利于农作物的吸收。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。权利要求1、一种堆肥过程中减少氮素损失的方法，其特征在于，所述方法包括将畜禽粪便和辅料初步混合，作为堆肥原料；根据所述堆肥原料重量添加硫磺粉和硫酸亚铁，作为混合堆料，用搅拌机搅匀所述混合堆料；在所述混合堆料搅拌过程中喷淋排硫硫杆菌菌液；当将所述混合堆料的含水率控制在50％～55％时，进行堆肥发酵处理。2、如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述根据所述堆肥原料重量添加硫磺粉和硫酸亚铁，具体包括添加所述堆肥原料重量的0.25%~0.50%硫磺粉，所述碌u磺粉采用100目或100目以上的工业碌J黄4分；添加所述堆肥原冲+重量的0.3%~0.6%石克酸亚4失，所述辟u酸亚4失为工业绿石凡。3、如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述在所述混合堆料搅拌过程中喷淋排硫碌u杆菌菌液，具体包括喷淋所述堆肥原料重量的0.3%-0.5%的所述排碌b碌u杆菌菌液。4、如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述辅料具体包括农作物桔秆粉、蘑菇渣、米糠等。5、如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述在所述混合堆料搅拌过程中喷淋排硫硫杆菌菌液之前，还包括将斜面培养基上的排硫硫杆菌接种至种子培养基中，进行摇瓶培养；在10L的全自动发酵罐中装入5L的所述排硫硫杆菌发酵培养基；培养4~5天得到所述排硫硫杆菌菌液。6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述排硫硫杆菌发酵培养基具体包括Na2HP042.0~3.5g/L、KH2P041.8g/L、MgS04.7H200.1~0.5g/L、(丽4)2S040.2~0.5g/L、CaCl20.05~0.lg/L、MnS040.02~0.04g/L、FeCl30.02~0.05g/L、Na2S203.5H2010.0~15.0g/L、S5.0~10.0g/L;培养温度2832。C、搅拌速度450~550r/min、通气量l.1~1.3vvm、培养周期45天。7、如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述方法还获得一种含有硫酸亚铁铵复盐的有机无机复混肥。全文摘要本发明公开了一种堆肥过程中减少氮素损失的方法，属于固体有机废弃物好氧堆肥处理领域。所述方法包括将畜禽粪便和辅料初步混合，作为堆肥原料；根据所述堆肥原料重量添加硫磺粉和硫酸亚铁，作为混合堆料，用搅拌机搅匀所述混合堆料；在所述混合堆料搅拌过程中喷淋排硫硫杆菌菌液；当将所述混合堆料的含水率控制在50％～55％时，进行堆肥发酵处理。本发明提供的方法减少了畜禽粪便高温堆肥过程中氮素的损失，减少了氨和硫化氢挥发产生的臭味、增加了堆肥成品的有效养分含量；并且获得了一种含有硫酸亚铁铵复盐的有机无机复混肥，改善了农用堆肥品质，有利于农作物的吸收。文档编号C05F17/00GK101628830SQ20091009109公开日2010年1月20日申请日期2009年8月24日优先权日2009年8月24日发明者唐拴虎,张发宝,徐培智,解开治,陈建生,顾文杰,旭黄申请人:广东省农业科学院土壤肥料研究所