专利名称：一种堆肥挥发氨的回收利用方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明属于有机固体废物资源化利用领域，尤其涉及一种对低碳氮比有机废弃物 料好氧堆肥过程中挥发出的氨气进行回收利用的新方法。本发明可以应用于禽畜粪便、生 活垃圾及污水污泥好氧堆肥除臭及挥发氨的回收利用。
背景技术：
好氧堆肥是有机固体废物资源化的主要方法，形成的堆肥产品富含腐殖质和一定 的氮(N)、磷(P)、钾(K)，可作为良好的土壤调理剂和有机肥料。但是，碳氮比(C/N)较低的有机物料如鸡粪等禽畜粪便、污水污泥、厨余垃圾等 在好氧堆肥过程中会有大量的氮损失，其中挥发的氨气(NH3)占了总氮损失的46. 8% 77.4%，氮是植物营养所需的最大量元素，氨大量挥发会直接导致堆肥产品中氮含量的降 低，进而影响堆肥品质，降低其农业利用价值；同时，NH3是酸雨的催化物质和堆肥中所排臭 气的主要成分，大量的氨气挥发会给空气环境造成污染。因此，好氧堆肥中如何控制氨的挥 发损失一直是国内外研究的热点。目前控制氨的挥发主要有三种方式一是添加高碳含量堆肥物料提高碳氮比；二 是添加可抑制氨挥发的调理剂；三是利用吸附材料吸附释放的氨。过磷酸钙由于含有游离 磷酸可与氨反应形成磷酸铵，作为调理剂在防治氨挥发方面具有较好的效果，且过磷酸钙 在农业上是大量使用的化学磷肥，容易获得，加入后与堆肥的利用目的也比较一致，具有较 强的实用性，但是过磷酸钙作为调理剂添加进原始堆肥物料需要与物料充分混合，混合不 好则效果较差，对于大规模堆肥往往需要增加较大的人力或物力投入，同时，即使是充分混 合仍不能完全抑制氨的挥发，因此如何利用过磷酸钙更有效的防治堆肥的氮损失是亟待解 决的问题。
发明内容
本发明的一个目的是针对上述问题，提供一种新的利用过磷酸钙防治好氧堆肥氮 损失的方法将过磷酸钙作为吸收材料吸收固定氨，即不再作为添加剂与堆肥物料混合， 而是至于堆肥物料之外，利用游离磷酸的吸收作用回收固定堆肥物料挥发出的气态形式的 氨，吸收了氨的过磷酸钙还可以单独作为磷肥使用，同时其中的磷酸铵也可以作为有效的 铵态氮肥。本发明另一个目的是提供实现所述吸附回收法的系统。本发明的目的通过以下技术方案予以实现提供一种堆肥挥发氨的回收利用的新方法，是将过磷酸钙置于堆肥堆体之外，利 用过磷酸钙异位吸收堆肥过程中挥发出的氨气并进行回收利用。本发明通过大量实验研究，摸索出了过磷酸钙对好氧堆肥挥发氨的有效回收固定 方法，根据好氧堆肥规模或方式的不同，回收方法不同。小规模人工翻堆简易堆肥方式，可将过磷酸钙盛装于塑料编织袋等透气材料中，均勻的覆盖于堆体周围，完全包裹密封住堆体，过磷酸钙用量要大于堆体重量的10 %，越多 越好，以保证被截留的氨气都是由游离磷酸的吸收作用所致，比较稳定。较大规模通风静堆好氧堆肥方式，首先将堆肥堆体至于相对密闭空间内，引出密 闭空间空气，将所引出的空气通入装有过磷酸钙的吸收装置中进行回收；所使用的过磷酸 钙的总重量为堆体重量的5 10%。上述过磷酸钙指市场常见任何普通化学普钙磷肥。上述堆肥为碳氮比低于25的有机废弃物堆肥物料。尤其是指鸡粪、猪粪、污水污 泥或橱余垃圾等。针对所述较大规模通风静堆好氧堆肥方式，本发明同时提供了 一种堆肥挥发氨的 回收利用的新方法的系统，包括鼓风装置、相对密闭的堆肥装置、装有过磷酸钙的吸收装 置；所述相对密闭的堆肥装置的底部和顶部分别设有进风口和出风口，所述进风口通过通 风管与鼓风装置相连接，所述出风口与过磷酸钙吸收装置底部的进气口相连接，所述过磷 酸钙吸收装置顶部通过导气管将氨气去除后的空气排出。装有过磷酸钙的吸收装置优选柱状吸附塔，吸附塔有效容积略大于盛装的过磷酸 钙的体积，高径比大约为10左右。本发明采用鼓风机向装有堆肥的相对密闭容器中鼓风引 出空气。本发明的有益效果是目前对于大规模堆肥经常使用成熟堆肥物料或沸石等吸附材料防止氨气向大气 挥发，主要是通过吸附作用固定氨气，吸附了氨的成熟堆肥物料在空气中存放时氨非常容 易解吸下来再次挥发，而沸石等专用吸附材料则是氨吸附饱和后人为地将其解吸挥发，这 两种方式下被吸附的氨都不能再作为氮肥有效地被利用的农业生产中。与现有技术显著不同，本发明从根本上改变了过磷酸钙作为控制堆肥氮素损失 (氨挥发)的使用思路，过磷酸钙不再作为添加剂与堆肥物料混合，而是至于堆肥物料之 外，利用过磷酸钙的吸收作用可以使被截留的氨稳定存在，不易解吸，同时其中的磷酸铵也 可以作为有效的铵态氮肥，随着过磷酸钙作为磷肥使用时发挥一定的氮肥作用，节约氮肥 使用量。因此本发明既实现了堆肥挥发氨的回收利用、避免了环境污染、总体上防止堆肥氮 素损失，又避免了将过磷酸钙添加堆肥中要物料充分混合所投入的较大的人力或物力，具 有使用灵活、回收效率高、回收后可便捷地资源化利用、成本投入小等显著优点。
图1利用装填过磷酸钙吸附柱吸附堆肥挥发氨的实验装置图。图2未使用吸附塔对堆肥挥发氨进行吸附的对照试验装置图
具体实施例方式以下通过具体的实施例进一步说明本发明的技术方案。实施例1将80kg鲜鸡粪(C/N 15)晾干至含水率65 % (65kg左右)，堆置成 0. 8mX0. 8mX0. 8m的堆体，堆于通风处。将过磷酸钙Ag，装于可透气的细尼龙布袋中，均 勻平铺在堆体四周。堆料每5天翻堆一次，每次翻堆时用五点法均勻取堆肥样品50g和过
4磷酸钙2g测定氮含量，堆肥时间为50天，最终堆肥结束时鸡粪中氮素的损失量为336克， 过磷酸钙吸收固定的氨氮100克左右。实施例2提供一种堆肥挥发氨的回收利用的新方法的系统，见附图1所示，包括鼓风装置 7、相对密闭的堆肥装置1、装有过磷酸钙的吸收装置3和余气吸收装置5和6 ；所述相对密 闭的堆肥装置1的底部和顶部分别设有进风口 10和出风口 11，所述进风口 10通过通风管 9与鼓风装置7相连接，所述出风口 11与过磷酸钙吸收装置3底部的进气口 12相连接。所 述过磷酸钙吸收装置采用柱状吸收塔。所述过磷酸钙吸收装置3顶部设有导气管4排出余 气。为了验证挥发出的氨气是否被完全吸收，本实施例将导气管4与余气吸收装置5和6 相连接。在鼓风机与通风管之间设置流量计8调节气量。实施例3采用的实验装置同实施例2，如附图1所示。静态堆肥桶中盛放6kg鸡粪+稻草的 混合堆料，通过控制鸡粪和稻草的比例调节混合堆料的C/N比为25，并调节含水率为65% 左右。采用强制通风的方式在堆肥桶下部用鼓风机鼓风，上、下午各通风3h，连续前两周通 风速率固定为0. 5m3/(min -m3)，以后通风速率为0. 25m3/(min -m3)。堆肥桶上部用盖密封， 通过导气管接高径比为9. 9的吸附塔。吸附塔用0. 5kg过磷酸钙填充，保持其中的过磷酸 钙的孔隙度均勻一致。吸附塔的末端用导气管接入两瓶滴加甲基红-溴甲酚绿指示剂的 400mL硼酸溶液中来吸收未被吸附塔吸收的氨气。另设一装置为对照装置，如附图2所示，附图2中，6为鼓风机，7为流量计，8为通 风管，1为堆肥桶，2为堆肥，3为导气管，4和5为余气吸收装置。堆肥桶出气端不连接吸附 塔，直接用硼酸溶液吸收堆肥桶中挥发的氨气作为对照，其他部件与附图1所示装置相同。实验开始后，若第二个吸收瓶中的吸收液颜色变蓝则说明第一个吸收瓶吸收的氨 气已达到饱和，此时，应适时同体积更换颜色变蓝的吸收液，并用0. lmol/L的1/2氏504溶液 滴定更换下的吸收液，测定吸收液吸收的氨气量。两组装置的吸收液的颜色不再变蓝时实 验结束。计算吸收液吸收的氨气总量，实验结果表明，附图2对照装置中吸收液吸收的氨总 量为7. Mg，而连接吸附塔的附图1所示实验装置的吸收液在整个堆肥过程中未变成蓝色， 吸收到的氨为0，即吸附塔中的过磷酸钙100%吸附了堆料释放出的氨气。实施例4将实施例3中吸收了氨的过磷酸钙用作磷肥，在华南农业大学日光温室中，利用 农场菜园土以盆栽形式种植小白菜，每盆栽种2课菜苗，共种植6盆，另外以未吸收氨的过 磷酸作为磷肥对照，同样方式种植6盆小白菜，两种处理均再补充施入尿素和钾肥，使得每 盆中施入得氮磷钾的量均为N :800mg/盆(其中吸收氨过磷酸钙的处理将其中氨氮作为一 部分氮肥)；P205 :320mg/盆；K20 :600mg/盆，定时定量浇水，捉虫，1个月后收获，将小白菜 整株翻出称生物量，烘干，称干重，并测其氮磷钾含量，所得数据进行统计处理，结果表明两 种处理方式下，小白菜生物量及氮磷钾含量未有显著差别，即吸收了氨的过磷酸钙其磷肥 肥效未受影响，同时其中的氨氮也起到了氮肥的作用。
权利要求
1.一种堆肥挥发氨的回收利用方法，其特征在于是利用过磷酸钙作为吸附剂异位吸收 或吸附堆肥过程中挥发出的氨气进行回收利用。
2.根据权利要求1所述堆肥挥发氨的回收利用方法，其特征在于是将过磷酸钙盛装于 透气袋中，将所述透气袋均勻地覆盖于堆肥堆体周围并完全包裹密封住堆体，使用的过磷 酸钙总重量至少占堆肥重量的10%。
3.根据权利要求1所述堆肥挥发氨的回收利用方法，其特征在于是将堆肥堆体至于相 对密闭空间内，引出密闭空间空气，将所引出的空气通入装有过磷酸钙的吸收装置中进行 吸附回收利用；所使用的过磷酸钙的总重量为堆体重量的5 10%。
4.根据权利要求1、2或3所述堆肥挥发氨的回收利用的新方法，其特征在于所述过磷 酸钙为普钙磷肥。
5.根据权利要求1、2或3所述堆肥挥发氨的回收利用方法，其特征在于所述堆肥为碳 氮比低于25的有机废弃物堆肥物料。
6.根据权利要求5所述堆肥挥发氨的回收利用方法，其特征在于所述有机废弃物堆肥 物料为鸡粪、猪粪、污水污泥或橱余垃圾。
7.一种实现权利要求1或3所述堆肥挥发氨的回收利用方法的系统，其特征在于包括 鼓风装置、相对密闭的堆肥装置、装有过磷酸钙的吸收装置和余气吸收装置；所述相对密闭 的堆肥装置的底部和顶部分别设有进风口和出风口，所述进风口通过通风管与鼓风装置相 连接，所述出风口与过磷酸钙吸收装置底部的进气口相连接。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于所述装有过磷酸钙的吸收装置为柱状吸收塔。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于所述柱状吸收塔的高径比为10；所述柱状 吸收塔有效容积略大于盛装的过磷酸钙的体积。
全文摘要
本发明公开了一种堆肥挥发氨的回收利用方法和系统。本发明利用过磷酸钙作为吸附剂异位吸附堆肥挥发出的氨气，将过磷酸钙置于堆体之外，好氧堆肥过程中产生的氨挥发出来后再与过磷酸钙接触，实现堆肥挥发氨的回收利用。本发明同时公开了实现本发明方法的系统。本发明可以推广应用于禽畜粪便、生活垃圾及污水污泥好氧堆肥除臭及挥发氨的回收利用，具有使用灵活、回收效率高、成本投入小、吸附剂及回收的氨均可便捷地资源化利用等优点。
文档编号C01C1/02GK102070158SQ20101052969
公开日2011年5月25日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者吕丹, 吴启堂, 吴根义, 种云霄, 蔡信德, 虢清伟, 许振成, 邱锦荣 申请人:华南农业大学, 湖南农业大学, 环境保护部华南环境科学研究所