一种添加污剩余泥促进中药固废好氧堆肥的方法

1.本发明涉及农业堆肥技术领域，具体为一种添加污剩余泥促进中药固废好氧堆肥的方法。


背景技术：

2.中医药是中华民族的宝贵财富，在今天仍发挥着极其重要的作用，随着中医药需求的扩大，中药产业也获得了进一步发展。与此同时中药渣的产生量也在不断增加，据统计，我国中药渣排放量已经达到3000万吨以上，其主要来源包括中成药生产、原料药生产、中药材加工与炮制以及含中药的轻化工产品生产等，以中成药生产带来的药渣量最大，约占药渣总量的70％。大部分中药渣通过填埋、焚烧、排放等方式进入环境中，目前，中药渣用策略较为简单，利用效率总体水平相对低下。中药渣主要含有木质素及被它包裹的纤维素和半纤维素，还有一些大分子物质，如脂肪类、蛋白质类及多糖类等，不仅如此，它因质轻、通气性好，也被作为一种优质的有机肥原料。以中药渣作为有机质肥料补充来源，通过堆肥处理，使其分解矿化和腐殖化，可用于土壤有机质的改善，有利于植物的生长，同时也减少了中药渣的数量，更可以使中药渣循环利用，实现可持续发展，堆肥技术容易操作，能使发酵速度更快，对中药渣没有副作用，在基质处理上应用十分合适。
3.剩余污泥主要包括氮、磷等营养物及大量的有机物，且菌群数量丰富，中药渣添加合适比例剩余污泥进行好氧堆肥处理，利于堆体升温并提高堆体养分含量，提高堆肥产品品质。
4.中药渣单独堆肥存在升温较慢、品质需要提高以及添加尿素、骨粉等成本高的问题。基于此，本发明设计了一种添加污剩余泥促进中药固废好氧堆肥的方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种添加污剩余泥促进中药固废好氧堆肥的方法，以解决背景技术中提出的中药渣单独堆肥存在升温较慢、品质需要提高以及添加尿素、骨粉等成本高的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种添加污剩余泥促进中药固废好氧堆肥的方法，该方法包括如下步骤：
7.第一步：中药渣与剩余污泥进行预处理：中药渣首先进行挤压脱水，后风干进行，剩余污泥进行脱水处理；
8.第二步：物料混合：以预处理后的中药渣为堆肥主料，剩余污泥为堆肥辅料，剩余污泥添加比为5～20％；
9.第三步：将混合物料在堆肥反应器中发酵40～60d；
10.第四步：将堆肥后的物料静置10～20d，干燥后粉碎制成有机肥。
11.作为本发明的进一步方案，第一步中所述的风干后中药渣含水率为50～60％，粒径为1～2cm，脱水后剩余污泥含水率为60～70％。
12.作为本发明的进一步方案，第二步中所述的混合物料含水率为50～60％，ph值为5～7,碳氮比为15～30。
13.作为本发明的进一步方案，第三步中所述的堆肥周期为40～60d，物料起始温度接近室温为20～30℃，通风量为0.05～0.2m3空气/(m3堆体
·
min)。
14.作为本发明的进一步方案，第三步中所述的堆肥过程每7d翻堆一次，直至堆体接近室温且保持温度稳定。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
16.(1)、本发明方法升温效果显著，且堆肥产品品质获得了提升。本发明方法堆体可迅速升温至60℃以上，且高温持续效果显著，50℃以上温度可持续10天以上，剩余污泥的添加丰富了菌群数量并且提高了堆体的致密性，提高了升温速度，延长了堆体高温持续时间，且堆体在高温阶段存在大量嗜热菌以及纤维素降解相关菌群，保证了堆肥后续的腐熟进程。本发明方法在添加剩余污泥后可提高堆体氮、磷含量，使堆肥产品养分含量提高；
17.(2)、本发明方法所用原料采用易得中药渣与剩余污泥，剩余污泥添加比为5～20％，可使用中药厂废水处理所产生的剩余污泥，其几乎不含重金属，同时消纳了中药厂的中药废渣与剩余污泥，降低了有机固废对环境的污染，产生了高价值的堆肥产品。本发明产品对环境无二次污染，可减少化肥对环境的污染，使农作物增产增收。本发明方法采用强制通风，堆肥周期较短，得到的产品达到了腐熟且均匀一致。本发明堆肥化过程中堆体60℃以上温度持续3天以上，50℃以上温度持续10天以上，堆体发酵21～28天后温度降至40℃以下，出料呈褐色，无臭气，有明显腐殖气息，不吸引蚊蝇，表观指数达到一级，发芽指数达80％以上，腐熟度达到五级。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明一种添加污剩余泥促进中药固废好氧堆肥的方法的流程示意图；
20.图2是本发明实施案例二各堆体温度变化图，其中对照组(0％)、5％剩余污泥添加组(5％)、10％剩余污泥添加组(10％)、20％剩余污泥添加组(20％)；
21.图3是本发明实施案例二各堆体ph值变化图。
22.图4是本发明实施案例二各堆体tn含量变化图。
23.图5是本发明实施案例二各堆体tp含量变化图。
24.图6是本发明实施案例二各堆体种子发芽指数变化图。
25.图7是本发明实施案例三各堆体温度变化图，其中连续通风组(ck)、通风20min-间歇10min组(c_20_10)、通风20min-间歇20min组(c_20_20)、通风20min-间歇40min组(c_20_40)。
26.图8是本发明实施案例三各堆体ph值变化图。
27.图9是本发明实施案例三各堆体tn含量变化图。
28.图10是本发明实施案例三各堆体tp含量变化图。
29.图11是本发明实施案例三各堆体种子发芽指数变化图。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
31.实施案例一：
32.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种添加污剩余泥促进中药固废好氧堆肥的方法，该方法包括如下步骤：
33.第一步：中药渣与剩余污泥进行预处理：中药渣首先进行挤压脱水，后风干进行，剩余污泥进行脱水处理；
34.第二步：物料混合：以预处理后的中药渣为堆肥主料，剩余污泥为堆肥辅料，剩余污泥添加比为5～20％；
35.第三步：将混合物料在堆肥反应器中发酵40～60d；
36.第四步：将堆肥后的物料静置10～20d，干燥后粉碎制成有机肥。
37.具体的，堆肥所用中药渣主要包括赤芍、丹参、桃仁、泽兰、乌药、王不留行、白芷等经高温蒸煮后的残渣。
38.具体的，第一步中所述的风干后中药渣含水率为50～60％，粒径为1～2cm，脱水后剩余污泥含水率为60～70％。
39.具体的，第二步中所述的混合物料含水率为50～60％，ph值为5～7,碳氮比为15～30。
40.具体的，第三步中所述的堆肥周期为40～60d，物料起始温度接近室温为20～30℃，通风量为0.05～0.2m3空气/(m3堆体
·
min)。
41.具体的，第三步中所述的堆肥过程每7d翻堆一次，直至堆体接近室温且保持温度稳定。
42.实施案例二：
43.请参阅图2-6，本发明提供一种技术方案：一种添加污剩余泥促进中药固废好氧堆肥的方法，将中药生产剩余的残渣首先进行脱水处理，后进行风干并粉碎使含水率为50～60％，粒径为1～2cm，剩余污泥脱水至含水率为60～70％，设置三个处理剩余污泥添加量分别为5％、10％、20％，同时设置不添加剩余污泥的对照，将物料完全混合在反应器中堆制42d，堆肥过程中每7d翻堆一次，连续通风，通风量为0.05m3空气/(m3堆体
·
min)，后静置干燥后进一步粉碎，得到堆肥产品。
44.通过预处理后的中药渣和剩余污泥混合堆肥后的堆肥产品，堆肥过程中的温度变化符合堆肥腐熟的正常变化。一般认为，堆体温度不得超过70℃，过高或过低都不利于堆肥进行。堆体的温度变化是反映堆肥是否正常进行的最直接的指标，通过温度可以判断堆肥所处阶段，适宜的堆肥温度范围以及高温持续时间体现着堆肥质量的好坏。
45.请参阅图2，不同处理下堆体堆肥温度的变化，堆肥周期为42d，堆肥过程中每7d翻堆一次，堆肥前期堆体温度迅速上升，堆肥第1d，对照与三个处理组堆体温度分别达到46.5
℃、49.1℃、50.2℃、51.6℃，同时四个堆体最高温度分别达到59.9℃、64.6℃、66.9℃、67.8℃，且四个堆体50℃以上温度持续时间均超过10d，剩余污泥的添加加快了堆体的升温过程，而且随着剩余污泥添加比例的增加堆体最高温度也增加，至堆肥结束各堆体温度分别为32.1℃、32.4℃、33.1℃、32.8℃。
46.ph值是影响堆肥腐熟的重要因素之一，一般堆肥推荐ph值范围为5.5～9.0。在堆肥初始时，各堆体的ph值呈酸性(5.43～6.07)，随着堆肥的进行，对照组ph值在整个过程呈现为升高趋势，其他组均呈现先升后降的趋势，至堆肥结束，各堆体ph值分别为8.27、7.04、7.06、7.72，介于5.5～8.5。
47.氮是堆肥产品中的主要养分之一，堆肥过程中有机氮被降解、浓缩、矿化和重新固定，最终转化为腐殖质氮和气态氮。堆肥过程中各堆体总氮(tn)相对含量整体呈上升趋势，对照与三个处理组堆体总氮含量由堆肥初始的2.26％、2.31％、2.51％、2.68％分别上升至3.16％、3.21％、3.48％、3.73％。整体而言，剩余污泥的添加提高了堆体初始总氮含量，这种趋势延续到了堆肥结束，最终使堆肥产品的总氮含量提升。
48.在堆肥过程中，堆体中的磷随着有机物的降解而转变为植物容易吸收的形态，堆肥过程中堆体总磷(tp)的变化趋势与总氮的变化趋势类似，至堆肥结束tp的含量均有增加，分别由初始的0.18％、0.26％、0.32％、0.46％上升至结束时的0.19％、0.28％、0.44％、0.72％。由于剩余污泥中富含磷元素，添加剩余污泥可以显著提高堆体中的磷含量，而这不仅可以增加堆体养分含量，还可以调节c/p比，促进微生物生长与堆体腐熟。
49.种子发芽指数(gi)是常用来评价堆肥腐熟和植物毒性的生物活性指标，堆肥起始堆体浸提液的种子发芽指数均处于较高水平，这与大部分堆肥原料的起始种子发芽指数不太一致，可能是中药渣主要来自植物且经过高温蒸煮，导致其初始植物毒性较低，对照与三个处理组堆体gi值至堆肥结束均超过80％，达到腐熟要求，分别为99％、95％、92％、88％。
50.实施案例三：
51.请参阅图7-11，将中药生产剩余的残渣首先进行脱水处理，后进行风干并粉碎使含水率为50～60％，粒径为1～2cm，剩余污泥脱水至含水率为60～70％，设置剩余污泥添加量分别为10％，将物料完全混合在反应器中堆制42d，堆肥过程中每7d翻堆一次，设置连续通风(ck)、通风20min-间歇10min(c_20_10)、通风20min-间歇20min(c_20_20)、通风20min-间歇40min(c_20_40)四组，通风量为0.05m3空气/(m3堆体
·
min)，后静置干燥后进一步粉碎，得到堆肥产品。
52.在不同通风间隔下，通过预处理后的中药渣和剩余污泥混合堆肥后的堆肥产品，堆肥过程中的温度变化符合堆肥腐熟的正常变化。如图6所示不同处理下堆体堆肥温度的变化，堆肥周期为42d，堆肥过程中每7d翻堆一次，堆肥前期堆体温度迅速上升，堆肥第2d，各堆体温度分别达到57.6℃、55.7℃、56.3℃、48.5℃，同时四个堆体最高温度分别达到66.4℃、66℃、64.9℃、61.7℃，且四个堆体50℃以上温度持续时间均超过10d，其中c_20_20、c_20_40两组堆体50℃以上持续时间略多于ck、c_20_10两组，堆肥前期连续通风(合适的通风速率)可能更利于堆体升温，而堆体达到最高温度后，间歇通风(合适的通风速率及通风间隔)可能更利于堆体温度的保持，至堆肥结束温度分别为30.5℃、30.5℃、31.1℃、30.9℃，接近室温。
53.不同通风间隔下各堆体ph值变化规律具有一致性，均呈现先升高后降低趋势。在
堆肥初始时，ph值为5.65，堆肥初期ph值迅速上升，四个堆体峰值分别为8.37、8.47、8.48、8.44，至堆肥结束各组堆体ph值分别为6.97、7.30、7.03、7.66，均介于5.5～8.5。
54.在不同通风间隔下，各堆体总氮(tn)含量至堆肥结束均高于堆肥起始，且变化规律类似，均在堆肥初期下降，后逐步提升，由堆肥初始的2.43％分别上升至3.52％、3.58％、3.57％、3.55％，在该通风速率下，连续通风与间歇通风最终总氮含量无明显差异。各堆体堆肥过程中总磷(tp)含量由堆肥初始的0.32％分别增长至0.53％、0.54％、0.50％、0.51％。
55.堆肥起始堆体浸提液的种子发芽指数处于较高水平，这与实施例一一致，初始值较高，在堆肥前期gi值迅速下降，而后逐渐回升。至堆肥结束，gi值均超过80％，达到腐熟要求，分别为95％、93％、93％、90％。
56.在实际应用中，本发明方法在添加剩余污泥后可提高堆体氮、磷含量，使堆肥产品养分含量提高；本发明产品对环境无二次污染，可减少化肥对环境的污染，使农作物增产增收；本发明方法采用强制通风，堆肥周期较短，得到的产品达到了腐熟且均匀一致。
57.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
58.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。