一种减少温室气体排放的堆肥制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种减少温室气体排放的堆肥制备方法，属于环境工程领域。
【背景技术】
[0002] 高温好氧堆肥是处理畜禽粪便的有效途经之一，在全球范围内被广泛应用，但是 堆肥过程中的气体排放也在一定程度上造成了二次污染。在畜禽粪便堆肥实践中，由于氧 气的扩散距离有限，加上通风和翻堆工艺限制，堆体内局部厌氧状况普遍存在，导致CH 4产 生，研究统计表明堆肥CH4的产生量约占堆肥总碳质量的0. 8%~6%。此外，堆肥化过程 中有机态氮的降解及其硝化、反硝化作用会产生一定量的队0,其产生量约占堆肥总氮质量 的0. 2%~6%。CH4和N20都是对温室效应贡献较大的温室气体，其100年温室效应分别 是C0 2的298和25倍。有机物降解伴随高温产生的大量氨挥发也是堆肥氮素损失的主要 原因，众多研究表明，堆肥过程中的氨挥发约占堆肥总氮质量的20%~60%，不仅造成空 气污染，也造成养分资源流失。在不断提高堆肥工艺条件的同时，堆肥温室气体减排和氮素 损失控制在工程实践中正受到越来越多的关注。
[0003] 近年来国内外对不同类型添加剂减少堆肥气体污染已进行较多试验性研究，但限 于外源添加剂普遍成本较高或不易获得，目前大多难以在实际生产中应用。基于中国有机 肥产业的发展现状，来源广泛的经济型添加剂仍是有机肥生产企业的首选。因此，开发出一 种以过磷酸钙为添加剂减少温室气体排放的堆肥制备方法具有重要意义。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种减少温室气体排放的堆肥制备方法，该方法解决了单独 堆肥过程中甲烷、氧化亚氮以及氨气挥发的问题，在控制堆肥过程温室气体排放同时，可以 保证堆肥产品能够达到有机肥料行业标准要求。
[0005] 本发明提供的减少温室气体排放的堆肥制备方法，包括如下步骤：在添加剂的作 用下，堆肥原料经好氧发酵即得所述堆肥；
[0006] 所述添加剂为过磷酸钙，所述过磷酸钙中磷元素的物质的量为所述堆肥原料中总 氮的物质的量的5%~10% ;
[0007] 所述堆肥原料为新鲜猪粪和玉米秸杆的混合物。
[0008] 上述制备方法中，所述过磷酸钙中磷元素的物质的量为所述堆肥原料中总氮的物 质的量的5%~10%，具体可为5%或10%;相当于所述过磷酸钙的质量为所述堆肥原料物 料干质量的3. 3 %~6. 6 %，具体可为3. 3 %或6. 6 %。
[0009] 上述制备方法中，所述新鲜猪粪和所述玉米秸杆的质量比为6~10 :1，具体可为 6. 5 :1〇
[0010] 上述制备方法中，所述过磷酸钙中P205的质量分数大于等于18 %，具体可为18 %。
[0011] 上述制备方法中，所述堆肥原料和所述添加剂的质量含水率为60 %~75%，具体 可为67%。
[0012] 上述制备方法中，所述新鲜猪粪的鲜基质量含水率为65 %~80%，具体可为 76. 7% ；
[0013] 所述玉米秸杆的鲜基质量含水率为6%~15%，具体可为8. 5%。
[0014] 上述制备方法中，所述玉米秸杆的长度为2~5cm。
[0015] 本发明提供的减少温室气体排放的堆肥制备方法简单易行，成本低廉操作简单， 在控制堆肥过程温室气体排放同时，可以保证堆肥产品能够达到有机肥料行业标准要求， 同时还可降低猪粪堆肥氨挥发损失、总氮素损失起到除臭保氮、提高堆肥品质的效果。农业 有机废弃物肥料化利用的同时，实现了制备过程的节能减排，具有良好的实践意义和环境 效益。
【附图说明】
[0016] 图1为不同处理组在堆肥期间温度随时间的变化曲线。
[0017] 图2为不同处理组在堆肥期间CH4排放速率随时间的变化曲线。
[0018] 图3为不同处理组在堆肥期间N20排放速率随时间的变化曲线。
[0019] 图4为不同处理组在堆肥期间氨的排放速率随时间的变化曲线。
[0020] 图5为不同处理组在堆肥期间含水率随时间的变化曲线。
[0021] 图6为不同处理组在堆肥期间发芽率指数随时间的变化曲线。
【具体实施方式】
[0022] 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0023] 下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0024] 下述实施例中的猪粪取自采用干清粪方式的普通养猪场。
[0025] 下述实施例中所用的过磷酸钙中P205的质量分数均为18%。
[0026] 下述实施例中各种参数的检测方法如下：
[0027] 温室气体和氨气均米用静态箱法米集气体样本，米样时间为上午10:00,每次米样 时长为30min，各目标气体每个监测日采集三个平行样品，取采样时间内的浓度平均值作为 当日单位时间排放通量。平均每1~2d测定1次，其中每次翻堆当天翻堆前2h和翻堆后 第1天均进行气体样本采集。〇1 4和队0用安装有火焰电离检测器（FID)和电子捕获检测器 (ECD)的SP-3420A气相色谱测定，氨气样本经大气采样器用质量分数2 %的硼酸吸收，标准 浓度的稀硫酸滴定。堆肥温度由自动测温仪测定，温度采集点为堆体中心，采集时间为每天 23:00 时。
[0028] 发芽率指数（GI):将样品按lg:10mL水浸提过滤（即浸泡后取滤液），取5mL浸 提液加入直径为9cm且铺有滤纸的培养皿内，点播20粒饱满的水萝卜种子，放置20°C培养 箱中培养，第48小时测种子发芽率指数GI，每个处理重复3次，对照为蒸馏水。GI(%)= (处理浸提液培养种子发芽率X根长）八对照种子发芽率乂根长）乂1〇〇%。
[0029] 堆肥固体样本含水率、有机质、总氮、磷、钾含量参照NY 525-2012《有机肥料》标 准测定。
[0030] 堆肥固体样本分别在第0、7、14、21、28、35、42、49、56、63和70天堆肥物料充分翻 堆混匀后至重新装仓填料前进行采集，以确保采样均匀。每次翻堆前对各仓物料进行称重， 用以计算堆肥过程物料损失。
[0031] 实施例1、减少温室气体排放的堆肥制备方法
[0032] (1)堆肥原料采用新鲜猪粪和玉米秸杆，按鲜基质量6. 5 :1混合。初始物料基本 性状见表1。
[0033] 本实施例中共设置3各处理组，分别为2个实验组和1个对照组，其中对照组（CK) 中只有新鲜猪粪和玉米秸杆，不添加过磷酸钙。实验组1(τ?)中除了堆肥原料外，还添加 有物质的量添加比例为5% (标记为0.05Μ)的过磷酸|丐（其质量相当于初始物料干质量 的3.3%);实验组2(Τ2)中除了堆肥原料外，还添加有物质的量添加比例为10% (标记为 0. 10Μ)的过磷酸|丐（其质量相当于初始物料干质量的6. 6% )，如表2所示。其中，物质的 量的添加比例的计算公式如下：
[0034] 物质的量添加比例=过磷酸钙中磷元素物质的量/混合物料总氮物质的 量 Χ100%
[0035] 表1堆肥初始物料基本性状
[0037] 注：a.物质的量添加比例=过磷酸钙中磷元素物质的量/混合物料总氮物质的 量X 100% ;b.基于猪粪与玉米秸杆混合物料干质量。
[0038] (2)堆肥起始当天，将不含有过磷酸钙的对照组中的堆肥原料充分混合后，调节其 含水率约为67%，将分别含有5%和10%物质的量添加比例的过磷酸钙的实验组T1和T2 中的各组分充分混合后，分别调节其含水率与对照组相同，将对照组和实验组均装入堆肥 发酵仓进行好氧发酵。
[0039] 发酵仓整体为砖混结构，顶部开放，底部为带有通风小孔（空面积占总底面积 的5% )的强化塑胶板，小孔直径3mm，塑胶板下为高15cm的空腔，便于缓冲气体和排除 渗滤液。发酵仓设计用于模拟条垛堆肥堆体中部氧气最为缺乏的部分，单个仓尺寸为 1. lmXO. 8mX 1. 4m(长X宽X高），体积约为1. 2m3。发酵仓前部仓门由7块厚度为5cm 可上下装卸的木板组成，使用时安装在左右墙体上的不锈钢凹槽中，