专利名称：一种农业废弃物堆肥化处理方法
技术领域：
本发明涉及农业废弃物的处理与利用，尤其涉及一种利用农业废弃物堆肥的工艺方法。
背景技术：
农业废弃物是指在整个农业生产过程中被废弃的有机类物质，主要包括农林生 产过程中产生的植物残余类废弃物；牧、渔业生产过程中产生的动物类残余废弃物；农业 加工过程中产生的加工类残余废弃物和农村城镇生活垃圾等。从总量和组成上，主要包括 农作物秸秆和畜禽废弃物。农业废弃物的处理与利用问题，一直是近几年污染防治和资源 化利用领域研究的重要课题。秸秆不仅普遍具有较高的热值和粗纤维，且含丰富的有机碳、N、P、K、Mg、Ca等营 养元素，因而有着很好的利用价值。从能源角度，相当于3.5亿t标准煤。目前已在推广或 研究中的秸秆利用方式有很多种。主要可分为以下几类，一是秸秆还田技术，二是饲料化利 用技术，三是能源化利用技术，四是材料化利用技术。畜禽废物包括牲畜、禽类养殖产生的固体废物、废水。目前，我国对固态畜禽废物 的处理方式主要有以下几种。一是直接还田利用，这是我国传统的利用方式。但这种方式 由于畜禽废物一年四季均衡产生，存在与农作季节性需肥不相协调的矛盾，此外，还会影响 环境卫生，利用不当会带来地表水和地下水的营养盐污染等。因此，总体上目前趋向于经适 当处理后再农业利用；二是直接堆肥化处理。直接堆肥是处理各种有机废弃物的传统方法 之一，但存在周期长，用工多等问题；三是人工好氧发酵与厌氧生物处理。畜禽废弃物经生 物发酵转化为商品有机肥料，符合废弃物治理减量化、资源化、无害化和生态化的原则。但 目前发酵工艺及配套设备有待进一步提高，发酵有机肥虽然肥效好，但与晾晒、直接烘干和 自然堆怄方法比较，其生产成本明显偏高，这是影响其市场占有率的主要原因。厌氧生物处 理也存在反应速度慢，转化效率低等问题，因而需要开发经济实用的发酵工艺及其配套设 备，提高处理效率，降低生产成本。四是循环利用与生态处理技术。如利用鸡粪等动物粪便 经处理后作为饲料循环利用，以及利用畜禽粪便养殖蚯蚓，其产物蚯蚓可直接用于饲养鱼、 鸡、鸭、鹅，也可以加工成干粉状动物蛋白等。但作为畜禽粪便作为饲料，还存在一些技术问 题需要解决。虽然目前有关农业废弃物的处理与利用方法很多，但成本低、经济合理、适合市场 化经营推广的方法并不多。总体上，农业废弃物的堆肥化处理仍然是经济实用的处理与利 用方式。堆肥化是在人工控制条件下，在一定的水分、C/N比和通风条件下通过微生物的发 酵作用，将有机物转变为肥料的过程。在这种堆肥化过程中，有机物由不稳定状态转化为稳 定的产物，对环境尤其是土壤不构成危害。在堆肥过程中，农业废弃物中的溶解性有机物质透过微生物的细胞壁和细胞膜而 被微生物所吸收，固体的和胶体的有机物先附着在微生物体外，由生物所分泌的胞外酶分解为溶解性物质，再渗入细胞。微生物通过自身的生命代谢活动，进行分解代谢(氧化还原 过程)和合成代谢(生物合成过程)把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，并放 出生物生长活动所需的能量，把另一部分有机物转化合成新的细胞物质，使微生物生长繁 殖，产生更多的生物体。用于处理有机物料的堆肥系统有许多种，其分类方法也有多种。按堆肥系统微生 物需氧与否可分为好氧堆肥化与厌氧发酵；按堆料所处的状态可分为静态堆肥化和动态堆 肥化；按物料流动形式可分为间歇式堆肥和连续式堆肥；按发酵设备形式可分为封闭式堆 肥和敞开式堆肥。也有人提出了一种较为直观简便的分类方法，将堆肥系统分为条垛式堆 肥系统，通风静态垛系统和反应器系统(或发酵仓系统)等。国外在这一领域的研究也有了半个多世纪，由于规模化饲养业的迅速发展，为了 适应大量而快速处理有机废物的需要，工厂化堆肥形式应用较多，其工艺流程包括固液分 离_物料预处理_发酵-干燥_粉碎_包装等工序。最近的研究大都侧重于调控条件和工 艺参数、干燥技术及检测指标等方面。如工艺过程中的物料性状、环境条件、生物因素、物理 因素、和经济因素的影响，以及物料中氮的转化与控制、微生物制剂在工厂化工艺中的应用 等。但人工的好氧反应器存在投资大、能源高等问题。农业废弃物中含有难以降解的纤维素类物质。如畜禽排泄物主要是畜禽饲料经消 化分解后产生的有机物和无机物质，其中含有丰富的难于在生物氧化过程中分解的木质纤 维素，还有一些易于氧化分解的蛋白质、脂肪和淀粉等。作物秸秆的主要成分也是木质纤维 素。目前国内外堆肥的工艺方法研究较多，但对堆肥材料的前处理研究较少，使得对于含植 物纤维较多的农业废弃物，无论哪种工艺形式的堆肥，都需要相对较长的处理时间。因此， 本发明的技术方案就是针对上述问题，通过对农业废弃物进行特殊的预处理，改变其理化 性质，从而达到缩短堆肥化处理时间的目的。
发明内容
本发明的目的是解决目前堆肥需要相对较长处理时间的问题，提供能够缩短堆肥 处理时间的一种农业废弃物堆肥的处理方法，该方法通过对农业废弃物进行汽爆处理，减 小农业废弃物颗粒大小，增加生物降解过程中的表面积，提高处理过程中的均勻度，并改变 其中有机物成分的性质，使得它们易于被微生物分解。本发明的农业废弃物堆肥化处理方法是通过以下步骤予以实现1)根据C/N比配料根据农业废弃物的C/N比为20 1 30 1，确定合适的作物秸秆、畜禽粪便的
用量；2)汽爆处理农业废弃物将按总C/N比确定的作物秸秆、畜禽粪便的原料混合均勻后，放入汽爆罐，然后通 入高压蒸汽，使汽爆罐中压力达到1. 0 1. 5Mpa范围，维持压力5 lOmin，进行汽爆处理；3)堆肥处理将汽爆处理后的物料调整至含水量50% 60%左右，用污水处理曝气池污水接 种，或用其他微生物制剂接种，在环境温度达到25°C时，经堆肥化处理25 30天，干燥即得 到富含有机质、养料的有机肥。
所述的堆肥化处理为条垛式堆肥系统堆肥化处理。本发明提供的农业废弃物堆肥处理方法，增加汽爆预处理过程具有以下几方面的 优点1)具有粉碎作用，使农业废弃物中难分解的纤维素类完全粉碎，从而保证在生物 氧化过程中易于分解在汽爆过程中，有机物料内部的蒸汽从高压瞬间释放到低压时的爆破力使其本身 粉碎。该粉碎过程比机械粉碎更彻底，更完全，因为蒸汽会充满废物的所有周质空间，无孔 不入，爆破使得不同粒径大小的有机物都能够完全粉碎，这是一般机械粉碎所不能做到的。 而且经过粉碎的有机物更加均勻，这样会使其在后续的输送过程中更加便利。有机废物中 的木质纤维素类成分经过爆破后，在生物氧化过程中，会易于被微生物分解和利用。2)具有高温分解作用，使废弃物中的又有机物大分子部分降解，提供后续处理过 程中的转换率由于蒸汽含有大量的热(在160_187°C时蒸汽的热含量是相同温度的水的热含量 的3. 5倍以上)，当蒸汽与有机物接触时，能够瞬间将其加热到很高的温度，而且蒸汽无孔 不入，能够在均勻地在有机物的各个部分发生作用。在高温条件(160°C以上)下，有机物中 的蛋白质、脂肪、纤维素等大分子物质部分降解，特别是一些难以生物降解的物质，如纤维 素、半纤维素和木质素会在汽爆过程中部分水解，或者它们的分子结构发生有利于生物降 解的改变。这将会提高在后续生物处理过程中的转化率，缩短处理时间。3)具有消毒灭菌作用，有效杀死废弃物中大部分病毒和细菌在密封的汽爆罐内，蒸汽压力达到8-12个大气压，蒸汽温度达到180°C左右，畜禽 废物在汽爆罐内保持5分钟左右，其中的有害病毒和细菌就会大部分被杀死。这样在后面 的处理过程中，工作人员会更加卫生安全。同时，汽爆过程中，蒸汽会凝结在有机废料中的 粉尘上，从而使得粉尘沉降下来，这样会减少臭味的散发。4)缩短堆肥处理时间对于经汽爆法预处理得到农业废弃物的汽爆料，堆肥处理时间一般不到1个月， 气温低于20°C时，适当延长堆制时间。本发明方法利用汽爆技术处理农业废弃物，有效地提高了其好氧生物处理的转化 率，缩短处理时间，从而达到简化处理工艺，提高设备利用率，降低运营成本的目的。从而既 解决了环境污染问题，又带来的社会效益和经济效益。
具体实施例方式下面通过具体实施例进一步描述本发明的技术方案实施例11.汽爆处理农业废弃物将作物秸秆、鸡粪便等，根据其C/N比为30 1来确定用量配比，一般稻草、麦秸 等C/N比在80 1，鸡粪在10 1。如原料总重量为100kg，则秸秆用量为75kg，鸡粪用量 为25kg。原料需粉碎至3cm左右，放入汽爆罐中，然后通入高压蒸汽，使汽爆罐中压力达到 1. OMpa,维持压力9min，然后快速泄去汽爆罐中压力，将原料释放到常压容器中，得汽爆处 理后的农业废弃物原料。
2.将汽爆原料进行堆肥化处理将汽爆料混合均勻，调整含水量为55%左右，由于汽爆过程中，存在高温、高压作 用，所以堆制过程中需要接种，然后室外堆置，堆宽2米，堆高1. 5米，堆长以材料数量而定。 堆置前先夯实地面，再铺上一层细草或草炭以吸收渗下的汁液。根据堆料的组成特点，可适 当施加石灰等碱性物质，堆顶可进行适当的覆盖，以减少水分的蒸发和氨的挥发损失。分别 于第5，15，25天进行翻堆，并根据堆肥的干湿程度适量加水，环境温度高于25°C时，堆肥处 理28天左右腐熟。将上述制得的堆肥物料在常温下干燥，即得以汽爆农业废弃物为原料的 有机堆肥。实施例21.汽爆处理农业废弃物将作物秸秆、畜禽粪便等，根据其C/N比为25 1来确定用量配比，一般玉米秸秆 等C/N比在60 1，鸡粪在10 1，牛粪等在20 1左右。原料需粉碎至3cm左右，放入 汽爆罐中，然后通入高压蒸汽，使汽爆罐中压力达到1. 5Mpa范围，维持压力6min，然后快速 泄去汽爆罐中压力，将原料释放到常压容器中，得到汽爆处理后的农业废弃物原料。2.将汽爆原料进行堆肥化处理将汽爆料混合均勻，调整含水量在55%左右，由于汽爆过程中，存在高温、高压作 用，所以堆制过程中需要接种，然后室外堆置，堆宽2米，堆高1. 5米，堆长以材料数量而定。 堆置前先夯实地面，再铺上一层细草或草炭以吸收渗下的汁液。根据堆料的组成特点，可适 当施加石灰等碱性物质，堆顶可进行适当的覆盖，以减少水分的蒸发和氨的挥发损失。分别 于第4，18，27天进行翻堆，并根据堆肥的干湿程度适量加水，环境温度高于25°C时，堆肥处 理25天左右腐熟。将上述制得的堆肥物料在常温下干燥，即得以汽爆农业废弃物为原料的 有机堆肥。本发明堆肥处理过程中的时间直到腐熟为止，而堆肥腐熟的快慢随季节及堆肥原 料的组成而变化，对于农业废弃物的汽爆料一般不到1个月，气温低于20°C时，适当延长堆 制时间。
权利要求
一种农业废弃物堆肥化处理方法，其步骤包括1)根据C/N比配料根据农业废弃物的C/N比为20∶1～30∶1，确定合适的作物秸秆、畜禽粪便的用量；2)汽爆处理农业废弃物将按总C/N比确定的作物秸秆、畜禽粪便的原料混合均匀后，放入汽爆罐，然后通入高压蒸汽，使汽爆罐中压力达到1.0～1.5Mpa范围，维持压力5～10min，进行汽爆处理；3)堆肥处理将汽爆处理后的物料调整至含水量50％～60％左右，在环境温度达到25℃时，经堆肥化处理25～30天，即得到富含有机质、养料的有机肥。
2.根据权利要求1所述的农业废弃物堆肥处理方法，其特征在于，所述的堆肥化处理 用污水处理厂曝气池污水接种，或用其他微生物制剂接种。
3.根据权利要求1所述的农业废弃物堆肥处理方法，其特征在于，所述的堆肥化处理 为条垛式堆肥系统堆肥化处理。
全文摘要
本发明涉及的一种以汽爆法为预处理的农业废弃物堆肥处理方法，该方法首先根据C/N比为20∶1～30∶1进行配料，确定合适的作物秸秆、畜禽粪便的用量；将确定好的原料混合均匀后，先进行汽爆预处理，将含水量调整至50％～60％左右后，再进行堆肥处理25～28天后，即得富含有机质、养料的有机肥。本发明方法利用汽爆技术处理农业废弃物，有效地提高了其好氧或厌氧处理的生物转化率，缩短处理时间，从而达到提高设备利用率，降低运营成本的目的。既解决了环境污染问题，又带来的社会效益和经济效益。
文档编号C05F3/00GK101851125SQ200910029958
公开日2010年10月6日 申请日期2009年3月30日 优先权日2009年3月30日
发明者杨春和 申请人:杨春和