一种治理农业废弃物中邻苯二甲酸酯的方法
【专利摘要】本发明公开一种治理农业废弃物中邻苯二甲酸酯的方法，先将含有PAEs的植物残体粉碎；再将粉碎后的植物残体与含有PAEs的禽畜粪便按质量比为1:1～10的比例混合，混合时加入水，并调节水的质量含量为55%～65%，形成混合均匀的堆体并置于密闭容器中或封闭的堆肥场地，堆置10～50d，直至堆肥完成，形成熟料。本治理农业废弃物中邻苯二甲酸酯的方法操作更简单，适用场合更广，处理成本也较低，不仅可在专用的密闭容器中进行，也可在田间就地实施，不但实现农业废物中PAEs的减量化，而且堆制后的熟料还可以安全地直接用于农业生产，一举两得，具有重要现实意义和经济价值。
【专利说明】一种治理农业废弃物中邻苯二甲酸酯的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境有机污染物生态处理【技术领域】，特别涉及一种治理农业废弃物中邻苯二甲酸酯的方法。
【背景技术】
[0002]邻苯二甲酸酯(phthalic acid esters,简称PAEs)是由一个刚性平面芳经和两个可塑的非线性脂肪侧链组成，通常用酞酸酐与各种醇类之间的酯化反应获得，在农业废弃物(如作物残体和禽畜粪便等)中也广泛存在。
[0003]PAEs广泛存在于水体、土壤及空气中。随着PAEs大量生产及其产品的广泛使用，以及大量城镇污水和垃圾被排放到农田，PAEs已成为农田土壤中最常见的有机污染物之一。由于PAEs的雌激素效应，以及致畸、致癌和致突变的特性，PAEs对生态环境、食品安全和人体健康构成严重的威胁。美国EPA已将6种PAEs作为优先控制污染物(即DMP、DEP、DBP、BBP、DEHP和D0P)。而在我国环境优先控制污染物中，也有3种PAEs化合物(即邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二正辛酯(D0P))必须严格控制。
[0004]植物可通过根系从土壤中吸收、累积PAEs，也可通过叶片吸收空气中的PAEs，导致作物残体中的PAEs积累；禽畜粪便中也含有较高的PAEs。而作物残体、禽畜粪便则是农业种植业中主要有机物质的来源，当这些含有PAEs的农业废物用作有机肥时，若不对其进行预先治理，PAEs将再次回到环境中，对人类健康造成威胁。
[0005]堆肥是利用各种有机废物(作物秸杆、杂草、树叶、泥炭、垃圾以及其它废弃物等)为主要原料，混合人畜粪尿经堆制腐解而成的有机肥料。主要利用多种微生物的作用，将植物有机残体，进行矿质化、腐·殖化和无害化，使各种复杂的有机态的养分转化为可溶性养分和腐殖质。经过多年的研发，堆肥技术已较成熟，但在腐熟有机肥中仍然存留较高含量的PAEs。据报道，经过高温发酵的垃圾堆肥中，邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异辛酯的含量分别达10g/t和20g/t，而自然腐熟的垃圾堆肥中，邻苯二甲酸酯含量为4.27~9.98g/
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[0006]自然环境中的PAEs可通过物理作用、臭氧氧化、紫外光解等途径降解，但是生物降解是环境界中PAEs矿化的主要途径。近年来，PAEs的生物降解受到广泛关注，并取得一些进展。除开展水体、土壤中PAEs生物降解研究外，也开展了城市生活垃圾中的PAEs生物降解、污水处理厂污泥中的PAEs的生物降解(Chang et al., 2007 ；Marttinen et al.,2004 ;郑晓英等，2006)的研究。但这些降解方法操作复杂，也必须在特定的场所进行，限制条件较多，降解成本较高，同时，降解后所产生的熟料不能重复利用，对自然环境的改善还是存在较大的压力。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种治理农业废弃物中邻苯二甲酸酯的方法，该方法操作简单，堆置后产生的熟料还可以循环利用。[0008]本发明的技术方案为:一种治理农业废弃物中邻苯二甲酸酯的方法，包括以下步骤:
[0009]( 1)将含有PAEs的植物残体粉碎；
[0010](2)将粉碎后的植物残体与含有PAEs的禽畜粪便混合，植物残体与禽畜粪便的质量比为1:1~10，混合时加入水，并调节水的质量含量为55%~65%，形成混合均匀的堆体；
[0011](3)将堆体置于密闭容器中或封闭的堆肥场地，堆置10~50d，直至堆肥完成，形成熟料。
[0012]其中，调节水的质量含量时，可通过人工挤压测试，此时堆体应该感觉起来比较潮湿，并有渗水的情形，但还不至于呈现大量水滴。堆体堆置过程中，可通过人工维持堆体微好氧条件。
[0013]所述步骤(2)中，植物残体与禽畜粪便混合时，加入尿素调节堆体中的碳氮比例，混合后堆体中的碳氮比C/N为10~30:1。
[0014]所述步骤(3)中，堆体堆置的过程中，每间隔5~10d进行人工翻动堆体，可改善堆体好氧环境，使堆体的腐解更均匀。
[0015]所述步骤(3 )中，堆体堆置的过程中，采用气泵通过曝气头对堆体进行鼓风，有利于微生物降解。 [0016]上述方法中，堆肥完成后可取出熟料直接用于农业生产。植物残体和禽畜粪便中的PAEs在堆肥过程中被多种微生物降解，和其他复杂有机物一起转化为可溶性养分和腐殖质。
[0017]所述PAEs为DMP (邻苯二甲酸二甲酯)、DEP (邻苯二甲酸二乙酯)、DBP (邻苯二甲酸二丁酯)或DEHP (邻苯二甲酸二异辛酯)中的一种或多种。
[0018]作为一种优选方案，所述植物残体为大豆秸杆，禽畜粪便为鸡粪，鸡粪和大豆秸杆的质量比为2:1。
[0019]作为一种优选方案，所述植物残体为水稻秸杆，禽畜粪便为鸡粪，鸡粪和水稻秸杆的质量比为2:1。
[0020]作为一种优选方案，所述植物残体为瓜藤叶，禽畜粪便为猪粪，瓜藤叶和猪粪的质量比为1:1，瓜藤叶与猪粪混合时加入含氮量为40%尿素，混合后堆体中的碳氮比C/N为10:1。
[0021]作为一种优选方案，所述植物残体为瓜藤叶，禽畜粪便为猪粪，瓜藤叶和猪粪的质量比为1:1，瓜藤叶与猪粪混合时加入含氮量为40%尿素，混合后堆体中的碳氮比C/N为20:1。
[0022]作为一种优选方案，所述植物残体为瓜藤叶，禽畜粪便为猪粪，瓜藤叶和猪粪的质量比为1.05:10，混合后堆体中的碳氮比C/N为30:1。
[0023]本发明相对于现有技术，具有以下有益效果:
[0024]本治理农业废弃物中邻苯二甲酸酯的方法与传统处理方法相比较，其操作更简单，适用场合更广，处理成本也较低。本治理农业废弃物中邻苯二甲酸酯的方法通过采用作物秸杆、禽畜粪便混合，通过堆肥方式治理农业废物中残留PAEs，把受PAEs污染的农业废弃物进行堆肥处理，操作简单，不仅可在专用的密闭容器中进行，也可在田间就地实施，不但实现农业废物中PAEs的减量化，而且堆制后的熟料还可以安全地直接用于农业生产，一举两得，具有重要现实意义和经济价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为实施例1中各污染物的含量变化示意图。
[0026]图2为实施例2中各污染物的含量变化示意图。
[0027]图3为实施例3的4个堆体中DMP的含量变化示意图。
[0028]图4为实施例3的4个堆体中DEP的含量变化示意图。
[0029]图5为实施例3的4个堆体中DBP的含量变化示意图。
[0030]图6为实施例3的4个堆体中DEHP的含量变化示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0032]实施例1
[0033]本实施例一种治理农业废弃物中邻苯二甲酸酯的方法，采用大豆秸杆和鸡粪作为原料，包括以下步骤:
[0034]( 1)将含有PAEs的大豆秸杆粉碎；
·[0035](2)将粉碎后的大豆秸杆与含有PAEs的鸡粪混合，鸡粪和大豆秸杆的质量比为2:1，混合时加入水，并调节水的质量含量为55%~65%，形成混合均匀的堆体，每个堆体约0.03m3，混合后堆体中的碳氮比C/N为25:1 ;该过程中，调节水的质量含量时，可通过人工挤压测试，此时堆体应该感觉起来比较潮湿，并有渗水的情形，但还不至于呈现大量水滴；
[0036](3)将堆体置于在人工气候箱内进行，堆置试验周期为10天，前两天温度设定为35°C，之后设定为40°C ;堆置过程中，用气泵接曝气头对堆体进行鼓风，有利于微生物降解，鼓风量为0.1L/ (min.盆),每次30min,每天2次。
[0037]于第Id、第5d、第10d取样分析堆体中DMP、DEHP的含量，试验结果如图1所示。堆体中的DMP、DEHP含量随着堆置时间的增加都有不同程度的下降。在第Id时，DMP含量
3.95mg/kg, DEHP 含量 3.68mg/kg,到第 10d 时，DMP 含量下降至 2.55mg/kg, DEHP 含量下降至1.41mg/kg。堆置10d，DMP去除率为35.4%，DEHP去除率高于DMP，为61.7%。该试验证明堆肥的方法对农业废弃物中的DMP、DEHP具有降解效果。
[0038]实施例2
[0039]本实施例一种治理农业废弃物中邻苯二甲酸酯的方法，采用水稻秸杆和鸡粪作为原料，包括以下步骤:
[0040](1)将含有PAEs的水稻秸杆粉碎；
[0041](2)将粉碎后的水稻秸杆与含有PAEs的鸡粪混合，鸡粪和大豆秸杆的质量比为2:1，混合时加入水，并调节水的质量含量为55%~65%，形成混合均匀的堆体，每个堆体约0.03m3，混合后堆体中的碳氮比C/N为25:1 ;该过程中，调节水的质量含量时，可通过人工挤压测试，此时堆体应该感觉起来比较潮湿，并有渗水的情形，但还不至于呈现大量水滴；
[0042](3)将堆体置于在人工气候箱内进行，堆置试验周期为10天，前两天温度设定为35°C，之后设定为40°C ;堆置过程中，用气泵接曝气头对堆体进行鼓风，有利于微生物降解，鼓风量为0.1L/ (min.盆),每次30min,每天2次。
[0043]于第Id、第5d、第10d取样分析堆体中DMP、DEHP的含量，试验结果如图2所示。堆体中的DMP、DEHP含量随着堆置时间的增加也都有不同程度的下降。在第Id时，DMP含量 3.08mg/kg, DEHP 含量 2.49mg/kg,到第 10d 时，DMP 含量下降至 0.25mg/kg, DEHP 含量下降至2.13mg/kg。堆置10d，DMP去除率为高达91.9%，DEHP去除率为14.5%。该试验证明堆肥的方法对农业废弃物中的DMP、DEHP具有降解效果。
[0044]实施例3
[0045]本实施例一种治理农业废弃物中邻苯二甲酸酯的方法，采用瓜藤叶和猪粪作为原料，在田间进行试验，通过4个堆体同时进行实验比较，4个堆体各设置2个平行处理堆体进行实验。4个堆体中各原料的配比如下表所示:
[0046]
【权利要求】
1.一种治理农业废弃物中邻苯二甲酸酯的方法，其特征在于，包括以下步骤:(1)将含有PAES的植物残体粉碎；(2)将粉碎后的植物残体与含有PAEs的禽畜粪便混合，植物残体与禽畜粪便的质量比为1:1~10，混合时加入水，并调节水的质量含量为55%~65%，形成混合均匀的堆体；(3)将堆体置于密闭容器中或封闭的堆肥场地，堆置10~50d，直至堆肥完成，形成熟料。
2.根据权利要求1所述一种治理农业废弃物中邻苯二甲酸酯的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，植物残体与禽畜粪便混合时，加入尿素调节堆体中的碳氮比例，混合后堆体中的碳氮比C/N为10~30:1。
3.根据权利要求1所述一种治理农业废弃物中邻苯二甲酸酯的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，堆体堆置的过程中，每间隔5~10d进行人工翻动堆体。
4.根据权利要求1所述一种治理农业废弃物中邻苯二甲酸酯的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，堆体堆置的过程中，采用气泵通过曝气头对堆体进行鼓风。
5.根据权利要求1所述一种治理农业废弃物中邻苯二甲酸酯的方法，其特征在于，所述PAEs为DMP、DEP、DBP或DEHP中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述一种治理农业废弃物中邻苯二甲酸酯的方法，其特征在于，所述植物残体为大豆秸杆，禽畜粪便为鸡粪，鸡粪和大豆秸杆的质量比为2:1。
7.根据权利要求1所述一种治理农业废弃物中邻苯二甲酸酯的方法，其特征在于，所述植物残体为水稻秸杆，禽畜粪便为鸡粪，鸡粪和水稻秸杆的质量比为2:1。
8.根据权利要求2所述一种治理农业废弃物中邻苯二甲酸酯的方法，其特征在于，所述植物残体为瓜藤叶，禽畜粪便为猪粪，瓜藤叶和猪粪的质量比为1: 1，瓜藤叶与猪粪混合时加入含氮量为40%尿素，混合后堆体中的碳氮比C/N为10:1。
9.根据权利要求2所述一种治理农业废弃物中邻苯二甲酸酯的方法，其特征在于，所述植物残体为瓜藤叶，禽畜粪便为猪粪，瓜藤叶和猪粪的质量比为1:1，瓜藤叶与猪粪混合时加入含氮量为40%尿素，混合后堆体中的碳氮比C/N为20:1。
10.根据权利要求2所述一种治理农业废弃物中邻苯二甲酸酯的方法，其特征在于，所述植物残体为瓜藤叶，禽畜粪便为猪粪，瓜藤叶和猪粪的质量比为1.05:10，混合后堆体中的碳氮比C/N为30:1。
【文档编号】C05F17/00GK103664261SQ201310680762
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】蔡信德, 吴文成, 李诗殷, 李云标, 王冬莹 申请人:环境保护部华南环境科学研究所