一种以干法脱硫灰为添加剂的堆肥方法与流程

本发明涉及一种以干法脱硫灰为添加剂的堆肥方法，属于生物质废物高效堆肥的制备领域。

背景技术

能源短缺和环境污染已经成为21世纪中国面临的两大难题。在缓解经济发展与能源、环境之间的矛盾上，生物质废物的资源化为我们提供了一种新的出路。

生物质废物是人类在利用植物、动物及其排泄物、垃圾等源自生物体的有机物质的过程中生产和消费产生的废弃物，主要包括：(1)城市生物质废物，如家庭厨余垃圾、城市粪便、餐厨垃圾以及城镇污泥等；(2)禽畜粪便如猪粪牛粪等。这些生物质废物产生量多、有机物含量高，而且大量的畜禽粪便和污水带来了土地负荷压力过大、土壤及水体污染、空气恶臭和疾病传播等一系列问题。目前这些生物质废物的利用主要有厌氧发酵制备沼气、生物质发电、生物质气化、直接脱水或简单堆肥后用作农肥，有时甚至直接排放等。这样存在的问题是：生物质废物资源化技术主要集中在厌氧发酵上，其它技术的开展都比较缓慢；我国的生物质废物资源化利用工程的规模都比较小；设备落后，转换效率低；国家对肥料的管控越来越严格，简单堆肥后用作农肥基本达不到农用标准等。因此，如何实现生物质废物的资源化利用是目前的一大瓶颈。

近年来，脱硫工艺得到了迅猛发展与推广应用，传统湿法脱硫，(他的简要的技术特点及脱硫产物――石膏的再利用)，其中尤以cfb(干式循环流化床烟气脱硫技术)、lifac(炉内喷钙及尾部增湿活化脱硫技术)、nid(烧结烟气脱硫技术)、荷电干式吸收剂喷射脱硫系统(cdsi)等为代表的干法脱硫工艺因具有占地面积小、投资少、运行费用低、能量消耗少、无污水废酸排放等优点成为未来发展的趋势。在干法脱硫工艺中，主要是应用粉状或粒状钙基吸收剂脱除烟气中的so2，脱硫产物为干粉状，称为干法脱硫灰，主要组成为caso3·1/2h2o、caso4·2h2o、caco3、cao和少量未反应的ca(oh)2等，是一种新型高钙高硫型环境污染物。由于干法脱硫灰成分很不稳定，呈强碱性，易分解，因此综合利用非常困难。目前干法脱硫灰除少量用于生产免烧砖、胶凝材料、烧结砖、瓷砖、石膏墙板砌块等建筑材料外，或者热分解脱硫灰再生石灰，尾气浓缩制酸等，均没有实现产业化生产，普遍的处理方式是堆放和填埋处理，造成巨大的环境压力，成为现在不容忽视的一大环境问题。

将干法脱硫灰作为生物质废物堆肥的调理剂，制备高性能肥料，可以实现其资源化和工业化利用，具有重要的研究意义：(1)生物质废物含水率较高，如污泥猪粪等含水率都达80％以上，一般需要经过脱水干燥等处理才能达到堆肥要求。而干法脱硫灰含水率低，约2％左右，因此在堆体中添加干法脱硫灰调理剂，能快速有效地调节堆体的含水率，使堆体达到堆肥水量要求(50％～60％左右)，节能减耗；(2)干法脱硫灰密实性好，堆肥过程中，其成分中的cao与堆体中的水发生反应生成氢氧化钙，属于放热反应，能使堆体的温度快速上升，可在一天的时间就使堆体的温度达到50℃以上并持续5～7天左右的时间，满足堆肥温度及时间要求，提高堆体腐熟速度和腐熟程度；(3)干法脱硫灰中含有ca、fe、mg、s等中量元素，以及zn、mn等一些微量元素(干法脱硫灰中的ca，s，si及k、fe、mg、cu、zn、b和mo等中微量元素等更是植物生成所必须的营养元素。)可改善肥料的内在成分，增加肥效(中、微量元素)；(4)干法脱硫灰的碱性较高，得到的堆肥产品可用于改良酸性土壤等，(5)也可改良盐咸地。干法脱硫灰中的ca²⁺可以置换土壤胶体中的交换性na⁺，而被置换下来的na⁺形成的na2so4则随水移动而被移除出土壤，进而降低土壤的ph值。

因此将干法脱硫灰作为添加剂与生物质废物进行共堆肥具有重要价值。

本发明将干法脱硫灰作为生物质废物堆肥的添加剂，发明方法的主体思路是将干法脱硫灰与生物质废物、锯末等混合制成堆料，经好氧发酵、造粒等过程制备出肥效高、保水性好、肥效缓释性佳、肥粒均匀美观的可用于盆栽养殖、土壤改良等方面的高效肥。

技术实现要素：

本发明的目的在于公开一种以干法脱硫灰为添加剂的堆肥方法。该方法具有工艺简单、操作方便、原料价格低廉、以废治废等一系列优点。用该方法制备的堆肥产品肥效高、保水性好、肥效缓释性佳、肥粒均匀美观。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种以干法脱硫灰为添加剂的堆肥方法，其包括如下步骤：

将干法脱硫灰添加到污泥堆体中，加入辅料，得到混合堆料；

将所述混合堆料进行好氧发酵，得到腐熟堆料；

在所述腐熟堆料中加入粘结剂后，进行造粒成型，得到污泥/干法脱硫灰复合肥；

所述混合堆料中各组分的质量百分数分别为：

污泥：60～70％；

干法脱硫灰：10～20％；

辅料：15～20.5％。

若高于这个范围，混合堆料中高碳氮比的成分比例会下降，使得整体碳氮比无法满足好氧堆肥的要求，同时过高的干法脱硫灰比例也会影响造粒及肥效；若低于这个范围，堆体温度无法达到高温阶段的要求，达不到灭菌的效果。

作为优选方案，所述污泥堆体的含水率为50～60％，碳氮比为15～20。

作为优选方案，所述辅料为锯末和/或聚丙烯酸钠。

作为优选方案，所述好氧发酵的时间为20天。

作为优选方案，所述粘结剂的添加量为腐熟堆料重量的0～5％。

作为优选方案，所述粘结剂为淀粉、膨润土或酚醛树脂。

作为优选方案，所述造粒成型的步骤中，控制造粒圆盘的倾角为40～60°，熟料破碎至40～80目，并在造粒成型过程中喷洒物料质量40～50％的水。

作为优选方案，所述生物质废料包括污泥、动物粪便中的一种或两种。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、可快速调节堆肥含水率，生物质废物含水率较高，如污泥猪粪等含水率都达80％以上，一般需要经过脱水干燥等处理才能达到堆肥要求，而干法脱硫灰含水率低，约2％左右，因此在堆体中添加干法脱硫灰作为调理剂，能快速有效地调节堆体的含水率，使堆体达到堆肥水量要求，节能减耗；

2、可促进堆肥温度快速上升，堆肥过程中，干法脱硫灰成分中的cao与堆体中的水发生反应生成氢氧化钙，属于放热反应，能使堆体的温度快速上升，可在一天的时间就使堆体的温度达到50℃以上并持续5～7天左右的时间，满足堆肥温度及时间要求，提高堆体腐熟速度和腐熟程度；

3、可改良堆体物理性状，根据收缩膨胀原理，含ca²⁺的胶体微粒的相互靠近而聚团，土壤不易板结，在水分子进入后膨胀，干燥时土层龟裂，如此反复进行的过程中，土壤就形成了团粒结构，从而有利于作物根系的生长及吸收养分；

4、干法脱硫灰中含有fe、mg等中量元素或微量元素，可改善肥料的内在成分，增加肥效；

5、干法脱硫灰的碱性较高，得到的堆肥产品可用于改良酸性土壤或以钠质化为特点的盐碱地土壤；

6、经堆肥、造粒后，获得的堆肥产品肥效高、外观好、缓释性佳、吸水保水性能优异。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明所述的一种以干法脱硫灰为添加剂的堆肥方法的基本工艺流程图；

图2为本发明实施例1和对比例1所制备的堆体温度及挥发性固体指标的变化图。其中，图2a是温度变化图、2b是挥发性固体含量变化图；

图3为本发明实施例1和对比例1所制备的堆肥产品在小白菜种植和粉掌盆栽的农用测试图；

图4为本发明实施例2～4所制备的堆肥产品图；图中a、b、c分别是以淀粉粘结剂、膨润土粘结剂、酚醛树脂粘结剂制备的堆肥产品图；

图5为对比例2中的堆肥时间和堆体温度关系曲线；

图6为对比例3中的堆肥时间和堆体温度关系曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例提供了一种以干法脱硫灰为添加剂的堆肥方法，如图1所示，具体包括如下步骤：

首先将污水处理厂取回的污泥摊开通风晾干，用木棍压碎；锯末用破碎机破碎，并过60目筛备用；

取污泥25kg，加入4kg干法脱硫灰和7kg锯末，搅拌均匀后得到混合堆料，混合堆料中的碳氮比为15，含水率为54％；

将混合堆料装入堆肥反应器中，进行好氧发酵20天，得到腐熟堆料，发酵期间每两天翻堆1次，每天进行两次鼓风，时间为三分钟，并测定各指标的变化情况。每天的9:00、15:00用温度计记录温度变化，取平均值作为当天堆体温度。采用五点采样法取样并测定堆肥各项指标，即自堆体表面以下处起20～30cm将堆体分为上中下层，中心及四角部位采集样品共约500g充分混合，用四分法分出200g测定；

堆肥结束后，将腐熟堆料进行破碎过40目筛，取500g倒入造粒机，加入淀粉粘结剂进行造粒，控制造粒圆盘的倾角为40～60°，熟料破碎至40～80目，并在造粒成型过程中喷洒物料质量40～50％的水，将得到的肥粒置于45℃的恒温干燥箱中烘干24h后取出，得到堆肥产品。

对比例1

本对比例提供了一种堆肥方法，本方法具体步骤与实施例1的不同之处仅在于混合堆料中不含有干法脱硫灰，干法脱硫灰所占的质量可用污泥或锯末补充。

实施例1和对比例2堆肥温度及挥发性固体含量的变化对比如图2a和2b所示。图示表明添加了干法脱硫灰的实施例1堆体的温度整体上均高于对比例2，且成功进入堆肥的高温阶段；同时实施例1堆体的挥发性固体含量大大低于对比例2，说明干法脱硫灰的存在有利于有机物的降解。

分别将实施例1和对比例1得到的堆肥产品用于小白菜种植试验和粉掌盆栽测试，测试结果如图3所示。图示表明这种以干法脱硫灰为添加剂的堆肥方法制得的肥粒效果明显，小白菜及粉掌测试均长势良好。

实施例2

本实施例提供了一种以干法脱硫灰为添加剂的堆肥方法，本方法与实施例1的不同之处在于将原料污泥改为猪粪。具体包括如下步骤：

取养殖场的猪粪晾干捣碎，另将锯末用破碎机破碎，并过60目筛备用；

取猪粪20kg，加入4kg的锯末和5kg干法脱硫灰搅拌均匀后得到混合堆料；将堆料装入堆肥反应器中进行好氧发酵20天，得到腐熟堆料，好氧堆肥期间每两天翻堆1次，每天进行两次鼓风，时间为三分钟，并测定各指标的变化情况。每天的9:00、15:00用温度计记录温度变化，取平均值作为当天堆体温度。采用五点采样法取样并进行堆肥各项指标监控，即自堆体表面以下处起20～30cm将堆体分为上中下层，即中心及四角部位采集样品共约500g充分混合，用四分法分出200g测定；

堆肥结束后，将腐熟堆料破碎过40目筛，取500g倒入造粒机中，按技术要求加入一定量的淀粉粘结剂进行造粒，控制造粒圆盘的倾角为40～60°，熟料破碎至40～80目，并在造粒成型过程中喷洒物料质量40～50％的水，将得到的肥粒置于70℃的恒温干燥箱中烘干24h后取出，得到堆肥产品。

实施例3

本实施例提供的一种干法脱硫灰为添加剂的堆肥方法，本方法具体步骤与实施例1的不同之处仅在于造粒时的粘结剂更换为膨润土。

实施例4

本实施例提供的一种干法脱硫灰为添加剂的堆肥方法，本方法具体步骤与实施例1的不同之处仅在于造粒时的粘结剂更换为酚醛树脂。

实施例2～4得到的堆肥产品的宏观形貌分别如图4a、4b和4c所示。图示表明以淀粉、膨润土或酚醛树脂为粘结剂得到的肥粒大小均匀、外表美观。

实施例5

本实施例提供了一种以干法脱硫灰为添加剂的堆肥方法，具体包括如下步骤：

取厨余垃圾20kg，加入6kg的锯末和5kg的干法脱硫灰，搅拌均匀后得到混合堆料；

将混合堆料装入堆肥反应器中进行好氧发酵20天，得到腐熟堆料，堆肥期间每两天翻堆1次，每天进行两次鼓风，时间为三分钟，并测定各指标的变化情况。每天的9:00、15:00用温度计记录温度变化，取平均值作为当天堆体温度，采用五点采样法取样并进行堆肥各项指标监控，即自堆体表面以下处起20～30cm将堆体分为上中下层，中心及四角部位采集样品共约500g充分混合，用四分法分出200g测定；

堆肥结束后，将腐熟堆料破碎过40目筛，取500g倒入造粒机中，按技术要求加入一定量的粘结剂进行造粒，控制造粒圆盘的倾角为40～60°，熟料破碎至40～80目，并在造粒成型过程中喷洒物料质量40～50％的水，将得到的肥粒置于70℃的恒温干燥箱中烘干24h后取出，得到堆肥产品。

对比例2

本对比例可作为实施例2～5中任意一个的空白对照例，仅控制干法脱硫灰在混合堆料中的含量为5％，其堆肥过程温度的变化图如图5所示。图示效果表明当干法脱硫灰在混合堆料中的含量小于10％时，堆体无法进入高温堆肥阶段，使得最终堆体的腐熟度不高。

对比例3

本对比例可作为实施例2～5中任意一个的空白对照例，仅控制干法脱硫灰在混合堆料中的含量为25％，其堆肥过程温度的变化图如图6所示。图示效果表明当干法脱硫灰在混合堆料中的含量大于20％时，在堆肥初期虽然升温速率提高，堆体的温度能够快速提升进入高温，但是随后温度却快速下降至30℃左右，而且由于高的干法脱硫灰比例，使得堆体含水率过低无法满足堆肥要求，微生物活动受限，堆肥无法进行。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。