專利名稱：一種以竹炭為保氮劑的污泥堆肥及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及肥料領域，特別涉及一種以竹炭為保氮劑的污泥堆肥及其制備 方法。
背景技術：
隨著污水處理設施進一步普及和污水處理量的與日俱增，污泥排放量也必 將大幅度增加，不僅占用大片土地，而且給生態(tài)環(huán)境帶來極不安全的隱患。因 此，解決城市污泥處理處置問題迫在眉睫。污泥土地利用被公認為最廉價、方 便且能充分利用污泥養(yǎng)分資源的一種處理處置途徑，污泥富含氮、磷、鉀等大
量元素以及植物所需的多種微量元素，其有機物的含量高達60 70%，高于普 通農(nóng)家肥，具有廣闊的應用前景。
在高溫堆肥中普遍存在氮素損失的問題，初始堆料的大約20~70%的氮素會 損失掉，不僅污染環(huán)境，如堆肥過程中由于氮素流失造成的惡臭問題，水體污 染問，而且降低了肥料中養(yǎng)分的含量。因此，控制氮素損失成為堆肥過程中的 關鍵問題。堆肥的升溫階段和高溫階段是氮素損失的主要時期，損失途徑主要 是NH3的揮發(fā)。目前，對氮素損失控制主要通過以下幾種方法l)添加外源微 生物減少氮的損失；2)添加化學藥劑控制氮素損失；3)物理方法改善堆肥條 件減少氮素損失，但是都存在一定的局限性?？刂频亓魇У膯栴}仍沒有得到 妥善解決。
竹炭是竹材經(jīng)熱解得到的黑色多孔性產(chǎn)物，是近年來才開發(fā)利用的一種新 型材料。它的灰分含量為2.0 4.0%，比表面積200 400m^g'1， pH為8.0 10.0， 氣干密度0.500 1.120g'm^主要成分為硅、鈣、錳、鈉、鉀等的氧化物。作為 一種新型吸附材料，其分子細密多孔，表面積是木炭的2倍，具有極強的吸附 能力，在環(huán)境保護、醫(yī)學和食品等領域具有廣泛的應用前途。我國竹林資源豐 富，竹子具有生長周期短，成材快等特點，具備來源豐富、成本低廉和性能優(yōu) 良等特性。目前，我國竹材利用率大部分在30~60%之間，竹紙在80%以上， 竹地板、竹膠板、竹席(麻將席)為40~50%,竹筷子僅為30%左右，大量的 竹塊廢料缺乏有效的利用途徑，造成資源的浪費。因此，開發(fā)和利用竹炭資源 具有重要的經(jīng)濟和環(huán)保意義。
有研究表明，竹炭對土壤理化性質具有改良作用。由于竹炭不易腐爛，多
孔以及比表面積較大的特性，施過竹炭顆粒的土壤，其理化性能得到了改良， 水解氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣和鎂等元素含量均明顯提高，而有效鋅和 銅等金屬含量則相對降低；它又能作為土壤微生物和有機營養(yǎng)成份的載體，增 強土壤的活力；同時黑色的竹炭還能較好地吸收太陽光照，提高地表溫度，減 輕寒冷對植物的凍害。所以竹炭用于土壤的改良也具有很大的現(xiàn)實意義。實現(xiàn) 了污泥和竹子廢料兩大資源的有效利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種以竹炭為保氮劑的污泥堆肥及其制備方法。 本發(fā)明所采用的技術方案如下
1、 一種以竹炭為保氮劑的污泥堆肥，污泥堆肥中以質量份表示的組分如下 污水處理廠產(chǎn)生的含水率為70~85%的生污泥1;
填充料為木屑、秸桿0.15~0.25; 堆肥回流熟料0.025~0.04; 1 3mm的竹炭顆粒0.03 0.1。
2、 一種以竹炭為保氮劑的污泥堆肥的制備方法
污水處理廠產(chǎn)生的含水率為70~85%的生污泥1;填充料為木屑、秸桿 0.15~0.25;堆肥回流熟料0.025~0.04; l~3mm的竹炭顆粒0.03~0.1 ，將污泥混 合物置于堆槽中，采用靜態(tài)強制通風方式進行堆肥處理，通氣量為10~40m3/h-t， 并保持相對濕度為60% 70%。經(jīng)30 50天堆肥達到腐熟，得到污泥堆肥產(chǎn)品。
隨著堆肥的進行，分別在第0、 5、 10、 15、 20、 25、 30、 35、 40d從堆體 里均勻取樣。主要測定的參數(shù)包括堆料pH值、含水率、全氮、有機質變化、種 子發(fā)芽指數(shù)等。堆體溫度和氣溫每天測一次。
所述的竹炭顆粒燒制工藝本竹炭開爐時以木炭為烘爐料，初始階段加烘 爐料并加溫，當爐溫升至20(TC時，從出料口出料，出料后即開始從加料口加竹 塊廢料，受爐內(nèi)自下而上的煙氣直接燃燒而升溫，使所含的游離水分蒸發(fā)，接 著發(fā)生半纖維素的分解，即預炭化階段；炭化是放熱反應，爐內(nèi)溫度會繼續(xù)上 升，隨即進入主炭化階段，纖維素和木質素開始分解，同時生成大量的熱解產(chǎn) 物，如有機酸、醇、酚、醚、醛、酮等200 300種物質。放熱反應在400~600°C 結束，熱解產(chǎn)物減少，此時竹炭基本炭化并下移到煅燒區(qū)，與導入的空氣發(fā)生 有控制的燃燒，使該區(qū)段的溫度達到并穩(wěn)定在700~1000°C，在此條件下，上述 已基本炭化的初級竹炭發(fā)生自發(fā)芳化過程與石墨化過程，固定炭含量不斷增加， 炭體結構收縮更加密實化。竹炭繼續(xù)下移進入冷卻階段。冷卻至室溫后便可從 出料口取出，經(jīng)粉碎篩選l 3mm備用。 本發(fā)明具有的有益效果是
添加竹炭作為保氮劑的污泥堆肥能明顯降低堆肥過程中氮素損失，保證堆 肥的肥效，可用于各種蔬菜、瓜果、水稻、小麥等農(nóng)作物的基肥或追肥。
此外特別強調資源的循環(huán)利用，將污水處理廠剩余污泥以及竹塊廢料兩大 廢棄物有機結合起來，實現(xiàn)了廢物的再生利用。本發(fā)明應用方便、成本低，生 產(chǎn)工藝不產(chǎn)生二次污染，具有非常顯著的經(jīng)濟效益及社會效益。
具體實施例方式
實施例1:
取長度在1~2公分，含水率在30%左右的竹子廢料2噸裝入回轉炭化爐。 用竹炭或木炭作為烘爐料，炭化溫度為400 60(TC，炭化時間約為90分鐘將以 上取得的竹炭粉碎到1~3毫米備用。
堆肥原料杭州富陽污水廠脫水生污泥200kg (含水率78%)，填充料為木 屑30kg，回流熟料7kg，竹炭用量為16kg。
把上述原料按比例添加后充分混合，調節(jié)含水率約為60%，碳氮比為30 : 1。 試驗采用靜態(tài)堆強制通風及人工強制翻堆相結合的方式對污泥進行堆肥處理。 水泥堆槽尺寸LxWxH=1000x800xl000mm;槽體底部放置4根直徑10mm的 PVC通風管，管壁四周打有小孔，通風管一端密封， 一端與鼓風機相連，填充 劑與污泥按一定比例混勻后在其上裝堆，上蓋稻草。前期(0~28d)通氣量 20n^.h十d—1，每天通氣三次，每次兩小時。后期(28~40d)采用人工強制翻堆， 每4天翻堆一次。
堆肥期間每5天采樣一次，隨著堆肥的進行，分別在第0、 5、 10、 15、 20、 25、 30、 35、 40d從堆體里均勻取樣。主要測定的參數(shù)包括堆料pH值、含水率、 全氮、有機質變化、種子發(fā)芽指數(shù)等。堆體溫度和氣溫每天測一次。實驗結果 表明，添加竹炭顆粒可以有效減少堆料中氮素的損失，未添加竹炭材料時，污 泥堆肥的氮素損失比例為40.7%，而對于按1 : 12.5添加竹炭的污泥堆肥，氮素 損失比例僅為14.6%。與未添加竹炭的污泥堆肥相比，添加竹炭可使污泥堆肥氮 素損失比例降低約26%?？紤]到污泥堆肥過程中有機質單位降解損失，添加竹 炭污泥堆肥的實際氮素損失量小于10%。
實施例2:
堆肥原料杭州市富陽污水處理廠脫水生污泥200kg (含水率82%)，填充 料為秸稈40kg，回流熟料6kg，實例1得到的竹炭用量為6kg。
把上述原料按比例添加后充分混合，調節(jié)含水率約為65%，碳氮比為25:1。 采用與實例l相同的堆肥裝置。前期(0~25d)通氣量25m311.(1—1，每天通氣三 次，每次兩小時。后期(25d 40d)采用人工強制翻堆，每5天翻堆一次。
堆肥期間每5天采樣一次，主要測定指標包括堆料pH、含水率、全氮含量、 有機質含量、種子發(fā)芽指數(shù)等。實驗結果表明，未添加竹炭材料時，污泥堆肥 的氮素損失比例為45%，而對于按1 : 33添加竹炭的污泥堆肥，氮素損失比例 僅為19.7%。與未添加竹炭的污泥堆肥相比，添加竹炭可使污泥堆肥氮素損失比 例降低約25%，添加竹炭顆粒可以有效減少堆料中氮素的損失。
實施例3:
堆肥原料杭州市富陽污水處理廠脫水生污泥200kg (含水率82%)，填充 料為秸稈40kg、木屑5kg,回流熟料5kg，實例1得到的竹炭用量為20kg。
把上述原料按比例添加后充分混合，調節(jié)含水率約為65%，碳氮比為30 : 1。 采用與實例l相同的堆肥裝置。前期(0~30d)通氣量25m3^1《1，每天通氣三 次，每次兩小時。后期(30d 40d)采用人工強制翻堆，每5天翻堆一次。
堆肥期間每5天采樣一次，主要測定指標包括堆料pH、含水率、全氮含量、 有機質含量、種子發(fā)芽指數(shù)等。實驗結果表明，未添加竹炭材料時，污泥堆肥 的氮素損失比例為42%，而對于按1 : 10添加竹炭的污泥堆肥，氮素損失比例 僅為20%。與未添加竹炭的污泥堆肥相比，添加竹炭可使污泥堆肥氮素損失比 例降低約22%，添加竹炭顆?？梢杂行p少堆料中氮素的損失。
權利要求
1、一種以竹炭為保氮劑的污泥堆肥，其特征在于污泥堆肥中以質量份表示的組分如下污水處理廠產(chǎn)生的含水率為70～85％的生污泥1；填充料為木屑、秸桿0.15～0.25；堆肥回流熟料0.025～0.04；1～3mm的竹炭顆粒0.03～0.1。
2、 一種以竹炭為保氮劑的污泥堆肥的制備方法，其特征在于污水處理廠 產(chǎn)生的含水率為70~85%的生污泥1;填充料為木屑、秸桿0.15 0.25;堆肥回流 熟料0.025 0.04; 1 3mm的竹炭顆粒0.03-0.1，將污泥混合物置于堆槽中，采 用靜態(tài)強制通風方式進行堆肥處理，通氣量為10 40mVlvt，堆肥過程中采用保 持相對濕度為60%~70%。經(jīng)30-50天堆肥達到腐熟，得到污泥堆肥產(chǎn)品。
3、 根據(jù)權利要求2所述的一種以竹炭為保氮劑的污泥堆肥的制備方法，其 特征在于所述的竹炭顆粒燒制工藝本竹炭開爐時以木炭為烘爐料，初始階 段加烘爐料并加溫，當爐溫升至20(TC時，從出料口出料，出料后即開始從加料 口加竹塊廢料，受爐內(nèi)自下而上的煙氣直接燃燒而升溫，使所含的游離水分蒸 發(fā)，接著發(fā)生半纖維素的分解，即預炭化階段。炭化是放熱反應，爐內(nèi)溫度會 繼續(xù)上升，隨即進入主炭化階段，纖維素和木質素開始分解，同時生成大量的 熱解產(chǎn)物，放熱反應在400 60(TC結束，熱解產(chǎn)物減少，此時竹炭基本炭化并下 移到煅燒區(qū)，與導入的空氣發(fā)生有控制的燃燒，使該區(qū)段的溫度達到并穩(wěn)定在 700 1000°C，竹炭下移進入冷卻階段，冷卻至室溫后便可從出料口取出，經(jīng)粉 碎篩選l~3mm備用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以竹炭為保氮劑的污泥堆肥及其制備方法。污水處理廠產(chǎn)生的含水率為70～85％的生污泥1；填充料為木屑、秸桿0.15～0.25；堆肥回流熟料0.15～0.04；1～3mm的竹炭顆粒0.03～0.1，將污泥混合物置于堆槽中，采用靜態(tài)堆強制通風及人工強制翻堆相結合的方式對污泥進行堆肥處理。經(jīng)30～50天堆肥達到腐熟，得到污泥堆肥產(chǎn)品。該產(chǎn)品降低堆肥過程中氮素損失，保證堆肥的肥效，可用于各種蔬菜、瓜果、水稻、小麥等農(nóng)作物的基肥或追肥。此外強調資源的循環(huán)利用，將污水處理廠剩余污泥以及竹塊廢料兩大廢棄物有機結合起來，實現(xiàn)了廢物的合理利用。
文檔編號C05F7/00GK101172893SQ20071015621
公開日2008年5月7日 申請日期2007年9月30日 優(yōu)先權日2007年9月30日
發(fā)明者劉玉學, 吳偉祥, 莉 花, 陳英旭, 嘯 黃 申請人:浙江大學