一种农业秸秆与沟塘淤泥资源化低碳利用方法技术

本发明专利技术涉及固体废弃物资源化利用领域，公开了一种农业秸秆与沟塘淤泥资源化低碳利用方法，包括如下步骤：步骤一、原料收集；步骤二、原料预处理：将沟塘淤泥与秸秆混合，使混合原料的C/N比为25

【技术实现步骤摘要】
一种农业秸秆与沟塘淤泥资源化低碳利用方法


[0001]本专利技术涉及固体废弃物资源化利用领域，具体涉及一种农业秸秆与沟塘淤泥资源化低碳利用方法。

技术介绍

[0002]秸秆是成熟作物的茎叶(穗)，通常指谷物，如小麦、玉米和水稻等收割后的剩余部分。中国作为农业大国，每年秸秆产量巨大，2020年粮食作物秸秆产量为7.04亿吨，约占世界秸秆的25％。秸秆作为一种生物质资源，可以用来还田、作畜牧饲料、生活能源、工业原料和炭基原料。由于秸秆统一收集与处理成本较高，农民对秸秆综合利用的认知不足，经济适用的配套技术设备匮乏且缺少促进作物秸秆综合利用的鼓励政策，尚未形成大规模产业化的秸秆利用方式。随着我国居民近年来生活条件不断改善以及农村产业结构调整，农田秸秆生产呈现结构性过剩、区域性以及季节性的特点，导致当前大量秸秆随意堆放或集中焚烧。这不仅会生成一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、多环芳烃等气态污染物，降低环境空气质量，危害人类健康，而且还会造成资源上的浪费。
[0003]底泥是水体底部长时间积累的沉积物，是水体多相生态系统的构成部分，它不仅含有有机质、氮、磷、钾等营养物质，而且可能含有大量的重金属以及难降解的有机污染物。底泥处理方法主要有异位处理和原位处理，但是原位处理技术还不是很成熟。因此，目前底泥处理方法多是异位处理，即疏浚底泥法。好氧堆肥可充分利用清淤底泥中有机质和氮、磷等营养物质，投资和运行成本低，且堆肥产品市场需求量大，便于就地消纳，优势明显，加之，好氧堆肥化处理相比于传统的底泥处理方法，其优势还在于可以在短时间内依靠升温过程杀灭有害病原微生物，避免二次污染，并且可以维护原有的生态平衡。但是，由于底泥碳氮比低，底泥单独堆肥不容易升温和腐熟，且堆肥周期长、效果差，容易导致大量氮损失。在底泥中需要添加一定比例的高碳含量低氮含量的物质补充碳源，以提高微生物对有机碳的分解速率，并减少氮素损失。
[0004]在对秸秆及底泥进行资源化利用时，考虑到秸秆和底泥中含有较多的生物质等营养物质，因此堆肥是广泛利用的技术。但是在资源化过程中，秸秆养分含量低、营养元素种类不全、碳氮比过高，因此秸秆单独堆肥肥效不够且堆肥周期长；沟塘底泥单独堆肥臭味大、难以腐熟等问题。因此，专利技术人尝试使用秸秆及底泥共同堆制有机肥，并提供一种新型的农业秸秆与沟塘淤泥堆制有机肥的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术意在提供一种农业秸秆与沟塘淤泥资源化低碳利用方法，以解决现有技术中沟塘淤泥与秸秆单独堆肥存在的资源化利用率低、堆肥周期长以及异味明显的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种农业秸秆与沟塘淤泥资源化低碳利用方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一、原料收集；
[0008]步骤二、原料预处理：将沟塘淤泥与秸秆混合，使混合原料的C/N比为25
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30:1，pH为6.0
‑
8.0，含水率为60
‑
75％；
[0009]步骤三、高温堆肥：高温堆肥阶段向堆体内接种EM菌剂；
[0010]步骤四、低温堆肥：低温堆肥阶段向堆体内接种固氮菌剂。
[0011]本方案的原理及优点是：实际应用时，本技术方案中，针对现有技术中秸秆、沟塘淤泥单独堆肥存在的弊端，考虑将秸秆与沟塘淤泥联用，共同堆制有机肥。秸秆养分含量低、营养元素种类不全、碳氮比过高，因此秸秆单独堆肥肥效不够且堆肥周期长；而沟塘底泥内养分含量高、元素全、但是其碳氮比过低，单独堆肥很难腐熟，将两者联用堆制有机肥，能够实现互补，提升堆肥质量。在利用沟塘淤泥与秸秆共同堆制有机肥的过程中，发现在堆制的过程中，堆体难以升温到合适的温度，导致堆肥产品腐熟不完全，影响堆肥质量。为此专利技术人尝试外部升温的方式，但是外部升温会导致堆体水分流失严重，且堆体内部温度仍达不到要求。通过反复尝试，专利技术人发现在高温堆肥阶段，在高温堆肥自发热末期向堆体内接种EM菌剂，能够加快促进难分解纤维素和半纤维素类物质分解，同时利用分解产生的热量，能够反向促进堆体的分解腐熟。此外，专利技术人还发现，在低温发酵阶段，堆肥后期的N损失严重；通过在堆体内接种固氮菌剂能够提高堆体固氮能力，减少堆肥后期的N损失，进而提高堆肥产品的品质。此外，专利技术人还发现，在堆肥过程中，初始堆体原料的C/N直接影响着最终堆肥能否完全腐熟，当原料混合后C/N在20以下时，堆体难以升温到足够温度，且容易造成元素的过量损失；当原料混合后C/N大于30时，原料中的易被微生物利用的有机质浓度过低，加剧微生物群落的竞争，堆肥后肥效低，不能投入使用。堆肥初期，pH控制在6.0
‑
8.0是较为合理的区间，适宜微生物活动，能够有效提高堆肥反应速率；初始含水率过高会堵塞堆体通气孔隙，空气无法充分接触原料，导致厌氧发酵；水分既是微生物生存的必要条件，同时也是营养物质被微生物吸收利用必须的媒介，初始含水率过低会直接影响到微生物的新陈代谢活动，经过试验验证，上述的C/N、pH及含水率下，能够保证有机肥的堆制效果。
[0012]本技术方案的有益效果在于：
[0013]1、本技术方案通过优化农作物秸秆和沟塘底泥的配比及其他各项参数，有效解决了二者单独堆肥存在的问题，提高了堆肥产品的质量，产出的有机肥可回用于农田，改善土壤肥力，替代部分化肥用量，在增加秸秆固碳量的同时，减少化肥生产和运输过程中的碳排放量。
[0014]2、本技术方案通过在高温期持续一定时间后接种EM菌剂，极大地促进了微生物对于难分解纤维素、半纤维素类物质的分解，缩短了堆肥周期，整个堆肥过程持续25
‑
40d，即可完全腐熟。
[0015]3、本技术方案通过在低温期接种固氮菌剂，增强了固氮菌群的活性，有效减少堆肥后期的氮损失，同时增加了最终堆肥产品的固氮能力。
[0016]优选的，作为一种改进，步骤二中，沟塘淤泥的含水率≤70％。
[0017]本技术方案中，初始含水率过高会堵塞堆体通气孔隙，空气无法充分接触原料，导致厌氧发酵；水分既是微生物生存的必要条件，同时也是营养物质被微生物吸收利用必须的媒介，初始含水率过低会直接影响到微生物的新陈代谢活动；底泥含水率如果过高，会严重影响堆体的自由通气孔隙，空气无法充分接触物料，导致厌氧环境产生。
[0018]优选的，作为一种改进，步骤二中，秸秆的含水率为40
‑
50％，且秸秆在混料前进行
破碎处理。
[0019]本技术方案中，秸秆含水率主要是为了与底泥进行配比，创造更适合的堆肥初始参数和条件，以保证堆体的初始含水率在最佳的条件范围内。
[0020]优选的，作为一种改进，步骤三中，高温堆肥阶段对堆体进行间歇通风和翻堆处理，间歇通风频率为每间歇50min通气10min，通气量为10L/min。
[0021]本技术方案中，通过在高温堆制阶段进行间歇通风和翻堆处理，能够保证堆制过程中对体内有充足的氧气，保证菌种的活性及堆制效果，上述的间歇通气条件为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种农业秸秆与沟塘淤泥资源化低碳利用方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、原料收集；步骤二、原料预处理：将沟塘淤泥与秸秆混合，使混合原料的C/N比为25
‑
30:1，pH为6.0
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8.0，含水率为60
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75％；步骤三、高温堆肥：高温堆肥阶段向堆体内接种EM菌剂；步骤四、低温堆肥：低温堆肥阶段向堆体内接种固氮菌剂。2.根据权利要求1所述的一种农业秸秆与沟塘淤泥资源化低碳利用方法，其特征在于：步骤二中，沟塘淤泥的含水率≤70％。3.根据权利要求2所述的一种农业秸秆与沟塘淤泥资源化低碳利用方法，其特征在于：步骤二中，秸秆的含水率为40
‑
50％，且秸秆在混料前进行破碎处理。4.根据权利要求3所述的一种农业秸秆与沟塘淤泥资源化低碳利用方法，其特征在于：步骤三中，高温堆肥阶段对堆体进行间歇通风和翻堆处理，间歇通风频率为每间歇50min通气10min，通气量为10L/min。5.根据权利要求4所述的一种农业秸秆与沟塘淤泥资源化低碳利用方法，其特征在于：步骤三中，高温堆肥阶段堆体内氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世玉，钱辉，陈敬坤，李海侠，张泽晋，林朦朦，周梦祎，陈婧泠，
申请(专利权)人：浙大城市学院，
类型：发明
国别省市：