一种获取好氧堆肥不同时期的通气流量的方法及提高堆肥产物腐植酸含量的方法技术

本发明专利技术涉及农业有机废弃物资源化利用技术领域，特别涉及一种获取好氧堆肥不同时期的通气流量的方法及提高堆肥产物腐植酸含量的方法。本发明专利技术提供了好氧堆肥不同时期的通气流量的方法，以及利用获得的通气流量和水分调节用以提高堆肥产物腐殖酸含量的方法，按本发明专利技术的方法，经过30天的堆肥后，相较于常规好氧堆肥处理，采用本发明专利技术调控堆肥过程通气量及水分后，使堆肥物料腐植酸含量均有较大幅度的提升。升。升。

【技术实现步骤摘要】
一种获取好氧堆肥不同时期的通气流量的方法及提高堆肥产物腐植酸含量的方法


[0001]本专利技术涉及农业有机废弃物资源化利用
，特别涉及一种获取好氧堆肥不同时期的通气流量的方法及提高堆肥产物腐植酸含量的方法。

技术介绍

[0002]好氧堆肥是好氧微生物在有氧条件下，通过自身的分解代谢和合成代谢转化有机物料的过程，是目前处理农业有机废弃物的主要途径和技术工艺，具有处理量大、经济可行、易于规模化操作的特点。好氧堆肥成功的产物是有机肥，腐植酸是有机肥料中的有益成分，由有机物料在堆肥过程汇总经腐殖化转化形成。已有大量研究表明，腐植酸含量高的有机肥在促进土壤团粒体形成，改善土壤结构，提高土壤的缓冲性能等方面均具更高的潜力，从某种程度上来说，腐植酸含量的高低对有机肥品质的优劣具有重要影响。
[0003]提高堆肥产物腐植酸含量是目前堆肥工艺的努力方向之一，按照腐植酸形成的多酚理论，腐植酸的形成过程机理主要为：(1)有机物在微生物及水介质的矿化作用下，被氧化成醌类化合物，(2)醌类化合物经过进一步的氧化、缩聚反应形成腐植酸(腐殖质)；适宜的氧气供给和充足的水分供应是影响腐植酸形成的主要外部因素。实际生产中，在对堆肥通气量及水分等调节参数的调控上，多从保障堆体温度，减少臭气产生，杀灭病原微生物等角度进行调控，致使堆肥过程通气量过大，水分含量偏低，有机质矿化损失过大，进一步合成腐植酸的前驱反应物质含量低，不利于堆肥中腐植酸的形成。同时，现有机肥国家及行业标准对有机肥中腐植酸含量尚无明确规范，致使有机肥生产过程少有对有机肥中腐植酸含量的关注，使有机肥中的腐植酸含量偏低，限制了有机肥品质的提升。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种提高堆肥产物腐植酸含量的方法。通过本专利技术提供的方法，能在不改变现有好氧堆肥工艺的基础上，通过对堆肥过程通气量和水分的调节，减少堆肥过程有机物料的气态损失，大幅提高堆肥产物中腐植酸的含量，提高有机肥品质。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种提高堆肥产物腐植酸含量的方法，包括以下步骤：
[0007]1.测定单位体积堆肥物料在堆肥不同阶段(升温阶段、高温阶段、降温阶段)的基础氧气消耗速率。以维持堆肥微生物活动所需的氧气量作为堆肥所需的基础氧气消耗速率；其中，氧气消耗速率采用氧传感器测定单位时间氧浓度插值的方法获得，具体为：密封容器装入单位体积堆肥物料后，用氧传感器测定间隔时间的氧气浓度后，通过公式：
[0008][0009]计算获得。
[0010]式中：S：某一温度下单位堆体的氧气消耗速率，g/h；p0：t＝0时氧气占空气的百分比，％；pt：t时刻氧气占空气的百分比，％；ρo2:氧气的密度，常取值1.43g/L；t:通气停止后氧气达到最低浓度所需的时间，min；V
air
密封罐中空气体积，L；Vp堆肥物料体积。
[0011]2.根据获得的单位体积堆肥物料的基础氧气消耗速率S，结合空气密度计算维持堆肥微生物活性所需的最小通气量：
[0012][0013]式中：F
min
单位体积堆肥物料的最低空气通气量，L/min；S：某一温度下单位体积堆体的氧气消耗速率，g/h；；ρair:空气的密度，常取值1.293g/L。
[0014]3.根据保持发酵堆体温度及热平衡确定通气量作为通气量上限，公式为：
[0015][0016]式中：F
max
为单位体积堆肥物料，保持一定堆体温度时的热平衡空气通气量，L/min；S：某一温度下单位体积堆体的氧气消耗速率，g/h；q：为氧气比热容，通常取0.014kJ/gO2；γ：为某一温度情况下水的蒸发热，kJ/kg，按公式(γ＝
‑
2.4314t+2502.6，t为℃)计算；C
pdry
：某一温度情况下下干空气的热容，kJ/m3·
K，在100kPa，25℃条件下取值为1.16；f
sat(T)
为某一温度下空气的饱和湿度，kg/m3，按公式f
sat(T)
＝10
0.0213T
‑
2.19
计算获得；T
amb
：为环境温度；T为排除气体温度，通常取堆体内部温度；
[0017]4.在获得堆肥所需的最小通气量F
min
和保持热平衡的最大通气量F
max
基础上，以通气时堆肥堆体内部温度T、环境温度T
amb
和堆肥进程预期达到的堆肥最高温度T
max
为参数获得不同时期的通气流量。实际通气量计算公式为：
[0018]F＝(T
‑
T
amb
)/(T
max
‑
T
amb
)*(F
max
‑
F
min
)(公式4)
[0019]T
max
的取值范围通常为55
‑
60℃；
[0020]5.为保证腐植酸含量提高，堆体的水分含量应高于常规堆肥水分要求，由常规堆肥50
‑
60％的含水率，提高至65％
‑
70％的区间。
[0021]有益效果
附图说明
[0022]图1为不同氮源物料好氧堆肥后腐植酸含量。
具体实施方式
[0023]下面结合实施例对本专利技术提供的方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本专利技术保护范围的限定。
[0024]实施例1
[0025]分别以尿素、鸡粪和牛粪作为氮源，以玉米秸秆作为堆肥物料，子啊碳氮比统一调节至25：1，含水率控制在65％，堆体体积统一为1m3，环境温度平均温度为17
‑
21℃的情况下，开展静态堆堆肥，为避免翻堆引起的气体通入误差，整个堆肥过程不翻堆。按本专利技术公式1～4计算的不同堆肥物料，理论通风量分别为：
[0026]表1不同堆体物料理论通气量
[0027][0028][0029]在确定通气量上下限的基础上，按环境温度依据表1进行通气量调节，通气间隔统一为通气10分钟，停4个小时；同时，对不同混合物料按常规通气作为对照，常规通气量固定为各阶段为50L
·
min
‑1，同为通气10分钟，停4个小时。
[0030]按本专利技术的方法，经过30天的堆肥后，各堆肥物料中腐植酸的含量如图1所示，相较于常规好氧堆肥处理，采用本专利技术调控堆肥过程通气量及水分后，使堆肥物料腐植酸含量均有较大幅度的提升，其中鸡粪+秸秆堆肥物料的腐植酸含量提升最高达到61.5％，尿素+秸秆处理的腐植酸提升量为32.4％，牛粪+秸秆处理的提升幅度较小，但也达到了18.3％的提升幅度。可以认为通过本技术的应用能提高堆肥物料的腐植酸含量15％以上。本专利技术简便易行，对不同物料实现进行一次计算后即可作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种获取好氧堆肥不同时期的通气流量的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)测定单位体积堆肥物料在堆肥不同阶段的基础氧气消耗速率S，所述基础氧气小号速率为维持堆肥微生物活动所需的氧气量；(2)根据所述基础氧气消耗速率S，结合空气密度计算维持堆肥微生物活性所需的最小通气量F
min
：公式2中：F
min
单位体积堆肥物料的最低空气通气量，L/min；S：某一温度下单位体积堆体的氧气消耗速率，g/h；；ρair:空气的密度，常取值1.293g/L；(3)根据保持发酵堆体温度及热平衡确定通气量作为通气量上限，公式3为：公式3中：F
max
为单位体积堆肥物料，保持一定堆体温度时的热平衡空气通气量，L/min；S：某一温度下单位体积堆体的氧气消耗速率，g/h；q：为氧气比热容，通常取0.014kJ/gO2；γ：为某一温度情况下水的蒸发热，kJ/kg，按公式γ＝
‑
2.4314t+2502.6，t为℃计算；C
pdry
：某一温度情况下下干空气的热容，kJ/m3·
K，在100kPa，25℃条件下取值为1.16；f
sat(T)
为某一温度下空气的饱和湿度，kg/m3，按公式f
sat
(T)＝10
0.0213T
‑
2.19
计算获得；T
amb
：为环境温度；T为排除气体温度，通常取堆体内部温度；(4)在获得堆肥所需的最小通气量F
min
和保持热平衡的最大通气量F
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马建，陈欣，鲁彩艳，迟光宇，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳应用生态研究所，
类型：发明
国别省市：