[发明专利]用于减少畜禽粪便堆肥过程氨挥发的原位固氮剂及其应用

说明书

本发明公开了一种用于减少畜禽粪便堆肥过程氨挥发的原位固氮剂及其应用。本发明的固氮剂由以下步骤制得：将高淀粉固体废弃物与适量人工海水搅拌均匀，得到高淀粉原浆液；将高淀粉原浆液，经过热预处理后，得到活化高淀粉浆液；控制反应温度，在惰性气体保护下将丙烯酸、凹凸棒土、磷酸二氢钾、过硫酸钾、N,N‑亚甲基双丙烯酰胺，加入到活化高淀粉浆液后，经搅拌、静置后形成聚合交联胶状物，进一步冷冻干燥和粉碎后，即得用于减少畜禽粪便堆肥过程氨挥发的原位固氮剂。本发明原位固氮剂可高效降低畜禽粪便堆肥过程的氨挥发，并实现废弃物的资源化再利用。

技术领域

本发明属于环境技术领域，具体涉及一种用于减少畜禽粪便堆肥过程氨挥发的原位固氮剂及其应用。

背景技术

畜禽养殖废弃物中的N、P养分流失已成为我国水环境污染的重要贡献之一，并严重影响了养殖业的可持续发展。畜禽粪便中含有大量的营养成分，好氧堆肥具有成本低、除臭杀菌效果好、产物可肥料化等优点，是实现畜禽粪便无害化处理和资源化利用的一项有效措施。畜禽粪便好氧堆肥是在好氧微生物的作用下，将畜禽粪便中的有机物质降解为稳定腐殖质，最终形成有利于作物生长的有机肥的过程，该工艺主要受物料含水率、C/N、pH、通气量、温度等因素的影响。

目前堆肥技术存在的关键问题是氮素损失较为严重，特别是与秸秆类农业废弃物相比，畜禽粪便中的氮素含量通常较高。影响堆肥过程中NH₃和氮素损失的主要因素有堆肥工艺和堆肥原料，堆肥过程中氨挥发量可达到总氮损失量的20～60％，大多数NH₃扩散到大气中，造成恶臭污染，降低了堆肥品质。

目前，对堆肥中N素损失控制的途径主要有两种：一种是通过改变工艺条件，即通过控制工艺条件来减少气体排放，包括改善通风时间、物料密度、翻堆频率、含水率、C/N等，控氮效果明显，但操作繁琐；另一种则是通过向堆肥中引进添加剂，即添加物理吸附剂(木片、秸秆、树叶、粉煤灰、碎轮胎、活性炭、泥炭、沸石等)、化学试剂(过磷酸钙、硫酸亚铁、稀硫酸、高锰酸钾、次氯酸盐等)和微生物菌剂(黄链霉菌、EM菌剂)等。

如中国专利文献《一种减少氮素气体损失的超高温预处理堆肥方法》(公开号CN109650957A，公开日期2019年04月19日)，公开了一种减少氮素气体损失的堆肥方法：首先用调理剂将畜禽粪便含水率调节至55～60％，然后加热混合好的物料，使其在1～2h内上升至90～95℃，继续维持超高温1～2h以完成预处理，期间，通过高压风机对物料进行搅拌供氧。中国专利文献《畜禽粪便堆肥车间的湿法除氨保氮方法》(公开号CN101786915A，公开日期2010年07月28日)，公开了一种畜禽粪便堆肥车间湿法除氨保氮方法，当畜禽粪便堆肥温度达到55～65℃时，人工或者使用翻混机对畜禽粪便堆肥层进行翻混，当环境中NH₃浓度达到33ppm以上时，采用酸雾喷淋装置将浓度为0.8～1.2％W/V的稀硫酸液雾化喷淋，用酸雾中和堆肥中产生的NH₃。

中国专利文献《一种减少有机垃圾中氮素损失的堆肥方法》(公开号CN107285824A，公开日期2017年10月24日)，公开了一种减少有机垃圾中氮素损失的堆肥方法，将含有机垃圾的堆肥底物中加入氮素固定剂进行发酵，其中所述氮素固定剂由氧化镁和磷酸或者盐组成。中国专利文献《一种降低畜禽粪便堆肥氨挥发的高温微好氧堆肥保氮菌及其应用》(公开号CN109182181A，公开日期2019年01月11日)，公开了一种降低畜禽粪便堆肥氨挥发的高温微好氧堆肥保氮菌，命名为Nitrobacillus harbinensis BM62的芽孢杆菌。