生物炭在減排畜禽糞便與秸稈堆肥TVOCs中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種生物炭在減排畜禽糞便與秸桿堆肥中產(chǎn)生的vocs中的應(yīng)用。 生物炭在減排畜禽糞便與秸稈堆肥TVOCs中的應(yīng)用
【背景技術(shù)】
[0002] 揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)是指常溫下飽和蒸汽壓大于70Pa、常壓下沸點(diǎn)在260°C以下 的有機(jī)化合物，或在20°C條件下蒸汽壓大于或者等于10Pa具有相應(yīng)揮發(fā)性的全部有機(jī)化合 物，囊括了烷類、芳烴類、酯類、醛類、酮類等。目前已鑒定出的有300多種，常見(jiàn)的有苯、甲 苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二異氰酸酯(TDI)、二異氰甲苯酯等，長(zhǎng) 期生活在含有VOCs的環(huán)境中，會(huì)對(duì)人體健康造成嚴(yán)重影響。
[0003] 據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)人為源每年排放到大氣中的VOCs約為2230.0萬(wàn)噸（2010年），其中固 定燃燒源排放573.6萬(wàn)噸、工藝過(guò)程排放546.3萬(wàn)噸、移動(dòng)源排放480.0萬(wàn)噸、溶劑使用排放 466.6萬(wàn)噸、儲(chǔ)存和運(yùn)輸排放量為163.5萬(wàn)噸。工藝過(guò)程中產(chǎn)生的污染物主要來(lái)自各工藝過(guò) 程的無(wú)組織排放，如合成材料、食品飲料、涂料、合成氨等生產(chǎn)過(guò)程以及堆肥、焚燒、填埋等 處理過(guò)程。堆肥過(guò)程中產(chǎn)生的VOCs作為工藝過(guò)程排放VOCs的重要組成部分，其排放的VOCs 亦對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重影響。
[0004] 研究表明，在堆肥過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高達(dá)110種VOCs，囊括了酮類、烴類、芳香烴類、醇 類、有機(jī)硫化物等，其最高排放濃度達(dá)14547mg/m3，且這些VOCs大部分有惡臭氣味，引起感 官不適。
[0005]目前對(duì)堆肥中VOCs的去除主要有生物洗滌法、生物滴濾法和生物濾池法。與傳統(tǒng) 治理空氣污染的方法(吸附法、焚燒法、冷凝法和催化氧化法)相比，生物法因設(shè)備簡(jiǎn)單、投 資少、運(yùn)行費(fèi)用低、無(wú)二次污染等特點(diǎn)，得到越來(lái)越多的關(guān)注，然而生物法卻依舊需要設(shè)備 投資以及日常維護(hù)，增加了堆肥廠運(yùn)營(yíng)成本。
[0006]綜上，為了減少堆肥過(guò)程中污染氣體的排放，探究出一種有效實(shí)現(xiàn)堆肥過(guò)程中 VOCs的減排方法，勢(shì)在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種生物炭在減排畜禽糞便與秸桿堆肥中產(chǎn)生的TVOCs中的 應(yīng)用，本發(fā)明是在畜禽糞便與秸桿堆肥的過(guò)程中加入生物炭，可以降低堆肥過(guò)程中TVOCs的 排放，具有非常重要的實(shí)用價(jià)值。
[0008]本發(fā)明首先提供了一種堆肥的制備方法，包括如下步驟：向畜禽糞便與秸桿的混 合物中加入生物炭，得到堆肥物料;所述堆肥物料經(jīng)好氧發(fā)酵，即得到所述堆肥。
[0009] 上述的制備方法中，所述畜禽糞便為豬糞，所述豬糞的質(zhì)量含水率可為70%~ 85%，如70%、80%或85%;
[0010]所述秸桿為玉米秸桿，所述玉米秸桿的質(zhì)量含水率可為低于30%，如10%、15%或 20%，粒徑可為lcm~3cm。
[0011] 上述的制備方法中，所述生物炭可為玉米秸桿炭；
[0012] 所述生物炭的質(zhì)量含水率可為低于30%，如10%或20%。
[0013]上述的制備方法中，所述畜禽糞便與所述秸桿的混合物中，碳元素與氮元素的質(zhì) 量比可為25~35:1，具體可為25:1、30:1或35:1。
[0014]上述的制備方法中，所述生物炭占所述畜禽糞便與所述秸桿的混合物的質(zhì)量的 15%~25%，如15%、20%或25%，其中所述畜禽糞便與所述秸桿的混合物與所述生物炭的 質(zhì)量均分別指的是其干基的質(zhì)量。
[0015]上述的制備方法中，所述堆肥物料的質(zhì)量含水率可為60%~70%，具體可為65% 或 70%。
[0016]上述的制備方法中，所述好氧發(fā)酵可在通風(fēng)的條件下進(jìn)行；
[0017] 所述通風(fēng)的速率可為0.lm3 ·min-1 ·m-3~0.2m3 ·min-1 ·m-3。
[0018]上述的制備方法中，所述通風(fēng)的過(guò)程如下：
[0019] 當(dāng)所述堆肥物料的溫度低于50°C時(shí)，每隔40min保持通風(fēng)5min;
[0020] 當(dāng)所述堆肥物料的溫度為50°C~60°C時(shí)，每隔20min保持通風(fēng)5min;
[0021] 當(dāng)所述堆肥物料的溫度上升至65°C以上時(shí)，保持持續(xù)通風(fēng)；
[0022]當(dāng)所述堆肥物料的溫度下降至20°C以下時(shí)，停止通風(fēng)。
[0023]本發(fā)明還提供了生物炭在畜禽糞便與秸桿進(jìn)行堆肥中的應(yīng)用，具體用于減排堆肥 過(guò)程中產(chǎn)生的TVOCs;
[0024] 所述生物炭可為玉米秸桿炭；
[0025]所述畜禽糞便可為豬糞；
[0026]所述秸桿可為玉米秸桿。
[0027]具體應(yīng)用時(shí)，將所述生物炭加入所述畜禽糞便與所述秸桿的堆體中；所述生物炭 占所述畜禽糞便與所述秸桿的混合物的總質(zhì)量的15 %~25 %，如15 %、20 %或25 %，其中所 述畜禽糞便與所述秸桿的混合物與所述生物炭的質(zhì)量均分別指的是其干基的質(zhì)量。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0029]現(xiàn)有技術(shù)中，去除堆肥TVOCs的方法主要是TVOCs排放后，如采用生物洗滌法、生物 滴濾法和生物濾池法等方法去除。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在堆肥過(guò)程中對(duì)TVOCs的控制。本發(fā)明具有 如下優(yōu)點(diǎn)：
[0030] 1、實(shí)現(xiàn)TVOCs的過(guò)程控制，降低末端治理的成本。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在堆肥過(guò)程中降低 TVOCs的排放，有效降低了TVOCs的排放濃度，進(jìn)一步降低TVOCs末端治理的成本。
[0031] 2、將本發(fā)明應(yīng)用于堆肥工程中，通過(guò)TVOCs的生物炭過(guò)程控制技術(shù)，減低TVOCs排 放濃度，可有效減少堆肥車間內(nèi)TVOCs的濃度，改善車間內(nèi)工作人員的工作環(huán)境。
[0032] 3、本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)TVOCs減排的基礎(chǔ)上，添加生物炭可提高堆肥物料的通氣性，有助 于堆肥產(chǎn)品的腐熟，提升堆肥產(chǎn)品質(zhì)量。
[0033]本發(fā)明為去除有機(jī)物堆肥過(guò)程中產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體提供了一種操作簡(jiǎn)單、投資費(fèi) 用少、應(yīng)用價(jià)值高的新方法;利用本發(fā)明的方法進(jìn)行堆肥能夠有效降低堆肥過(guò)程中排放的 TVOCs，減少大氣環(huán)境污染。
【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中添加玉米秸桿炭（15%)進(jìn)行堆肥和對(duì)照堆肥中TVOCs濃度 的變化曲線。
[0035]圖2為本發(fā)明實(shí)施例3中添加玉米秸桿炭(20 % )進(jìn)行堆肥和對(duì)照堆肥中TVOCs濃度 的變化曲線。
[0036]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中添加玉米秸桿炭(25 % )進(jìn)行堆肥和對(duì)照堆肥中TVOCs濃度 的變化曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法。
[0038] 下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0039]下述實(shí)施例中，碳元素與氮元素通過(guò)元素分析儀(Thermo0EA，F(xiàn)LASH2000)進(jìn)行測(cè) 定。
[0040] 下述實(shí)施例中，排放氣體的濃度采用PID光離子化檢測(cè)器。
[0041] 實(shí)施例1、堆肥的制備
[0042] 一、物料準(zhǔn)備
[0043]新鮮豬糞:不超過(guò)3天為宜，質(zhì)量含水率為85%。
[0044] 玉米秸桿:粉碎為lcm小段，曬干至質(zhì)量含水率為10%。
[0045] 按質(zhì)量比4:1取新鮮豬糞和玉米秸桿，混勻，此時(shí)混合物料中C/N(質(zhì)量比）約為35: 1，質(zhì)量含水率為70%。然后向堆體(混合物料)添加玉米秸桿炭，占新鮮豬糞和玉米秸桿的 總質(zhì)量的15%，玉米秸