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CN1067670C - 一种综合利用城市垃圾制造有机碳素肥的方法 - Google Patents

一种综合利用城市垃圾制造有机碳素肥的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种以垃圾物为原料制造有机碳素肥的方法。本发明采用高温碳化发酵工艺，将垃圾进行分选、腐熟、高温碳化筛选及三次发酵处理，生产出高效有机碳素肥。包括三个档次，五个系列产品，各项指标均优于国家标准，增产增收效果显著，广泛应用于农业生产和城市绿化及绿色食品工程。

Description

一种综合利用城市垃圾制造有机碳素肥的方法
本发明涉及一种以垃圾为原料制造有机碳素肥的方法。
在社会高速发展，人口急剧增加的今天，垃圾的危害也日趋严重地困扰着人们的生活。从另一方面讲，垃圾，特别是城市垃圾也已成为一种急待利用的庞大资源。对城市垃圾，传统的处理方法一般是焚烧和填埋。焚烧会污染环境，填埋则又会占用大量耕地，同时也是对资源的浪费。
综合利用垃圾特别是城市垃圾制造有机肥，已成为世界性的研究课题。目前已见报导的有，成套机械堆肥法，高温堆肥法，即好氧与厌氧相结合发酵工艺及快速堆肥动态发酵工艺。这些技术在付诸实施中，由于设备制造昂贵，工艺过程复杂，造成处理的肥料成本高，难于广泛推广应用。
本发明的目的在于提出一种以城市垃圾为原料，生产工艺简单，生产成本低，易于推广应用的有机碳素肥制造方法。
本发明所用基本原料即城市垃圾包括：(1)城市有机垃圾，如居民生活垃圾、建筑单位、企事业单位产生的垃圾(有毒的化工垃圾除外)；(2)粮食系统产生的垃圾，如苇、茓、席、苫废物、稻毛及粮食加工的废弃物；(3)炭灰，来自稻壳、烂柴草、居民生活垃圾等的高温碳化过程。
为利于生产和管理，将厂区划分为东、南、北三个区，东区设三个分区，南区设二个集中区、二个分区及中心区，北区则由包装成品区和办公区组成。
本发明通过以下步骤实现：
(1)垃圾物的收集。
(2)将垃圾按性质进行科学分选和处理：(a)分选出粮食系统的垃圾如稻毛、稻壳、烂柴草及粮食废弃物，取其总量的70-80％倒入南区和东区的各分区内单独存放，经过6-18个月的分解腐熟过程，变成粉末状或颗粒状，使其有机质和腐殖酸的含量分别达到30％以上和20％以上；(b)分选出城市有机垃圾如居民垃圾、建筑、企事业垃圾，与(a)中剩余的20-30％粮食废弃物等进行混合，存放在南区的二个集中区，进行分解，当温度达到25-50℃时，垃圾物有30-50％腐熟，倒入中心区。
(3)高温碳化：将分选处理后的集中区和各分区垃圾以2∶1的比例混配倒入中心区进行高温碳化，根据生产季节，调节含水量为35-60％(自然雨雪和人为加水相配合)，其中，夏冬季35-45％，春秋季45-60％，混配时选择孔隙度较大的垃圾物如炉灰，树叶等来保持通气性；以易分解能产生较大热量的垃圾如酒糟、粮食废弃物等来提高中心区垃圾堆的温度至100-180℃，迅速碳化分解各种垃圾物，共进行两次高温两次翻倒，整个过程所用时间随季节而定，夏季15-30天，春秋季20-40天，冬季25-50天，观察垃圾碳化物呈黑褐色颗粒状，即80-90％碳化物，10-20％半碳化物的最佳状态，而碳氮比(C/N)为25∶1。
(4)混配：高温炉下来的炭灰先存放一段时间，通过自然雨雪和人为加水，将PH值从强碱性PH9.0-9.9调整至中性或偏酸PH4.5-7.0。按所施用土壤的性质，将三种经过处理的原料，碳化好的垃圾物、腐熟好的垃圾物和炭灰按不同比例进行混配，酸性，PH4-6，比例为2∶3∶1，中性偏酸，PH6-7，比例为1∶1∶1，碱性PH8-9.9，比例为2∶1∶3。
(5)将配比好的原料进行2-3次筛选，第一次用25×25mm的1号筛，第二次用13×13mm的2号筛，第三次8×8mm或6×6mm的3号筛。根据所生产肥料的用途而确定筛选工艺，果树肥料、大田肥料用1、2号筛，人参肥料、育苗肥料和花卉肥料用1、2、3号筛。筛下物即为所得肥料，筛上物再次参加腐熟和高温碳化。
(6)将垃圾分选剩余的砖头、石块、玻璃用球磨机打成粉末，加入肥料来补充其中矿物质和微量元素的不足，混配筛选好的肥料用翻斗车或手推车倒运到北区的包装成品区。
(7)加水调整肥料的含水量为30-35％，使其再次迅速发酵1-3天而达到常温，当有碳酸气味产生并经检测肥料成份含量必须达到或优于国家有关标准，同时达到企业出厂标准即可包装出成品。
本发明的技术关键是高温碳化发酵工艺，可以采取三种方法：1)高温炭化炉解决一部分垃圾碳化并产生炭灰；2)在中心区高温碳化一部分垃圾；3)在地下设立碳化加温室焚烧烂柴草或居民生活垃圾，地上堆放待高温碳化的垃圾，并建立盘旋式多孔吸烟室管道(钢筋和筛网制成)，从碳化加温室把烟引出地上，来供给地上部分的垃圾物的温度和吸咐二氧化碳来增加有机碳，并把吸烟管道绕成正锥体形，随着垃圾堆的增高而提高。垃圾物应均匀地堆于地上部分的吸烟管道周围。分选出的粮食系统垃圾的20-30％为第一层，企事业单位有机垃圾的20-30％为第二层，再增放残土、炉碳等垃圾物的70-80％为第三层，每层厚度为30-50厘米。垃圾变成黑褐色颗粒状即完成碳化，倒入配比区进行混配。通过以上技术可以增加垃圾的处理量，同时几种方法配合使用，也是保证和提高所生产的肥料质量的积极有效的技术方案。
生产工艺流程见附图1，附图2是厂区平面图。
本发明的工艺条件可因肥料的用途而变化，从而生产出一系列的产品：人参肥料、果树肥料、经济作物肥料、水稻、蔬菜育苗及本田肥料，城市绿化肥料与三个档次酸性、碱性、中性微酸性肥料结合，使本发明具有适用性广泛的特点。
用本发明生产的产品即有机碳素肥，有机质和腐殖酸含量，主要营养元素氮、磷、钾的含量，均高于国家标准，而毒害物质含量则低于国家标准，且含有丰富的微量元素，按照国家标准对中性偏酸的大田肥进行了检测，结果见表1。经多年的推广应用结果证明，有机素肥对各类作物具有显著的增产增收效果，而且连施3年，第4年不施肥仍能增产。同时还能改善籽实品质，改良土壤，培肥地力，抗逆性强，用于发展花卉事业和蔬菜保护地载培及果树、烟茶、西洋参等经济作物更有其突出的优势。
本发明技术配方科学，生产工艺合理，生产过程简便，投资少，见效快，对实现城市垃圾资源化、减量化、无害化，达到衣、食、住、行良性循环具有很高实用价值。本发明在制肥技术上实现了一大突破，同时在机械和生产工艺研究上是一个创新。用本发明技术生产的产品广泛应用于农业生产和城市绿化及绿色食品工程，显示了该技术强大的生命力。
肥料成份含量与国标对照表    表1
序号 项    目 肥料指标值 国标限值  单位 备注
    123456789101112131415 杂    物粒    度蛔虫卵死亡率大肠菌值镉(以Cd计)汞(以Hg计)铅(以Pb计)铬(以Cr计)砷(以As计)存机质(以C计)总氮(以N计)总磷(以P2O5计)总钾(以K2O计)PH水份     无1010010-10.300.1175.623.713.444.921.890.341.776.9032.58     ＜3＜1295-10010-1-10-2＜3＜5＜100＜300＜30＞10＞0.5＞0.2＞1.06.5-8.525-35     ％mm％mg/kgmg/kgmg/kgmg/kgmg/kg％％％％％ 中华人民共和国国家《城镇垃圾农用控制标准》8172-87之规定。
    161718192021222324     速    氨速    磷速    钾腐殖酸锌铜锰硒铁     260.6881.14733.4022.38271.042.81000.00.231.30   mg/kgmg/kgmg/kg％mg/kgmg/kgmg/kgmg/kg％
国标规定：上表中1-9质金部合格者方能施用于农田：在10-15项中，如有一项不合格，其他五项合格者，可适当放宽。但不合格项目的数值，不得低于我国垃圾的平均数值。即有机质不少于8％，总氮不少于0.4％，总磷不少于0.2％，总钾不少于0.8％，PH值最高不超过9，最低不低于6，水分含量最高不超过40％。

Claims (8)

1、一种综合利用城市垃圾制造有机碳素肥的方法，其特征在于：
(1)收集垃圾；
(2)分选后分区域存放，(a)各分区中为70-80％粮食系统垃圾，腐熟分解6-18个月呈粉末状，有机质含量30％以上，腐质酸含量20％以上；(b)集中区：城市有机垃圾与(a)剩余的20-30％粮食系统垃圾混合存放，进行分解，使温度达25-50℃；
(3)集中区和分区的垃圾以2∶1的比例倒入中心区，控制调节含水量35-60％，加入酒糟、粮食废弃物垃圾并提高中心区垃圾堆温度至100-180℃，使该中心区垃圾被高温碳化成黑褐色颗粒状炭灰；
(4)碳化好的垃圾物、腐熟好的垃圾物及经步骤(3)高温碳化后通过自然雨雪和人为加水调整pH至4.5-7.0的中性偏酸的炭灰按比例进行混配，其中，该混配比例因所施用土壤的性质不同而变化，pH4-6的酸性：比例为2∶3∶1，pH6-7的中性偏酸：比例为1∶1∶1，pH8-9.9的碱性：比例为2∶1∶3；而后，
(5)进行2-3次筛选，三种型号的筛具分别是1号：25×25mm，2号：13×13mm，3号：6×6mm；
(6)将筛下物倒运至包装成品区，加水至含水量30-35％，发酵1-3天，产生碳酸气味即进行成品包装。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征是，高温碳化时垃圾物的含水量因季节而不同，夏冬季35-45％，春秋季45-60％。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征是，高温碳化过程中对垃圾物进行两次高温两次翻倒。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征是，高温碳化时间随季节而定，夏季15-30天，春秋季20-40天，冬季25-50天。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征是，配比好的原料经筛选后的筛上物再次参加腐熟和高温碳化。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征是，垃圾经分选后剩余的砖头、石块、玻璃用球磨机打成粉末加入到肥料中。
7、根据权利要求1所述的方法，其特征是，筛选工艺依所生产肥料的用途而定，果树肥料、大田肥料进行2次筛选，人参肥料、育苗肥料和花卉肥料进行3次筛选。
8、根据权利要求1所述的方法，其特征是，高温碳化过程，在地下设立碳化加温室，焚烧烂柴草和居民生活垃圾，地上建盘旋式多孔吸烟室管道。
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