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化工废料过磷酸钙在植物秸秆沤肥中的应用

文档作者：王庆雨林楷文档来源：韩山师范学院		点击数：	更新时间： 2021年04月07日
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第45卷第3期
2016年3月
当 代 化 工
Contemporary Chemical Industry
V0]．45．NO．3
March，20I6
化工废料过磷酸钙在植物秸秆沤肥中的应用
王庆雨，林楷
(韩山师范学院， 广东潮州521041)
摘 要：为研究化工废料过磷酸钙对植物秸秆沤肥过程中氮损失率和腐熟时间的影响，以秸秆、瓜蔓、烂
菜叶、杂草、畜肥为原材料，以化工废料过磷酸钙为添加剂，在自制的装置中进行沤肥。结果表明：化工废料
过磷酸钙有助于减少氮的损失，缩短沤肥腐熟时间。沤肥20 d后，沤肥过程中未添加化工废料过磷酸钙的氮损
失率为35．8％，发芽指数为64．3％；而添加了化工废料过磷酸钙的氮损失率为15．2％，发芽指数为82．8％。化工
废料过磷酸钙在植物秸秆沤肥过程取得了良好的应用效果。
关键词：化工废料过磷酸钙；植物秸秆；沤肥；氮损失率；发芽指数
中图分类号：TQ 028 文献标识码： A 文章编号： 1671—0460(2016)03—0444—03
Application of Calcium Superph0sphate as Chemical W aste
in the Reaction of Plant Straw W et Compost
WANG oing-yu LINKai
(Hanshan Normal University,Guangdong Chaozhou 521041，China)
Abstract：In order to investigate the influence of the chemical waste calcium supelphosphate on the nitrogen loss rate
and the maturity time in the reaction of plant straw wet compost，using straws，melon vines，rotten vegetables leaves，
weeds and animal manures as raw materials，and using the chemical waste calcium superphosphate as additive，the
reaction of wet compost was ca~ied out in the homemade equigIment．The results show that the chemical waste
calcium superphosphate is helpful to reduce the loss ofN and shorten the maturity time．After plant straw wet compost
for 20 days，the nitrogen loss rate and germination index of the wet compost without the chemical waste calcium
superphosphate are 35．8％ and 64-3％ ．respectively,while the nitrogen loss rate and germination index of the wet
compost adding the chemical waste calcium superphosphate are 15．2％ and 82．8％ ．respectively．Good application
effect of the chemical waste calcium superphosphate has been achieved in plant straw wet compost process．
Key words：Chemical waste calcium superphosphate；Plant s~aw；Wet compost；Nitrogen loss rate；Germ ination index
中国是一个农业大国，每年都能产出大量的粮
食，但同时也产生了大量的植物秸秆L1】。秸秆是成
熟农作物茎叶(穗)部分的总称，是地球上一大可
再生资源。植物秸秆是农业生产过程中的副产品，
秸秆中含有机质和氮、磷等多种养分，是一项重要
的固体生物质资源，可用于农业生产和工业生产过
程中。植物秸秆这一项巨大资源如何废物利用使其
转化为财富，成为农民增收的重要渠道是科研人员
当前的研究重点【2]。近年来，随着我国农村经济的发
展，农民对秸秆作为传统生活燃料的需求日益减少，
加之秸秆的收集运输成本高、利用的经济『生差和产业
化程度低等原因，导致秸秆的综合利用率还不到
45％[引
。农民有时甚至为了偷懒、图方便，采取了在
田间直接焚烧的方式处理秸秆，不仅浪费了宝贵的资
源，而且造成了大气污染、温室效应、火灾等大量的
社会、经济和生态问题，成为政府关心、社会关注的
热点和难点。植物秸秆的沤肥处理，即能为农业提供
有机肥料，改善土壤环境，又能保护农村生态环境、
促进农业农村经济可持续协调发展 。但在沤肥过程
中，氮素容易以氨态氮形式挥发损失，而过磷酸钙具
有减少堆料氮的损失、调节堆料pH值、缩减腐熟时
间等作用，有助于提高沤肥的品质l5J。目前过磷酸钙
的两种制备工艺：稀酸矿粉法(干法)和浓酸矿浆法
(湿法)均存在一定的缺陷，易在生产过程中产生过
磷酸钙废料I6J。因此，研究化工废料过磷酸钙在植物
秸秆沤肥中的应用具有重要的现实意义。
1 实验部分
1．1 沤肥原料
沤肥过程中以秸秆、瓜蔓、烂菜叶、杂草、化
工废料过磷酸钙为原材料，其中秸秆、瓜蔓、烂菜
叶、杂草取自韩山师范学院附近农田，初始物料水
分质量分数为50％～60％，所用的化工废料过磷酸
钙是某磷肥化工厂生产过程中的过磷酸钙废料。
1_2 沤肥装置
沤肥装置采用不锈钢制成罐，成密封结构，内径
基金项目： 2014年国家星火计划项目(2014GA780081)。
薯器 2王0庆1 5雨-1(12-9701_)I男，辽宁人，高级工程师，研究方向：环境管理和水环境保护。E—m a1_：wqy一7181 3@163．c。m。
第45卷第3期 王庆雨，等：化工废料过磷酸钙在植物秸秆沤肥中的应用445
300 mm，高1 100 mm，总容积100 L。反应器设有 生物代谢活动造成影响。夏季高温多雨，有利于沤
卸料口、温度计、喷水头、取样口、水流量计、水泵 肥。冬季气温低，天气干燥，不易发酵。当环境温
等(图1)。 度超过20。C时对堆料温度的影响较小，而环境温
图1 沤肥装置
Fig．1 Equipment of wet compost
为加快沤肥的时间，反应器设有加热器，使温度
可以维持在30-40。C。原料经过充分混合搅拌后，
经由装置上部进入。装置底部设有多孔板，以分离渗
滤液。多孔板上布满直径为5 mm的小孔。在多孔板
下部的集水区底部为锥面，可随时排出渗滤液。渗滤
液储存在渗滤液收集槽中，以调节堆肥物含水率。
2 结果与讨论
2．1 实验前处理
沤肥前先将农田中取来的秸秆、瓜蔓、烂菜叶、
杂草切碎，添加部分畜肥，均匀混合搅拌后分为两份，
一份直接倒人沤肥装置中并压实，另一份则添加3％
的化工废料过磷酸钙，均匀混合搅拌后倒人另一个沤
肥装置并压实。反应器在沤肥材料倒人之前需先在装
置底部铺农膜，倒人沤肥材料后，喷水头喷水直至堆
料上有3～5 cm的水层，以此隔绝空气，造成厌氧发
酵条件，加热器加热使装置内维持较稳定的温度。
2．2 沤肥影响因素分析
2．2．1 温度
沤肥过程是一个多种微生物进行一系列复杂生
化反应的过程，其中温度是影响沤肥效率的一个决
定性因素，超出一定的温度范围不利于物质降解，
过低的温度将极大地推迟沤肥的腐熟时间，而过高
的温度会抑制微生物的降解，甚至杀死堆料中的微
生物，因此温度直接影响沤肥时间的长短。目前温
度影响植物秸秆沤肥效果的研究报道较少，不利于
植物秸秆资源化的开发与利用。沤肥的最佳温度一
般在30～40。C之间。
堆料温度同时也受当地气温变化的影响，当地
的降雨量和空气湿度也都会对堆料水分的含量和微
度低于2O。c时将推迟堆料达到最高温度的时间。
2．2．2 碳氮比
除了温度，碳氮比(C／N)也是影响沤肥效果的
一个十分重要的因素。沤肥过程中，微生物的生长繁
殖离不开碳素，而生命的维持及细胞的有机组成离不
开氮素。通常情况下，沤肥起始C／N为20～30时，
微生物的分解速率和有机物的利用率较高。C／N低于
20，且温度和pH值较高时，堆料中的氮素会以氨态
氮形式大量挥发，因而氮的损失严重，且堆料会散发
出臭味，影响沤肥效果。当起始C／N高于40时，微
生物需要经过多次代谢才能消耗掉过量的碳，且碳素
多而氮素少，有氮饥饿现象产生，因而微生物生长受
限，降解速率下降，延长沤肥腐熟时间，甚至有可能
会导致沤肥产物的C／N过高，降低其使用价值。
2．2_3 水分
水分也是影响沤肥效果的重要因素，微生物生
长繁殖和分解有机物的过程中都需要水分的参与。
堆料中的水分不仅可以溶解有机物，参与微生物的
新陈代谢，在水分蒸发时还可以散发堆料热量，调
节堆料温度。但如果不在合适的水环境中，堆料中
的微生物无法分解有机物甚至无法生长繁殖。水分
过低将阻碍微生物生长繁殖；而水分过高会堵塞堆
料中的空隙，减缓降解速率，增加腐熟时间。堆料
含水率为50％～60％时，沤肥一般都可以取得理想的
效果，而过高或过低的水分都将延长沤肥腐熟时间。
2．2．4 pH值
沤肥过程中，pH 值也同样是一个重要影响因
素，pH在3～12的范围内都能沤肥，但过高或过低
的pH值均不利于沤肥。在pH值低于6的条件下沤
肥，微生物的呼吸作用就会受到抑制，从而延长沤
肥腐熟的时间。若沤肥环境的pH值较高，就会导
致在沤肥的升温期和高温期氮素转化为氨态氮大量
挥发损失，既污染环境又影响沤肥质量。因此，沤
肥过程中合适的pH值范围为7～8。
2．3 过磷酸钙在沤肥过程中的应用
沤肥过程中添加过磷酸钙有助于减少氮素损
失，提高沤肥质量。因过磷酸钙中的游离酸能将堆
料由微碱性调至微酸l生，氨态氮挥发量降低，有效
抑制氮素损失。吴银宝[7J等发现往猪粪堆肥中添加
1．5％的过磷酸钙有助于调节堆料的pH值和NH3浓
度，减少氮素损失。此外研究发现，过磷酸钙中的
磷酸钙、石膏都能将易挥发的NH4+-N转化为比较
446 当 代 化 工 2016年3月
稳定的酸性铵或硫酸铵，这也将减少氮素损失，同
时还可以提高堆料中磷的含量，改善沤肥质量。同
时，过磷酸钙有助于堆料温度的升高，延长高温期
持续时间，加速有机物分解，缩减沤肥腐熟时间，
且过磷酸钙的最佳添加量为2％～3％【8J。
2．4 实验结果
如图2及图3所示，沤肥20 d后，沤肥过程中
未添加化工废料过磷酸钙的氮损失率为35．8％，发
芽指数为64．3％；而添加了化工废料过磷酸钙的氮
损失率为15．2％，发芽指数为82．8％。
^
褂
图2 过磷酸钙对沤肥过程中氮损失率的影响
Fig．2 Influence of the calcium superphosphate on the loss of
N inw et compost
^
辍
未添加过磷酸钙 添加过磷酸钙
图3 过磷酸钙对沤肥过程中发芽指数的影响
Fig．3 Influence of the calcium superph0sphate on the GI in
wet compost
当发芽指数GI大于80％时，可认为堆料已经
腐熟。因此，植物秸秆沤肥过程中添加化工废料过
磷酸钙有助于抑制氮元素的消耗，减少氮的损失，
缩短腐熟时间。
3 结论
由上述可知，温度、c／N、水分、pH值等因素
对沤肥腐熟时间、沤肥质量均具有重大影响。沤肥
过程中的最佳温度应为30～4O。c、起始c／N 为
20～30、含水率为50％-60％、pH值为7～8。
但在沤肥过程中，氮元素容易以氨态氮形式挥
发损失，因此需要添加化工废料过磷酸钙以减少氮
的损失，提高堆料温度，加速有机物分解，缩减沤
肥腐熟时间。实验结果表明，沤肥20天后，沤肥过
程中未添加化工废料过磷酸钙的氮损失率为
35．8％，发芽指数为64．3％；而添加了化工废料过磷
酸钙的氮损失率为15．2％，发芽指数为82．8％。
参考文献：
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(上接第443页)
3 结论
实验得到一种NaBr加重压裂液DGH，其配方
为：0．45％的1#胍胶+0．40％的wd一4+0．30％的2#
助排剂+O．15％的3#杀菌剂，通过性能测试可得该
加重压裂液体系具有良好的耐温抗剪切性能，悬砂
性能优良，破胶液表界面张力低，可以满足现场施
工要求。
参考文献：
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