[發明專利]一種利用可持續催化材料提高有機固廢堆肥腐殖酸含量的方法

在審

• 申請號: 202110101809.3
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112679246A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 魏自民;吳俊秋;趙昕宇;趙越;張旭;解新宇;陳曉蒙;康可佳;楊宏艷
• 申請（專利權）人: 東北農業大學
• 主分類號: C05F17/10
• 分類號: C05F17/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 薛紅凡

本發明提供了一種利用可持續催化材料提高有機固廢堆肥腐殖酸含量的方法，屬于固體有廢棄物處理與資源化技術領域。本發明提供將有機固廢粉碎，調節碳氮比和含水量；將堆肥原料進行堆肥，添加催化材料，得到堆肥產物；所述催化材料包括二氧化錳、氧化亞鐵、生物炭、改性生物炭和/或二氧化錳與生物炭聯合改性材料。催化材料具有催化腐殖酸前體化合物包括多酚、醌、有機酸等小分子化合物通過化學反應縮合形成腐殖酸的作用，從而提高堆肥發酵中腐殖酸的含量。本發明將催化材料進一步燒制成型進行堆肥，不僅有利于提高腐殖酸含量而且實現催化材料的循環利用。

技術領域

本發明屬于固體有廢棄物處理與資源化技術領域，具體涉及一種利用可持續催化材料提高有機固廢堆肥腐殖酸含量的方法。

背景技術

有機固體廢棄物簡稱有機固廢，指源自工業、農業、畜牧業及城鎮生產生活，可自發或被微生物水解的有機廢棄物，包括工業有機廢物、秸稈、禽畜糞便、餐廚垃圾、生活垃圾及市政污泥等。有機固廢堆積不僅造成資源浪費，其中含有的污染物及堆置過程中產生的廢氣、滲濾液等將為環境帶來二次污染，嚴重威脅生態環境和人類健康。為解決上述問題，目前多采用發酵、填埋、氣化焚燒以及堆肥等方式對有機固廢進行生物質轉化，實現有機固廢資源化利用。

腐殖酸早期概念起源于土壤腐殖質，是指土壤中的動植物在死亡后被微生物分解轉化后呈現棕黑色的有機質。在一個世紀前，人們將腐殖質的概念引入堆肥，并認為堆肥腐殖酸形成過程是土壤腐殖質形成的快速過程，但堆肥中腐殖質結構復雜程度及穩定性遠遠低于土壤腐殖質，因此，常將堆肥中比較“年輕化”的腐殖質稱為腐殖酸。研究發現，堆肥中腐殖酸與土壤中腐殖質具有相似物理、化學及光譜學特性。首先，堆肥腐殖酸也可以經由堿浸提，并被酸分離為堿溶酸不溶胡敏酸組分以及酸溶堿不溶的富里酸組分；其次，堆肥腐殖酸結構與土壤中腐殖質結構類似，二者碳骨架上都連接有豐富的(含氧)官能團，如羧基、酚羥基、醇羥基、肽鍵、氨基、羰基、醌基等，自然條件下，含有這些基團的化合物發生聚合形成腐殖酸的芳香族核心結構，外連許多烷烴類化合物，進而組成腐殖酸大分子；再者，堆肥腐殖酸同樣具有土壤腐殖質吸附固定污染物的能力。因此，腐殖酸作為堆肥最重要副產物之一是堆肥具有環境效應的主要原因。腐殖酸的高有機碳及活性官能團含量使其在農業及環境領域均具有重要作用，包括促進作物生長、提高作物抗性、吸附及固定農藥污染等。由此可見，腐殖酸在堆肥中的重要作用不言而喻。

現有技術中，堆肥方法常通過分階段添加腐殖酸前體物質來解決現有堆肥方法中腐殖酸的含量不高的問題，但該方法需要在堆肥發酵不同時期添加不同種類多廢棄物，造成堆肥過程操作復雜和繁瑣。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種利用可持續催化材料提高有機固廢堆肥腐殖酸含量的方法，該方法不僅操作簡便，而且能有效提高有機固廢堆肥腐殖酸產量。

本發明提供了一種利用催化材料提高有機固廢堆肥腐殖酸含量的方法，包括以下步驟：

1)將有機固廢粉碎，調節碳氮比至25～30，調節含水量至60％～65％，得到堆肥原料；

2)將所述堆肥原料進行堆肥，添加催化材料，得到堆肥產物。

優選的，所述催化材料包括二氧化錳、氧化亞鐵、生物炭、改性生物炭和/或二氧化錳與生物炭聯合改性材料。

優選的，所述改性生物炭是由以下步驟制備得到：

在氮氣保護下，以氨氣為改性氣氛，將生物炭在680～720℃下處理60～70min，得到改性生物炭；

所述氨氣的氣流量為340～360ml/min。

優選的，所述二氧化錳與生物炭聯合改性材料是由以下步驟制備得到：

將生物炭、高錳酸鉀和去離子水充分混合，向混合液中滴加四水合乙酸錳溶液，產生二氧化錳沉淀后，加熱至75～85℃保持25～35℃，收集附著二氧化錳的生物炭，洗滌，得到二氧化錳與生物炭聯合改性材料。