[0001] 本发明涉及一种生物炭在减排畜禽粪便与秸秆堆肥中产生的VOCs中的应用。

[0002] 挥发性有机物(VOCs)是指常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下蒸汽压大于或者等于10Pa具有相应挥发性的全部有机化合物，囊括了烷类、芳烃类、酯类、醛类、酮类等。目前已鉴定出的有300多种，常见的有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二异氰酸酯(TDI)、二异氰甲苯酯等，长期生活在含有VOCs的环境中，会对人体健康造成严重影响。

[0003] 据统计，我国人为源每年排放到大气中的VOCs约为2230.0万吨(2010年)，其中固定燃烧源排放573.6万吨、工艺过程排放546.3万吨、移动源排放480.0万吨、溶剂使用排放466.6万吨、储存和运输排放量为163.5万吨。工艺过程中产生的污染物主要来自各工艺过程的无组织排放，如合成材料、食品饮料、涂料、合成氨等生产过程以及堆肥、焚烧、填埋等处理过程。堆肥过程中产生的VOCs作为工艺过程排放VOCs的重要组成部分，其排放的VOCs亦对环境造成了严重影响。

[0004] 研究表明，在堆肥过程中会产生高达110种VOCs，囊括了酮类、烃类、芳香烃类、醇类、有机硫化物等，其最高排放浓度达14547mg/m3，且这些VOCs大部分有恶臭气味，引起感官不适。

[0005] 目前对堆肥中VOCs的去除主要有生物洗涤法、生物滴滤法和生物滤池法。与传统治理空气污染的方法(吸附法、焚烧法、冷凝法和催化氧化法)相比，生物法因设备简单、投资少、运行费用低、无二次污染等特点，得到越来越多的关注，然而生物法却依旧需要设备投资以及日常维护，增加了堆肥厂运营成本。

[0006] 综上，为了减少堆肥过程中污染气体的排放，探究出一种有效实现堆肥过程中VOCs的减排方法，势在必行。

[0037] 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

[0038] 下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

[0039] 下述实施例中，碳元素与氮元素通过元素分析仪(Thermo OEA,FLASH2000)进行测定。

[0040] 下述实施例中，排放气体的浓度采用PID光离子化检测器。

[0041] 实施例1、堆肥的制备

[0042] 一、物料准备

[0043] 新鲜猪粪：不超过3天为宜，质量含水率为85％。

[0044] 玉米秸秆：粉碎为1cm小段，晒干至质量含水率为10％。

[0045] 按质量比4：1取新鲜猪粪和玉米秸秆，混匀，此时混合物料中C/N(质量比)约为35：1，质量含水率为70％。然后向堆体(混合物料)添加玉米秸秆炭，占新鲜猪粪和玉米秸秆的总质量的15％，玉米秸秆炭的质量含水率为10％，混匀即可。

[0046] 为保证生物炭与堆肥物料能够充分混匀，一次性混合的物料不宜过多，如需混合的物料过多的话可分批次依次进行混合。

[0047] 二、堆肥

[0048] 将准备好的物料进行有氧发酵，期间对堆体采取强制通风的方式进行堆肥，通风速率设置为0.1m3·min-1·m-3。通风间隔依堆体温度进行通风，通风方式如表1中所示。

[0049] 表1堆肥中强制通风方式

[0050]

[0051] 堆肥周期为31天。

[0052] 为了便于对照，将上述新鲜猪粪与玉米秸秆进行堆肥，物料配比以及堆肥过程中的通风方式与上述相同。

[0053] 堆肥过程中的TVOCs(具体检测到的是哪几种气体？TVOCs是总量)采用PID光离子化检测器进行检测。每天测定1次，每次重复测定3次取平均值。

[0054] 图1为本实施例堆肥过程中和上述对照堆肥过程中TVOCs排放的浓度曲线，由图1可知，与对照相比，本发明通过向新鲜猪粪和玉米秸秆中添加玉米秸秆炭(添加量为15％)，能够显著降低堆肥过程中TVOCs的浓度；对照中TVOCs浓度最高为381.4ppm，添加15％的玉米秸秆炭后，堆肥过程中TVOCs浓度最高仅为227.2ppm。在整个堆肥过程中，对照的平均TVOCs排放浓度为203.4ppm，添加15％的玉米秸秆炭后，平均TVOCs排放浓度降低为118.0ppm。

[0055] 实施例2、堆肥的制备

[0056] 一、物料准备

[0057] 新鲜猪粪：不超过3天为宜，质量含水率为80％。

[0058] 玉米秸秆：粉碎为1cm小段，晒干至质量含水率为15％。

[0059] 按质量比5：1取新鲜猪粪和玉米秸秆，混匀，此时混合物料中C/N(质量比)约为30：1，质量含水率为70％。然后向堆体(混合物料)添加玉米秸秆炭，占新鲜猪粪和玉米秸秆的总质量的25％，玉米秸秆炭的质量含水率为20％，混匀即可。

[0060] 二、堆肥

[0061] 将准备好的物料进行有氧发酵，期间对堆体采取强制通风的方式进行堆肥，通风速率设置为0.2m3·min-1·m-3。通风间隔依堆体温度进行通风，通风方式如表1中所示。

[0062] 堆肥周期为31天。

[0063] 为了便于对照，将上述新鲜猪粪与玉米秸秆进行堆肥，物料配比以及堆肥过程中的通风方式与上述相同。

[0064] 堆肥过程中的TVOCs(具体检测到的是哪几种气体？)采用PID光离子化检测器进行检测。每天测定1次，每次重复测定3次取平均值。

[0065] 图2为本实施例堆肥过程中和上述对照堆肥过程中TVOCs排放的浓度曲线，由图1可知，与对照相比，本发明通过向新鲜猪粪和玉米秸秆中添加玉米秸秆炭(添加量为20％)，能够显著降低堆肥过程中TVOCs浓度，对照中TVOCs浓度最高为381.4ppm，添加20％的玉米秸秆炭后，堆肥过程中TVOCs浓度最高仅为227.2ppm。在整个堆肥过程中，对照的平均TVOCs排放浓度为216.1ppm，添加20％的玉米秸秆炭后，平均TVOCs排放浓度降低仅为84.4ppm。

[0066] 实施例3、堆肥的制备

[0067] 一、物料准备

[0068] 新鲜猪粪：不超过3天为宜，质量含水率为70％。

[0069] 玉米秸秆：粉碎为2cm小段，晒干至质量含水率为20％。

[0070] 按质量比8：1取新鲜猪粪和玉米秸秆，混匀，此时混合物料中C/N(质量比)约为20：1，质量含水率为65％。然后向堆体(混合物料)添加玉米秸秆炭，占新鲜猪粪和玉米秸秆的总质量的20％，玉米秸秆炭的质量含水率为20％，混匀即可。

[0071] 二、堆肥

[0072] 将准备好的物料进行有氧发酵，期间对堆体采取强制通风的方式进行堆肥，通风速率设置为0.2m3·min-1·m-3。通风间隔依堆体温度进行通风，通风方式如表1中所示。

[0073] 堆肥周期为31天。

[0074] 为了便于对照，将上述新鲜猪粪与玉米秸秆进行堆肥，物料配比以及堆肥过程中的通风方式与上述相同。

[0075] 堆肥过程中的TVOCs(具体检测到的是哪几种气体？)采用PID光离子化检测器进行检测。每天测定1次，每次重复测定3次取平均值。

[0076] 图3为本实施例堆肥过程中和上述对照堆肥过程中TVOCs排放的浓度曲线，由图1可知，与对照相比，本发明通过向新鲜猪粪和玉米秸秆中添加玉米秸秆炭(添加量为25％)，能够显著降低堆肥过程中TVOCs浓度，对照中TVOCs浓度最高为381.4ppm，添加25％的玉米秸秆炭后，堆肥过程中TVOCs浓度最高仅为175.7ppm。在整个堆肥过程中，对照的平均TVOCs排放浓度为216.1ppm，添加20％的玉米秸秆炭后，平均TVOCs排放浓度降低仅为73.5ppm。