CN103641593B

CN103641593B - 一种利用沼液制取园林基质的方法

Info

Publication number: CN103641593B
Application number: CN201310561693.7A
Authority: CN
Inventors: 彭智平; 徐培智; 黄继川; 于俊红; 林志军; 吴雪娜; 杨林香
Original assignee: Institute of Agricultural Resources and Environment of Guangdong Academy of Agricultural Sciences
Current assignee: Institute of Agricultural Resources and Environment of Shandong Academy of Agricultural Sciences; Institute of Agricultural Resources and Environment of Guangdong Academy of Agricultural Sciences
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2033-11-12
Also published as: CN103641593A

Abstract

本发明公开了一种利用沼液制取园林基质的方法，利用秸秆粉、吸附剂组成物料床，吸附沼液中的离子态氮、磷养分、含硫离子和低分子脂肪酸、腐植酸等有机物，结合好氧堆肥过程使含硫离子和低分子脂肪酸转化为对作物无害的形态。本发明通过沼液与秸秆生物耗氧量的相互弥补效应，实现了同时对沼液和秸秆的生物处理，既降低了沼液后续处理的污染负荷及处理难度，又制得园林基质，实现了生物质资源的回收利用。

Description

一种利用沼液制取园林基质的方法

技术领域

本发明属于沼液处理技术领域，特别涉及一种利用沼液制取园林基质的方法。

背景技术

随着人口的增长、城市规模的急剧膨胀及规模化养殖业的迅猛发展，大中型沼气工程得到广泛应用，取得良好的能源、环保和经济效益。但是，有机废弃物厌氧消化产甲烷过程中产生大量有机废水，包括畜禽粪便、厨余垃圾的厌氧消化液和生活垃圾填埋场的渗透液，这些经厌氧发酵处理的沼液具有化学耗氧量高，生物耗氧量低，可生化性差，处理难度大的特点。由于沼液中仍含有高浓度的氮磷钾和腐殖酸、氨基酸等营养成份，如果直接排放必然造成资源浪费，且极有可能形成水体富营养化，若加以回收利用，则可减少沼液处理的难度。虽然可将沼液返还农田进行消化，但施用不当易引起农业面源污染，在渗漏风险较大的地区甚至引起地下水环境体系的破坏。因此，如何对沼液进行低成本的深度处理，并将沼液资源化、商品化，是一个亟待解决的问题。

此外，在农村，大量的农作物秸杆如麦杆、稻草杆、玉米杆等纤维类作物除少量用作造纸工业原料外，大部分秸杆被堆放在田间地头、道路边，或者就地燃烧，既影响交通、易诱发火灾、严重污染环境，又浪费资源。因此，近几年来，农作物秸杆的综合利用研究亦成为业界的热门课题。

目前，为了解决农业生产中由于过分使用化肥和农药而造成的土地板结、贫瘠化的问题，许多国家致力于研究开发各种生物有机肥。本发明通过利用沼液中有机资源，同时以另一种难以处理的农业废弃物——秸秆作为原料，实现生物质资源的回收利用和达到生产园林基质的目的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用沼液制取园林基质的方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种利用沼液制取园林基质的方法，包括以下步骤：

1) 将秸秆粉碎，与吸附剂混合配制固体物料，装入物料床；

2) 向物料床中通入沼液，使物料浸入沼液，并进行曝气，待物料充分吸湿后，滤去沼液；

3) 向物料上均匀投放酸化剂和腐熟剂，翻堆混匀，曝气，进行好氧发酵，物料温度维持在50℃以上7～10天后，停止曝气，继续发酵；

4) 发酵结束后，过筛、干燥，制得园林基质。

优选的，吸附剂为膨润土、蒙脱土、硅藻土、凹凸棒土中的至少一种与氧化铁的混合物，其中，氧化铁的含量为10～45wt%。

优选的，秸秆与吸附剂的重量比为1：（0.2～0.5）。

优选的，酸化剂为物料的5～10wt%，腐熟剂为物料的0.5～1.5wt%。

优选的，步骤2）中，沼液与物料的重量比为（1～2）：1。

优选的，步骤2）中，每小时曝气10～20分钟。

优选的，步骤3）中，每天曝气1～2次，每次0.5～1小时。

优选的，步骤3）中，停止曝气后，继续发酵5～7天。

优选的，步骤3）中，当物料温度超过60℃，通入适量沼液至物料床，将物料温度降至40～48℃。

优选的，通过物料床底部安装的管道泵入空气进行曝气。

本发明的有益效果是：

本发明利用秸秆粉、吸附剂组成物料床，吸附沼液中的离子态氮、磷养分、含硫离子和低分子脂肪酸、腐植酸等有机物，结合好氧堆肥过程使含硫离子和低分子脂肪酸转化为对作物无害的形态。通过沼液与秸秆生物耗氧量的相互弥补效应，实现了同时对沼液和秸秆的生物处理，既降低了沼液后续处理的污染负荷及处理难度，又制得园林基质，实现了生物质资源的回收利用。

附图说明

图1为利用沼液制取园林基质的流程图。

具体实施方式

一种利用沼液制取园林基质的方法，包括以下步骤：

1) 将秸秆粉碎，与吸附剂混合配制固体物料，装入物料床；

4) 发酵结束后，过筛、干燥，制得园林基质。

优选的，吸附剂为膨润土、蒙脱土、硅藻土、凹凸棒土中的至少一种与氧化铁的混合物，其中，氧化铁的含量为10～45wt%。利用吸附剂中的氧化铁与沼液中的S^2-、磷等反应，减少有害物质，并实现对沼液中磷的固定。同时，考虑到我国土壤中铁含量差异较大，特别是北方地区多为缺铁性土壤，植物缺铁会产生失绿症状，严重影响了作物的产量和品质，因此，含高铁的基质在北方地区尤为需要。根据各地区土壤性质的不同，氧化铁的含量在10～45wt%范围内进行适当调整。

优选的，秸秆与吸附剂的重量比为1：（0.2～0.5）。所用秸秆为常规可获得的农作物收获后剩余的部位（如农作物茎叶穗），简称秸秆，优选水稻杆、玉米杆或蔬菜收获后的残渣，更优选的，为2重量份秸秆与1重量份蔬菜残渣的混合物，但不限于此。

本发明所用酸化剂、腐熟剂为常规市售产品，优选的酸化剂为过磷酸钙、硫酸铵中的至少一种，优选的腐熟剂为按NY 609-2002标准生产的市售产品。优选的，酸化剂为物料的5～10wt%，腐熟剂为物料的0.5～1.5wt%。

步骤2）中，考虑到秸秆和吸附剂的吸附容量，并为了合理控制生产成本，沼液与物料的重量比优选为（1～2）：1 。

优选的，步骤2）中，向物料床中通入沼液，使物料浸入沼液，并每小时曝气10～20分钟，使固体物料与液体充分作用，固体物料中的吸附剂充分吸附沼液中的离子态氮、磷养分、含硫离子和低分子脂肪酸、腐植酸等有机物，秸秆中的易溶解BOD物质易进入液体中，改善沼液的可生化性。待物料充分吸湿后，滤去沼液。

优选的，步骤3）中，每天曝气1～2次，每次0.5～1小时。

优选的，步骤3）中，停止曝气后，继续发酵5～7天。

步骤3）中，由于物料温度过高会杀死其中的微生物，对后续发酵不利，当物料温度超过60℃，通入适量沼液至物料床，将物料温度降至40～48℃，且堆肥水分控制在40～65%。添加沼液，达到降温目的的同时，可增加氮含量，利于微生物发酵。

优选的，通过物料床底部安装的管道泵入空气进行曝气。

本发明利用秸秆粉、吸附剂组成物料床吸附沼液中的离子态氮、磷养分、含硫离子和低分子脂肪酸、腐植酸等有机物，结合好氧堆肥过程进行物料的消化，在好氧堆肥过程中，再利用沼液调节物料、降低发酵温度，发酵完成后，过筛除去由沼液带来的杂物，把粉状产物或筛分后通过成型机械制成直径3mm～8mm的球状或方形物料包装，直接用作园林栽培基质。对于高COD的沼液（如厨余垃圾的厌氧消化液和生活垃圾填埋场的渗透液），可对沼液循环吸附，从而降低沼液后续处理的污染负荷及处理难度。

下面结合附图和实施例对本发明内容做进一步的描述。

猪场沼液是一种养殖业典型的沼液，以下实施例所用沼液取自某猪场沼气池，其BOD₅为256mg·L^-1，COD_Cr为1250 mg·L^-1，并含有氨氮、磷、悬浮物、粪大肠菌群等对水体有环境风险的物质。

实施例1

本实施例利用沼液制取园林基质的步骤如下：

（1）水稻秸秆粉2000kg与吸附剂1000kg（其中蒙脱土500 kg，硅藻土400 kg，氧化铁100 kg）混合均匀，装入长方体的物料床中，物料床底部设置有通气管道；把猪场沼液通过水泵泵入物料床中，泵入质量约为6000kg，使沼液把固体物料浸没；利用管道泵气每小时曝气15分钟，8小时后秸秆粉充分吸湿，通过物料床的过滤网排出沼液。

（2）向物料上均匀撒上过磷酸钙200kg和腐熟剂20kg，按常规堆肥方法进行好氧发酵，通过物料床底部安装的管道泵入空气进行曝气，每天两次，每次0.5小时，物料堆体温度超过60℃时，用少量沼液喷入物料床，将物料温度降至40～48℃，且堆肥水分控制在40～65%。当物料堆体温度在50℃以上维持10天，物料腐熟，停止通气，然后继续发酵5天。

（3）将发酵产物筛分，除去由沼液带来的杂物（如塑料、石头、木头等），干燥后成粉状物料进行包装，或筛分后通过成型机械制成直径3mm～8mm的球状或方形物料进行包装，得到园林基质。

本实施例共进行发酵20天，物料达到腐熟，排出的沼液滤液体积减少52%，COD去除率达62%，氨氮、磷、粪大肠菌群去除率分别为45%、76%和82%，大大降低了沼液后续处理的污染负荷及处理难度。

实施例2

本实施例利用沼液制取园林基质的步骤如下：

（1）秸秆粉（1000kg水稻杆、1000kg玉米杆、1000kg蔬菜残渣）3000kg与吸附剂600kg（其中膨润土230 kg，凹凸棒土100 kg，氧化铁270kg）混合均匀，装入长方体的物料床中，物料床底部设置有通气管道；把猪场沼液通过水泵泵入物料床中，泵入质量约为3600kg，使沼液把固体物料浸没；利用管道泵气每小时曝气20分钟，秸秆粉充分吸湿后，通过物料床的过滤网排出沼液。

（2）向物料上均匀撒上硫酸铵360kg和腐熟剂54kg，按常规堆肥方法进行好氧发酵，通过物料床底部安装的管道泵入空气进行曝气，每天1次，每次1小时，物料堆体温度超过60℃时，用少量沼液喷入物料床，将物料温度降至40～48℃，且堆肥水分控制在40～65%。当物料堆体温度在50℃以上维持7天，物料腐熟，停止通气，然后继续发酵7天。

（3）将发酵产物筛分，除去杂物，干燥后成粉状物料进行包装，或筛分后通过成型机械制成直径3mm～8mm的球状或方形物料进行包装，得到园林基质。

本实施例排出的沼液滤液体积减少56%，COD去除率达64%，氨氮、磷、粪大肠菌群去除率分别为43%、80%和84%，大大降低了沼液后续处理的污染负荷及处理难度。

实施例3

本实施例利用沼液制取园林基质的步骤如下：

（1）秸秆粉（1000kg水稻杆、1000kg玉米杆、1000kg蔬菜残渣）3000kg与吸附剂900kg（其中硅藻土720 kg，氧化铁180kg）混合均匀，装入长方体的物料床中，物料床底部设置有通气管道；把猪场沼液通过水泵泵入物料床中，泵入质量约为3900kg，使沼液把固体物料浸没；利用管道泵气每小时曝气10分钟，秸秆粉充分吸湿后，通过物料床的过滤网排出沼液。

（2）向物料上均匀撒上硫酸铵195kg和腐熟剂19.5kg，按常规堆肥方法进行好氧发酵，通过物料床底部安装的管道泵入空气进行曝气，每天2次，每次1小时，物料堆体温度超过60℃时，用少量沼液喷入物料床，将物料温度降至40～48℃，且堆肥水分控制在40～65%。当物料堆体温度在50℃以上维持10天，物料腐熟，停止通气，然后继续发酵7天。

本实施例排出的沼液滤液体积减少58%，COD去除率达65%，氨氮、磷、粪大肠菌群去除率分别为46%、77%和87%，大大降低了沼液后续处理的污染负荷及处理难度。

上述实施例所得园林基质产物经分析测定，其总养分（N+P₂O₅+K₂O，以烘干基质计）含量为3.56～3.79wt%，有机质（以烘干基质计）为25.6～32.2wt%，水分（鲜样）含量为26.3～28.4wt%，阳离子代换量达30cmol/kg以上，保水率达30%～45%，可直接用作园林栽培基质。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种利用沼液制取园林基质的方法，包括以下步骤：

1）将秸秆粉碎，与吸附剂混合配制固体物料，装入物料床；

2）向物料床中通入沼液，使物料浸入沼液，并进行曝气，待物料充分吸湿后，滤去沼液；

3）向物料上均匀投放酸化剂和腐熟剂，翻堆混匀，曝气，进行好氧发酵，物料温度维持在50℃以上7～10天后，停止曝气，继续发酵；

4）发酵结束后，过筛、干燥，制得园林基质；

其中，吸附剂为膨润土、蒙脱土、硅藻土、凹凸棒土中的至少一种与氧化铁的混合物，其中，氧化铁的含量为10～45wt%。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：秸秆与吸附剂的重量比为1：（0.2～0.5）。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：酸化剂为物料的5～10wt%，腐熟剂为物料的0.5～1.5wt%。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2）中，沼液与物料的重量比为（1～2）：1。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2）中，每小时曝气10～20分钟。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3）中，每天曝气1～2次，每次0.5～1小时。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3）中，停止曝气后，继续发酵5～7天。

8.根据权利要求1、6或7所述的方法，其特征在于：步骤3）中，当物料温度超过60℃，通入适量沼液至物料床，将物料温度降至40～48℃。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：通过物料床底部安装的管道泵入空气进行曝气。