CN109503224A - 一种沼渣中重金属移除方法及应用 - Google Patents

一种沼渣中重金属移除方法及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN109503224A
CN109503224A CN201811582360.1A CN201811582360A CN109503224A CN 109503224 A CN109503224 A CN 109503224A CN 201811582360 A CN201811582360 A CN 201811582360A CN 109503224 A CN109503224 A CN 109503224A
Authority
CN
China
Prior art keywords
biogas residue
earthworm
heavy metal
removing method
amino acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811582360.1A
Other languages
English (en)
Inventor
余光辉
杨明超
冉炜
孙富生
杜海岩
王翔
宁静媛
朱孝东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Agricultural University
Original Assignee
Nanjing Agricultural University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Agricultural University filed Critical Nanjing Agricultural University
Priority to CN201811582360.1A priority Critical patent/CN109503224A/zh
Publication of CN109503224A publication Critical patent/CN109503224A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F3/00—Fertilisers from human or animal excrements, e.g. manure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
    • C05C11/00—Other nitrogenous fertilisers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/05—Treatments involving invertebrates, e.g. worms, flies or maggots
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/80—Separation, elimination or disposal of harmful substances during the treatment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Insects & Arthropods (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种沼渣中重金属移除方法，属于固体有机废弃物资源化利用领域。本发明首先将沼渣与牛粪、秸秆等辅料配比并进行高温好氧发酵；高温好氧发酵后的沼渣再与牛粪配比后进行蚯蚓后腐熟堆肥；蚯蚓后腐熟堆肥后，将富集重金属后的蚯蚓分离，从而达到将沼渣中重金属减量的目的；分离后的蚯蚓进一步通过碱水解、离心沉降去除重金属，而富含氨基酸复合物的上清液可作为液体氨基酸肥农用。本发明可以有效减少沼渣中的重金属含量。同时，本发明对于沼渣资源化利用、生态环境保护，农产品附加值的提高具有重要的意义。

Description

一种沼渣中重金属移除方法及应用
技术领域
本发明属于固体有机废弃物资源化利用领域，具体为一种沼渣中重金属移除方法及应用。
背景技术
厌氧消化是畜禽粪便资源化利用的主要方式。据统计，在全国范围内，厌氧消化工艺产沼气能源的同时会产生约1.3亿吨的发酵剩余有机物——沼渣；这些沼渣富含有机质、氮、磷、钾等营养物质，是化肥的优质替代品。然而，由于畜禽粪便中的重金属(如Cu、Zn、Cd、Pb等)在厌氧发酵后有相当大比例残留在沼渣中，这些含有重金属的沼渣施入土壤，会导致土壤污染，并对作物根系生长产生抑制作用，造成农产品的质量下降，威胁到人类身体健康。因此，高浓度的重金属含量极大地限制了沼渣的资源化利用。鉴于沼渣连续、量大、集中的特点，有效、合理地处理及利用沼渣已成为制约沼气工程发展的一大难题。
堆肥工艺是实现沼渣重金属钝化的有效途径，其主要原理是利用畜禽废弃物中的有机物的腐殖化过程改变重金属形态，降低其生物有效性。因此，沼渣的堆肥处理对于其资源化利用具有重要意义。然而，现存的堆肥工艺虽然可以钝化重金属，但却不能有效减少重金属总量。
发明内容
针对上述背景技术存在的问题，本发明提供了一种有效移除沼渣中重金属的方法以及其应用。
为此，本发明采用以下技术方案：一种有效移除沼渣中重金属的方法，包括以下步骤：
沼渣、牛粪、秸秆原料干重配比为2:1:1，碳氮比为25-35:1，含水率为55-65％，进行高温好氧发酵，好氧发酵过程中每2天翻堆1次，使好氧发酵温度不超过60℃，约12天后高温好氧发酵结束。
用上述配方工艺生产的沼渣发酵物料与牛粪干重配比为1:1，碳氮比为25-35:1,含水率为45-55％，进行蚯蚓后腐熟堆肥,蚯蚓养殖密度(蚯蚓/基质的比)为1-2kg蚯蚓/m2。蚯蚓堆肥20天后，将生物富集重金属后的蚯蚓分离。
蚯蚓后腐熟堆肥后分离出的蚯蚓与0.5-1.0mol/L的氢氧化钾(质量体积比)溶液按照重量比2:1混合，在水解罐中进行碱水解，水解条件为：温度100℃，时间15分钟。
蚯蚓碱水解结束后进行离心，离心条件为：离心力为5000g，离心时间为10分钟。离心后的沉淀物即为沉降后的重金属，而上清液为富含游离氨基酸复合物的液体。生产的氨基酸溶液稀释1000-5000倍后可作为液体氨基酸肥农用。
本发明可以达到以下有益效果：1、本发明采用高温好氧堆肥与蚯蚓后腐熟堆肥联用方法将沼渣中重金属有效移除，其中，沼渣中Cu和Zn去除率为30-40％；其次，生物富集重金属后的蚯蚓进一步采用碱水解方法沉降去除重金属、并进一步制成液体氨基酸复合物；最后，进行了该氨基酸作为叶面肥喷施蔬菜提升蔬菜产量方面的应用研究，从而达到安全利用沼渣的目的。2、本发明工艺简单，设备要求低，生产的氨基酸可作为叶面肥喷施黄瓜等蔬菜植株，具备很好的促生效果。同时，本发明对于沼渣的资源化利用，生态环境的保护，人类身体健康以及农产品附加值的提高均具有重要的意义。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。
如图1所示，本发明沼渣中重金属移除方法包括以下步骤：
步骤一，沼渣、牛粪、秸秆原料干重配比为2:1:1，碳氮比为25-35:1，含水率为55-65％，进行高温好氧发酵，好氧发酵过程中每2天翻堆1次，使好氧发酵温度不超过60℃，约12天后高温好氧发酵结束。
步骤二，用上述配方工艺生产的沼渣发酵物料与牛粪干重配比为1:1，碳氮比为25-35:1,含水率为45-55％，进行蚯蚓后腐熟堆肥,蚯蚓养殖密度(蚯蚓/基质的比)为1-2kg蚯蚓/m2。蚯蚓堆肥20天后，将生物富集重金属后的蚯蚓分离。
步骤三，蚯蚓后腐熟堆肥后分离出的蚯蚓与0.5-1.0mol/L的氢氧化钾(质量体积比)溶液按照重量比2:1混合，在水解罐中进行碱水解，水解条件为：温度100℃，时间15分钟。
步骤四，蚯蚓碱水解结束后进行离心，离心条件为：离心力为5000g，离心时间为10分钟。离心后的沉淀物即为沉降后的重金属，而上清液为富含游离氨基酸复合物的液体。生产的氨基酸溶液稀释1000-5000倍后可作为液体氨基酸肥农用
实施例
1)沼渣高温堆肥研究
沼渣取自江苏省某规模生猪养殖场的沼气工程。将沼渣、牛粪、秸秆原料干重配比为2:1:1，碳氮比为25-35:1，含水率为55-65％，堆体总体积约为10吨，进行高温好氧发酵。好氧发酵过程中每2天翻堆1次，使好氧发酵温度不超过60℃，12天后高温好氧堆肥结束。经高温好氧堆肥处理后，重金属Cu和Zn的交换态和可还原态分配比逐渐降低(表1和2)，可氧化态及残渣态分配比逐渐升高，说明可交换态与可还原态的重金属在堆肥过程中逐渐转化为可氧化态和残渣态。堆肥处理使生物可利用态Cu(即可交换态+可还原态)从初始的48％变为10％；生物可利用态Zn所占的百分含量从92％降到了79％，说明高温好氧堆肥有利于重金属Cu、Zn的钝化。
表1沼渣高温堆肥过程中Cu的形态变化
表2沼渣高温堆肥过程中Zn的形态变化
2)蚯蚓后腐熟堆肥研究
将上述高温堆肥工艺生产的沼渣发酵物料与牛粪干重配比为1:1，碳氮比为25-35:1，含水率为45-55％，进行蚯蚓后腐熟堆肥，堆体厚度为20cm，蚯蚓养殖密度(蚯蚓/基质的比)为1-2kg蚯蚓/m2。蚯蚓堆肥20天后，将生物富集重金属后的蚯蚓分离，经测定堆肥原料中重金属Cu和Zn含量分别降低了约42％和31％(表3)。
表3蚯蚓后腐熟堆肥中Cu和Zn含量的变化
堆肥时间(天) Cu(mg/kg) Zn(mg/kg) Cu去除率(％) Zn去除率(％)
0 554.2±8.4 860.6±17.8 - -
10 430.7±5.3 740.2±11.5 22.3±3.0 13.9±4.4
20 320.6±6.1 590.6±8.3 42.1±2.8 31.3±3.4
3)蚯蚓碱水解和重金属去除研究
蚯蚓堆肥后分离出的富集重金属的蚯蚓与0.5-1.0mol/L的氢氧化钾(质量体积比，下同)溶液按照重量比2:1混合，在水解罐中进行碱水解，水解条件为：温度100℃，时间15分钟。水解结束后进行离心，离心条件为：离心力为5000g,离心时间为10分钟。离心后的沉淀物即为沉降后的重金属，而上清液为富含游离氨基酸的液体。其中，上清液为富含游离氨基酸的液体。电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES，Agilent 710/715)测试结果表明，上清液中检测不到Cu和Zn的含量(<0.1ppm)，表明强碱性条件(pH13-14)下，水解液中重金属几乎已完全通过沉淀去除。水解液用柠檬酸钠缓冲液(氨基酸分析仪上样缓冲液)稀释2倍，经氨基酸分析仪(型号Biochrom30)测定，结果表明游离氨基酸含量为138g/L，而总氨基酸含量为306g/L(表4)。生产的氨基酸溶液稀释1000倍后仍具有丁达尔效应，说明其中含有相当浓度的有机物。
表4氨基酸分析结果
4)氨基酸水解液促生效果研究
促生试验在江苏省宜兴市国家有机类肥料国家工程中心的温室里进行，共设一个对照一个处理，3个氨基酸处理，每个处理5个重复。对照为清水处理，氨基酸处理分别为本专利研制的蚯蚓碱解液稀释1000倍(E1000)、3000倍(E3000)和5000倍(E5000)。作物为黄瓜，种植于育苗盘中(装有市场购买的营养土)，每5天喷施本研究研制的氨基酸水解液，喷施4次(20天)后测定生长指数。统计分析(最小显著差异法，LSD,P＜0.05)结果如表5所示，液体氨基酸的喷施能够显著促进黄瓜的生长，包括黄瓜的株高、茎粗、叶长、叶宽、叶绿素含量及叶片数，各指标在第30天即达到显著性差异。
表5不同浓度氨基酸水解液对黄瓜生长的影响
以上显示和描述了本发明专利的基本原理和主要特征和本发明专利的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明专利不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明专利的原理，在不脱离本发明专利精神和范围的前提下，本发明专利还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明专利范围内。本发明专利要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种沼渣中重金属移除方法，其特征在于所述的沼渣中重金属移除方法包括以下步骤：
步骤一，将沼渣、牛粪、秸秆原料干重配比为2:1:1，碳氮比为25-35:1，含水率为55-65％，进行高温好氧发酵；
步骤二，将步骤一发酵后的沼渣发酵物料与牛粪的干重配比为1:1，碳氮比为25-35:1,含水率为45-55％，进行蚯蚓后腐熟堆肥；
步骤三，蚯蚓后腐熟堆肥后，将蚯蚓从堆肥中分离，分离出的蚯蚓与0.5-1.0mol/L的氢氧化钾溶液按照重量比2:1混合，在水解罐中进行碱水解；
步骤四，蚯蚓碱水解结束后进行离心，离心后的沉淀物即为沉降后的重金属，上清液为富含游离氨基酸复合物的液体。
2.根据权利要求1所述的一种沼渣中重金属移除方法，其特征在于:步骤一中高温好氧发酵过程中每2天翻堆1次，好氧发酵温度不超过60℃，12天后高温好氧发酵结束。
3.根据权利要求2所述的一种沼渣中重金属移除方法，其特征在于:步骤二中蚯蚓后腐熟堆肥,蚯蚓养殖密度(蚯蚓/基质的比)为1-2kg蚯蚓/m2，堆肥20天。
4.根据权利要求3所述的一种沼渣中重金属移除方法，其特征在于:步骤三中碱水解的条件为：温度100℃，时间15分钟。
5.根据权利要求4所述的一种沼渣中重金属移除方法，其特征在于：步骤四中离心条件为：离心力为5000g，离心时间为10分钟。
6.权利要求1或5所述的一种沼渣中重金属移除方法，其特征在于：将上清液为富含游离氨基酸复合物的液体稀释1000-5000倍后可直接作为液体农业氨基酸肥应用。
CN201811582360.1A 2018-12-24 2018-12-24 一种沼渣中重金属移除方法及应用 Pending CN109503224A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811582360.1A CN109503224A (zh) 2018-12-24 2018-12-24 一种沼渣中重金属移除方法及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811582360.1A CN109503224A (zh) 2018-12-24 2018-12-24 一种沼渣中重金属移除方法及应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109503224A true CN109503224A (zh) 2019-03-22

Family

ID=65754339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811582360.1A Pending CN109503224A (zh) 2018-12-24 2018-12-24 一种沼渣中重金属移除方法及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109503224A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110922221A (zh) * 2019-11-20 2020-03-27 河南恒天久大实业有限公司 一种生活垃圾中有机物高温发酵后沼渣重金属去除方法
CN113511926A (zh) * 2021-04-28 2021-10-19 新至农业生态科技有限公司 一种禽畜粪污资源综合利用还田方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104193432A (zh) * 2014-08-13 2014-12-10 华南理工大学 一种利用蚯蚓实现水葫芦和畜禽粪料资源化的方法
CN104761303A (zh) * 2015-03-26 2015-07-08 上海交通大学 一种利用蚯蚓处理蔬菜废弃物制备有机肥的方法
CN105268715A (zh) * 2014-05-30 2016-01-27 上海市环境科学研究院 一种提取土壤生物体内重金属的方法
CN106365714A (zh) * 2016-08-30 2017-02-01 滁州朝昱农业科技有限公司 一种新型堆肥的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105268715A (zh) * 2014-05-30 2016-01-27 上海市环境科学研究院 一种提取土壤生物体内重金属的方法
CN104193432A (zh) * 2014-08-13 2014-12-10 华南理工大学 一种利用蚯蚓实现水葫芦和畜禽粪料资源化的方法
CN104761303A (zh) * 2015-03-26 2015-07-08 上海交通大学 一种利用蚯蚓处理蔬菜废弃物制备有机肥的方法
CN106365714A (zh) * 2016-08-30 2017-02-01 滁州朝昱农业科技有限公司 一种新型堆肥的制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110922221A (zh) * 2019-11-20 2020-03-27 河南恒天久大实业有限公司 一种生活垃圾中有机物高温发酵后沼渣重金属去除方法
CN113511926A (zh) * 2021-04-28 2021-10-19 新至农业生态科技有限公司 一种禽畜粪污资源综合利用还田方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1054362C (zh) 一种微生物有机无机复合肥制造方法
CN102838419B (zh) 一种葡萄专用有机无机混合肥及其制备方法
Hutňan et al. Biogas Production from Maize Grains and Maize Silage.
CN103804032B (zh) 一种利用病死猪蛋白生产的液体氨基酸复合物及其应用
CN104311337B (zh) 一种利用谷氨酸废水生产液体肥料的方法
CN102701866A (zh) 一种发酵海藻液肥料增效剂及其生产方法与用途
CN102816003B (zh) 一种纳米碳硫酸根有机肥料及其制备方法
CN102603392B (zh) 茶叶追肥专用肥料的生产方法及施用方法
CN108727135A (zh) 一种多年生果树专用木霉全元生物有机肥及其应用
CN111116275A (zh) 一种茶园专用高效有机肥及其施用方法
CN110105136A (zh) 一种柠檬酸微生物菌剂及其制备方法和应用
CN109503224A (zh) 一种沼渣中重金属移除方法及应用
CN112694370A (zh) 一种提高农作物抗逆性的生物有机肥及其制备方法和应用
CN113755347A (zh) 一种促进油茶氮素吸收的内生真菌am1
CN102173910A (zh) 海洋副产物发酵浓缩复合肥及其生产方法
CN102295477A (zh) 凤眼莲堆制发酵有机肥料及其制作方法
Yoneyama et al. Decomposition of rice residue in tropical soils: I. Nitrogen uptake by rice plants from straw incorporated, fertilizer (ammonium sulfate) and soil
CN108440108A (zh) 一种多元素蔬菜微生物肥料及其制备方法
CN112830827A (zh) 一种利用山核桃蒲壳堆肥制备生物有机肥及其制备方法和应用
CN102229901B (zh) 一种促进桉树干物质积累的无机解磷菌
CN107176865A (zh) 海藻‑蚯蚓水解液高效生物活性增甜液肥制备及使用方法
CN104351004A (zh) 一种同时提高梨果实中锌和硒含量的方法
CN104291978A (zh) 剑麻废水生产蔬菜叶面肥的方法
CN115141055A (zh) 一种利用废菌包生产的有机肥料
CN107827513A (zh) 一种含氨基酸水溶肥料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190322