CN110903133A - 明矾固持牛粪水养分的方法 - Google Patents

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赵立欣
沈玉君
丁京涛
王健
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    • C05D1/00—Fertilisers containing potassium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
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Abstract

本发明提供了一种明矾固持牛粪水养分的方法，包括向调节池中的牛粪水中缓慢加入明矾并持续搅拌，调节牛粪水的pH值至5.5‑6.5范围内；明矾的加入量为牛粪水质量分数的1.2‑3.5％。本发明以明矾为添加剂，能够有效降低牛粪水氨气排放，且对养分固持效果稳定，简化了粪水养分固持工艺流程，降低了牛粪水中氨气的排放和氮素淋溶损失，具有良好的生态环境效益。

Description

明矾固持牛粪水养分的方法
技术领域
本发明涉及农业废弃物资源化利用技术领域，尤其是涉及一种明矾固持牛粪水养分的方法。
背景技术
随着我国规模化养殖的快速发展，畜禽养殖粪水排放量急剧增长，养猪场普遍以干清粪的方式清理畜禽粪污，产生的分水量相对较少，但养牛场特别是奶牛养殖场产生的粪水量相对较多，由于养牛场产生的粪水含固率较高，难以处理，已成为农业面源污染、温室气体和氨气排放的重要排放源之一。
目前对于牛粪水的处理主要有厌氧发酵贮存后还田和粪水直接贮存还田2种方式，其中厌氧发酵以其产生的沼气作为清洁能源的优势已成为我国大力推行的粪水利用的主要方式，但在粪水厌氧发酵生产中，设备维护成本较高，同时较小规模养殖场生产的沼气又不具备利用的经济价值，致使很多沼气直接排放到大气中，造成环境污染；在粪水直接贮存还田方面，由于粪水中含有大量的尿素，尿素分解产生大量的铵根离子，粪水中积累铵根离子过多会使粪水释放大量的氨气，污染环境。粪水中在存在大量铵根的情况下呈碱性，向粪水中添加酸能够长久的贮存粪水中铵根离子，提高粪水肥效，并减少氨气的挥发，如现有技术公开的一种畜禽养殖粪水酸化贮存的方法(CN109516839A)，以硫酸为酸化剂酸化养殖粪水过程中存在多次添加硫酸的问题，其它以草酸、乳酸为代表的有机酸使用成本太高。
发明内容
本发明的目的是提供一种明矾固持牛粪水养分的方法，使粪水中的铵根离子能够长期的贮存在粪水中，降低粪水中氨的挥发，起到提高肥水肥效的目的，从而克服现有技术中存在的不足。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种明矾固持牛粪水养分的方法，包括：向调节池中的牛粪水中缓慢加入明矾，并持续搅拌，调节禽畜粪水的pH值至5.5-6.5范围内；其中，明矾的加入量为牛粪水质量分数的1.2-3.5％。
其中，pH值可采用pH在线检测仪完成，需实时监测明矾添加过程中pH变化，避免粪水pH值小于6.0。
进一步地，还包括，将加入明矾后的牛粪水通入贮存池中贮存至少30天。
进一步地，明矾的加入量为牛粪水质量分数的2-2.8％。
进一步地，所述的牛粪水包括奶牛场或肉牛场的干清粪产生的粪水，奶牛养殖场挤奶大厅产生的粪水以及养殖场舍内水冲粪和水泡粪经固液分离后的液体部分中的一种或多种。
进一步地，所述牛粪水的原始pH在6.5-8.5之间，含固率小于5％。
进一步地，所述明矾的粒度小于80目；并采用缓慢泼撒的方式加入至牛粪水中。
具体地，所述明矾为工业明矾，分析纯，粉末状。
进一步地，所述调节池中设置有浮筒型搅拌器。
所述调节池具备防渗、防酸腐、抗压功能。
所述贮存池具备防渗、防酸腐、抗压功能。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
(1)本发明以明矾为添加剂，明矾溶于水形成氢氧化铝胶体，并释放出氢离子使水体呈酸性，可降低水体pH。添加明矾贮存后的牛粪水pH升高到6.0-8.0，粪水中铵氮含量相对未添加明矾的粪水提高51.4-69.2％，氨气排放通量降低7.5-21.2％，粪水可直接还田施用，提升了粪水肥效，同时粪水中的粪大肠菌群数可达到GB18596-2001畜禽养殖业污染物排放标准中规定的要求。
(2)利用明矾固持牛粪水养分是一种简单易行的方法，操作方便，不需二次添加，且水解呈酸性，添加到到粪水中不仅可以降低粪水pH，且对养分固持效果稳定，简化了粪水养分固持工艺流程，降低了粪水中氨气的排放。且贮存后牛粪水还田施用后，可提高农作物对粪水中氮素的利用率，减少农田中氨气排放和氮素淋溶损失，具有良好的生态环境效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明试验例1中铵氮浓度和氨气排放通量的对比图；
图2是本发明试验例2中铵氮浓度和氨气排放通量的对比图。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的一较为典型的具体实施方案之中，提供一种明矾固持牛粪水养分的方法，包括：向调节池中的牛粪水中缓慢加入明矾，并持续搅拌，调节牛粪水的pH值至6.0-6.5范围内；其中，明矾的加入量为牛粪水质量分数的1.2-3.5％。再将加入明矾后的牛粪水通入贮存池中贮存至少30天。
其中，前述的牛粪水包括奶牛场或肉牛场的干清粪产生的粪水，奶牛场挤奶大厅产生的粪水以及养殖场舍内水冲粪和水泡粪经固液分离后的液体部分中的一种或多种。前述牛粪水的原始pH在6.5-8.5之间，含固率小于5％。前述明矾的粒度小于80目；并采用缓慢泼撒的方式加入至牛粪水中。前述调节池中设置有浮筒型搅拌器。
实施例1
将1m3牛粪水通入到调节池内，加入总计20kg的明矾，持续搅拌，调节粪水pH为6.0，调节好pH后将添加明矾的粪水通入贮存池贮存。牛养殖粪水来源于以水冲粪工艺的奶牛场的粪水(先将粪便干清至粪渠，再用水冲至固液分离装置)，经过固液分离，未添加明矾的粪水初始pH为8.25，铵氮为1681.68mg/L，氨气排放通量为37.40mg/m2/h，含固率3.08％,粪大肠菌群数为9.2×106MPN/L。牛粪水中添加明矾后氨气排放通量为7.68g/m2/h，铵氮浓度为1416.54mg/L，试验贮存时间30天。
本实施例添加明矾的粪水贮存30天后，pH为8.29，铵氮浓度为1459.33mg/L，氨气排放通量为26.09mg/m2/h，粪大肠菌群数为5.4×104MPN/L。
实施例2
将1m3牛粪水通入到调节池内，加入总计12kg的明矾，持续搅拌，调节粪水pH为6.5，调节好pH后将添加明矾的粪水通入贮存池贮存。牛粪水来源于以水冲粪工艺的奶牛场粪水(先将粪便干清至粪渠，再用水冲至固液分离装置)，经过固液分离，未添加明矾的粪水初始pH为8.25，铵氮为1681.68mg/L，氨气排放通量为37.40mg/m2/h，含固率3.08％，粪大肠菌群数为9.2×106MPN/L。牛粪水中添加明矾后氨气排放通量为5.45g/m2/h，铵氮浓度为1848.84mg/L，试验贮存时间30天。
本实施例添加明矾的粪水贮存30天后，pH为8.33，铵氮浓度为1355.73mg/L，氨气排放通量为30.64mg/m2/h，粪大肠菌群数为5.4×104MPN/L。
试验例1
向1m3牛粪水中添加浓硫酸作为对照组，另外向1m3牛粪水中添加清水作为空白组。其中，对照组和空白组中，具体方法同实施例1，其中对照组中调节粪水pH为6.0。粪水初始pH为8.25，铵氮为1681.68mg/L，氨气排放通量为37.40mg/m2/h，含固率3.08％，粪大肠菌群数为9.2×106MPN/L。试验贮存时间30天。
经检测，对照组中，添加浓硫酸的粪水贮存30天后，pH为8.19，铵氮浓度为1257.64mg/L，氨气排放通量为28.42mg/m2/h，粪大肠菌群数为1.6×106MPN/L。空白组中，添加清水的粪水贮存30天后，pH为9.11，铵氮浓度为895.71mg/L，氨气排放通量为33.11mg/m2/h，粪大肠菌群数为3.5×104MPN/L。将前述对照组和空白组的贮存30天的粪水的pH、铵氮浓度、氨气排放通量和粪大肠菌群数分别与实施例1进行对比，贮存30d后添加明矾的处理氨氮固持率比对照组提高了16.0％，比空白组提高了62.9％，氨气的排放通量比对照组降低了8.2％，比空白组降低了21.2％。得到铵氮浓度和氨气排放通量的对比图，如图1所示。
试验例2
向1m3牛粪水中添加浓硫酸作为对照组，另外向1m3牛粪水中添加清水作为空白组。其中，对照组和空白组中，具体方法同实施例2，其中对照组中调节粪水pH为6.5。粪水初始pH为8.25，铵氮为1681.68mg/L，氨气排放通量为37.40mg/m2/h，含固率3.08％，粪大肠菌群数为9.2×106MPN/L。试验贮存时间30天。
经检测，对照组中，添加浓硫酸的粪水贮存30天后，pH为8.97，铵氮浓度为1153.42mg/L，氨气排放通量为30.18mg/m2/h，粪大肠菌群数为3.5×104MPN/L。空白组中，添加清水的粪水贮存30天后，pH为9.11，铵氮浓度为895.71mg/L，氨气排放通量为33.11mg/m2/h，粪大肠菌群数为3.5×104MPN/L。将前述对照组和空白组的贮存30天的粪水的pH、铵氮浓度、氨气排放通量和粪大肠菌群数分别与实施例2进行对比，贮存30d后添加明矾的处理氨氮固持率比对照组提高了17.5％，比空白组提高了51.4％，氨气的排放通量比对照组提高了1.5％，比空白组降低了7.5％。得到铵氮浓度和氨气排放通量的对比图，如图2所示。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种明矾固持牛粪水养分的方法，其特征在于包括：向调节池中的牛粪水中缓慢加明矾，并持续搅拌，调节牛粪水的pH值至6.0-6.5范围内；其中，明矾的加入量为牛粪水质量分数的1.2-3.5％。
2.根据权利要求1所述的明矾固持牛粪水养分的方法，其特征在于：还包括，将加入明矾后的牛粪水通入贮存池中贮存至少30天。
3.根据权利要求1或2所述的明矾固持牛粪水养分的方法，其特征在于：明矾的加入量为牛粪水质量分数的2-2.8％。
4.根据权利要求1所述的明矾固持牛粪水养分的方法，其特征在于：所述的牛粪水包括奶牛场或肉牛场的干清粪产生的粪水，奶牛场挤奶大厅产生的废水以及养殖场舍内水冲粪和水泡粪经固液分离后的液体部分中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的明矾固持牛粪水养分的方法，其特征在于：所述牛粪水的原始pH在6.5-8.5之间，含固率小于5％。
6.根据权利要求1所述的明矾固持牛粪水养分的方法，其特征在于：所述明矾的粒度小于80目；并采用缓慢泼撒的方式加入至牛粪水中。
7.根据权利要求1所述的明矾固持牛粪水养分的方法，其特征在于：所述调节池中设置有浮筒型搅拌器。
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