一种沼液快速稳定资源化的方法与流程

本发明属于生物能资源化技术领域，特别涉及一种沼液快速稳定资源化的方法

背景技术：

近年来，随着市场经济的快速发展，我国集约化、规模化畜禽养殖业的快速发展导致沼液的产量激增。目前，我国畜禽粪便年产量超过25亿吨，是工业废物的2.7倍，畜禽养殖环境污染成为我国的重要环境问题之一。

各个养殖企业在处理畜禽粪污时，通过固液分离，水解酸化，厌氧发酵等不同工艺产生大量的沼液，沼液中富含氮、磷、有机物等营养物质，是理想的资源化对象，但是出于施用安全考虑，沼液需要经过3-12个月的稳定，降低植物毒性、抑制细菌活性后才可用于还田利用，且在长时间的稳定过程中，沼液中可溶性组分转化为气体造成温室气体排放问题，一部分转化为硝态氮，造成还田后的面源污染问题，同时还损失大量有机物资源，降低了资源利用率。且近年来随着养殖业的快速发展和工艺变化，产生的沼液增多，过长的稳定时间限制了还田资源化利用，导致多数养殖场中沼液超过储存上限，对周边的生态环境造成极大的危害。

目前沼液稳定化主要为自然生物法，缺乏条件控制因此在稳定时间上受到环境温度、池容，池深等外界影响，对于稳定效率难以控制，通常需要经过3-12个月的稳定时间才可以还田利用。

针对稳定时间不一致，稳定效率不可控，稳定时间过长，稳定过程中有机物资源损失等问题，本发明提出利用基于催化剂和氧化剂的沼液快速稳定资源化的方法，在缩短沼液的稳定时间，提高沼液资源利用率方面有着极大的提升作用，且该方法稳定过程可控，受自然气候条件影响小。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种沼液的快速稳定资源化的方法；其特征在于，其特征在于，利用催化剂和氧化剂的氧化作用，提高沼液中可溶性组分含量，将有机大分子转化为易被利用的亲水性小分子，提高资源利用率，降低沼液植物毒性，减少稳定过程中温室气体排放和沼液还田的面源污染；具体步骤是：

(1)将催化剂和沼液混合，催化剂用量是沼液质量的0.01-1％；

(2)向步骤(1)中所得的混合液中，加入氧化剂，氧化剂用量为催化剂和沼液质量之和的0.01-0.2％，机械混合或静置处理，反应10-30天；

(3)测定步骤(2)后的沼液的植物毒性，按照对应沼液的种子发芽指数>50％后，沼液可直接用于农田利用，若沼液的种子发芽指数<50％则延长稳定时间。

(4)对处理后沼液测定结果：相比处理前沼液，处理后的沼液doc增加10％-20％，小分子有机物亲水性组分提升40％-85％，沼液的种子发芽指数提升140％-190％，可溶性有机氮增加15％-50％，氨氮减排5％-10％，硝态氮增加0.1％-7％，抑菌率达到99.99％以上。

所述沼液为畜禽养殖废水经固液分离、厌氧发酵得到的液体，或者所述沼液为畜禽养殖废水经固液分离、水解酸化得到的液体。

所述的氧化剂，其特征在于氧化剂可以是过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化氢、臭氧的一种或多种替代，根据药剂性质不同，进药方式为药剂泵或曝气泵。

所述金属为零价铁，金属氧化物为四氧化三铁，活性炭可以是市售活性炭颗粒和活性炭粉末，生物炭为在缺氧条件下热解产生，生物炭原料可以是农作物秸秆、杂草、灌木、花生的农业废弃物；改性生物炭和改性活性炭为水钠锰矿改性，改性原理：利用催化剂和氧化剂协同产生的强氧化性，转化不溶性物质向可溶性物质转变，将大分子有机物转化为小分子有机物，有利于资源化利用；另一方面快速降低沼液的植物毒性，减少稳定过程中温室气体排放和沼液还田的面源污染，达到沼液快速稳定资源化的目的。

本发明的有益效果是与现有自然生物处理法相比，本发明利用催化剂和氧化剂的氧化作用，提高沼液中可溶性组分含量，将有机大分子转化为易被利用的亲水性小分子，提高资源利用率，降低沼液植物毒性，减少稳定过程中温室气体排放和沼液还田的面源污染，从而达到提高沼液资源利用率和稳定效率的目的。具有以下优点：

(1)沼液稳定时间缩短，相对于原来的3-12个月的稳定时间，本发明沼液快速稳定资源化技术的稳定时间缩短为10-30天；

(2)沼液中的可溶性组分增加，相比于自然生物法，本发明能够最大限度保存沼液中可溶性有机物含量，提高亲水性小分子含量，提高资源利用率；

(3)沼液的植物毒性降低，在相同的稳定时间，本发明的发芽指数显著高于现有自然生物处理法；

(4)沼液稳定过程中，氨气排放减少5％-10％；

(5)沼液稳定过程中，硝态氮产生量减少2.4-96.3倍，减少还田时的面源污染；

(6)本发明对沼液中的细菌具有快速且持久的灭菌效果。

(7)本发明中对沼液稳定化过程可以稳定控制，受自然气候条件影响小。

具体实施方式

本发明提出一种沼液的快速稳定资源化的方法；其特征在于，其特征在于，具体步骤是：

(1)将催化剂和沼液混合，催化剂用量是沼液质量的0.01-1％；

(2)向步骤(1)中所得的混合液中，加入氧化剂，氧化剂用量为催化剂和沼液质量之和的0.01-0.2％，机械混合或静置处理，反应10-30天；

(3)测定步骤(2)后的沼液的植物毒性，按照对应沼液的种子发芽指数>50％后，沼液可直接用于农田利用，若沼液的种子发芽指数<50％则延长稳定时间。

(4)对处理后沼液测定结果：相比处理前沼液，处理后的沼液doc增加10％-20％，小分子有机物亲水性组分提升40％-85％，沼液的种子发芽指数提升140％-190％，可溶性有机氮增加15％-50％，氨氮减排5％-10％，硝态氮增加0.1％-7％，抑菌率达到99.99％以上。

下面结合实施例对本发明予以进一步说明。

本发明中，黑膜沼液为封闭式黑膜厌氧塘发酵沼液，1500-2500mg/lcod，200-250mg/ldoc，don40-50mg/l，5-10mg/lnh4+-n。

对比实施例1

黑膜沼液中，按0.01％生物炭添加，稳定10天后，doc变化-8.44％，小分子有机物亲水性组分提升53.75％，沼液的种子发芽指数增加12.27％，可溶性有机氮变化-7.41％，氨氮排放2.04％，硝态氮增加28.88％，抑菌率-826％。

对比实施例2

黑膜沼液中，按0.12％过硫酸钠添加，稳定40天后，doc增加15.28％，小分子有机物亲水性组分提升45.69％，沼液的种子发芽指数减少46.5％，可溶性有机氮变化-0.98％，氨氮排放53.51％，硝态氮增加26.54％，抑菌率99.90％。

实施例1

黑膜沼液中，按0.01％生物炭和0.12％过硫酸钠添加，稳定20天后，doc增加7.32％，小分子有机物亲水性组分提升50.21％，沼液的种子发芽指数增加144.76％，可溶性有机氮增加36.38％，氨氮排放减少5.67％，硝态氮增加6.5％，相比于对比实例1硝态氮产生量减少4.4倍，抑菌率99.99％，快速稳定资源化效果显著。

实施例2

黑膜沼液中，按0.1％生物炭和0.12％过硫酸钾添加，稳定10天后，doc增加8.01％，小分子有机物亲水性组分提升60.40％，沼液的种子发芽指数增加165.38％，可溶性有机氮增加39.00％，氨氮排放减少7.94％，硝态氮增加2.32％，相比于对比实例1硝态氮产生量减少12.4倍，抑菌率99.99％，快速稳定资源化效果显著。

实施例3

黑膜沼液中，按0.01％零价铁和0.12％过硫酸钠添加，稳定10天后，doc增加19.18％，小分子有机物亲水性组分提升81.75，沼液的种子发芽指数增加177.62％，可溶性有机氮增加47.41％，氨氮排放减少7.03％，硝态氮增加0.30％，相比于对比实例1硝态氮产生量减少96倍，抑菌率99.99％，快速稳定资源化效果显著。

实施例4

黑膜沼液中，按0.01％活性炭和0.12％过硫酸钾添加，稳定20天后，doc减小-3.98％，小分子有机物亲水性组分提升40.88％，沼液的种子发芽指数增加167.13％，可溶性有机氮增加17.71％，氨氮排放减少7.69％，硝态氮减少6.81％，抑菌率99.99％，快速稳定资源化效果显著。

实施例5

黑膜沼液中，按0.01％四氧化三铁和0.12％过硫酸钠添加，稳定10天后，doc增加14.46％，小分子有机物亲水性组分提升63.08％，沼液的种子发芽指数增加180.42％，可溶性有机氮增加42.83％，氨氮排放减少8.39％，硝态氮增加2.53％，相比于对比实例1硝态氮产生量减少11.4倍，抑菌率99.99％，快速稳定资源化效果显著。

实施例6

黑膜沼液中，按0.01％水钠锰矿改性生物炭和0.06％过硫酸钠添加，稳定20天后，doc增加16.54％，小分子有机物亲水性组分提升83.03％，沼液的种子发芽指数增加128.11％，可溶性有机氮增加55.54％，氨氮排放减少6.81％，硝态氮增加1.04％，相比于对比实例1硝态氮产生量减少27.7倍，抑菌率99.99％，快速稳定资源化效果显著。

本发明中植物毒性由油菜种子发芽指数指示，种子发芽指数检测方法为：取5ml实施例1～6、对比例1和对比例2处理后沼液分别加入直径7mm且铺有滤纸的培养皿中，点播10粒饱满的油菜种子，放置在20度的培养箱中培养，第48小时测种子发芽率指数(gi)，每个处理重复3次，以蒸馏水培养的油菜种子为对照组。

gi(％)＝(处理浸提液培养种子发芽率×根长)/(对照种子发芽率×根长)×100％。