一种有机肥及其制备方法和应用

本技术实施例涉及农业废弃物资源化综合利用，特别是涉及一种有机肥及其制备方法和应用。

背景技术：

1、厌氧发酵制备生物天然气产生的残余物(沼液和沼渣)产量巨大，多数得不到合理的处理和利用。该残余物含有大量的植物生长的养分如有机物、n、p、k和微量元素等，同时也含有污染环境的物质，沼渣虽经厌氧消化处理，但直接土地利用仍然存在风险，必须经过好氧堆肥处理后才能进入土地。沼液的产生量较大，在雨季和非农用的季节必须考虑沼液的出路，若长时间的存放继续存在着恶臭、传播畜禽疾病和人畜共患病的危险，不合理的使用方式或连续过量使用会导致硝酸盐、磷及重金属的沉积，从而对地表水和地下水构成污染。因此，沼液的消纳及处理问题已经成为制约规模化厌氧发酵制备沼气产业化推广的瓶颈。沼液和秸秆混合生物固化回收沼液中的养份，同时将秸秆制备成高品质有机肥是沼液处理和秸秆资源化利用的有效技术之一，该过程利用生物转化过程的热量将沼液中的水分蒸发掉，沼液中的养份可以与秸秆好氧发酵制备成有机肥。该技术的推广使用，不仅大大降低的沼液的处理成本，同时回收了沼液中的养份，并与秸秆协同处置，提高了秸秆的资源化利用率和附加值，可大幅度缩短生物天然气工程的投资回报期。文献报道关于沼液中养份的生物固化方法研究相对较少。

2、公开号为cn111039465a的中国专利公开了一种沼液高效净化用的规模化处理装置及其处理方法，该装置主要包括粪污暂存箱、粪污厌氧发酵池、沼液过滤净化箱、沼液过滤盘、沼液药剂净化箱、沼液杀菌元件、药物添加元件、电源；通过沼液过滤盘对沼液中不同粒径的固体杂质进行过滤，增加沼液净化效果，具有过滤充分、清理方便优点；通过设置可在沼液药剂净化箱内旋转的沼液杀菌元件，一方面，对进入沼液药剂净化箱的沼液进行搅拌，增加沼液与添加药物混合的均匀度。该方法过程复杂，装备复杂，主要以无害化为目标，且需要使用到化学药剂，没有考虑回收沼液中的养分。公开号为cn111393229a的中国专利公开了一种浓缩沼液制备方法及浓缩沼液，该方法首先将沼液原液进行预处理，得到初过滤沼液，然后采用超滤膜和纳滤膜处理沼液，得到浓缩沼液，所述浓缩沼液为所述沼液原液的5倍浓缩沼液。该方法存在成本高、浓缩沼液量大，在非农用季节浓缩沼液的销路存在问题。公开号为cn105000739b的中国专利公开了一种沼液减量化处理和沼气协同净化系统及净化方法，该方法通过向沼液中添加草木灰，增强沼液的碱度、ph值，降低沼液cod和沼液悬浮物浓度，再通过膜减压浓缩技术从沼液中回收氨和对沼液进行浓缩，实现沼液中氨氮含量的控制和沼液减量化处理的目的。该方法采用膜法处理沼液，成本高，存在非农用季节浓缩沼液的销路存在问题。专利号为cn 111233576 a的中国专利公开了一种沼液与水热炭热解液配施替代化肥并减少稻田氨挥发的方法，该方法将沼液与水热炭按照一定的体积比复配作为肥料，可减少稻田氨的挥发。该工艺是简单的混合，沼液的量没有从本质上减少，在非农用季节沼液得不到有效的处置。专利号为cn116924842 a的中国专利公开了一种沼液与秸秆碱预处理液混合发酵制备液态有机肥的方法，该技术将沼液与秸秆碱预处理液复配得到液体肥料。该过程涉及到添加化学试剂，且沼液的量没有从本质上减少，在非农用季节沼液得不到有效的处置。专利号为cn 107601705 b的中国专利公开了一种联用秸秆法去除沼液中悬浮物和有毒重金属的方法及回收液和回收液的应用，该方法是将沼液作为污染物，利用秸秆吸附去除沼液中的悬浮物和有毒物质；实际上，当前沼液中基本上不含重金属，主要是存在有机物、n、p、k等养分物质，该方法还添加了稀硝酸等化学物质，增加了环境风险，且沼液的量没有减少，在非农用季节沼液得不到有效的处置。肖华等研究了鸟粪石沉淀预处理对猪场沼液双膜浓缩工艺的影响，结果发现鸟粪石沉淀预处理提高了超滤膜对化学需氧量(codcr)的截留效率，同时也提高了反渗透膜对codcr和盐分的截留效率。

3、综上所述，现有沼液的处理及资源化利用的方法中，大多数关注预处理、膜浓缩及直接土地利用等方面，该工艺流程复杂、成本高、需要大量化学药剂、非农用季节沼液的销路存在问题等缺陷，造成资源严重浪费，同时给环境带来了压力。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术实施例提供一种有机肥及其制备方法和应用，通过沼渣沼液和秸秆混合生物固化回收沼渣沼液中的养分，同时将秸秆制备成高品质有机肥，该过程利用生物转化过程的热量将沼渣沼液中的水分蒸发掉，沼渣沼液中的养分可以与秸秆好氧发酵制备成有机肥，同时通过水热炭的添加加快了生物干化的过程，提高了产品的肥效和附加值，通过堆肥工艺的优化提升了沼渣沼液生物固化制备有机肥的效率，实现了沼渣沼液的资源化利用，减少了沼渣沼液的体积，降低了沼渣沼液的处理成本，能够有效克服上述现有技术所存在的缺陷。

2、本技术实施例第一方面提供一种沼液养分固定和生物干化制备有机肥的方法，包括以下步骤：

3、步骤一、将高湿有机废弃物放入反应釜中进行水热反应，反应完成后冷却至室温，取出水热产物进行固液分离，得到水热炭；

4、步骤二、将沼渣沼液混合物、水热炭、秸秆和菌剂混匀，得到堆肥原料后进行建堆，得到堆体；

5、步骤三、在所述堆体外表面覆盖生物分子膜，通风条件下进行连续曝气，然后进行好氧堆肥生物干化，得到有机肥。

6、本技术实施例以沼渣沼液和秸秆为原料，沼渣沼液直接用于生产生物有机复合肥，这种废弃物资源化模式，给沼渣沼液和秸秆资源化利用提供了一种新方法。

7、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤三中还包括如下步骤：

8、在好氧堆肥过程中，每周进行1-2次翻堆。

9、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤一中，所述高湿有机废弃物采用餐厨垃圾；或

10、水热反应温度为180-230℃，升温速率为5-10℃/min，水热反应时间为1h。

11、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤二中，所述沼渣沼液混合物的含水率为85-95％；或

12、所述秸秆在使用之前进行粉碎处理；或

13、所述沼渣沼液混合物和秸秆质量比为2.5:1；或

14、所述堆肥原料的含水率为60-70％；或

15、所述水热炭的添加量为堆肥原料质量的5‰；或

16、所述堆体的尺寸规格为长2.5m×宽2m×高1.5m。

17、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤二中，所述菌剂为耐高温纤维素降解菌；或

18、所述菌剂为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和热葡萄糖苷副产芽孢杆菌的混合菌剂；或

19、所述混合菌剂中枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和热葡萄糖苷副产芽孢杆菌的体积比为1:1:1，所述菌剂的添加量为堆肥原料质量的3-5‰。

20、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤三中，采用离心通风机进行通风，所述离心通风机的通风量为0.1-0.4l/min/kg。

21、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤三中，所述好氧堆肥生物干化的时间为20-65天。

22、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤三中，所述生物分子膜覆盖量为一层，所述生物分子膜为高分子疏水性聚酯纤维与聚四氟乙烯复合而成的微孔膜。

23、本技术实施例第二方面还提供一种有机肥，采用上述的方法制得。

24、本技术实施例第三方面还提供如上述的有机肥在农田土壤中的应用。

25、本技术实施例与现有技术相比，具有如下有益效果：

26、(1)本技术沼渣沼液可直接作为混合好氧堆肥原料，从根本上解决了沼液排放污染环境问题和非农用季节沼液的出路问题；

27、(2)本技术沼液养分固定和生物干化制备有机肥的方法，既能提高沼渣沼液干化率，使其最终含水率25.16-30.48％；又能固定沼渣沼液中的养分，提高氮的保留，氮损失降低4.63-21.75％。通过沼渣沼液与秸秆混合生物干化，实现了秸秆和沼渣沼液的同步肥料化利用；

28、(3)本技术生物分子膜为多孔材料，通过分子筛作用一方面可以有效吸附堆肥过程中的气体和离子等，另一方面还具有温室气体减排的作用，并且实现多种污染气体的协同减排，膜覆盖后氨气、氧化亚氮、甲烷和二氧化碳的减排率分别为68.61％、40.89％、29.40％和75.11％；

29、(4)本技术制备方法简单、环境友好、实用性强、易于推广。