一种沼液综合利用方法

本发明属于肥料领域，具体涉及一种沼液综合利用方法。

背景技术：

1、随着科技的进步，农业也发生了翻天覆地的变化，化肥农药的大量投入，农作物产量越来越高，但是土壤质量也逐年下降，土壤板结严重，有机质流失，土壤有机质含量极低，微生物失调，土壤保水保肥能力越来越差，只有靠大量的化肥农药的投入才能维持产量，有的甚至出现无法耕种，因此土壤改良具有十分重要的意义。

2、沼液作为畜禽粪污厌氧发酵产物之一，富含氮磷钾养分、有机质、腐植酸、植物生长素、钙、铁、锌、硼、钼等中微量元素，是良好的土壤改良剂和肥料。但是因其产量大、集中、连续，很难在局部范围内快速消纳，因此目前沼液消纳仍是沼气行业发展的瓶颈。目前关于沼液利用的方向主要是直接还田和浓缩后做肥料。直接还田需要大量的土地和配套的水利设施，对种植业发达地区较适宜，同时有明显的季节性，因此当大型沼气工程，其沼液依靠直接还田利用无法及时消纳。浓缩技术是通过浓缩将浓缩液做肥料，清液达标排放，现阶段浓缩技术主要分为两种一种是沉淀、过滤、超滤、纳滤、反渗透，另一种是絮凝、超滤、纳滤、反渗透；第一种处理效果好，最大程度保留浓缩液的营养，但是处理成本极高，对膜要求高，膜更换频率高；第二种成本降低，但是常用絮凝剂多为铝系或聚丙烯酰胺，具有腐蚀性强、单体有毒，絮凝的固体粘弹性高，均布性不好，难以利用，产生新的垃圾，不符合环境友好型社会发展需要。

3、经检索，对于沼液浓缩：cn2014102846560公开了沼液的物理浓缩：沼液先经过沉淀过滤除去大分子物质后，进曝气池进行曝气酸化水解，分解剩余大分子，经30目安保过滤器，过滤后进入超滤膜进行超滤，超滤清液进行纳滤，纳滤清液进行反渗透，反渗透清液可达标排放，超滤浓液、纳滤浓液、反渗透浓液不同比例混合后得到不同的浓缩液肥料；cn201610520919公开了沼液的化学浓缩：沼液沉淀过滤后，进入絮凝池，通过添加聚丙烯酰胺类絮凝剂絮凝后进行絮凝，液体进行超滤、纳滤、反渗透后达标排放，剩余浓液做液体肥料。

4、对于沼液絮凝，cn103396950a公开了采用藻絮凝沼液；cn102795725 a公开了使用微生物絮凝剂或聚铁盐或聚铝盐絮凝；文献“不同絮凝剂对 养猪沼液废水混凝效果研究”公开了聚合氯化铝（pac）、聚合硫 酸铝（pfs）、聚丙烯酰胺（pam）对沼液的絮凝效果研究；文献“利用生物絮凝剂处理沼液的研究”公开了从污泥中制备的生物絮凝剂对沼液进行絮凝处理。文献“rl-2生物絮凝剂的研制及絮凝机理研究”公开了rl-2絮凝剂的制备和用于废水的絮凝；文献“4种微生物絮凝剂特性的研究”公开了对废水的絮凝效果研究。

5、对于沼液制备肥料：现有土壤修复剂多为化学制品类或沼液与固体废弃物及功能性成分混配类，化学制品类多为聚丙烯酰胺、熟石灰、磷石膏、凹凸棒土、鸟粪石等，其使用时应严格控制用量，易出现使用不当影响作物生长及新的土壤污染问题。沼液与固体废弃物及功能性成分混配类，多是废弃物资源化利用和功能叠加，其大部分产品是针对盐碱地改良，使用方向受限，cn113501732a公开了将沼液与腐殖酸、枯草芽孢杆菌等原料混合制备肥料；cn 106929034 a公开了使用微生物絮凝剂或聚铁盐或聚铝盐絮凝。

6、可见，现有技术虽然公开沼液的浓缩技术，但存在浓缩膜更换频繁，浓缩成本高，絮凝剂具有腐蚀性强、单体有毒，环境不友好等缺陷；近些年虽然也存在往生物絮凝方向发展的趋势，但并无针对沼液和生物絮凝的特点，在生物絮凝前进行曝气、细滤、再曝气，减小沼液中颗粒物质的含量，为生物絮凝剂的絮凝提供了可行空间，也没有研究不同的生物絮凝剂及其组合对沼液絮凝的效果。本发明针对沼液和生物絮凝的特点，采用曝气、细滤、再曝气、生物絮凝剂絮凝、压滤、超滤、纳滤、反渗透的技术，浓缩效率高，环境友好，絮凝前进行曝气、细滤、再曝气，减小沼液中颗粒物质的含量，为生物絮凝剂的絮凝提供了可行空间，生物絮凝压滤后，沼液中大分子显著降低，对后续制备半液体肥时浓缩时，对膜损伤小，膜更换频率显著降低。针对沼液的特点，从常见的生物絮凝剂组合中，筛选出noc-1、rl-2的组合，可显著提高沼液的生物絮凝效果。本发明还对沼液进行全流程利用，根据提取的营养物质的不同，制成土壤改良剂和半液体肥，找到了沼液利用的可持续发展之路。

技术实现思路

1、本发明提供一种沼液综合利用方法，采用曝气、细滤、再曝气、生物絮凝剂絮凝、压滤、超滤、纳滤、反渗透的技术，浓缩效率高，环境友好，沼液得到充分利用。沼液絮凝前进行曝气、细滤、再曝气，减小沼液中颗粒物质的含量，为生物絮凝剂的絮凝提供了可行空间。针对沼液的特点，从常见的生物絮凝剂组合中，筛选出noc-1、rl-2的组合，可显著提高沼液的生物絮凝效果。本发明絮凝压滤后制备的滤渣，干燥后易分散、透气性好，与腐植酸粉、沼渣好氧腐熟发酵，添加膨润土和枯草芽孢杆菌，低温干燥，制备的土壤改良剂，有机质含量高，富含腐植酸、氨基酸等生物活性物质，可有效改善土壤透气性，缓解土壤板结。

2、本发明一方面提供一种沼液综合利用方法，包括如下步骤：

3、（1）沼液预处理：取经过固液分离后的沼液，先进入一级、二级沼液池进行两级二次发酵，再进入曝气池进行曝气，曝气时间24-48小时，以杀灭残余厌氧微生物，同时促进大分子物质继续分解，将沼液内物质粒径全部控制在小于100μm，增加后续细滤机的过滤速度，同时增加后续与絮凝剂的接触面积，加速絮凝；

4、（2）细滤、再曝气：将步骤（1）预处理的沼液通过200目的细滤机，进行初过滤，提取出沼液中大于75μm的大分子沼渣1，降低沼液中固形物含量在25g/l以下，达到后期絮凝要求；将细滤后的沼液再曝气48-72小时，使沼液中固形物粒径小于10μm；

5、（3）絮凝：选取质量比为1-2:1-3的生物絮凝剂noc-1、rl-2组合，加温度为25-30℃的水，边搅拌边加组合后的生物絮凝剂，搅拌转速200-400转/min，溶解2-4小时，制成浓度为1.5-3‰的生物絮凝药剂溶液，在步骤（2）获得的细滤、再曝气后的沼液中添加生物絮凝药剂溶液进行絮凝，沼液与絮凝药剂体积比为10:1-10:3，沼液与絮凝药剂的流速之比为10:1-10:3，沼液流量为5t/h，混合时间5-10min；

6、（4）叠螺压滤；将步骤（3）絮凝的沼液进行叠螺压滤，得到滤渣和叠螺压滤滤液；

7、（5）制备土壤改良剂：将步骤（4）获得的滤渣与腐植酸粉、步骤（2）获得沼渣1以质量比3-4:1-3:4-5的比例混合后进行好氧腐熟发酵10-20天，获得腐熟物料，当温度升高到65℃时进行翻抛，连续升温翻抛3次，待水分降低到50%-55%时，添加膨润土和枯草芽孢杆菌混合均匀，低温干燥，制备土壤改良剂，其中水分为50%-55%的腐熟物料：膨润土：枯草芽孢杆菌的质量比为8-9:0.5-1:0.5-1；

8、（6）制备半液体肥：将步骤（4）获得的叠螺压滤滤液用多介质过滤器过滤，获得粒径在5微米以上的浓缩物1以及滤液1，其中滤液1水不溶物小于100mg/l，滤液1浊度小于50ntu；将滤液1用管式超滤膜进行超滤，获得浓缩物2和滤液2，滤液2用纳滤系统进行纳滤，获得浓缩物3和滤液3，滤液3满足水不溶物≤1mg/l，浊度≤5ntu，将滤液3用反渗透系统进行反渗透，反渗透系统采用dtro膜，获得反渗透浓缩液4和渗透液，渗透液达到农灌水排放标准；将浓缩物1、浓缩物2、浓缩物3、反渗透浓缩液4混合，制成半液体肥。

9、优选的，步骤（1）曝气时间48小时。

10、优选的，步骤（2）再曝气72小时。

11、优选的，步骤（3）中选取质量比为1:1的生物絮凝剂noc-1、rl-2组合，加温度为28℃的水，边搅拌边加组合后的生物絮凝剂，搅拌转速300转/min，溶解2小时，制成浓度为3‰的生物絮凝药剂溶液。

12、优选的，步骤（3）中选取质量比为2:1的生物絮凝剂noc-1、rl-2组合，加温度为25℃的水，边搅拌边加组合后的生物絮凝剂，搅拌转速200转/min，溶解4小时，制成浓度为1.5‰的生物絮凝药剂溶液。

13、优选的，步骤（3）中沼液与絮凝药剂体积比为10:3，沼液与絮凝药剂的流速之比为10:3，沼液流量为5t/h，混合时间5min。

14、优选的，步骤（3）中沼液与絮凝药剂体积比为10:2，沼液与絮凝药剂的流速之比为10:3，沼液流量为5t/h，混合时间7min。

15、优选的，步骤（5）中，将步骤（4）获得的滤渣与腐植酸粉、步骤（2）获得沼渣1以质量比4:3:5的比例混合后进行好氧腐熟发酵20天。

16、优选的，步骤（5）中，将步骤（4）获得的滤渣与腐植酸粉、步骤（2）获得沼渣1以质量比3:1:4的比例混合后进行好氧腐熟发酵10天。

17、优选的，水分为50%-55%的腐熟物料：膨润土：枯草芽孢杆菌的质量比为9:1:1。

18、与现有技术相比，本发明达到的有益效果包括：

19、（1）本发明采用提取沼液大分子有机物技术，将沼液中营养成分提取出来，制备固体土壤修复剂，浓缩浓缩物做成半液做肥料，清液达标排放，沼液得到充分利用，开辟了沼液利用的可持续发展之路。

20、（2）本发明针对现有沼液浓缩技术的不足（现有浓缩技术为：沉淀、过滤、超滤、纳滤、反渗透，或化学絮凝剂絮凝、超滤、纳滤、反渗透；现有浓缩技术存在浓缩膜更换频繁，浓缩成本高，絮凝剂具有腐蚀性强、单体有毒，环境不友好等缺陷），本发明采用曝气、细滤、再曝气、生物絮凝剂絮凝、压滤、超滤、纳滤、反渗透的技术，浓缩效率高，环境友好。

21、（3）本发明絮凝前进行曝气、细滤、再曝气，减小沼液中颗粒物质的含量，为生物絮凝剂的絮凝提供了可行空间，生物絮凝压滤后，沼液中大分子显著降低，对后续制备半液体肥时浓缩时，对膜损伤小，膜更换频率显著降低。

22、（4）本发明针对沼液的特点，从常见的生物絮凝剂组合中，筛选出noc-1、rl-2的组合，可显著提高沼液的生物絮凝效果。

23、（5）本发明絮凝压滤后制备的滤渣，干燥后易分散、透气性好，与腐植酸粉、沼渣好氧腐熟发酵，添加膨润土和枯草芽孢杆菌，低温干燥，制备的土壤改良剂，有机质含量高，富含腐植酸、氨基酸等生物活性物质，可有效改善土壤透气性，缓解土壤板结，较化肥对照组，土壤容重可从1.37g/cm3下降至1.26g/cm3，容重降低1.1个单位，土壤细菌总数从1.32×107个/g土壤增加至1.41×108个/g，增长10.68倍，土壤团聚体百分含量从75.3%增加到89.6%，0-20cm土壤三相比中土壤固相比从59.2%下降至44.7%，降低24.49%，土壤液相比从18.5%增加至25.9%，土壤气相比从22.3%增加至29.4%，土壤液相比和土壤气相比分别提高40%、31.8%，土壤持水量从288.4g/kg提高至381.2g/kg。