[发明专利]一种从养殖场废弃物中回收磷的方法及磷肥

说明书

本发明公开了一种从养殖场废弃物中回收磷的方法及磷肥，涉及农业技术领域。所述方法为：将动物干粪与白云石粉混合粉碎后得到一次混合物；将所述一次混合物在无氧环境中加热裂解后再冷却至室温，得到镁钙氧化物负载炭基复合材料；将所述镁钙氧化物负载炭基复合材料投入含磷养殖废水中，磷酸根离子转入所述镁钙氧化物负载炭基复合材料的孔隙或矿物结构中，得到二次复合材料；所述二次复合材料经过固液分离，分离后的固体物质为富磷物质。本发明利用猪粪和白云石制备吸附材料，其成本低廉，就地取材，环境友好，吸附磷素效果好，不仅合理利用了养殖场的干粪固体废弃物，又提取了养殖场液体废弃物中磷元素，减少污染，还提炼了富磷材料，一举三得。

技术领域

本发明涉及农业技术领域，尤其涉及一种从养殖场废弃物中回收磷的方法及磷肥。

背景技术

农业种植过程中离不开磷肥的使用，磷素作为一种不可再生资源，磷矿资源的储备量关系到国家发展战略和农业可持续发展。当前，全球的磷矿资源储量可供人类开采不足200年，我国是世界上磷肥开采量最大的国家，拥有的磷矿储备仅能维持我国开采35年。虽然我国当前磷矿资源短缺，但另一方面我国的农业生产中的粗放式管理也导致了田间管理和地表水体磷素流失普遍，并由此导致大量的磷素通过地表径流或者污水排放进入地表水环境，从而引起了严重的水体富营养化问题。环保部的估算显示，来自畜禽养殖过程的养殖粪便和养殖废水磷素排放，是我国地表水体富营养化的主要因素，其贡献率超过35％。过多的磷素流失并进入地表水体，会引起水体富营养化，藻类大量繁殖，导致水质变坏或水体退化。当前，磷污染导致地表水体富营养化也是全球所面临的重大环境问题之一。提升作物的磷素利用水平，增加磷矿储备，促进磷素的回收使用，对于缓解我国的磷矿储备危机具有重要意义。

目前从养殖废水中回收磷素的方法主要为生物法、物理法和化学法。其中生物法主要为人工湿地(好氧塘)和活性污泥技术。即通过人工构筑湿地，利用水生植物的生长来吸收废水中的水溶性磷素，然后通过定期收获植物达到回收磷素的目的；或者通过微生物在将水体的有机物进行生物矿化时，通过微生物的自身繁衍代谢过程将磷素沉积于污泥中而实现水体溶解性磷素含量的降低，但沉积于污泥的磷素仍难以回收。物理法主要为离子交换法、电动富集法、吸附法等，但离子交换法目前仅在饮用水深层净化中有一定应用，因所需的离子交换树脂成本极其高昂故在养殖废水处理中不具备推广性；电动富集法能耗较高，目前实验室研究较多而工程应用缺乏；吸附法常用的吸附剂活性炭本身对磷素的阴离子磷酸根离子吸附能力十分有限。因而，在养殖废水的磷素脱除回收中，常用的方法为化学法。在化学法的应用中，其原理是向养殖废水中投加大量的水溶性钙盐或镁盐，通过形成磷酸盐沉淀的形式到达脱除并回收磷素的目的。

虽然这种化学沉淀技术对降低养殖废水中的磷素含量具有重要作用，但因其钙盐和镁盐使用量大而导致技术本身的实际应用成本仍较高，另外这种基于磷酸盐的沉淀-溶解平衡原理的技术本身难以将废水中的磷素含量降到污染水平以下。例如，我国现行的《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB 18596-2001)中的规定养殖行业废水排放总磷限值8mg/L，总铵80mg/L。而实际上水体磷素含量超过0.02mg/L就会导致严重的水体富营养化。由此可见，经过化学沉淀技术处理养殖废水处理后，因养殖废水中磷素残留较高而仍具有极大的环境风险。对于磷素含量在0.02～8mg/L的水体而言，运用磷素化学沉淀技术难以奏效，因而废水仍需要进一步处理才能达到水体磷素环境安全标准。仍需要寻找更有效的从养殖废水磷素回收技术，在降低排放水体磷素含量的同时，增加磷肥资源储备，这对于保护我国地表水体环境、实现我国畜牧养殖业和农业的可持续发展具有重要现实意义。

将材料科学、纳米技术和生物技术相结合，以畜牧养殖业废弃物为原料，通过制备对水体磷素具有高效亲和吸附能力的纳米复合材料，运用吸附法高效回收养殖废水中的磷素，并将回收的磷素作为添加剂用于养殖粪便好氧生物发酵，制备高磷含量的优质有机肥。将这一磷回收技术运用于畜禽粪便的资源化消纳和养殖废水磷素的回收，并通过合理的措施制备出高磷含量添加剂或替代磷肥的方法，尚未见过相关报道。

发明内容