[发明专利]一种沼渣快速堆肥方法及应用

说明书

本发明公开了一种沼渣快速堆肥的方法，属于固体有机废弃物资源化利用领域。首先利用湿式沉降法合成纳米铁基氢氧化物酶；再将合成的纳米铁基氢氧化物酶在高温条件下老化，得纳米铁基氧化物酶；将纳米酶加入沼渣中，同时调整含水率，再进行高温好氧发酵，即得一种腐熟沼渣，该腐熟沼渣可用于生产农用有机肥。本发明工艺简单，设备要求低，发酵后的腐熟沼渣作为有机肥提升蔬菜产量，具备很好的促生效果，同时纳米酶巨大的比表面积又可以降低沼渣中的重金属生物有效性，达到沼渣安全利用的效果。最后，本发明对于沼渣资源化利用，生态环境保护，人类身体健康以及农产品附加值的提高均具有重要的意义。

技术领域

本发明属于固体有机废弃物资源化利用领域，具体涉及一种沼渣快速堆肥方法及应用。

背景技术

厌氧消化是畜禽粪便资源化利用的主要方式。据统计，在全国范围内，厌氧消化工艺产沼气能源的同时会产生1亿吨以上的发酵剩余有机物——沼渣；这些沼渣通常含有相当量的抗生素及病原菌，在一定程度上限制了沼渣的资源化利用。一般情况下，沼渣需要经过高温堆肥去除其中的抗生素及病原菌，达到无害化目的，才能进一步资源化利用。然而，经过厌氧消化后的沼渣中可利用有机质少的特征阻碍了其后续高温堆肥中微生物生长，导致沼渣堆肥过程中升温困难。通常，研究者采用额外添加辅料(如秸秆、木屑)的方法达到后续高温堆肥的目的。但额外添加辅料的措施不仅不利于沼渣的可持续利用，而且增加了沼渣处理的成本。

沼渣堆肥过程中升温困难主要是由于沼渣中有机物主要为木质素、纤维素等难降解物质，而微生物难以高效产生大量的木质素、纤维素降解酶，故而沼渣难以被微生物快速利用，致使堆肥过程中升温困难。近年来，一些纳米级的铁基氧化物或氢氧化物被发现不仅具有天然酶的作用，而且具有制备成本低、稳定性高、易于储存的特点(李卓轩等.纳米酶的催化机制及应用.科学通报,2018,63:2128-2139)。更重要的是，纳米酶克服了天然酶易失活、专一性等缺点，可在极端条件(如高温等)下继续发挥作用。此外，纳米酶与微生物作用可以产生氧化性极强的羟基自由基(HO^·)。这些羟基自由基可以破坏沼渣中结构复杂的木质纤维素。

因此，在高温堆肥体系中加入纳米酶有望解决沼渣堆肥升温困难的问题，实现沼渣快速、高效堆肥的目的。

发明内容

针对上述背景技术存在的问题，本发明提供了一种沼渣快速堆肥的方法以及应用。

为此，本发明为一种沼渣快速堆肥的方法，采用以下技术方案：

一种沼渣快速堆肥方法，包括如下步骤：

(1)合成纳米铁基氢氧化物酶：利用湿式沉降法合成纳米铁基氢氧化物酶；

(2)合成纳米铁基氧化物酶：将合成的纳米铁基氢氧化物酶在高温条件下老化，得纳米铁基氧化物酶；

(3)堆肥腐熟：将纳米酶加入沼渣中，同时调整含水率，再进行高温好氧发酵，即得一种腐熟沼渣。

进一步的，步骤(1)所述合成的纳米铁基氢氧化物酶由如下方法制得：向0.5mol/L的六水合氯化铁溶液中边搅拌边加入1mol/L氢氧化钠溶液，调节pH至7.0，在室温下静置，充分沉淀，得铁基氢氧化物悬浊液；将铁基氢氧化物悬浊液离心处理，随后以去离子水冲洗沉淀物后再次离心，反复冲洗沉淀并离心8次，至铁基氢氧化物悬浊液中氯离子浓度小于1mmol/L，得合成纳米铁基氢氧化物酶。

进一步的，所述室温静置时间4h；所述铁基氢氧化物悬浊液离心处理条件为：4℃、8000r/min的转速下离心30min。

进一步的，步骤(2)所述高温为98℃，所述老化时间为7天。

进一步的，步骤(3)所述沼渣碳氮比为20-25:1。

进一步的，步骤(3)所述纳米酶的使用量为沼渣重量比的0.01-0.1‰，所述纳米酶的粒径为7-20nm。