[发明专利]一种利用两段式工艺实现沼渣和沼液废水资源化利用的方法

说明书

本发明属于环境保护、废水利用和可再生能源技术领域，具体涉及一种利用两段式工艺实现沼渣和沼液废水资源化利用的方法。本发明将生物质厌氧发酵后固液分离，得到沼液废水和沼渣；然后以木质纤维素类有机废弃物作为底物，与沼液废水混合均匀实现氨化预处理，再加入沼渣，进行混合干式厌氧发酵，并收集甲烷。本发明基于纤维素类有机废弃物氨化预处理技术与干式厌氧发酵技术，全程在一个反应器中进行、运行条件温和、反应过程无需翻动搅拌、无沼液废水产生，无需另外接种，具有成本低、能耗低、废料少、操作简单、运行稳定等优点，实现沼渣中有机物能源化利用和沼液中氨氮资源化利用，改变传统沼渣用作肥料的思路，解决沼液废水氨氮处理困难的问题。

技术领域

本发明属于环境保护、废水利用和可再生能源技术领域，具体涉及一种利用两段式工艺实现沼渣和沼液废水资源化利用的方法。

背景技术

沼液废水与沼渣的来源非常广泛，其中养殖业、沼气工程是沼液废水和沼渣来源的重要途径。我国农业发展仍以种植业、养殖业等传统农业为主，因此产生大量木质纤维素类有机废弃物以及禽畜粪污等。农作物秸秆和禽畜粪污的能源化利用是这类废物资源化利用的重要途径，在能源化利用的过程中就会产生大量需要后续处理的高氨氮浓度沼液废水以及沼渣。

沼液废水往往具有较高的氨氮浓度，若直接排放将对水体以及土壤造成巨大压力。特别是养殖业废水，许多研究者通过对养殖场周边土壤样品进行分析发现，土样中的氨氮浓度甚至为标准值的数倍。而在雨水的冲刷和水土流失等的作用下，间接对周边河道、湖泊，以及地下水等水体环境等造成污染。由于富含营养元素，容易导致水体富营养化，严重影响水体生物的生长。与此同时，在氧气充足的条件下，氨氮还会在微生物的作用下被氧化成亚硝酸盐氮，通过和蛋白质在结合的条件下形成亚硝胺物质，一旦经由水生生物的作用进入人体中，大幅度增加人体的致癌与致畸风险。

目前，对降低沼液废水中氨氮浓度的方法已有相关报道，传统方法有吹脱法、化学沉淀法、离子交换法、膜吸收法、生物处理法等，这些方法都在去除氨氮方面取得显著的效果。但从经济效益的角度出发，传统的方法都仅仅是以处理废水中的氨氮为目的，难以产生额外的经济效益，反而还附带了许多例如能源、生物化学药剂、材料与反应器等的成本投入。

氨化处理是一种常用的纤维素类有机废弃物的处理方法。这类废弃物中富含木质素、纤维素和半纤维素等物质，通过相互交联形成了聚合度很高的结晶体，构成了复杂的纤维结构，在一定程度上限制了它的应用。通过添加生物、化学药剂与其混合发生氨化作用，能达到破坏其结构，提高可生化性的目的。

利用单一底物进行厌氧发酵存在物料本身营养特性和结构等方面的限制，不能满足正常发酵过程。混合厌氧发酵技术，是将两种或两种以上的有机生物质作为底物进行的厌氧发酵技术。通过将纤维素类有机废弃物与沼渣的混合来均衡发酵体系中的营养、C/N、pH等影响厌氧发酵过程的因素来增强发酵液的缓冲能力，提高微生物的协同作用，从而在不同程度上有效提高沼气产生效率，提高运行的经济效益。干式厌氧发酵是指发酵系统含固率大于20％的厌氧发酵技术。相比于湿式厌氧发酵技术，干式厌氧发酵技术具有以下优点：(1)具有更高的容积负荷率；(2)反应需水量小，需要用于加热和搅拌的能量少；(3)进出料含水率低，避免了发酵后的沼液废水后续处理费用；(4)运行过程稳定。

发明内容

为了克服现有技术的不足和缺点，本发明的目的在于提供一种利用两段式工艺实现沼渣和沼液废水资源化利用的方法，该方法基于氨化预处理工艺，利用氨化预处理的过程，大幅降低沼液废水中的氨氮浓度，同时提高木质纤维素类有机废弃物的可生化性，并进一步实现沼渣的能源化利用，降低了沼液废水中氨氮的处理成本，在实现废水处理的同时带来一定经济效益，真正实现其资源化利用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种利用两段式工艺实现沼渣和沼液废水资源化利用的方法，包含如下步骤：

(1)生物质经厌氧发酵后固液分离，得到高氨氮浓度的沼液废水和沼渣；