[发明专利]一种污水甲烷释放复合阻控剂及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种污水甲烷释放复合阻控剂及其制备方法与应用。本发明的污水甲烷释放复合阻控剂，包括阻控剂A、阻控剂B和阻控剂C，分别通过底物竞争、阻断细胞膜电子传递链、阻断或削弱乙酸裂解途径、侵染多种沼气微生物等方式抑制产甲烷古菌活性，进而大幅降低CH₄的产生与释放。复合阻控剂的使用可避免单一剂型所可能存在的耐药性、局限性等问题，在养殖污水暂存过程CH₄排放阻控方面具有显著的效果。污水甲烷释放复合阻控剂在应用过程中按照顺序依次施用，可增加阻控剂A、阻控剂B和阻控剂C之间的协同增效作用，有效提高CH₄释放的阻控效果。在养殖污水0～12月的暂存周期内可显著减少CH₄的释放，有效保留污水中的有机物质。

技术领域

本发明涉及一种污水甲烷释放复合阻控剂及其制备方法与应用，属于养殖污水处理技术领域。

背景技术

全球变暖是世界人民面临的共同挑战，据世界气象组织(WMO)有关数据显示，2015-2018年是人类有观测记录以来最暖的年份。造成全球变暖的因素很多，其中CO₂、CH₄、N₂O等温室气体的超量排放是其中的直接因素。

与CO₂主要来源于煤炭、石油等化石能源的工业应用有所不同，农业生产过程是CH₄、N₂O产生的重要途径，其中畜禽养殖又在其中占很大比例。据我国政府2018年12月发布的《中华人民共和国气候变化第三次国家信息通报》，来源于动物粪污处理过程的CH₄和N₂O排放分别占农业活动CH₄和N₂O排放量13.60％和20.45％。尤其需要注意的是，CH₄虽然在大气中的含量远低于CO₂，但一分子CH₄造成的温室效应约是一分子CO₂的28-36倍(据美国环保署)，因而CH₄的减排对于削减温室气体排放的总目标十分重要。

近年来，我国规模化养殖蓬勃发展，日益成为目前主流的养殖方式，生猪、奶牛、肉牛、肉鸡、蛋鸡等的存/出栏量迭创新高，常年保持较高水平，在满足市场需求的同时也带动了农民收入的持续增长。然而，相对集中的规模化养殖方式必然容易与有限的土地、水、大气承载力产生矛盾，由此带来一系列环境和民生问题。例如：生猪、奶牛等畜种的养殖过程耗水巨大，大量产生的高浓度有机污水往往难以在产出后通过常规水处理手段立即加以处理，而必须进行一段时间的暂存。由于养殖污水富含有机质、氮、磷等营养物质，暂存过程中污水中以产甲烷古菌为代表的土著微生物群落持续进行厌氧发酵，导致CH₄持续产生。CH₄大量释放到大气中不但加剧温室效应，而且有机物质的持续降解也损失了宝贵的生物质资源和植物营养元素，不利于后续沼气、堆肥等资源化利用程序。

目前常见的降低养殖污水暂存过程CH₄释放量的方法主要有酸化处理、表面覆盖及改变固液分离工艺方式等，这些方法存在着酸用量大、物料成本高、工艺过于复杂、效果不稳定等问题，在实践中常常难以达到预期目标。如在反刍动物瘤胃系统相关研究中发现，饲料中添加单宁酸或蒽醌等物质，可部分抑制产甲烷古菌活性，进而降低瘤胃CH₄的产出，但动物瘤胃中绝对厌氧的环境与敞开式的污水暂存池截然不同，微生物种类、群落结构组成千差万别，营养因子、温度、pH等其它要素也完全不同。如何对养殖污水暂存过程CH₄的释放进行有效阻遏，尚需开展大量研究工作。

中国专利文献CN 101611762 A(申请号200910089581.X)公开了“一种复合产甲烷速效抑制剂及其制备方法和用途”，通过将硝基乙烷、2-硝基乙醇和2-硝基-1-丙醇按一定比例制成A液，将均苯四甲酸二酰亚胺和2-溴乙烷磺酸钠按一定比例制成B粉，从而得到一种复合产甲烷速效抑制剂，该复合抑制剂抑制产甲烷效果显著，特别适用于瘤胃中的产甲烷作用，适用于畜禽养殖业饲料加工、畜禽粪尿排泄物沼气治理和城市生活垃圾沼气治理。