[发明专利]一种利用含有灰分磷的沼渣炭有效回收沼液养分的方法

说明书

本发明属于养殖废弃物中养分回收技术领域，公开了一种利用含有灰分磷的沼渣炭有效回收沼液养分的方法。该方法利用沼渣炭化富磷，制备沼渣炭；再利用草酸和盐酸的混合酸对菱镁石粉和含有灰分磷的沼渣炭进行酸浸预处理，释放菱镁石粉中镁作为MAP的镁源以及沼渣炭中磷作为MAP的磷源，最后通过MAP反应和酸浸功能化沼渣炭的物理吸附作用，协同回收沼液沼渣中氮磷养分。本发明方法利用沼渣炭化回收沼液养分工艺回收效果明显，沼液中99％的磷及97％的氮被回收，同时可产生富含鸟粪石的沼渣炭基缓释氮‑磷肥。解决了猪场富磷沼渣及富氮沼液两种废弃物处置难题，为规模化猪场粪污资源化利用方面提供了新工艺。

技术领域

本发明属于养殖废弃物中养分回收技术领域，更具体地，涉及一种利用含有灰分磷的沼渣炭有效回收沼液养分的方法。

背景技术

现中国大部分规模化养殖场处理粪污普遍采用沼气工程，但该方式也会产生大量沼液沼渣。传统后续处理方式有两种，一是粪污还田；二是深度处理达标排放。采用粪污还田，由于沼液沼渣中污染物浓度高，需配套大量农田才能完全消纳；特别是现种养脱节严重，猪场周边无法有足够农田进行消纳。采用深度处理达标排放，处理成本高，且沼液中含有大量氮磷营养成分，深度处理会造成氮磷资源浪费。氮磷是生物体不可缺少的元素，并且磷属于不可再生资源，在未来的几十年内可能会面临枯竭问题。因此，如何实现高效回收猪场沼液沼渣中氮磷养分，并实现猪场废弃物减量化，有利于降低处理成本，提高猪场粪污资源化利用，对于环境保护及生物资源化利用具有重要意义。

迄今为止，从沼液中进行氮磷回收的技术主要有生物处理、膜分离、化学沉淀、电解吸附等。其中，磷酸铵镁化学沉淀法(MAP)是被认为最有前景的氮磷回收工艺，因为在回收氮磷的同时，还能生成一种具有价值的缓释功能肥料鸟粪石结晶。许多研究证明可以利用MAP回收沼液中的氮磷，且效果明显；但在利用MAP反应对猪场沼液进行氮磷回收时，由于猪场沼液中氨氮浓度高，沼液中N:P:Mg的摩尔比要远远大于1:1:1，因此，反应体系中镁、磷元素是限制性影响因子。研究者们为了提高氮磷回收率，往往需要外加磷盐及镁盐作为MAP反应的磷源及镁源，从而提高回收率。但这些磷盐及镁盐通常是纯化学药品，从而造成氮磷回收成本高，限制了MAP工艺在猪场废水中的应用。另一方面，规模化猪场沼气工程还会产生大量固体废渣(俗称沼渣)，以广东省地区一家生猪存栏量4000头的规模化猪场为例，3年堆积沼渣高达350吨，大量沼渣废物如不妥善处置将对周围居民生活环境造成恶劣影响。采用磷酸铵镁沉淀法回收猪场沼液氮磷通常需外加磷源提高氮磷回收率。而该方式忽视了富磷沼渣可作为磷源，未对其进行利用，造成资源浪费。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明首要目的在于提供了一种利用含有灰分磷的沼渣炭有效回收沼液养分的方法，该方法利用内部沼渣废弃物作为MAP磷源，采用草酸盐酸的混合酸作为浸出剂，不仅通过酸浸沼渣炭能够促进Mg²⁺和磷的溶解，为MAP提供了大量磷源，同时首次提出结合MAP反应及酸浸功能化沼渣炭的物理吸附协同回收沼液沼渣中的氮磷养分，提高了氮磷回收效率。解决了猪场富磷沼渣及富氮沼液两种废弃物处置难和MAP工艺回收成本高的问题；同时Ca²⁺抑制MAP中鸟粪石形成的问题。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种利用含有灰分磷的沼渣炭有效回收沼液养分的方法，包括如下具体步骤：

S1.将烘干的猪场沼渣装入干燥坩埚中，用铝箔纸将坩埚包裹，置于气氛炉中通入N₂，在无氧条件下，升温至500～600℃热解，待反应结束后，置于干燥器中冷却至室温，制得含有灰分磷的沼渣炭；

S2.将菱镁石粉加入草酸和盐酸的混合酸中浸出3h溶镁后过滤，得到浸出滤液，将步骤S1制得的含有灰分磷的沼渣炭加入到上述浸出滤液中浸出1h溶磷；然后将所得滤液和浸后的沼渣炭倒入MAP处理罐中，加入猪场沼液，用氢氧化钠调节pH＝9～9.5，进行MAP沉淀反应，得到含有鸟粪石的沼渣炭混合物沉淀和上清液；