[发明专利]沼液综合利用方法

说明书

本发明公开了沼液综合利用方法，沼液经离心或过滤除杂处理后，依次经超滤、纳滤、反渗透三级膜浓缩；将超滤得到的超滤浓缩液用于配制大量元素水溶肥，将纳滤得到的纳滤浓缩液用于配制中量元素水溶肥，将反渗透得到的反渗透浓缩液中接种微生物，进行单细胞蛋白的生产。本发明在明确沼液浓缩过程中养分分配规律的基础之上，将沼液超滤和纳滤的浓缩液作为液肥复配母液，并重点针对反渗透浓缩液进行单细胞蛋白的培养，从而构建基于膜分离技术的沼液“肥‑饲‑水”多元高值利用技术路径。本发明实现沼液养分最大限度回收利用，有效解决了沼液养分利用不充分的问题，为沼液处理和资源化利用开辟了新途径。

技术领域

本发明涉及废弃物资源化利用技术领域，具体地说，涉及沼液综合利用方法。

背景技术

厌氧消化是有机废弃物处理的主要方法之一，处理过程中会产生大量沼液。沼液中不仅含有氮磷钾等营养元素，还含有腐殖酸、氨基酸、维生素等能促进作物生长的活性物质，是一种很好的田间液体肥料。土地消纳是我国沼液处理的主要方法，但我国耕地面积有限，且长期存在沼液产生的连续性和作物肥料需求的季节性之间“供需不平衡”矛盾。同时，不同作物-土壤系统对沼液具有不同的消纳能力，沼液就地超负荷施用会引起烧苗、土壤板结和地下水污染等问题，因此需要将其作为污水进行处理来避免对环境的影响。

目前，常采用传统的物理、化学和生物废水处理方法来处理沼液。其中，膜浓缩技术逐渐被认为是推动沼液处理与资源化利用的有效手段。它通过膜自身的选择透过性，实现沼液养分的浓缩和体积的减量，进而减少储存与运输成本，提高单位体积的养分含量，提升沼液的肥料价值。膜浓缩技术主要分为微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)及其组合技术。鉴于沼液的高负荷特性，目前以多级膜浓缩组合技术为主。通常情况下，沼液经微滤/超滤-纳滤二级膜浓缩后，微滤/超滤浓缩液富含大量的腐植酸及大分子的有机物，适用于进一步制备腐植酸类肥料，纳滤浓缩液富含小分子的有机物和适用于作物生长的中微量元素及磷酸盐，可用作复配叶面肥的载体，但纳滤透过液仍含有小分子有机物和含氮物质导致其难以达到排放标准，但若将其作为肥料则利用难。因此，一般会在沼液超滤-纳滤两级浓缩后，进一步进行反渗透处理，但反渗透浓缩液养分含量低且成分单一，以中微量元素和氨态氮为主，作为肥料利用价值低，无法抵消较高的浓缩成本。

单细胞蛋白(SCP)技术是利用微生物在适应条件下将一些基质中的非蛋白氮转化为优质蛋白质，目前通常用于将一些工农业废弃物中的有机质、氨氮等转化为蛋白质，用于动物饲料和人类食用。在沼液中生产单细胞蛋白不仅可以实现沼液资源的回收利用，而且可缓解全球蛋白质饲料短缺的压力。然而，沼液成分复杂，杂质多，直接利用会抑制微生物的生长速率和产蛋白性能，导致养分利用效率低，所产单细胞蛋白品质差、不易提取。此外，沼液含有大量微生物，若直接在沼液中培养单细胞蛋白会存在菌群竞争作用从而降低蛋白质的转化效率。现有的培养技术是将沼液进行高温灭菌，温度通常在100℃以上，以避免沼液的菌群对SCP生长的抑制，但存在能耗高、养分损失大等问题。

综上，目前沼液浓缩资源化利用主要存在以下问题：

(1)沼液经超滤-纳滤二级膜浓缩后，纳滤透过液难以达到排放标准，但若作为肥料则养分低，处理与利用难。

(2)沼液经超滤-纳滤-反渗透三级膜浓缩后，出水可以达标，但反渗透浓缩液养分含量低，且成分单一，以氨态氮为主，作为肥料利用价值低，无法抵消浓缩成本。

(3)沼液作为单细胞蛋白生产的原料，具有一定的前景，但直接利用沼液生产单细胞蛋白时，需要对沼液进行灭菌处理以减少菌群竞争作用，一方面会造成组分性质变化养分损失、气体挥发污染环境，另一方面导致能耗高、提取难、成本高。

因此，亟需开发沼液资源化和高值化利用新途径。

发明内容