一种利用沼液沼渣制备复合炭基肥的方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种利用沼液沼渣制备复合炭基肥的方法及应用。具体过程为：以废弃物沼液和沼渣为原料，通过熟石灰预处理和高温炭化制备沼渣的复合炭材料，利用该炭材料富集沼液所含养分，并对其进行养分的复配，制备沼渣复合炭基肥并将其应用到胡柚种植，可以有效改善胡柚林地土壤的理化结构，提升土壤的肥力，增加胡柚的产量。本发明专利技术沼液沼渣制备复合炭基肥制备工艺简单、成本低廉，性能高效稳定，不仅有效解决了废弃物沼液和沼渣高附加值资源化利用，大幅消减了胡柚林地化肥的施用，更实现了胡柚的绿色种植与增产，适于大规模推广和应用。

【技术实现步骤摘要】
一种利用沼液沼渣制备复合炭基肥的方法及应用
本专利技术属于农业生产
，具体涉及一种利用沼液沼渣制备复合炭基肥的方法及应用。
技术介绍
沼气工程是我国处理养殖废弃物的主要模式之一，厌氧发酵技术将畜禽粪便等进行高效的能源化产生沼气，有效地解决了该类废弃物资源化利用的难题，大型的沼气集中供气利用工程，取得了良好的经济和环境效益。该过程产生的沼气作为回收的能源再次利用，沼液和沼渣则需就地消纳或深度处理。沼液属于高浓度有机废水，其含有丰富的营养成份，但是浓度较低，受养殖场附近可用农田面积、运输成本和用肥季节的限制，大量无法及时消纳的沼液可能带来严重的环境污染。而沼渣由于重金属与抗生素的沉淀富集，加重了其农田应用的风险性，长期施用可能会产生农业面源污染，影响了沼气工程的环境效益。因此，沼液和沼渣合理的利用和处理已成为制约厌氧消化推广应用的瓶颈。生物炭是在限氧条件下经高温热解炭化产生的一类高度芳香化难熔性固态物质，具有高的比表面积孔隙和丰度的表面官能团，可以改良土壤理化结构，是一种增加土壤碳库、缓解全球气候变暖的理想材料，广泛应用于农业土壤和环境生态等领域。研究表明，生物炭施入土壤中可以增加土壤的饱和导水率、降低土壤容重、增加土壤孔隙度，改善土壤质量等诸多作用。同时，生物炭还能够强烈吸附环境介质中的有机污染物，消减其环境风险，增加对土壤养分的吸附交换，降低土壤养分损失。但是生物炭本身缺乏作物所需的营养成分，将其作为沼液富集浓缩的载体，可以有效解决沼液营养成分低运输困难的问题。常山胡柚是浙江省独有的地方柑橘品种，为国家地理标志保护产品，因其优异的性状、独特的风味和显著的功效，受到中央领导及全国水果著名权威专家的高度评价。胡柚适宜生长在pH为5.5～6.5的土壤环境中，但是胡柚产地土壤pH偏酸，熟石灰可以与酸性土壤中的酸性成分起中和反应从而改良土壤，石灰中的钙可以改善土壤中的团粒结构，使土壤更加疏松，增加通透性，同时可以改善土壤中微量元素的有效性，杀灭病虫害，因此熟石灰与沼渣复合后高温热解处理后的复合炭肥，混合胡柚生长所需的其他元素后，制得沼渣复合炭基肥在胡柚种植上具有良好的促进作用，兼具“以废治废”的废物资源化特点且成本低廉，具有良好的推广和应用前景。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术设计的目的在于提供一种利用沼液沼渣制备复合炭基肥的方法及应用，该方法实现了沼渣和沼液的资源化利用，有利于可持续发展，适合大规模生产应用。所述的一种利用沼液沼渣制备复合炭基肥的方法，其特征在于包括以下步骤：1）固液分离：将沼液和沼渣进行固液分离，并将沼渣进行风干或晒干至含水率10-20%，获得干燥沼渣，沼液收集待用；2）预处理：将一定量的熟石灰加入步骤1）制得的干燥沼渣中，充分混合后进行粉碎，制得熟石灰与沼渣的复合粉末材料；3）高温热解炭化：将步骤2）制得的复合粉末材料，在400-600℃条件下进行高温密闭炭化，热解2-5小时后冷却至常温，得到沼渣的复合炭材料；4）沼液养分富集：将制备的复合炭材料，加入步骤1）中固液分离后的沼液中，充分吸附饱和后进行固液分离，在常温下或晒干至含水率10-20%的沼渣炭基肥，分离后的较为干净的沼液用作农田灌溉或者养殖场冲洗水；5）沼渣复合炭基肥：将步骤4）制得的沼渣炭基肥与硫酸钾、硫酸镁进行一定比例均匀混合，制得沼渣复合炭基肥。所述的一种利用沼液沼渣制备复合炭基肥的方法，其特征在于沼液和沼渣为畜禽粪污经过厌氧发酵后的沼液和沼渣。所述的一种利用沼液沼渣制备复合炭基肥的方法，其特征在于步骤2）中，干燥沼渣与熟石灰按质量比10：1-2的比例进行混合，混合均匀后粉碎至粒径≤20mm。所述的一种利用沼液沼渣制备复合炭基肥的方法，其特征在于步骤3）中高温密闭炭化时，升温速率10-20℃/min，炭化温度400-600℃，高温热解过程2-5小时，通入氮气流速1-5L/min，反应结束后产物完全冷却至常温时取出，制得的沼渣复合炭材料比表面积为100-300m2/g，富含碱性基团且pH值为6-8。所述的一种利用沼液沼渣制备复合炭基肥的方法，其特征在于步骤4）中的复合炭材料富集沼液养分时，采用二级高效吸附反应器，第一个反应池进行快速吸附，底部设有涡轮式搅拌器，转速200～500r/min，复合炭材料投加体积与反应器比例为1：15-20，待复合炭材料充分吸附沼液中的营养成分至超吸附平衡，反应池出水均通过底部的孔隙隔离网；第二个反应池进行截留吸附，第一个反应池和第二个反应池的体积比为3:1-2，实现复合炭材料固液分离，收集沉淀物，晾干或烘干后待用。所述的一种利用沼液沼渣制备复合炭基肥的方法，其特征在于步骤5）中，沼渣炭基肥与硫酸钾、硫酸镁按照质量比1:0.08-0.15:0.02-0.05进行均匀混合。利用沼液沼渣制备的复合炭基肥在胡柚种植中的应用。施用复合炭基肥时，依据当地土壤的理化性质确定最佳施用量，树冠一侧或者两侧附近土壤开沟，施用比例为每棵树10-30kg，将此肥料施入其中并覆土。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1）本专利技术沼液沼渣来自于养殖粪污，成本低廉，既降低了制备成本，更有效地解决了沼液沼渣难以处理的问题，充分利用废弃物资源，且具有良好的环保和经济效益；2）本专利技术的炭基肥复合技术简单易行，养分丰富，具有高效的利用价值；3）本专利技术制备的沼渣复合炭基肥，有效调节土壤酸碱度，改善土壤质量，提高土壤肥力，提高胡柚产量，兼具“以废治废”的废物资源化特点且成本低廉，具有良好的推广和应用前景。具体实施方式为了更好地阐述本项专利技术，结合实施例进一步解释本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1将沼液和沼渣进行固液分离，并将沼渣进行风干或晒干至含水率10-20%，获得干燥化的沼渣，干燥沼渣与熟石灰的质量比为10：1进行混合，混合均匀后粉碎机粉碎至粒径≤20mm，制得熟石灰与沼渣的复合粉末材料。将复合粉末材料高温密闭炭化时，升温速率10℃/min，炭化温度500℃，高温热解过程3小时，通入氮气流速3L/min，至产物完全冷却至常温下取出，制得的沼渣的复合炭材料比表面积为158m2/g，富含碱性基团且pH值为7.2。采用二级高效吸附反应器，第一个反应池进行快速吸附，底部设有涡轮式搅拌器，转速300r/min，沼渣炭材料投加体积与反应器比例为1：15，待沼渣炭材料充分吸附沼液中的营养成分至超吸附平衡，反应池出水均通过底部的孔隙隔离网。第二个反应池进行截留吸附沉淀，反应池的体积比例为3:1，水力停留时间24h，实现沼渣炭材料固液分离，收集沉淀物，晾干或烘干后待用。分离后的较为干净的沼液用作农田灌溉或者养殖场冲洗水。沼渣炭基肥与硫酸钾、硫酸镁按照质量比1:0.1:0.03，进行均匀混合，制得沼渣复合炭基肥。依据当地土壤的理化性质确定最佳施用量，树冠一侧或者两侧附近土壤开沟，施用比例为每棵胡柚树20kg，将此肥料施入其中并覆土。由表1可知本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用沼液沼渣制备复合炭基肥的方法，其特征在于包括以下步骤：/n1）固液分离：将沼液和沼渣进行固液分离，并将沼渣进行风干或晒干至含水率10-20%，获得干燥沼渣，沼液收集待用；/n2）预处理：将一定量的熟石灰加入步骤1）制得的干燥沼渣中，充分混合后进行粉碎，制得熟石灰与沼渣的复合粉末材料；/n3）高温热解炭化：将步骤2）制得的复合粉末材料，在400-600℃条件下进行高温密闭炭化，热解2-5小时后冷却至常温，得到沼渣的复合炭材料；/n4）沼液养分富集：将制备的复合炭材料，加入步骤1）中固液分离后的沼液中，充分吸附饱和后进行固液分离，在常温下或晒干至含水率10-20%的沼渣炭基肥，分离后的较为干净的沼液用作农田灌溉或者养殖场冲洗水；/n5）沼渣复合炭基肥：将步骤4）制得的沼渣炭基肥与硫酸钾、硫酸镁进行一定比例均匀混合，制得沼渣复合炭基肥。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用沼液沼渣制备复合炭基肥的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）固液分离：将沼液和沼渣进行固液分离，并将沼渣进行风干或晒干至含水率10-20%，获得干燥沼渣，沼液收集待用；
2）预处理：将一定量的熟石灰加入步骤1）制得的干燥沼渣中，充分混合后进行粉碎，制得熟石灰与沼渣的复合粉末材料；
3）高温热解炭化：将步骤2）制得的复合粉末材料，在400-600℃条件下进行高温密闭炭化，热解2-5小时后冷却至常温，得到沼渣的复合炭材料；
4）沼液养分富集：将制备的复合炭材料，加入步骤1）中固液分离后的沼液中，充分吸附饱和后进行固液分离，在常温下或晒干至含水率10-20%的沼渣炭基肥，分离后的较为干净的沼液用作农田灌溉或者养殖场冲洗水；
5）沼渣复合炭基肥：将步骤4）制得的沼渣炭基肥与硫酸钾、硫酸镁进行一定比例均匀混合，制得沼渣复合炭基肥。


2.如权利要求1所述的一种利用沼液沼渣制备复合炭基肥的方法，其特征在于沼液和沼渣为畜禽粪污经过厌氧发酵后的沼液和沼渣。


3.如权利要求1所述的一种利用沼液沼渣制备复合炭基肥的方法，其特征在于步骤2）中，干燥沼渣与熟石灰按质量比10：1-2的比例进行混合，混合均匀后粉碎至粒径≤20mm。

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【专利技术属性】
技术研发人员：庄海峰，黄海丽，平立凤，党洪阳，张昌爱，樊宙，单胜道，
申请(专利权)人：浙江科技学院，常山县农业农村局，
类型：发明
国别省市：浙江;33