一种生物质水热碳化废水资源化利用的可行性评估方法技术

本发明专利技术提供了一种生物质水热碳化废水资源化利用的可行性评估方法，所述方法包括：(1)确定实验样品以及实验作物；(2)将生物质水热碳化废水重复灌溉于实验样品中；(3)测定实验作物的生长指标以及实验样品的土壤肥力指标；(4)分析生物质水热碳化废水对实验作物生长和土壤肥力的影响。本发明专利技术提供的可行性评估方法通过采用采用盆栽实验，用不同浓度生物质水热碳化废水替代灌溉水种植农作物，分析不同浓度水热碳化废水浇灌对不同作物株高、分蘖数和产量以及土壤理化性质的影响，进行生物质水热碳化废水还田的土壤肥力评估，为大规模废水还田提供科学依据，缓解由于处理大量生物质水热碳化废水产生高额处理成本以及相关的环境问题。化废水产生高额处理成本以及相关的环境问题。化废水产生高额处理成本以及相关的环境问题。

【技术实现步骤摘要】
一种生物质水热碳化废水资源化利用的可行性评估方法


[0001]本专利技术属于土壤肥力的领域，尤其涉及一种生物质水热碳化废水资源化利用的可行性评估方法。

技术介绍

[0002]世界水资源十分短缺，而农业生产需要大量灌溉水。据统计，2020年，农业用水3612.4亿m3，占用水量的62.1％，耕地实际灌溉每亩平均用水量达近356m3。预测未来三十年将有6亿人受到缺水的影响，中国将有一半土地面临水资源短缺和污染问题，并且缺水压力可能会扩大，缺水程度将加剧。因此，将部分废水用作农业灌溉或景观用水等措施，能够节约天然水源的使用并且有效减少废水排放。农区利用废水进行农业灌溉的现象在我国已较为普遍，并且污废水灌溉面积和区域在不断增加。
[0003]伴随着自然灾害等的影响，全球用水量持续增加，废水灌溉逐渐成为农业灌溉中重要的组成部分。废水中含有丰富氮、磷、钾等营养物质，用于灌溉不仅能够缓解水资源短缺问题，还能为植物提供养分。但是，部分废水对农业生产也有不良影响，例如，会造成土壤板结、有害物质被作物吸收后会造成减产、偏酸或偏碱导致作物出现死苗等问。
[0004]CN 109781959A公开了一种奶牛养殖废水还田的土壤肥力评估方法，所述评估方法的具体过程为：步骤a，选择实验样品：步骤b，表征土壤肥力指标的选择：步骤c，样品处理及采集：步骤d，测定表征土壤肥力指标成分的含量：步骤e，分析奶牛养殖废水对土壤肥力的影响。该专利提供的奶牛养殖废水还田的土壤肥力评估方法证明了将奶牛养殖废水还田不仅可以消纳废水，减轻废水对空气和土壤的污染，还可以增强土壤保肥性能。但是奶牛养殖废水的产出量不高，并不能大量处理废水。
[0005]现有环境中存在大量含有生物质的废水。生物炭是一种由生物质通过热化学转化而形成的含碳量较高的材料。由于其比表面积大、密度小、稳定性好和具有丰富的官能团等特征，被广泛应用于农业土壤改良、能源储存、养殖业净化水质和重金属吸附等方面。当生物质材料含水量较低时，热解等干化工艺制备生物炭具有产量高和能量损失低的特点，但大多数生物质材料水含量较高，需要单独进行干燥处理，而水热法能够弥补干化工艺的这一缺点，可以省去干燥生物质的步骤。水热法制备生物炭的耗水量和废水产量巨大，例如，在260℃的热解温度下用以芒草为原料生产1吨生物炭需要12吨水，这限制了水热碳化工艺的普及，且这些水参与碳化反应后又会以有机废水排出，其主要由酚类衍生物、呋喃化合物和有机酸组成，若将这些废水排放到环境中，不仅需要进一步处理加重成本负担，还会造成其中有机物的浪费。
[0006]如若能将水热碳化废水资源化利用，可以减少废水的处理成本和排放量。目前资源化利用水热碳化废水的途径主要是培养藻类、厌氧消化和再进入水热反应体系循环利用，但是用于农业灌溉对主要农作物和土壤的影响研究较少。水稻的种植和食用历史悠久，是人类重要的粮食作物，也是我国南方地区主要的农作物，并且对土壤质量的要求不高。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种生物质水热碳化废水资源化利用的可行性评估方法。本专利技术采用盆栽实验，用不同浓度的水热碳化废水替代灌溉水种植水稻、玉米、青菜等主要作物，分析不同浓度水热碳化废水浇灌对不同作物株高、分蘖数和产量以及土壤理化性质的影响，进行生物质水热碳化废水还田的土壤肥力评估，为大规模废水还田提供科学依据，缓解由于处理大量生物质水热碳化废水产生高额处理成本以及相关的环境问题。
[0008]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]本专利技术提供了一种生物质水热碳化废水资源化利用的可行性评估方法，所述评估方法包括如下步骤：
[0010](1)确定实验样品以及实验作物；
[0011](2)将生物质水热碳化废水重复灌溉于实验样品中；
[0012](3)测定实验作物的生长指标以及实验样品的土壤肥力指标；
[0013](4)分析生物质水热碳化废水对实验作物生长和土壤肥力的影响。
[0014]本专利技术提供的生物质水热碳化废水资源化利用的可行性评估方法通过采用采用盆栽实验，用不同浓度生物质水热碳化废水替代灌溉水种植农作物，分析不同浓度水热碳化废水浇灌对不同作物株高、分蘖数和产量以及土壤理化性质的影响，进行生物质水热碳化废水还田的土壤肥力评估，为大规模废水还田提供科学依据，缓解由于处理大量生物质水热碳化废水产生高额处理成本以及相关的环境问题。
[0015]本专利技术所述生物质水热碳化废水为以玉米秸秆为原料，经水热炭化(温度210℃，终温停留时间1h)处理后的废水。
[0016]优选地，步骤(1)所述实验样品包括农田土壤。
[0017]优选地，步骤(1)所述实验作物包括农作物。
[0018]优选地，所述农作物包括水稻、玉米或青菜中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括水稻和玉米的组合，水稻和青菜的组合，玉米和青菜的组合，或水稻、玉米和青菜的组合。
[0019]优选地，步骤(2)所述重复灌溉的次数为2
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5次，例如可以是2次、3次、4次或5次。
[0020]优选地，步骤(2)所述重复灌溉的施入量相同。
[0021]优选地，步骤(2)所述生物质水热碳化废水的pH为4.16～5.67，例如可以是4.16、4.26、4.36、4.46、4.56、4.66、4.76、4.86、4.96、5.06、5.16、5.26、5.36、5.46、5.56或5.67，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，步骤(2)所述生物质水热碳化废水的色度为1600～12800，例如可以是1600、2000、5000、8000、10000、12000或12800，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0023]优选地，步骤(2)所述生物质水热碳化废水的化学需氧量为2470～21500mg/L，例如可以是2470mg/L、2600mg/L、3000mg/L、5000mg/L、10000mg/L、15000mg/L、20000mg/L或21500mg/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0024]优选地，步骤(2)所述生物质水热碳化废水的五日化学需氧量为1330～9850mg/L，例如可以是1330mg/L、2000mg/L、4000mg/L、6000mg/L、8000mg/L或9850mg/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0025]优选地，步骤(2)所述生物质水热碳化废水的硝酸盐氮为5.08～10.2mg/L，例如可以是5.08mg/L、6mg/L、7mg/L、8mg/L、9mg/L、10mg/L或10.2mg/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0026]优选地，步骤(2)所述生物质水热碳化废水的磷酸盐为3.76～68.8mg/L，例如可以是3.76mg/L、5mg/L、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质水热碳化废水资源化利用的可行性评估方法，其特征在于，所述可行性评估方法包括如下步骤：(1)确定实验样品以及实验作物；(2)将生物质水热碳化废水重复灌溉于实验样品中；(3)测定实验作物的生长指标以及实验样品的土壤肥力指标；(4)分析生物质水热碳化废水对实验作物生长和土壤肥力的影响。2.根据权利要求1所述的生物质水热碳化废水资源化利用的可行性评估方法，其特征在于，步骤(1)所述实验样品包括农田土壤；优选地，步骤(1)所述实验作物包括农作物；优选地，所述农作物包括水稻、玉米或青菜中的任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1或2所述的生物质水热碳化废水资源化利用的可行性评估方法，其特征在于，步骤(2)所述重复灌溉的次数为2
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5次；优选地，步骤(2)所述重复灌溉的施入量相同；优选地，步骤(2)所述生物质水热碳化废水的pH为4.16～5.67；优选地，步骤(2)所述生物质水热碳化废水的色度为1600～12800；优选地，步骤(2)所述生物质水热碳化废水的化学需氧量为2470～21500mg/L；优选地，步骤(2)所述生物质水热碳化废水的五日化学需氧量为1330～9850mg/L；优选地，步骤(2)所述生物质水热碳化废水的硝酸盐氮为5.08～10.2mg/L；优选地，步骤(2)所述生物质水热碳化废水的磷酸盐为3.76～68.8mg/L；优选地，步骤(2)所述生物质水热碳化废水的总氮为20.9～267mg/L；优选地，步骤(2)所述生物质水热碳化废水的总磷为9.16～75.8mg/L；优选地，步骤(2)所述灌溉过程中将生物质水热碳化废水设置五种浓度比例进行灌溉，具体如下：0％生物质水热碳化废水(对照组)，25％生物质水热碳化废水，50％生物质水热碳化废水，75％生物质水热碳化废水以及100％生物质水热碳化废水。4.根据权利要求1
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3任一项所述的生物质水热碳化废水资源化利用的可行性评估方法，其特征在于，步骤(3)实验作物的生长指标包括实验作物株高、产量或分蘖数中的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求4所述的生物质水热碳化废水资源化利用的可行性评估方法，其特征在于，所述实验作物株高采用尺量法测量；优选地，所述尺量法包括：在实验作物生长阶段，定期测量实验作物的株高；优选地，所述产量采用称重法测量；优选地，所述分蘖数采用计数法测量。6.根据权利要求1
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5任一项所述的生物质水热碳化废水资源化利用的可行性评估方法，其特征在于，步骤(3)所述土壤肥力指标包括土壤pH值、土壤有机质含量、土壤总氮含量、土壤总磷含量、土壤总钾含量、土壤无机氮含量以及土壤速效磷含量。7.根据权利要求6所述的生物质水热碳化废水资源化利用的可行性评估方法，其特征在于，所述土壤pH采用电位测定法进行测定；优选地，所述土壤有机质含量采用重铬酸钾容量法进行测定；优选地，所述土壤总氮含量采用全自动定氮仪法进行测定；
优选地，所述土壤总磷含量采用NaOH熔融
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【专利技术属性】
技术研发人员：李亚洲，王永，张进，黎福斌，刘传亮，赵晓明，王明洋，夏宏蕾，
申请(专利权)人：吉林电力股份有限公司浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：