一种利用禽畜粪污制备固体缓释肥和液体有机肥的方法与流程

本发明属于固废资源化处理，具体涉及一种利用禽畜粪污制备固体缓释肥和液体有机肥的方法。

背景技术：

1、随着畜禽养殖行业的快速发展，禽畜粪污总量也在不断增加，每年禽畜粪污产生量约38亿吨，但其有效利用率却不足60％。畜禽粪污处理不及时会造成很多污染情况，粪污中含有的细菌、病毒、寄生虫等会造成人、畜传染病的蔓延；在露天环境下堆积的粪便也会散发氨气甚至是硫化氢，造成大气污染并影响人的安全；同时，禽畜粪污中含有的n、p、k等元素，可作为生物有机肥促进植物生长，替代传统的工业化肥使用。因此，将畜禽养殖废弃物进行资源化利用，来制备可用于农业生产的有机肥料已成为兼具环保和经济效益的方案。

2、堆置发酵工艺是常见的处理畜禽粪污的方法，其通过在人工控制的好氧条件下，在一定水分、c/n比和通风条件下，通过微生物发酵作用，将对环境有潜在危害的有机质转变成无害的有机肥等。但由于不同畜种粪便的元素组成和含水量不一样(不同畜禽粪污中的元素组成如表1所示)，采用同一方案处理不同的粪污很容易出现发酵不彻底，进而导致有机肥产品携带致病微生物的情况。鉴于此，专利cn116621409a公开了一种畜禽粪污资源化处理设备，通过预处理将粪污进行固液分离，再用好氧生物活化剂对液体部分进行处理，降低液体cod和氨氮达到可排放标准。该方法对粪污固体部分进行发酵处理，会导致大量可溶性的植物营养元素(p，k)的损失以及排放水富营养化的问题。此外，堆置发酵技术处理粪污还具有耗时长(45-60天)、需要反复翻堆、发酵池占地面积大、发酵产生气体易引发二次污染等缺点，达不到大型养殖场的实际需求。

3、沼气法是指对畜禽粪污进行厌氧处理，经过充分发酵的沼液可以用作肥料，沼气可用于发电。如专利cn116239277a提出一种畜禽粪污湿式厌氧发酵方法，该方法通过先对粪污进行菌种富集，再逐步提高发酵设备里的粪污处理负荷，通过间断性出料-进料持续获得沼气，但是这种近似连续性的发酵过程对设备要求很高，需要不停的搅拌，还需要时刻监测发酵设备内物料的各项指标(ph值、温度、含固率、c/n比、挥发性有机酸、总无机碳、沼气产气量)以达到稳定的发酵环境，而且为了维持稳定的发酵环境，在不同阶段的进料量需要反复调整，导致操作很复杂，对人工操作要求很高，且发酵周期限制了其粪污处理量，不利于大规模推广应用于大型养殖场产生的畜禽粪污。

4、物理热解法可以短周期、高效地处理大量畜禽粪污，并得到碳基燃料。例如专利cn112830656a介绍了一种污泥与畜禽粪污协同热解的方法。其通过将污泥与沼渣混合均匀，经过热解碳化(300-500℃)和热解活化(900-1000℃)过程得到高品质生物炭，这种工艺处理周期缩短到2h以内，然而这种方法对设备成本高，且耗能较大，可预期收益低，此种方法较难实现大规模、可持续性生产。

5、氧化塘法是一种利用天然净化能力对污水进行处理的工艺的总称，主要用于固液分离后的污水的处理，具有成本低、操作简单的优点。如专利cn 115872585a介绍了一种零排放处理畜禽粪污的方法，通过固液分离后的污水依次经过秸秆过滤池、藻类-菌剂转化池进行无害化处理。但该方法处理周期长，所需的氧化塘面积很大，难以配套一般的中小型养殖场，且氧化塘水体中的大肠杆菌、蛔虫卵等指标难以达到土地可吸纳的标准，大面积的氧化塘引发的恶臭、苍蝇也会对周围居民的健康造成不利影响。

6、有机质水热技术是指在一定的温度和压力条件下，有机物物料经过水热反应分解并转化为类腐殖酸有机聚合物，同时有机物料中的n、p、k向液相中富集。与传统的堆置发酵技术处理生物质废弃物相比，具有物料选择范围广、养分保留量高、操作周期短、处理量大、方便自动化管理等优势，更适合大规模高效处理禽畜粪污。

7、粉煤灰、草木灰等是生物质或类煤物质焚烧后的残渣，将其做原料可以制备纳米级具有类沸石结构的铝硅酸盐晶体材料。但上述制备方法普遍较为复杂，成本较高。而目前将粉煤灰、草木灰等原料通过水热纳米化过程与禽畜粪便进行协同处理，以制备优质固体缓释肥和液体有机肥的技术还鲜有报道，其工艺技术条件需进一步研究突破。

技术实现思路

1、针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种利用禽畜粪污制备固体缓释肥和液体有机肥的方法。本发明方法可高效的处理大批量禽畜粪污并生产固体缓释肥和液体有机肥，具有处理周期短的优点。同时可以高效利用禽畜粪污中的总养分，得到的固体缓释肥及小分子液体有机肥对植物生长具有明显的促进作用。

2、本发明目的通过以下技术方案实现：

3、一种利用禽畜粪污制备固体缓释肥和液体有机肥的方法，包括如下步骤：

4、(1)将水、载体前驱体材料和禽畜粪便搅拌混合均匀，然后调节混合浆液ph值为2～8；所述载体前驱体材料为有机污泥、草木灰、粉煤灰中的至少一种；

5、(2)将步骤(1)的混合浆液加入到反应器中，升温至120～220℃进行水热反应；

6、(3)将步骤(2)反应完成后的浆液进行固液分离，固体产物经水洗、烘干，得到具有沸石分子筛结构的固体缓释肥，液体产物经浓缩后得到液体有机肥。

7、进一步地，所述禽畜粪便为猪粪、鸡粪、牛粪、羊粪中的任意一种或两种以上的混合物。

8、进一步地，步骤(1)中所述水、载体前驱体材料和禽畜粪便混合的质量比为5～20:1～5:1～10。

9、进一步地，步骤(1)中所述调节混合浆液ph值采用氢氧化钾、氨水、磷酸、硝酸、盐酸或硫酸。

10、进一步地，步骤(2)中所述反应器采用不锈钢高压反应釜，所述混合浆液加入到反应器中的体积占反应釜容积的40％～70％。

11、进一步地，步骤(2)中所述水热反应通过控制反应器顶部冷凝管中回流水的流量来调控温度。

12、进一步地，步骤(2)中所述水热反应的时间为2～4h。

13、进一步地，步骤(3)中所述固液分离采用压滤设备进行固液分离。

14、进一步地，步骤(3)中所述固体产物经水洗后的洗涤水作为步骤(1)的原料循环使用。

15、进一步地，步骤(3)中所述固体缓释肥应用于有机氮肥、土壤改良剂、工业吸附剂；所述液体有机肥应用于滴灌农业、喷灌农业、水培农业。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、(1)本发明方法在禽畜粪便有机质水热过程中加入一定量的有机污泥、粉煤灰、草木灰等载体前驱体材料，可以得到优质的固体缓释肥，能代替传统化肥施用，改善土壤质量，提高土壤肥力，结合节水保水能力可治理荒漠化，还可以减少面源污染，从根源上解决黑臭水体、富营养化等环境污染问题。

18、(2)本发明方法实现了畜禽粪污的高效处理，通过简单的工艺和设备，可实现短周期、大规模处理畜禽粪污，而且整个工艺不产生额外的污染物。

19、(3)本发明实现了畜禽粪污的资源化综合利用，综合利用了畜禽粪污中高含量的植物营养元素(n、p、k)，获得可用于农业的固体缓释肥和小分子有机液肥，为畜禽粪污的处理提供了一个绿色环保、可持续、有经济效益的方案。

20、(4)采用本发明方法得到的固体缓释肥能够显著增强土壤的固氮能力，持续维持土壤高氮素水平，进而提高作物产量和品质。