一种沼液与秸秆碱预处理液混合发酵制备液态有机肥的方法

技术领域

本发明涉及废水资源化利用和环境保护领域，具体涉及一种沼液与秸秆碱预处理液混合发酵制备液态有机肥的方法。

背景技术

沼液是餐厨垃圾、畜禽粪便等原料经厌氧发酵后的剩余液体，含有丰富的氮、磷、小分子有机物等营养物，通常被作为肥料用于作物生长。由于土壤有限的承载量，沼液作为农作物肥料的施用量有限，沼气工程产生的大量沼液无法得到快速消纳，增加了沼液处置成本并影响了沼气工程的持续健康运营，拓宽沼液利用途径是解决沼液滞纳的有效方法。沼液通常气味较臭，不适合作为盆栽肥料，因此脱除沼液臭味是拓宽其利用途径的关键。

秸秆是农作物废弃物，将其生化炼制生产生物燃料或化学品必须经过预处理，碱法是一种温和的预处理方法，主要脱除秸秆组分中的木质素和部分半纤维素。碱处理秸秆通常被直接作为原料用于厌氧发酵产沼气，之后经固液分离获得沼液和沼渣用于制备有机肥，该过程耗时较长，且未能有效解决沼液产量大的问题。

发明内容

本发明针对沼液现有利用途径窄，净化处置增加成本，秸秆碱预处理液资源化利用效率低的问题，提供一种沼液与秸秆碱预处理液混合发酵制备液态有机肥的方法，通过沼液除臭并部分脱除氨氮后与秸秆碱预处理液好氧混合发酵，获得无臭味、肥效提升的液态有机肥。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

本发明的目的是提供一种沼液与秸秆碱预处理液混合发酵制备液态有机肥的方法，包括如下步骤：

(1)将粉碎后的农作物秸秆与1wt％～2wt％碱液以固液比1:10～1:20混合后，在50℃～80℃处理2～4h后固液分离，得到秸秆碱预处理液；

(2)将沼液在28℃～32℃、80～120rpm、空气通气量为0.1～1L/min的条件下发酵1～2天后，加入等体积pH调整为8～10的秸秆碱预处理液，在相同条件下继续发酵1～5天，再采用酸调发酵液pH至中性，得到液态基肥；

(3)向液态基肥中添加磷肥和钾肥，调配混合液中N:P:K的质量比为1:(0.02～1):(0.2～2)，制成液态有机复合肥。

本发明提出将秸秆碱预处理液与沼液混合可以削弱沼液的臭味，并互相补充有机和无机营养，混合液经好氧发酵，得到液态有机复合肥。其具体步骤为用氢氧化钾溶液处理农作物秸秆获得预处理液并调pH为8～10，然后将沼液好氧发酵除臭并部分脱除氨氮后与pH调整的秸秆碱预处理液混合发酵一段时间，最后调整混合发酵液pH至中性，调配N:P:K比例至合适的范围，获得液态有机复合肥，该方法可消除沼液臭味并显著提升肥效，具有较好的应用前景。

优选地，步骤(1)所述的粉碎后的农作物秸秆的粉碎的具体步骤为：收集农作物秸秆，晾干至含水率≤5wt％，粉碎至20目以上，得到粉碎后的农作物秸秆。

优选地，步骤(1)所述的农作物秸秆包括玉米秸秆、水稻秸秆和小麦秸秆。

优选地，步骤(1)所述的碱为氢氧化钾。

优选地，步骤(2)所述的沼液来源于餐厨垃圾或畜禽粪便的厌氧发酵过程。

优选地，步骤(2)中使用乙酸、柠檬酸或磷酸调节秸秆碱预处理液的pH为8～10。

优选地，步骤(2)中采用酸调发酵液pH至中性的酸性调节剂为乙酸、柠檬酸或磷酸。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明可实现沼液应用范围由田间拓宽到室内，提升秸秆碱预处理液资源化利用效率，消除了沼液和秸秆碱预处理液净化处置工段，且沼液和秸秆碱预处理液的肥料化产品开发可增加产业链收益。

2、本发明与现有技术公开的沼液制备有机肥有着本质的区别。一方面本发明利用沼液自身的微生物菌群，通过好氧发酵脱除其臭味，拓宽沼液利用范围，另一方面本发明利用碱法处理秸秆，将其预处理液与沼液混合发酵，可提升预处理作为肥料的品质，同时实现秸秆的快速高效还田。相比于传统的秸秆直接还田，本发明也可在1天内将秸秆还田，且不会造成对土壤结构的破坏，相比于秸秆堆肥还田至少需要20天，本发明在提升肥料品质的前提下，最快可在3天内将秸秆还田。本发明将秸秆碱预处理液与沼液混合，可相互补充营养元素和有机质，实现两者的高效资源化利用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。以下实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件；所使用的原料、试剂等，如无特殊说明，视为可以通过常规市场等商业途径得到的原料和试剂。本发明提出的固液比指固体和液体的质量与体积比，单位：g/mL。

下述实施例用于调整液态基肥氮、磷、钾比例的原料为市售磷肥和钾肥。下述实施例中农作物秸秆优选为玉米秸秆。

实施例1

一种沼液与秸秆碱预处理液混合发酵制备液态有机肥的方法，包括如下步骤：

(1)收集农作物秸秆，晾干至含水率≤5wt％，粉碎至20目以上，将粉碎秸秆与1wt％KOH溶液以固液比1:20混合后，在80℃处理2h后固液分离，得到秸秆预处理液；

(2)将餐厨垃圾厌氧发酵后的沼液在28℃、80rpm、空气通气量为0.1L/min的条件下发酵2天后，加入等体积用磷酸调整为pH8的秸秆碱预处理液，在相同条件下继续发酵5天，再采用磷酸调pH至中性，得到液态基肥；

(3)添加磷肥和钾肥，调配混合液中N:P:K的质量比为1:0.02:0.2，制成液态有机复合肥。

实施例2

一种沼液与秸秆碱预处理液混合发酵制备液态有机肥的方法，包括如下步骤：

(1)收集农作物秸秆，晾干至含水率≤5wt％，粉碎至20目以上，将粉碎秸秆与1.5wt％KOH溶液以固液比1:15混合后，在65℃处理3h后固液分离，得到秸秆预处理液；

(2)将鸡粪厌氧发酵后的沼液在30℃、100rpm、空气通气量为0.5L/min的条件下发酵2天后，加入等体积用柠檬酸调整为pH9的秸秆碱预处理液，在相同条件下继续发酵3天，再采用柠檬酸调pH至中性，得到液态基肥；

(3)添加磷肥和钾肥，调配混合液中N:P:K的质量比为1:0.5:1，制成液态有机复合肥。

实施例3

一种沼液与秸秆碱预处理液混合发酵制备液态有机肥的方法，包括如下步骤：

(1)收集农作物秸秆，晾干至含水率≤5wt％，粉碎至20目以上，将粉碎秸秆与2wt％KOH溶液以固液比1:10混合后，在50℃处理4h后固液分离，得到秸秆预处理液；

(2)将猪粪厌氧发酵后的沼液在32℃、120rpm、空气通气量为1L/min的条件下发酵1天后，加入等体积用乙酸调整为pH10的秸秆碱预处理液，在相同条件下继续发酵1天，再采用乙酸调pH至中性，得到液态基肥；

(3)添加磷肥和钾肥，调配混合液中N:P:K的质量比为1:1:2，制成液态有机复合肥。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。