[发明专利]一种堆肥渗滤液中氮素流失阻控的集成方法

说明书

本发明提供了一种堆肥渗滤液中氮素流失阻控的集成方法。该方法包括下述步骤：(1)将堆肥渗滤液中氮素含量调控到200‑1000mg/L后，进行水热处理；(2)将水热处理后的堆肥渗滤液氮素浓度控制在50‑150mg/L，加入镁剂溶液、磷盐溶液、pH值调控剂，采用鸟粪石结晶法进行结晶，得到鸟粪石晶泥和处理后的堆肥渗滤液；(3)将处理后的堆肥渗滤液以水热炭为吸附剂进行流化态吸附反应，收集吸附后的水热炭。本发明的方法可以高效阻控回收堆肥渗滤液中的氮素。采用水热技术，实现堆肥渗滤液中高分子有机态氮的快速无机化；采用鸟粪石结晶和水热炭吸附耦合技术，实现无机态氮素的高选择性阻控回收，氮素回收率大于98％。

技术领域

本发明涉及一种堆肥渗滤液中氮素流失阻控的集成方法。

背景技术

我国是传统的农业大国，养殖业正向规模化、集约化快速发展，导致产生大量的畜禽粪便。目前，全国畜禽粪污年产量约38亿吨，综合利用率不足60％，高效利用率不足50％，其中规模养殖业产生的畜禽粪便经无害化处理率不足10％。2010年《全国第一次污染源普查公报》显示，畜禽养殖业排放的化学需氧量达到1268.26万吨，占农业源排放总量的96％；总氮和总磷排放量为102.48万吨和16.04万吨，分别占农业源排放总量的38％和56％。畜禽粪污成为农业面源污染的主要来源。据国家统计年鉴显示，2015年底生猪有45112.50万头，牛期末数量为10817.27万头，羊31099.69万只，家禽出栏量达到1198720.60万只。好氧堆肥发酵是畜禽粪便处理与资源化利用的主要技术，但是由于畜禽粪便的高含水率特性，在进行好氧堆肥发酵处理时会产生渗滤液。畜禽粪便高温好氧堆肥初期产生的堆肥渗滤液呈碱性，不仅含有大量的有机质，还含有高浓度的氨氮(NH₃-N)、硝态氮，以及磷酸盐、重金属、细菌等。如果渗滤液处理不当，既会造成大量氮素资源的流失，又会对环境产生严重污染。

处理堆肥渗滤液的技术主要有生物处理(包括膜生物反应器、UASB等)，化学处理(结晶法，吸附法，反渗透等)，或是将其结合使用。但是，阻控堆肥渗滤液中氮素流失，主要有两方面困难，第一，堆肥渗滤液中氮素不仅仅以铵态氮的形式存在，还存在大量高分子有机态氮，难以直接回收，第二，堆肥渗滤液中存在大量伴存物质，对高选择性回收氮素造成困难。

针对堆肥渗滤液中存在大量高分子有机态氮，难以直接回收的问题，张文艺等(上向流曝气生物滤池中有机氮沿程转化规律与生物特性研究[J].农业工程学报,2008,24(6):234-238)采用曝气生物滤池同步进行有机氮的无机化(氨化与硝化)技术，90％以上的溶解性有机氮(DON)转化为无机氮，但受限于氧扩散方式等因素的制约，转化速率较慢。He等(Composition,removal,redox,and metal complexation properties of dissolvedorganic nitrogen in composting leachates[J].Journal of Hazardous Materials,2015,283(227):227-233)采用UASB-A/O-MBR联用高级氧化技术将堆肥渗滤液中的大部分有机氮(蛋白质化合物和胺)转化为无机氮，但存在操作工艺复杂的问题。

针对堆肥渗滤液中存在大量伴存物质，难以针对性处理氮素的问题，Wang等(Nitrogen recovery from low-strength wastewater by combined membranecapacitive deionization(MCDI)and ion exchange(IE)process[J].ChemicalEngineering Journal,2017,316:1-6)采用膜电容去离子结合离子交换技术，有效抑制二价阳离子钙镁对氮素离子交换吸附解吸过程的影响，但存在能耗过高，处理批量小的问题。

目前，单一的工艺单元已无法满足堆肥渗滤液中氮素资源化回收的技术需要，开发集成技术，克服现有技术难题，实现氮素资源从堆肥渗滤液中的高效回收，具有重要价值。因此，开发一种堆肥渗滤液中氮素流失阻控的集成技术及应用方法具有重要的现实意义。