[发明专利]一种畜禽粪水重金属钝化与养分氮磷回收的集成处理方法

说明书

本发明提供一种畜禽粪水重金属钝化与养分氮磷回收的集成处理方法，利用电离辐照/铁碳微电解流化床的集成技术实现重金属元素的钝化和养分氮磷的活化释放，利用碟管式反渗透/鸟粪石结晶/载水合氧化铁水热炭的集成技术实现养分氮磷的高效回收。铜锌铅铬钝化率大于90％，氮素回收率大于90％，磷素回收率大于95％。

技术领域

本发明属于农业资源与环境技术领域，具体涉及一种畜禽粪水重金属钝化与养分氮磷回收的集成处理方法。

背景技术

近年，随着人口增长和经济发展，人们对肉蛋奶畜禽产品需求增大。但是，集约化养殖畜禽粪水所带来的资源环境问题日益突出。随着养殖业和饲料工业的发展，现代集约化养殖已发生显著变化，在饲料中添加Cu、Zn、Fe、As等微量元素可起到提高饲料利用率，减少疾病发生率，改善动物生长机能等作用。由于畜禽本身对微量元素的吸收有限，导致大部分重金属元素无法被吸收而随畜禽粪水排放进入环境中。同时，畜禽粪水含有大量氮磷钾等营养元素，有利于提高土壤肥力，促进养分循环，提高作物的品质与产量。畜禽粪水的无序化处置不仅会造成氮磷养分资源的浪费，流入环境还会导致水体富营养化，破坏生态平衡。因此，对畜禽粪水的合理处置，不仅需要进行无害化，减少重金属等有害物质的环境风险，同时也需要对养分氮磷进行高效的资源回收。

目前，畜禽粪水重金属元素钝化主要存在以下难点：1.钝化重金属效能低，易造成二次污染。粪污中重金属无法被清除，只能通过形态迁移，降低其活性。常见的使用外源螯合剂固化重金属，一方面容易造成二次污染，同时化学药剂成本较高，且无法保证较高的固化率。2.钝化重金属易复活。由于畜禽粪污中有机物丰富，不同形态的重金属元素易与伴存物质结合，恢复活性。同时，对于畜禽粪水氮磷营养元素的回收，面临的难点主要有：1.畜禽粪水中的养分氮磷主要以微溶态和有机态存在于大量固形物中，难以直接回收利用；2.由于畜禽粪水中有机及无机伴存物质较多，会掺杂氮磷回收产品的纯度和养分有效性。

针对畜禽粪水重金属元素难钝化，易迁移且存在二次污染的问题。主要处理方法包括：一是以人工湿地为主的生物处理方法。Jorge等(Cortesesquivel J A,Giácomanvallejos G,Barceloquintal I D,et al.Heavy Metals Removal from SwineWastewater Using Constructed Wetlands with Horizontal Sub-Surface Flow[J].Journal of Environmental Protection,2012,3(8),871-877)使用人工水平潜流湿地来处理猪场废水中的重金属，当水力停留时间达到96h，可以保证Zn的去除率98％以上，但生物处理方法耗时长且受环境(温度、降雨)因素干扰大，效果不稳定。二是物化处理技术，如活性炭吸附法、微电解法等。毛一鸣等(毛一鸣,汪志敏,陈国和.铁碳微电解对畜禽废水的处理[J].绍兴文理学院学报,2016,36(7),95-99)利用铁碳微电解技术处理畜禽废水，处理后废水中的Cu,Zn去除率分别达到62.8％和78.7％。微电解技术具有操作简便、效果明显且无二次污染等优点，但由于畜禽粪水中含有大量固形物和复杂成分，制约其处理效果。