[发明专利]一种生物质水热碳化废水资源化利用的可行性评估方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

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。

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。

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。

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。

发明内容

本发明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。本发明采用盆栽实验，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。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：