农村废弃物综合利用的方法

技术领域

本发明涉及环境工程技术领域，具体涉及一种农村废弃物综合利用的方法。

背景技术

改善农村人居环境，是实施乡村振兴战略的重点任务，事关广大农民根本福祉。秸秆和粪污是农村产生量大、面广的两种废弃物。为改善大气质量，全国范围内开展了禁止露天焚烧和秸秆还田的工作。但是，一方面部分地区秸秆随意丢弃和焚烧现象仍屡禁不止，造成资源巨大浪费，带来空气重度污染，严重影响交通安全。另一方面，由于我国耕地面积较少，大部分的农用地并没有条件实现轮耕轮休，还田秸秆在耕种间隙难以完全腐烂，造成了一定程度的病虫害并影响了作物的生长。同时我国农业耕种过程中大量使用化肥，化肥的过量使用造成了土壤侵蚀、酸化和盐碱化。农村养殖过程产生的粪污是一种传统的有机肥，但是如果使用不当容易造成的严重的生态环境影响，同时肥效也打不到保障。将秸秆和粪污进行综合利用，是解决农村秸秆和粪污污染问题的根本出路，也是治本之策。

专利CN202110902202.5提供一种农村有机垃圾无害化与资源化处理的方法，包括：分别对餐厨垃圾、粪便和秸秆进行预处理，得到预处理餐厨垃圾、预处理粪便和预处理秸秆，并对活性炭进行改性处理，所述改性处理包括：将所述活性炭和尿液混合后过滤，所得滤渣为改性活性炭；将所述预处理餐厨垃圾、所述粪便和所述秸秆混合，得到混合物，向所述混合物中加入所述改性活性炭和接种物，进行厌氧发酵，以产生沼气。

但上述专利未涉及对农村废弃物进行综合利用，未能实现秸秆炭化还田，未将农村常见废弃物进行充分转化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术在处理农村废弃物时，结合农村废弃物的产生特点、农村用肥特点、用水特点、用能特点以及各种废弃物处理利用过程作为协同整体考虑，解决效率低易产生二次污染等问题，提供一种充分利用农村常见废弃物制取农用水、肥、燃气的废弃物综合利用方法。

本发明的目的是提供一种农村废弃物综合利用的方法，包括如下步骤：

(1)将农村废弃物进行分选，得到秸秆、粪污，将得到的秸秆经破碎处理得到碎秸秆；

(2)将所述碎秸秆经低温热解得到热解气、生物炭，将得到的热解气进行回收；

(3)在步骤(1)得到的粪污中加入步骤(2)得到的生物炭进行厌氧发酵处理，得到沼气、沼渣、沼液；

(4)将步骤(3)得到的沼渣经好氧堆肥得到腐殖土；

(5)将上述得到的所述腐殖土、生物炭、沼液经充分混合后，得到半固态缓释肥。

优选地，所述步骤(1)中的破碎处理为粗破碎。经过粗破碎后的秸秆碎屑更有利于后续热解过程中挥发份的析出以及控制制备得到的生物炭的粒径为5mm～5cm，同时，粗破碎后的秸秆碎屑具有更大的比表面积，可以更好的与沼渣混合，有利于好氧堆肥的发酵。

优选地，将步骤(2)中得到的高温状态的热解气进行回收作为低温热解的能源。及时地将热解得到的高温状态的热解气进行回收为低温热解处理供能，使能源得到高效化的循环利用。

优选地，所述步骤(2)中，低温热解的温度为300～500℃。在相对较低的温度下热解可以使制备的生物炭生物质保留特有羟基、酚羟基、羧基、脂肪族双键、芳香化等结构，提升生物炭的生物亲和性，增强生物炭在后续厌氧发酵强化、好氧堆肥强化过程中发酵微生物的富集效果，更有利于生物炭施放到土壤后进行保水、保肥以及与生物菌群保持作用。

优选地，将所述步骤(2)中得到的热解气经净化后，得到农用燃气。

优选地，将所述步骤(3)中得到的沼气经净化后，得到农用燃气。

优选地，所述步骤(4)中，在好氧堆肥的发酵过程中加入所述秸秆碎屑，调节好氧堆肥发酵过程中的碳氮比C/N为20～50：1。

优选地，所述步骤(5)中，先将所述腐殖土、生物炭进行混合得到固态混合物，再将所述固态混合物与沼液充分混合。

进一步优选地，所述固态混合物与沼液的重量比为0.5～0.6:1。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、经过粗破碎后的秸秆碎屑更有利于后续热解过程中挥发份的析出以及控制制备得到的热解碳的粒径，同时，粗破碎后的秸秆碎屑具有更大的比表面积，可以更好的与厌氧沼渣混合，有利于好氧堆肥过程的进行。

2、在相对较低的温度下热解可以较好的使制备的生物炭生物质保留特有羟基、酚羟基、羧基、脂肪族双键、芳香化等结构，提升生物炭的生物亲和性，增强生物炭在后续厌氧发酵强化、好氧堆肥强化过程中发酵微生物的富集效果，以生物炭施放到土壤后的保水、保肥及生物菌群保持作用。

3、粪污经添加生物炭强化厌氧发酵得到沼气、沼渣、沼液。热解得到的生物炭为碱性，并拥有较大的比表面积为微生物提供生物载体，可有效提升发酵系统的缓冲能力，缓解厌氧系统酸化问题，缩短产甲烷停滞期，提升厌氧发酵过程稳定性及甲烷产量。

4、腐殖土、生物炭、沼液经混合后得到半固态缓释肥。生物炭的碱性表面及大比表面积可改良土壤内部结构，改善土壤的保水能力，同时有助于改善土壤酸化问题，提高农作物产量。

5、高温状态的热解气可作为低温热解的能源，剩余的热解气可经净化后作为农用燃气。部分沼气可用于燃烧为低温热解处理供热，沼液可用于农业灌溉用水和液态肥，沼渣经好氧堆肥可得到腐殖土。

附图说明

图1为本发明农村废弃物综合利用方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除特别说明，本发明使用的设备和试剂为本技术领域常规市购产品。

实施例1

请参见图1所示，本实施例1的农村废弃物综合利用的方法，包括如下步骤：

(1)将农村废弃物进行分选，得到秸秆、粪污，将得到的秸秆经粗破碎处理得到秸秆碎屑，秸秆碎屑也可以叫秸秆末；经粗破碎处理后得到的秸秆碎屑的粒径为1cm；

(2)将所述秸秆碎屑经300℃热解得到热解气、生物炭，将得到的热解气进行回收；其中，高温状态的热解气进行回收作为低温热解的能源，剩余的热解气可经净化后作为农用燃气；

(3)在步骤(1)得到的粪污中加入步骤(2)得到的生物炭，在pH7.1、发酵温度33℃、生物炭添加量7％、粪污干物质浓度10％的条件下进行厌氧发酵处理，得到沼气、沼渣、沼液；将得到的部分沼气用于燃烧为低温热解处理供热，剩余沼气经净化后得到农用燃气，沼液可用于农业灌溉用水和液态肥；

(4)将步骤(3)得到的沼渣经好氧堆肥得到腐殖土；在好氧堆肥的发酵过程中加入秸秆碎屑，调节好氧堆肥发酵过程中的碳氮比C/N为25：1。

(5)将上述得到的所述腐殖土、生物炭进行混合得到固态混合物，再将所述固态混合物与步骤(3)得到的沼液充分混合，使固态混合物与沼液的重量比为0.75:1，得到半固态缓释肥。

实施例2

请参见图1所示，本实施例2的农村废弃物综合利用的方法，包括如下步骤：

(1)将农村废弃物进行分捡，得到秸秆、粪污，将得到的秸秆经粗破碎处理得到秸秆碎屑，秸秆碎屑也可以叫秸秆末；经粗破碎处理后得到的秸秆碎屑的粒径为5cm；

(2)将所述秸秆碎屑经500℃热解得到热解气、生物炭，将得到的热解气进行回收；其中，高温状态的热解气进行回收作为低温热解的能源，剩余的热解气可经净化后作为农用燃气；

(3)在步骤(1)得到的粪污中加入步骤(2)得到的生物炭，在pH7.2、发酵温度30℃、生物炭添加量7％、粪污干物质浓度10％的条件下进行厌氧发酵处理，得到沼气、沼渣、沼液；将得到的部分沼气用于燃烧为低温热解处理供热，剩余沼气经净化后得到农用燃气，沼液可用于农业灌溉用水和液态肥；

(4)将步骤(3)得到的沼渣经好氧堆肥得到腐殖土；在好氧堆肥的发酵过程中加入秸秆碎屑，调节好氧堆肥发酵过程中的碳氮比C/N为30：1。

(5)将上述得到的所述腐殖土、生物炭进行混合得到固态混合物，再将所述固态混合物与步骤(3)得到的沼液充分混合，使固态混合物与沼液的重量比为1:1，得到半固态缓释肥。

实施例3

请参见图1所示，本实施例3的农村废弃物综合利用的方法，包括如下步骤：

(1)将农村废弃物进行分捡，得到秸秆、粪污，将得到的秸秆经粗破碎处理得到秸秆碎屑，秸秆碎屑也可以叫秸秆末；经粗破碎处理后得到的秸秆碎屑的粒径为5mm；

(2)将所述秸秆碎屑经400℃热解得到热解气、生物炭，将得到的热解气进行回收；其中，高温状态的热解气进行回收作为低温热解的能源，剩余的热解气可经净化后作为农用燃气；

(3)在步骤(1)得到的粪污中加入步骤(2)得到的生物炭，在pH7.0、发酵温度35℃、生物炭添加量7％、粪污干物质浓度10％的条件下进行厌氧发酵处理，得到沼气、沼渣、沼液；将得到的部分沼气用于燃烧为低温热解处理供热，剩余沼气经净化后得到农用燃气，沼液可用于农业灌溉用水和液态肥；

(4)将步骤(3)得到的沼渣经好氧堆肥得到腐殖土；在好氧堆肥的发酵过程中加入秸秆碎屑，调节好氧堆肥发酵过程中的碳氮比C/N为40：1。

(5)将上述得到的所述腐殖土、生物炭进行混合得到固态混合物，再将所述固态混合物与步骤(3)得到的沼液充分混合，使固态混合物与沼液的重量比为0.5:1，得到半固态缓释肥。

本发明适用于农村废弃物的综合利用，将农村废弃物进行综合利用，将废弃物转化为农用燃气、半固态肥及灌溉用水/液态肥。较相较于现有技术实现了农村废弃物的综合，并以生物炭为载体，生产缓释肥和土壤改良剂，实现秸秆炭化还田。可改良土壤、培肥地力、修复农田、提高作物产量和品质的农用肥，遏制土壤退化、改善耕地质量。

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。