一种禽畜粪便的环保、高值化处理方法及所得产品与流程

本发明属于生物源有机废弃物处理，具体涉及一种禽畜粪便的环保、零排放(废渣、废液、废气全部回收利用)、高值化处理方法及所得产品。

背景技术：

1、随着农业生产活动以及养殖业的迅猛发展，产生了大量的生物源有机废弃物，如禽畜粪便。未经处理的禽畜粪便不仅存在着病原菌污染，而且污染着地下水、地表水、土壤、农作物等，造成了严重的环境污染问题；另外禽畜粪便存在恶臭气味难以加工，同时含有抗生素、芳香烃、重金属等有毒有害物质，严重影响了人类生活健康。因此，针对禽畜粪便这种生物源有机废弃物的无害化处理技术一直以来受到了人们的广泛研究。

2、起初针对禽畜粪便较为简单的处理方法有填埋法、焚烧法和堆肥法，然而这三种方法均存在较大弊端：填埋法的占地面积大，填埋后的垃圾容易对土壤、地下水及大气造成二次污染，周边环境易滋生蚊虫，散发臭气，同时严重浪费资源；焚烧法剩余的炉渣需要填埋，造成二次污染，特别是焚烧过程中容易产生二噁英等有害物质，另外资源也得不到再利用；堆肥法虽然得到了资源再利用，但存在禽畜粪便中的重金属得不到有效控制，重金属含量较高，且处理时间较长，所需场地大。因此，这三种处理技术水平较低，很难实现对禽畜粪便的无害化和资源化处理，更无法形成对禽畜粪便的高值化产业加工处理方案。

3、后续比较普及的禽畜粪污废弃物资源化利用处理技术是三沼(沼气、沼渣、沼液)技术。三沼技术主要将粪污废弃物通过厌氧发酵产生甲烷沼气能源，消化掉粪污的有机质，实现粪污废弃物的能源化利用。该技术的沼气虽然得到了能源化利用，但产生了大量沼渣沼液，其物质内能已转化成沼气能源，残余的内能不再具有商品有机肥的价值，形成大量沼渣沼液的滞留堆积和处理难题，从而影响了整个三沼技术处理工程的高值化产业进行。

4、随着对有机农业的无公害、绿色环保和可持续发展要求，采用微生物发酵有机废弃物料，工业化生产有机肥成为一种大趋势。有机肥可以由人畜粪便制备而成，通过微生物发酵消除了其中的有毒有害物质，并富含大量有益物质。然而，这种处理方法由于需要投入菌种，不仅增加了配置工艺的难度，难以实现自动化生产，而且存在处理周期长、处理效率低、占地面积大、环境污染严重等问题，降低了处理禽畜粪便带来的经济效益。另外，目前的微生物发酵方法生产获得的有机肥存在产品单一、生物转化率低、营养不齐全、肥效较差的问题，因此同样难以实现禽畜粪便的无害化与高值化处理。

5、近年来，热化学液化技术发展比较迅速，生物质液化是在高温高压条件下生物质与液体介质发生复杂的热化学反应生成生物质油的过程。这种生物质液化处理技术包括热裂解和直接液化两种方式，对于热裂解技术而言，其存在油浴热裂解条件苛刻、加热速率高、反应停留时间短等问题，生产过程难以控制。相比于热裂解技术，直接液化技术的条件相对温和，反应更为可控，但是生物质液化技术对设备及操作条件的要求比较高，目前生物质液化技术还处于起步阶段。

6、水热处理技术是当前应用化学的热点技术之一，它是指在一定温度(高于200℃)和压力条件使水保持在超临界或亚临界状态下，有机物发生以降解为主的热解、水解和溶解反应以及有氧参加的氧化反应的过程。利用亚临界水和超临界水气化可使废弃物中的纤维素类、木质素、淀粉类、油脂类、有机有毒物质以及部分塑料等进行分解，使大分子物质降解为作物易被作物利用的小分子脂肪酸、蛋白质、氨基酸、多肽和低聚糖等有机物。然而，亚临界水气化和超临界水气化反应过程与水解和热解有密切关系，水不仅作为反应物参与反应，而且作为催化剂对亚/超临界水气化过程产生重要影响。

7、采用亚/超临界水解处理禽畜粪便的方法主要分为简单的无害化处理技术以及多项工艺结合的技术。然而，简单的亚/超临界水解处理技术虽然能够实现禽畜粪便的无害化处理，但是获得的有机肥肥效很低，且其中的重金属含量较高，该处理方式的经济性很低。另外，较为复杂的多项工艺结合的无害化处理技术存在处理工艺复杂、处理设备庞大、设备成本高的问题，如亚临界水解处理技术需要结合超声处理或微生物发酵处理，如超临界水气化处理技术对操作条件要求苛刻，高压、高温、极端的ph值带来的设备腐蚀性问题较为严重。

8、因此，目前这两类临界水处理技术针对禽畜粪便要么仅能实现简单的无害化处理，但所得肥料的肥效低、重金属含量高，无法实现有机废弃物的高价值转化；要么存在处理方法较为复杂、处理成本较高、所得肥料的肥效低，以及对重金属的去除效果仍然不够理想的缺点，尚无法实现禽畜粪便的高值化处理。

9、例如申请号为“200710032663.1”，名称为“天然产物有效成分的超声强化亚临界水萃取方法及装置”的中国专利申请，采用了超声波处理和亚临界水萃取处理的方法，在超声波处理前对预处理的粒子大小要求较高，预处理成本较高，而且超声处理方法也无法实现工业化生产，虽然能够提高有机肥的肥效和活性，但是生产工艺复杂、生产成本高，无法实现畜禽粪便的高值化处理。

10、申请号为“201010580486.2”，名称为“亚临界水解处理城乡有机固废生产有机肥及设备”的中国专利申请，公开了一种亚临界水处理城乡有机固废生产有机肥的方法，然而该处理方法需要专业的水处理设备，其设备成本高、物料输入设备难度大，同时这种处理方法获得的有机肥的肥效差，对重金属的去除效果不佳，无法实现对畜禽粪便的高值化处理。

11、申请号为“201210247722.8”，名称为“一种有机固体废弃物再生资源化处理方法及设备系统”的中国专利申请，公开了一种亚临界工序处理沼渣废弃物的方法，然而该方法需要先对原料进行厌氧发酵处理，利用厌氧发酵工艺获得的沼气提供给亚临界水解系统所需的热量，才能很好实现降低能耗和低成本的目的，无法用于解决禽畜粪便直接处理带来的能耗大、成本高，且所得肥料的肥效较低、营养较差的问题，并不能实现禽畜粪便的高值化处理。

12、申请号为“201811070281.2”，名称为“一种以亚临界水热液化为核心的生态厕所系统及处理粪尿方法”的中国专利，公开了一种以亚临界水热液化为核心的生态厕所系统及处理粪尿方法，该方法实现了对粪尿的无害化和资源化处理，但是其整体处理工艺复杂，所需设备繁多，所得有机肥是通过复杂的后续处理工艺才实现了提升肥效的目的，并未实现对粪尿的高值化处理。

13、可见，现有用于禽畜粪便的处理技术存在以下缺点：一是处理工艺只能实现无害化处理，而无法实现高值化处理，其主要原因在于：(1)通过较为简单的无害化处理方法，获得的禽畜粪便处理生产所得有机肥的肥效很低；(2)能够提升有机肥肥效的方法，普通存在处理工艺较为复杂，设备成本高，无法有效控制肥料生产成本，禽畜粪便处理的经济性不高。二是现有的处理方法对重金属的去除效果较差，重金属残留污染问题无法得到有效解决。

14、因此，现有的各种处理畜禽粪便生产有机肥的方法，普遍存在生产工艺复杂、生产成本较高、重金属污染仍然较为严重，同时无法实现有机肥料的高肥效生产，仍然处于低值化生产水平。因此，如何提供一种畜禽粪便的环保、高值化处理技术，在简化处理工艺、降低生产成本的前提下，还能够实现有机肥的高肥效生产与重金属的高度去除，成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明就是为了解决上述技术问题，从而提供一种禽畜粪便的环保、无害化、高值化处理方法及所得产品。本发明的技术目的在于，一方面解决目前的禽畜粪便处理方法要么处理工艺简单存在有机肥肥效低、营养成分不齐全，导致处理工艺的低值化之间的矛盾；另一方面解决在提升肥效时要么存在处理工艺复杂、设备成本高、有机肥生产成本高，同时所得有机肥中重金属含量较高的问题。

2、本发明的目的之一是提供一种禽畜粪便的生物转化率高、环保、无污染、零排放(废渣、废液、废气全部回收利用)的高值化处理方法，包括以下步骤：

3、(1)将禽畜粪便含水量调节至76％～78％；

4、(2)将调节好含水量的禽畜粪便于密闭环境下，在温度120℃～175℃、压力4.3mpa～4.9mpa下处理30min～120min，即得到生物源固液相有机肥。

5、本发明提供的上述处理禽畜粪便的方法，只需通过调节禽畜粪便的含水量至相应范围，然后于密闭条件下在相应温度和压力下进行处理，即可得到一种生物源固液相有机肥。与现有其它处理方法相比，本发明的处理方法操作简单、处理成本低，且制备得到的生物源固液相有机肥的肥效好、活力高、营养齐全，特别是重金属含量极低，是一种禽畜粪便的环保、无污染、零排放(废渣、废液、废气全部回收利用)的高值化处理方法。

6、而目前现有的处理禽畜粪便的方法，要么存在处理工艺复杂、生产成本高、设备成本高、操作不便，要么制备得到的有机肥肥效低、营养不全、重金属污染较为严重等明显不足，均无法很好实现禽畜粪便的高值化处理。

7、进一步的是，所述禽畜粪便包括鸽子粪、猪粪、鸡粪、牛粪中的至少一种。

8、进一步的是，步骤(1)中所述调节含水量的方法为：测定各类生物源有机废弃物的含水率，然后通过补水或是干燥的方法将禽畜粪便的含水量调节至76％～78％。

9、进一步的是，步骤(1)中调节禽畜粪便调节含水量至77％。

10、进一步的是，步骤(2)中控制温度为150℃、压力为4.6mpa。

11、进一步的是，步骤(2)中处理时间为60min。

12、进一步的是，步骤(2)中还包括对处理后的产物进行固液分离处理，得到生物源固相有机肥和生物源液相有机肥。

13、本发明的目的之二是提供一种生物源固液相有机肥，其是由如上任一项方法处理禽畜粪便采用本发明的工业化降解制备而得，本发明生产获得生物源固液相有机肥的过程没有任何微生物参与，同时其处理工艺简单、操作成本低、所得有机肥的肥效高、重金属含量低，是一种真正高值化的有机肥产品。

14、进一步的是，本发明所述的生物源固液相有机肥中的营养元素包括有机物、腐殖酸、大量元素、中量元素以及微量元素；所述大量元素包括n、p、k，所述中量元素包括ca、mg、s，所述微量元素包括si、cu、zn、fe、mn、mo、se、v。

15、本发明的目的之三是提供如上所述的生物源固液相有机肥的施用方法，具体的，该生物源固液相有机肥的施用量为：固态肥施用量50-200公斤/亩，液态肥经稀释50-200倍(稀释液使用量根据灌水量和不同农作物生育期而定)，施用方式为：固态肥采用基施，液态肥采用冲施、滴灌或叶喷。

16、本发明的有益效果如下：

17、(1)本发明提供了一种生产工艺简单、成本低，具备经济、环保、无污染、零排放(废渣、废液、废气全部回收利用)的禽畜粪便的高值化处理方法，适合各类养殖业有机废弃物无害化处理和资源化利用的推广使用，具备经济性高的特点；

18、(2)本发明提供的禽畜粪便的环保、无污染、零排放(废渣、废液、废气全部回收利用)的高值化处理方法，能够生产得到一种生物源固液相有机肥，该固液相有机肥的营养丰富齐全、肥效显著、活性高，且重金属含量极低，具备极大的生态农业应用前景。