沼液无害化处理
一、背景
自从改革开放以来，许多地区建立了大中型集约化养殖场，畜禽粪便、尿液及污水的排放量也在快速增加。养殖业污水属于富含大量病原体的高浓度有机废水，畜禽粪尿中的氨、磷及水溶性有机物等含量大且水溶性强，如不妥善处理，直接排放进入水体或存放地点不合适，受雨水冲洗进入水体，对地表水或地下水水质均会造成严重污染。如果对这些粪污不进行无害化处理，大量的有害病菌一旦进入环境，不仅会直接威胁畜禽自身的生存，还会严重危害人体健康。同时畜禽粪尿又是农业生产的巨大资源。尿水含有的肥料价值非常高，尿肥容易被作物吸收而并且吸收效果显著，是一种完全肥料。所以变废为宝，畜禽粪尿的资源化、无害化再利用技术的研究开发，可促进畜禽粪尿适当处理和有效利用，减少或消除对环境污染的压力，保证畜牧业可持续性发展。
目前国内规模化养殖场90％以上没有粪污处理工程设施，大多连简单的固液分离机都没有。现有的处理方法是把固体物质较多的粪便进行直接堆肥化处理成有机肥，而对大量尿液及冲洗畜禽舍生成的粪水却无法处理。在采用工程设施处理粪污的养殖场中，为取得较好的经济效益，大多数以能源与综合利用为主要目的，即兴建相应的沼气工程。沼气用于集中供气(少数发电)，沼液、沼渣用作农田、菜地、果树和经济作物的肥料以及牛和鱼的饲料添加剂等。只有极少数是以环保为主要目的。有的工程为减少能源的消耗，降低运行费用，使厌氧消化的出水直接进入植物塘(坡、沟)进行处理后排放，对环境影响较大。对一个养殖厂来说，希望综合处理畜禽废物的工厂规模要适合养殖场的需要，即投资少，工艺过程简单，设备便于操作和维修。
沼液是人、畜粪便及农作物秸杆等各种有机物质经沼气工程厌氧发酵后的残余液体，其中含有各种非常丰富的溶解性物质、生物活性物质、无机灰分杂质以及大量水分。
沼液中的溶解性物质包括有机类物质和离子类物质。溶解性物质主要是被微生物分解的可溶性小分子物质，由于其结构简单，可处理后用于作物营养调节培育或被牲畜消化吸收；离子类物质，如钙、磷、钾、铁、铜、锌、锰、钼等微量元素，它们可以渗进作物细胞内，刺激生长也是牲畜所必需的，但是由于其中包含的重金属离子类具有毒性和沉积性等不利因素，制约了后续的有价值开发。
沼液中的生物活性物质，如氨基酸、生长素、纤维素酶、单糖、不饱和脂肪酸以及某些抗生素类物质，它们对种子萌发、植株长大、开花结果的整个过程具有重要调控作用，也有助于牲畜的生长发育和提高机体抗病能力。但同时这些带菌生物活性，使沼液无法像商品一样具有稳定的质量和保质期，甚至形成二次污染源，给作物栽培或牲畜饲喂带来经济损失。
味道臭。沼液中有令人不悦的臭味，习惯了使用干净化肥的农户，一般不愿花钱买有臭味的沼肥。
肥效低。由于投入沼气池中的原料差别大，所产生的沼肥成分不一样，造成肥效不稳定，且肥效不如化肥。
生物风险。沼肥中还有肠杆菌等有害微生物存在的风险。因此产生沼气后残留的沼液、沼渣很难成为商品商品
沼液中的无机灰分杂质，影响沼液商品的感官、货架期和商品性能。
沼液中的大量水份导致了其有效成份浓度过低，导致包装和运输成本高。
综合以上，营养物质不均衡、效果不显著、二次污染、经济性差，致使沼液作用几乎等同于一般的生活废水，不适宜于商品化要求，湮没了其宝贵的生态农业资源。
因此，规模化沼气工程的沼液无害化处理及高值利用技术及工程实施，是实现沼液规模化、商品化供应的一项重大课题，是实现有机农业工业化生产流程、低成本运营的基本保障，而且是提高沼气工程与生态农业综合性能和经济价值的重要纽带。由于规模沼气工程产生沼渣沼液的数量大，如果沼渣沼液废弃，则会造成当地严重的环境和水域污染。在已有发展局面的基础上，实现沼渣沼液资源化高值利用后，解决了现代化农业生产污染问题，促使沼气产业进一步提升，实现生态农业可持续发展。
二、沼液利用现有背景技术
㈠、国内外现有技术
很早以前人们就知道应用厌氧发酵后的残余物作为有机肥料肥田，把农业废弃物经过微生物的处理返回到农田中，符合生态规律。近10年来，厌氧发酵后的残余物沼渣沼液的综合功能不断被重视，例如用沼液作基肥料浇灌果树、用于作物的追肥、水产养殖、沼渣农家肥等等。但是，现有的的沼液沼渣利用的方法，由于当前的技术原因，还只是简单粗放的个体行为，无明显经济效益，未能达到专业化、工业化、商品化的要求，针对沼液的无害化处理及经济利用，也尚无详尽完整的产品技术标准。沼液自然发酵不完全，如果直接用于施肥，不仅肥效不高，而且会伤到作物的根。沼液是无氧液，喷叶面不产生缺氧问题，但施入土壤就大量耗氧，所以要灌入耕地，必须进行二次发酵，使其大分子物质分解为小分子有机物（直接被微生物和根系吸收）。把不能用于灌溉的粪水、沼液经菌液分解为完全无害化的有机碳水肥，解决了农田用水和有机肥的所需。
㈡、本工程的技术路线
原料为厌氧发酵产生的沼液（TS1%），富含丰富的微量元素，B族维生素，各种水解酶，有机酸和腐殖酸等生物活性物质，但养分含量偏低（约1%），不符合国家或农业部的肥料规范，无法作为肥料商品销售或施用于土地，而常规浓缩的处理方式成本太高。因此，本方案才用微生物发酵技术消纳沼液，通过添加有益微生物菌种和充足养分生产复合微生物肥料，产品形态为液体，品质符合标准《复合微生物肥料》要求，可用于提高农产品产量和品质，既可作为液体肥料，也可用于农田滴灌系统或作为叶面肥料。产出附加值较高的肥料，更主要的是大大节省了沼液的排污处理费。
1、工艺流程
微生物发酵工艺主要分为5道工序。1贮液，发酵的沼液经预处理后送入原料罐，贮藏1-2d后送入发酵罐；2接种发酵，沼液进入发酵罐，接种特定有益生物，并伴随充分的搅拌混合，液体在发酵罐中停留2-4d后送入配料罐；3养分配料，为使肥料品质符合国家标准，需按严格的工艺程序向沼液中添加养分；4贮液，添加养分后的液体送入成品罐，贮藏1-2d后送入包装罐；5包装，对成品液体肥料进行自动灌装。
2、工程技术路线
本工程是系列成熟技术的集成优化、先进实用，是国内最为先进实用的沼液无害化处理及高附加值利用的综合工艺：
①、沼液的无害化处理技术
沼液中含有未完全发酵的有机物，又由于与氮磷及微量元素等有机无机基质的肥效配合，需要一个复配及缓慢络合过程，如果采用常规理化方法，处理的费用较高。本工程中采用了利用拮抗微生物来杀灭沼液中的肠肝菌等有害病菌，既利于沼液中有机质腐化、病虫卵去除，又给络合反应过程提供了适宜的环境和载体，从而提高沼液的肥效和安全；
②、沼液生物除臭技术
针对沼液令人不悦的气味，研发微生物除臭工艺。具体而言就是从自然界筛选能够消除沼液臭味的，在常规实验室条件下生长良好的微生物菌株，在增加一个好氧曝气工艺，来达到除臭目的。
③、针对沼液的养分偏低的问题，适当添加氮磷钾养分。苗期用沼液肥的养分补充到3-1.5-1.5；成熟期用沼液肥养分补充到1.5-1.5-3； 补充养分不要超过8%
（4）研发功能性沼液肥的关键技术。通过微生物技术手段选择促进作物生长、生物防治的菌株等进行发酵，添加到沼液肥中，进一步提高沼肥的效果。
沼液的综合功能不断被揭示证明，它是一种具有多功能的宝贵农业资源，将其运用到农林渔牧生产中，意义要远远大于一般的有机肥料。施用沼液复合微生物肥料有利土壤团粒结构形成，可抑制土壤中病原菌的繁殖，克服连作障碍，改善作物品质，延长采果期，增产作用显著。
沼液无害化处理技术方案是这样实现的：一种畜禽粪尿无害化处理设备，包括反应器，所述反应器包括供氧系统、物料进出系统、温度控制系统、泡沫控制系统、观察窗；所述供氧系统为空气压缩机，所述空气压缩机与储气罐密封相连，所述储气罐通过管道依次与反应器内底部设置的雾化装置和管状分布器连接；所述反应器为密闭反应器，所述温度控制系统由反应器内底部的加热棒和反应器外侧的温度控制仪组成；所述泡沫控制系统为设置在反应器内顶部的消泡器，所述反应器顶部设置有废气排出口，所述废气排出口通过管道与生物填料除臭系统的下端密封连接。
沼液无害化处理设备
如图1所示，包括反应器1，反应器1为密闭反应器，该反应器1为混凝土结构，内贴墙砖，耐高温高湿环境，且不带防腐材料，延长了使用寿命。反应器1包括供氧系统、物料进出系统、温度控制系统、泡沫控制系统、生物填料除臭系统和观察窗20,供氧系统为空气压缩机2，空气压缩机2与储气罐3密封相连，储气罐3通过管道依次与反应器1内底部设置的雾化装置4和管状分布器5连接，畜禽粪尿液在雾化装置4内直接与空气压缩机2提供的压缩空气混合，然后通过管状气体分布器5，以管状气体分布器5内的细微气泡进行搅拌，并为好氧碳氧化、硝化反应提供高浓度溶解氧使发酵物料得到充分、均匀的供氧，提高发酵效果，缩短发酵周期。物料进出系统包括反应器1顶部设置的进料口6及进料阀门7和反应器1底部设置的出料口8及出料阀门9。温度控制系统由反应器1内底部的加热棒10和反应器1外侧通过导线与加热棒10的温度控制仪11组成，通过温度控制仪11调节好所需温度，温度控制在55°以上，加热棒10根据温度控制仪11所调的温度进行加热，温度控制在55度左右3-5 h即可杀死大肠菌和寄生虫卵，发酵过程温度可大于70度实现废液无害化处理，同时使反应器1在冬季也能够正常使用。泡沫控制系统为设置在反应器1内顶部的消泡器12，消泡器12内设置有回流装置和搅拌装置16，在消泡器12下端两侧设置有回流装置的回流口15，搅拌装置16为竖直设置在消泡器12中心轴上的搅拌轴，搅拌装置16的转速为400r/min，由于反应器1内在充氧化过程会产生很多泡沫，反应器1的实际有效容积约65-80%，其余留做泡沫缓冲空间，对反应器1内产生的过量泡沫，用安装在消泡器12来控制。反应器1顶部设置有废气排出口13，废气排出口13通过管道与生物填料除臭系统的下端密封连接，生物填料除臭系统为一个生物填料除臭池14，生物填料除臭池14从上到下分为三层，上层由生物填料除臭池14顶部设置的喷淋头17组成的喷淋层、中部为生物填料层18、下层为液体层，液体层通过管道与喷淋头17连接，形成液体循环系统，生物填料层18在微生物的作用下，将产生的废气吸收和降解，净化后的尾气通过生物填料除臭系统的上端设置的气体排放口19排入空气中，生物填料除臭池14方便对尾气搜集并除臭处理，实现不滋生蚊蝇，无臭味外泄，对环境无污染。观察窗20设置在反应器1顶部，方便观察和检修。
具体的工艺是通过以步骤实现的：流出的沼液存放在储液池进行沉淀，然后经螺旋压力分离器进行液固分离（筛网0.25-1.0mm）。经分离后的沼液送入好气性嗜热生物反应器进行氧化处理。从反应器释放出的高浓度氨气直接进入双级氨吸收塔，用硫酸进行吸收并转化为硫酸铵后，气体排放。从反应器出来的液固质进入离心分离分离，分离后的固体经堆沤成有机肥，离心分离后的液体泵入储存罐直接农田应用或泵入反应釜中加入其他化学肥料元素进行进一步加工。反应器需添加发酵促进剂，主要降解脂肪、纤维素、蛋白质发酵菌剂。通过管状气体分布器，连续向生物反应器内输入空气，发酵温度可以到60度以上，为了维持设备控制55度左右3-5即可可以杀死大肠菌和寄生虫卵，待发酵温度降低，发酵完成。发酵池内的热量损耗低，且方便对尾气搜集并除臭处理，实现不滋生蚊蝇，无臭味外泄。好氧生物发酵处理的氧化过程中沼气臭气会自动被除掉。尾气（发酵过程中产生的硫化氢、氨气、甲烷、甲基硫醇、二氧化碳）等由排气管排出，进入生物填料池中，在填料池中微生物的作用下，将产生的废气吸收和降解，净化后的尾气排入空气中。
2、发酵温度控制在55度以上，发酵过程温度可大于70度实现废液无害化处理。
3、本设备使用寿命长，设备的主体为混凝土结构，内贴墙砖，耐高温高湿环境，且不带防腐材料，延长了使用寿命。
4、本供气系统可以通过管状气体分布器产生的大量超微细气泡进行搅拌，并为好氧碳氧化、硝化反应提供高浓度溶解氧使发酵物料得到充分、均匀的供氧，提高发酵效果，缩短发酵周期。
5、本生物发酵设备结构简单，可以在很多地方应用。如养殖场角落里，可实现废物处理一体化，且冬季冬天零下10度是常事，由于带有外源加热设备，一年四季可正常运行。
沼液发酵菌剂
生物除臭菌剂为鹤壁禾盛生物科技有限公司研制的新型活菌制剂，是一种经自然生成、科学挑选的复合微生物菌剂，内含8类兼性厌氧微生物，本产品提供一个能够有效控制及防止气味恶臭生产, 和确保长期持久地气味控制的自然方法，同时加快有机废物自然分解。兼性厌氧菌有独特的能力，可以减少或抑制作生产臭味细菌, 由于碳还原菌的强大竞争而减少及淘汰气味细菌的增长。能够显著减少废液或空气中的氨、氮、硫化氢和臭味，有效降低COD、BOD和TSS水平，快速降解废液或空气中的各种大分子碳水化合物和有机复杂物质，并最终将其转化成为微生物和作物直接吸收利用小分子物质，防止作物烧根烧苗。通过竞争换位，抑制抑制病毒、病菌与寄生虫的生长及病原微生物的繁殖，净化水质，促进有害物质分解。废液中的有益菌经过大量繁殖后可以持续发生作用，用于作物后可以达到防止病害发生及促进生长的效果，提高作物健康水平，减少化肥农药使用，增强作物抗逆性，对多种作物具有明显的防病、抗重茬和促生增产作用。且经发酵处理废液无污染，无毒性，无致病性。产品为100％天然成分，不含有害细菌，产品为100％天然成分，不含有害细菌菌株, 所以完全对人类，动物，生物处理系统和环境绝对安全。
使用方法
先配制菌种液，再投入系统中，能大大的缩短驯化的时间。
1、每立方米沼液或化粪池水加入生物除臭菌剂200～500ml，直接倒入沼水或化粪池水中，适当搅拌,扩培5-7天后便成为高效液肥，可直接用于作物施肥。在温度可以控制的反应器中高温发酵24h即可成为高效液肥，可以大大提高肥效并能起到抑制病害的作用。
2、场内外喷洒除臭。在圈舍场内外地面墙壁喷洒，可大大减轻养殖场臭味，清新空气。按5-10%的浓度喷洒，即，将5-10公斤生态活性液添加到100公斤清水中，搅匀，喷洒养殖场栏舍的地面、发酵床床面、墙壁、粪沟，可起到明显除臭、改善养殖场空气质量、有效减少蚊蝇、减少疾病传播的作用。这种用法可明显减少减轻已拉出粪便的臭味。
生物除臭液
沼液处理、生活污水处理，养殖废液、空气除臭处理。
【成 分】本产品由由好氧性微生物和厌氧性微生物经复合培养而成的，其中主要的微生物种类有：乳酸菌类、酵母菌类、光合细菌类、发酵用的丝状菌类、革兰氏阳性放线菌类，具有净化环境、除臭的功效。
微生物除臭机理
恶臭物质的活性基团一旦氧化，气味就消失。一般认为微
生物处理臭气的基本原理是利用微生物把溶解水中的恶臭物质
吸收于微生物自身体内，通过微生物的代谢活动使其降解的一
种过程。基本上分为三个过程:
（1）恶臭气体的溶解过程，即由气相转变为液相的传质过程（2）溶于水中的臭气通过微生物的细胞壁和细胞膜被微生物
吸收，不溶于水的臭气先附着在微生物体外，由微生物分泌的细胞外酶分解为可溶性物质，再渗入细胞。（3）臭气进入细胞后,在体内作为营养物质为微生物所分解、利用、使臭气得以去除。
HB有机液体处理菌剂
1、针对养殖畜禽尿液、沼液等令人不悦的气味，研发微生物快速发酵除臭工艺。
2、液体复合菌剂：包括10种不同种类的菌株混合发酵而成，可以快速降解脂肪、纤维素、蛋白质等有机物，抑制腐败菌生长。
3、具体而言就是从自然界筛选能够消除沼液臭味的，在常规实验室条件下生长良好的微生物菌株，在增加一个好氧曝气工艺，来达到除臭目的。
4、通过曝气发酵，连续向生物反应器内输入空气，发酵温度可以达到50度以上，如果可以控温，维持设备控制55度以上3-5即可可以杀死大肠菌和寄生虫卵，待发酵温度降低，发酵完成。
5、用量：1公斤菌剂处理废水5-10方。根据设备情况，发酵周期5-14天即可。
沼液或化粪池水转化为优质液肥
· 沼液或化粪池水自然发酵不完全，如果直接用于施肥，不仅肥效不高，而且会伤到作物的根。用生物菌剂进行第二次发酵，变为高效生物液肥，可以大大提高肥效并能起到抑制病害的作用。
· 每立方米沼水或化粪池水加入生物菌剂500g，红糖0.5公斤（有条件的话可以在发酵池中加入适量的沸石或草炭）。
· 直接倒入沼水或化粪池水中，适当搅拌,扩培3-4天后便成为高效液肥，可直接用于作物施肥。在温度可以控制的反应器中高温发酵24h即可成为高效液肥。
· 也可根据具体作物的不同物候期，添加化肥营养成份后使用。
HB有机液体处理菌剂优点
1、 把不能用于灌溉的粪水、沼液经菌液分解为完全无害化的有机碳水肥，解决了农田用水和有机肥的所需。处理快速零排放，无污染物排放，符合环保要求。
2、 缩量化、无害化：能快速分解污水中的有机物，同时依靠相互间共生增殖及协同作用，代谢出抗氧化物质，形成稳定而复杂的生态系统，抑制有害微生物的生长繁殖，抑制含硫、氮等恶臭物质产生的臭味。在高温曝气发酵作用下，可使液体缩量约30%。
3、 应用生物菌剂对进行粪水、沼液发酵，使粪水、沼液中的残存有机物彻底分解为高效生物液肥，滤去残渣，使其成为可以直接施与作物和鱼塘并可管道输送的水肥。可以大大提高肥效并能起到抑制病害的作用。
4、 生物液体有机肥效果提升，成本下降，能降低土壤碱性，土地表面不起白硝，土壤松软，透气性好，并且能使作物长势均匀、旺盛，增产效果明显 。
5、 味。
6、 占地小，操作简单：与传统的工艺相比，占地节省50-70%，操作简单、维修方便，一次培养微生物，可长期运行，平时只需添加少量微生物以增加活性及肥效。
处理后深加工
1、引进畜禽液体发酵液浓缩设备，日处理畜禽废水100吨、生产浓缩液10-15吨，20%浓缩液可制作成可资源化利用的液肥和配方肥等有机肥，年产上万吨，年可节本增效80万元。
2、农牧对接，种养双赢。通过铺设畜禽发酵液输送管，建造储液池，将畜禽发酵液输送到养殖厂附近的农作物种植基地。
HB环境除臭菌剂
1、针对养殖圈舍、化粪池等除臭、控制畜禽排泄后粪便臭味。
2、液体复合菌剂：10种以上不同种类的菌株混菌发酵，包括光合细菌、乳酸菌、醋杆菌、芽孢杆菌、产芳香细菌、放线菌、丝状真菌、酵母菌群。降解臭味物质，抑制腐败菌生长。
3、用量：养殖圈舍除臭：稀释 20--30 倍以雾化形式用喷雾器均匀喷洒圈舍各部位（包括地面、角落、笼具、粪尿槽等）。初期 2天喷一次，连续喷洒 2~3 后，待臭味减轻可 7--10 天喷一次。
化粪池除臭： 根据化粪池现有粪便的容量，按千分之一的比例（每立方米添加 1 公斤除臭剂）稀释10倍后，均匀喷（泼）洒入池中，每天连续喷洒3次后，以后每隔5-7天喷洒一次。
产品优势
· 对氨臭气的去除率达 92.6%以上,对硫化氢降解率为 89%以上, ，除臭率和抑蝇率达 70%以上；对人体和动植物无任何毒副作用。
· 除臭速度快，效果持久。
· 可杀灭多种病菌、病毒、寄生虫等。
· 清洁粪便更保护牲畜，对呼吸道系统无损伤，绿色无毒无害。动物除臭剂对牲畜、植物及土壤没有任何危害，无毒无污染，安全环保，符合现代工业节能环保理念。
1．菌剂的生产方法
(1)场地设备：生产场地可选择光线较暗的室内或能遮光的楼上阳台。主要生产设备是容量50千克或25千克的有盖塑料桶、提水桶、塑料瓶、锅和台秤。
(2)生产原料：菌种(原种)、红糖、尿素、干净的井水或自来水。
(3)发酵方法：以生产50千克为例，先将容量50千克的塑料桶洗干净，加入干净生水（纯净水或凉的开水）45千克，再将2千克红糖、500g尿素溶于4千克热水中，冷却至35～37℃后加入菌种1-2千克，密封2小时使菌种活化，然后倒人大塑料水桶中盖上桶盖，不必完全密封，让其在半密封状态下发酵。放置于室温25度以上发酵一天即可使用。