CN104058799A - 一种沼液浓缩液及工程化制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种沼液浓缩液及其工程化制备方法，属于沼液资源化利用技术领域。本发明首先将鸡粪沼液进行膜前预处理，随后预处理的沼液经过无机陶瓷膜的超滤膜进行过滤除杂，再依次经过纳滤膜、反渗透膜进行截留浓缩，最终达到去除沼液中的固体不溶颗粒和其它难以被作物吸收的大分子物质，高倍浓缩沼液有机小分子营养物质的目的。本发明制备方法克服了现有沼液膜浓缩技术存在的膜易堵塞、损坏严重、无法高倍浓缩、难以工程化稳定运行的不足，所得的沼液浓缩液成品为纳米级有机态小分子物质，营养全面均衡，水溶性极好，渗透性强，活性高，具有很高的实际应用价值。

Description

一种沼液浓缩液及工程化制备方法
技术领域
本发明属于沼液资源化利用技术领域，具体涉及一种沼液浓缩液及其工程化制备方法。
背景技术
沼液是一种优良的有机肥料，易被植物吸收，既有速效性，兼具缓效性。研究证明，相对于其他原料的沼液，鸡粪沼液养分更加全面，含有氮、磷、钾、氨基酸、蛋白质、钙、硼、硒、锌、维生素、生长素、赤霉素、糖类、核酸、丁酸、乙酸、维生素B12等多种利于植物生长的营养成分，具有使作物生长健壮、叶片增厚以及改善果蔬品质的功效。
随着国内大中型沼气工程数量的增多，沼液量逐步加大，若处理不当，将成为新的污染源，严重限制沼气工程的发展。
将沼液中的养分回归农业体系是目前研究者集中的研究方向。与本发明最接近的沼液资源化利用技术方案：沼液经沉淀、过滤后，经一级、二级或三级膜浓缩处理，生产沼液浓缩液。存在的问题：由于沼液中含有大量的杂质且粘度高，简单的沉淀、过滤除杂后，并不能有效改变沼液杂质多、粘度大的特点，仍有大量的杂质及不溶物堵塞膜，造成膜清洗次数增多，膜易损坏，增加了运行成本，工程稳定性差。
发明内容
本发明根据鸡粪沼液自身营养成分丰富、均衡但体积大、杂质多、粘度高的特点，差异化开发沼液浓缩液产品，并针对现有沼液膜浓缩技术存在的膜易堵塞、损坏严重、无法高倍浓缩、难以工程化稳定运行的不足，提供一种沼液浓缩液及其工程化制备方法。
一种沼液浓缩液工程化制备方法，该方法包括：
A、膜前预处理工艺：首先原沼液输送至调节池内，沉淀、过滤，去除沼液中部分细小砂砾、不溶杂质；
B、上述处理过的沼液通入空气，然后泵至酸化水解池内进行酸化水解，处理大颗粒杂物，控制温度为25-30℃，分解原沼液中大分子，去除沼液中大部分细小砂砾、不溶杂质；
C、经过膜前预处理的沼液输送至超滤原料罐，首先经保安过滤器30目，再利用超滤膜对其进行超滤处理，得到超滤浓液和超滤清液；
D、超滤清液经精密过滤器后，进入纳滤原料箱后经纳滤膜进行纳滤处理，得到纳滤浓液和纳滤清液，将纳滤浓液浓缩至纳滤原料的四分之一，停止；
E、纳滤清液经过精密过滤器后，进入只允许氨氮和水通过的反渗透膜，得到反渗透浓液和反渗透清液，将反渗透浓液浓缩至进料体积的三分之一，停止；
F、将纳滤膜处理后浓液及反渗透膜处理后浓液按照不同比例混合即得不同沼液浓缩液成品。
进一步，所述沼液为鸡粪沼液。
进一步，所述超滤膜孔径为100-200nm、膜通量为60-65L/m2.h、跨膜压差0.10-0.20MPa。
进一步，所述超滤膜采用无机陶瓷膜。无机陶瓷膜多用于食品、生化发酵领域，本发明创造性的将无机陶瓷膜引入沼液处理领域，用作超滤膜。基于沼液粘度大、浓度高、难以分离的特点，充分利用了无机陶瓷膜可清洗性强、膜通量高、分离性能好、使用寿命长的特点，加大膜通量，有效去除沼液中杂质，并将蛋白质和腐植酸截留在超滤浓液中，超滤浓液用作冲施肥。
进一步，所述超滤浓液作为冲施肥。
进一步，所述纳滤膜的孔径为1nm、膜通量为40-50L/m2.h、进口压力为1.0-2.0MPa。
进一步，所述反渗透膜的膜通量为35-40L/m2.h、进口压力为2.5-3.5MPa。
进一步，所述超滤膜、纳滤膜和反渗透膜采用PLC控制，实现了完全自动化操作，大大提高膜浓缩效率。
进一步，反渗透清液回用于冲洗鸡舍。
本发明的目的是提供一种沼液浓缩液。
进一步，所述沼液浓缩液包括以下组分：N：1-2g/L，P2O5：5-10g/L，K2O：20-40g/L，有机质：20-50g/L，腐植酸：5-10g/L，微量元素Te：3-6g/L。进一步，所述沼液浓缩液的PH为10.0。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.添加了膜前预处理工艺，包括沉淀、过滤、酸化水解工艺，利于物料后续的膜浓缩处理，提高膜通量，减少膜清洗次数，降低膜损耗。试验论证，经过膜前预处理工艺之后的原沼液，膜通量提高35％-38％左右。
2.实现了工程化沼液资源化处理，解决了工程化膜浓缩处理的技术瓶颈每天处理的沼液高达300吨，最终成品产出量为20吨。
3.三道膜的有效整合，利用三道膜截留技术截留不同分子量的物质，针对不同浓液进行差异化开发，提高沼液利用价值。经过膜前预处理工艺后的沼液，首先经过无机陶瓷膜的超滤膜进行过滤除杂，再依次经过纳滤膜、反渗透膜进行截留浓缩，最终达到去除沼液中的固体不溶颗粒和其它难以被作物吸收的大分子物质，高倍浓缩沼液有机小分子营养物质的目的，有效避免了化学法处理对沼液营养物质的破坏。
附图说明
图1本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种沼液浓缩液的制备方法包括以下步骤：
A、原沼液输送至调节池内，经过沉淀、过滤以达到除砂、除杂物；
B、将上述初步处理过的沼液输送至酸化水解池内进行酸化水解，通过控制通入空气量、温度并进一步沉淀、除杂，分解原沼液中大分子；
C、水解后的沼液输送至超滤原料罐，首先经过精密过滤器过滤，再利用超滤膜对其进行超滤处理，所述超滤膜采用无机陶瓷膜，孔径为100-200nm、膜通 量为60-65L/m2.h、跨膜压差2010-0.20MPa，得到超滤浓液和超滤清液，将超滤浓液浓缩至原沼液体积的五分之一，即得冲施肥；
D、超滤清液经精密过滤器后，进入纳滤原料箱进行纳滤处理，所述纳滤膜的孔径为1nm、膜通量为40-50L/m2.h、进口压力为1.0-2.0MPa，得到纳滤浓液和纳滤清液，将纳滤浓液浓缩至纳滤原料的四分之一，停止；
E、纳滤清液经过精密过滤器后，进入只允许氨氮和水通过的反渗透膜，所述反渗透膜的膜通量为35-40L/m2.h、进口压力为2.5-3.5MPa，得到反渗透浓液和反渗透清液，最终反渗透浓液浓缩至进料体积的三分之一，停止；
F、将纳滤膜处理后浓液及反渗透膜处理后浓液按照不同比例混合即得沼液浓缩液成品；
所述反渗透清液可回用于冲洗鸡舍。
所述超滤膜、纳滤膜和反渗透膜均采用PLC控制。
一种沼液浓缩液，包括以下组分：N：1-2g/L，P2O5：5-10g/L，K2O：20-40g/L，有机质：20-40g/L，腐植酸：5-10g/L，微量元素Te：3-6g/L，PH：10.0。
上述所得的沼液浓缩液成品为纳米级有机态小分子物质，营养全面均衡，水溶性极好，渗透性强，活性高。
实施例2
试验方法：本试验采用中试装置进行，经过发酵后的原沼液是连续、稳定的，以此保证试验效果不受物料本身影响。未经膜前预处理的原沼液以及经过膜前预处理的原沼液分别经过相同中试装置的超滤膜，每隔10分钟测定膜通量，分别获得7组数据，连续测定3天。数据统计如下表1-3所示：
表1.第一天膜通量情况
表2.第二天膜通量情况
表3.第三天膜通量情况
结果显示，添加了膜前预处理工艺，包括沉淀、过滤、酸化水解工艺，利于物料后续的膜浓缩处理，提高膜通量，减少膜清洗次数，降低膜损耗。试验论证，经过膜前预处理工艺之后的原沼液，膜通量提高35％-38％左右。
实施例3
试验地点：牟平区蔬菜试验基地
供试土壤：土壤类型均为棕壤，排灌条件良好。
土壤情况如表：
表4.供试试验田土壤养分状况表
供试肥料：沼液浓缩液
供试品种及栽培方式
芹菜，品种玻璃翠，育苗移栽，定植后畦栽。
试验方法：
试验设三个处理，三次重复，小区面积20平方米。
处理一：常规施肥
处理二：常规施肥+等量清水
处理三：常规施肥+沼液浓缩液
表5.芹菜产量结果表
试验效果：
田间观察，处理3喷施小区，株高高，叶片明显大而舒展、颜色翠绿、有光泽。
本发明所得的沼液浓缩液成品为纳米级有机态小分子物质，营养全面均衡，水溶性极好，渗透性强，活性高。具有促进植物根系生长，改善根系生长环境、活化土壤；增强植物光合能力，促进植物新芽、新叶生长，使叶色浓绿；促花，花蕾饱满，均匀，花色鲜艳；促进坐果、膨果，着色表光好、口感佳；提高植物产量、改善品质、提高植物抗逆性；具有杀菌、驱虫、减少病虫害的功效。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种沼液浓缩液，包括以下组分：N：1-2g/L，P2O5：5-10g/L，K2O：20-40g/L，有机质：20-50g/L，腐植酸：5-10g/L，微量元素Te：3-6g/L，所述浓缩液的PH为10.0。
2.根据权利要求1所述的沼液浓缩液，其特征在于，所述沼液浓缩液为纳米级有机态小分子物质。
3.一种制备权利要求1或2任意一项所述的沼液浓缩液的方法，包括以下步骤：
A、膜前预处理工艺：首先原沼液输送至调节池内，沉淀、过滤，去除沼液中部分细小砂砾、不溶杂质；
B、上述处理过的沼液通入空气，然后泵至酸化水解池内进行酸化水解，控制温度为25-30℃，分解原沼液中大分子，去除沼液中大部分细小砂砾、不溶杂质；
C、经过膜前预处理的沼液输送至超滤原料罐，首先经保安过滤器30目，再利用超滤膜对其进行超滤处理，得到超滤浓液和超滤清液；
D、超滤清液经精密过滤器后，进入纳滤原料箱后经纳滤膜进行纳滤处理，得到纳滤浓液和纳滤清液，将纳滤浓液浓缩至纳滤原料的四分之一，停止；
E、纳滤清液经过精密过滤器后，进入只允许氨氮和水通过的反渗透膜，得到反渗透浓液和反渗透清液，将反渗透浓液浓缩至进料体积的三分之一，停止；
F、将纳滤膜处理后浓液及反渗透膜处理后浓液按照不同比例混合即得不同沼液浓缩液成品。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述原沼液为鸡粪沼液。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述超滤膜孔径为100-200nm、膜通量为60-65L/m2.h、跨膜压差0.10-0.20MPa。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述超滤膜采用无机陶瓷膜。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述超滤浓液作为冲施肥。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述纳滤膜的孔径为1nm、膜通量为40-50L/m2.h、进口压力为1.0-2.0MPa。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述反渗透膜孔径只允许NH3、H2O通过，膜通量为35-40L/m2.h、进口压力为2.5-3.5MPa。
10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述超滤膜、纳滤膜和反渗透膜采用PLC控制。
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