CN106866307A - 一种以畜禽粪便为主料构成的液态地膜及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于地膜技术领域，公开了一种以畜禽粪便为主料构成的液态地膜及制备方法。其主要技术方案为：在鲜畜禽粪便中加入由水溶解的三氯异氰脲酸，除臭杀卵；然后加入腐殖酸原粉和微肥混合搅拌均质后，再通过研磨制成膏状胶体构成母料；取聚乙烯醇、聚丙烯酸或盐、保水剂和水溶性硅酸钠进行混合，构成子料；将子料加等于母料二倍重量的水溶解，搅拌至稠度均匀不变，加入到用水稀释的母料中反应完毕，再加水稀释均匀喷洒至地面即可。该种全降解液态地膜，开辟了畜禽粪便处理工业化、资源化的崭新工艺，并能够促进农业可持续发展。

Description

一种以畜禽粪便为主料构成的液态地膜及制备方法

技术领域

本发明属于地膜技术领域，具体地讲涉及一种能够全降解、高肥效、多功能的以畜禽粪便为主料构成的液态地膜及其制备方法。

背景技术

我国是畜禽养殖大国，规模化养殖大量涌现，畜禽粪便已成为环境污染的突出问题，其排放总量已超过工业固废总量。2015年末畜禽粪便中COD、氨氮排放量达1260万吨和80万吨，占农业源排放量的95%和77%，已成为水体水质恶化的重要污染源；畜禽粪便在堆放、储运过程中，还产生大量恶臭气体和温室气体，含有氨、硫化氢、吲哚等胺化物和硫化物有毒有害成分，污染养殖场和周围空气，对人体呼吸中枢产生毒害，也有害于畜禽生长。现已查明，粪便中可引起寄生虫感染的微生物有150种，传播病菌，造成人畜传染病蔓延，尤其是人畜共患病时，导致疫情发生，给人畜带来灾难性危害;另外，生粪便上地，产生热量，消耗土壤氧气，导致烧根烧苗，还造成有害物积累，危害农田生态环境，威胁粮食蔬菜产品安全。因此，畜禽粪便污染防治已刻不容缓。应当看到的是，我国畜禽粪便温室气体排放占全球15%，减排是我国对国际社会的庄严承诺，是不可推卸的历史责任，解决畜禽粪便的温室气体排放成为重中之重。

当前，畜禽粪便处理技术有饲料化处理（干燥、青储、分解法）、能源化处理（沼气池）、肥料化处理等，但都存在一定的局限性。例如，应用比较多的发酵堆肥技术，场地面积大、用工多、发酵时间长、废气污染严重，而且还造成养分流失，与工业化生产条件的要求相差较远。同时，塑料地膜农业栽培技术已由“白色革命”转化为“白色污染”，进而转化为“白色灾难”，如何最大限度的解决“白色污染”，又能促进农业增产增收，是摆在人们面前的新课题。上述所存在的几大问题均需要能够降解的、无公害的、并且能提高地力、改良土壤、保墒、增温、促进作物生长的地膜。

发明内容

本发明的第一目的就是提供一种具有全降解、高肥效、增温、保墒、促作物生长为特性的以畜禽粪便为主料构成的液态地膜；

本发明的第二目的就是提供制备上述一种液态地膜的方法。

实现本发明上述第一目的的技术方案为：

一种以畜禽粪便为主料构成的液态地膜，由母料和子料构成；其中，

所述的母料主要包括鲜粪料；

所述的子料包括聚乙烯醇、聚丙烯酸或盐、保水剂和可溶性硅酸钠。

在构成上述一种以畜禽粪便为主料构成的液态地膜组分中，

——所述母料和子料的重量份为

鲜粪料80、

聚乙烯醇3—6、聚丙烯酸或盐2—5、保水剂2—5、可溶性硅酸钠5—10；

——所述的母料中含有0.01—0.10重量份的三氯异氰脲酸构成的除臭灭菌剂；

——所述的母料中含有10—20重量份的腐殖酸粉；

——所述的母料中含有微肥。

实现本发明上述第二目的的技术方案为：

一种以畜禽粪便为主料构成的液态地膜的制备方法包括：

在鲜畜禽粪便中加入由水溶解的三氯异氰脲酸构成的除臭灭菌剂，除臭杀卵使其达到农用卫生学有机肥标准；然后加入腐殖酸原粉和微肥混合搅拌均质后，再通过研磨制成膏状胶体构成母料；

取聚乙烯醇、聚丙烯酸或盐、保水剂和水溶性硅酸钠进行混合，构成具有成膜、渗透、分散、鳌合、交联、缔合、吸附和保水功能的子料。

上述制备的以畜禽粪便为主料构成的液态地膜的使用方法

将子料加等于母料二倍重量的水溶解，搅拌至稠度均匀不变，加入到用等重量的水稀释的母料中，搅拌至反应完毕，再加水稀释至喷雾装置能够正常喷出的要求，均匀喷洒至地面即可。

本发明所提供的一种以畜禽粪便为主料构成的液态地膜及其制备方法同现有技术相比具有以下优点：

其一，利用畜禽粪便为主要原料生产多功能全降解液态地膜，开辟了畜禽粪便处理工业化、资源化的崭新工艺，并能够生产出比污泥骨架地膜肥效更高、强度更大、保水性更强、更抗盐碱的地膜；

其二,该工艺由于首先加入三氯异氰脲酸消毒灭菌,阻止了微生物在生产和储运过程中对畜禽粪便的分解,只有喷施到地面与土壤接触后,土壤微生物才能逐渐将畜禽粪便中有机质分解成腐植质和二氧化碳等,二氧化碳是植物光合作用的主要因子,直接被作物吸收,变成”气肥"。这样就使畜禽粪便这个最大的“碳源”变成“碳汇”,这是质的飞跃!是畜禽粪便处理技术的重大突破!这一技术的推广和应用,将对减缓气候变暖做出重大贡献!

其三，生产工艺采用“母料”、“子料”分别生产包装，其设备全部是通用设备，不用任何加热与反应设施，使用时才进行化学反应和物理作用，因此该工艺没有任何三废排放。

其四,该产品应用范围极广,市场空间极大.不仅适用于农作物早期覆盖,还适用于荒地、沙地、盐碱地、草原退化、沙漠和滩涂整治,大大突破发酵制肥和沼气肥应用的局限性。

其五,该技术的产品性价比极高,产品的主要技术指标优于市售产品技术指标,其价格经测算不足市售产品价格的三分之一。

具体实施方式

实施例1

以奶牛存栏200头的养殖场为例，日排粪量8吨

“母料”生产，首先化验鲜牛粪重金属含量是否超标，如超标，加金属钝化剂进行钝化，使之达到有机肥标准（NY525-2012)，取重量比80份的鲜粪，加入0.01份的三氯异氰脲酸，进行除臭灭菌杀卵，使之卫生学指标达到有机肥标准（NY525-2012)，然后加入16份的腐殖酸粉，4份微肥（铁、硼、锌等）混匀后进行研磨，制成胶体“母料”。

“子料”生产，取3重量份聚乙烯醇、2重量份聚丙烯酸、2重量份保水剂、5重量份可溶性硅酸钠混匀即成“子料”。

使用时，用2倍于子料重量份的水将上述制得的子料溶解，加入到用1倍于母料重量份的水稀释的母料中，搅匀至反应完毕，再加入适量的水稀释以达到喷洒装置要求，用喷洒装置均匀喷洒在地面上，喷后两日内，不允许践踏，如当日下雨，需重喷。

效益分析：利用该养殖场的鲜牛粪可生产地膜3600吨/年，按售价800元/吨计，产值288万元/年，纯利润72万元/年，减排温室气体994.7吨二氧化碳当量，可申领CDM基金9.75万元。可喷施面积14.4万亩，如秋季种植小麦，为农民增收3072万元，为国家增产粮食2560万斤，为土壤增施有机质894吨，氮磷钾总量21.9吨，节水792万立方米；如用于早春作物种植，可替代塑料地膜288吨，为农民节支432万元，减排制作塑料地膜二氧化碳排放量3.5万吨，防治14.4万亩土地扬尘污染，对治理雾霾做出贡献。

实施例2

以肉牛年出栏500头的养殖场为例，日排粪12.5吨

“母料”生产，首先化验鲜牛粪重金属含量是否超标，如超标，加金属钝化剂进行钝化，使之达到有机肥标准（NY525-2012)，取重量比80份的鲜粪，加入0.05份的三氯异氰脲酸，进行除臭灭菌杀卵，使之卫生学指标达到有机肥标准（NY525-2012)，然后加入20份的腐殖酸粉，2份微肥（铁、硼、锌等）混匀后进行研磨，制成胶体“母料”。

“子料”生产，取6重量份聚乙烯醇，5重量份聚丙烯酸钾，3.5重量份保水剂，10重量份可溶性硅酸钠混匀即成“子料”。

使用时，用3倍于母料重量份的水将上述制得的子料溶解，加入到用1.5倍于母料重量份的水稀释的母料中，搅匀至反应完毕，再加入适量的水稀释以达到喷洒装置要求，用喷洒装置均匀喷洒在地面上，喷后两日内，不允许践踏，如当日下雨，需重喷。

效益分析：利用该养殖场的鲜牛粪可生产地膜4612吨/年，按售价800元/吨计，产值369万元/年，纯利润92万元/年，减排温室气体1299吨二氧化碳当量，可申领CDM基金12.7万元。可喷施面积18.45万亩，如秋季种植小麦，为农民增收3929万元，为国家增产粮食3284万斤，为土壤增施有机质1196吨，氮磷钾总量26.9吨，节水1015万立方米；如用于早春作物种植，可替代塑料地膜369吨，为农民节支553.5万元，减排制作塑料地膜二氧化碳排放量4.5万吨，防治18.45万亩土地扬尘污染，对治理雾霾做出贡献。

实施例3

以年出栏5000头肉猪的养殖场为例，其日排鲜猪粪12吨

“母料”生产，首先化验猪鲜粪重金属含量是否超标，如超标，加金属钝化剂进行钝化，使之达到有机肥标准（NY525-2012)，取重量比80份的鲜粪，加入0.04份的三氯异氰脲酸，进行除臭灭菌杀卵，使之卫生学指标达到有机肥标准（NY525-2012)，然后加入14份的腐殖酸粉，3份微肥（铁、硼、锌等）混匀后进行研磨，制成胶体“母料”。

“子料”生产，取5重量份聚乙烯醇，3.5重量份聚丙烯酸钠，3重量份保水剂，8重量份可溶性硅酸钠混匀即成“子料”。

使用方法同上述实施例。

效益分析：该厂可生产地膜15吨/日，每年可生产地膜5475吨/年，按售价800元/吨计，产值438万元/年，成本600元/吨，纯利润109.5万元/年，减排温室气体2099吨二氧化碳当量。可喷施面积21.9万亩，如秋季种植小麦，为农民增收4665万元，为国家增产粮食3898万斤，为土壤增施有机质1401吨，氮磷钾总量65.7吨，节水1204.5万立方米；如用于早春作物种植，可替代塑料地膜438吨，为农民节支657万元，减排制作塑料地膜二氧化碳排放量5.4万吨，防治21.9万亩土地扬尘污染，对治理雾霾做出贡献。

实施例4

以年存栏量10000只蛋鸡养殖场为例，日排鲜粪1.5吨

“母料”生产，首先化验蛋鸡鲜粪重金属含量是否超标，如超标，加金属钝化剂进行钝化，使之达到有机肥标准（NY525-2012)，取重量比80份的鲜粪，加入0.02重量份的三氯异氰脲酸，进行除臭灭菌杀卵，使之卫生学指标达到有机肥标准（NY525-2012)，然后加入15重量份的腐殖酸粉，2重量份微肥（铁、硼、锌等）混匀后进行研磨，制成胶体“母料”。

“子料”生产，取4重量份聚乙烯醇，3重量份聚丙烯酸铵，4.5重量份保水剂，7重量份可溶性硅酸钠混匀即成“子料”。

使用方法通上述实施例。

效益分析：该厂可生产地膜1.875吨/日，每年可生产地膜684.4吨/年，按售价1000元/吨计，产值68.4万元/年，成本750元/吨，纯利润17.1万元/年，减排温室气体250吨二氧化碳当量，可申领CDM基金2.45万元。可喷施面积3.42万亩，如秋季种植小麦，为农民增收728.5万元，为国家增产粮食608.8万斤，为土壤增施有机质224.5吨，氮磷钾总量19.2吨，节水188.1万立方米，如用于早春作物播种，可替代塑料地膜68.4吨，为农民节支102.6万元，减排制作塑料地膜二氧化碳排放0.84万吨，防治3.42万亩土地扬尘污染，对治理雾霾做出贡献。

实施例5

以年存栏量5000只羊养殖场为例，日排鲜粪14吨

“母料”生产，首先化验羊鲜粪重金属含量是否超标，如超标，加金属钝化剂进行钝化，使之达到有机肥标准（NY525-2012)，取重量比80份的鲜粪，加入0.06重量份的三氯异氰脲酸，进行除臭灭菌杀卵，使之卫生学指标达到有机肥标准（NY525-2012)，然后加入12重量份的腐殖酸粉，6重量份微肥（铁、硼、锌等）混匀后进行研磨，制成胶体“母料”。

“子料”生产，取4.5重量份聚乙烯醇，3重量份聚丙烯酸钙，2.5重量份保水剂，6重量份可溶性硅酸钠混匀即成“子料”。

使用方法同上述实施例。

效益分析：该厂可生产地膜17.5吨/日，每年可生产地膜6387.5吨/年，按售价1000元/吨计，产值638.75万元/年，成本750元/吨，纯利润159.7万元/年，减排温室气体2421吨二氧化碳当量，可申领CDM基金23.7万元。可喷施面积31.9万亩，如秋季种植小麦，为农民增收6795万元，为国家增产粮食5768万斤，为土壤增施有机值2503.9吨，氮磷钾总量68.9吨，节水1754万立方米，如用于早春作物播种，可替代塑料地膜638吨，为农民节支957万元，减排制作塑料地膜二氧化碳排放91.6万吨，防治31.9万亩土地扬尘污染，对治理雾霾做出贡献。

实施例6

以年存栏10000头特大型奶牛场为例,日排粪量400吨

“母料”生产，首先化验鲜粪重金属含量是否超标，如超标，加金属钝化剂进行钝化，使之达到有机肥标准（NY525-2012)，取重量比80份的鲜粪，加入0.08重量份的三氯异氰脲酸，进行除臭灭菌杀卵，使之卫生学指标达到有机肥标准（NY525-2012)，然后加入18重量份的腐殖酸粉，3重量份微肥（铁、硼、锌等）混匀后进行研磨，制成胶体“母料”。

“子料”生产，取5重量份聚乙烯醇，6重量份聚丙烯酸，3.0重量份保水剂，9重量份可溶性硅酸钠混匀即成“子料”。

使用方法同上述实施例。

效益分析：该厂可生产地膜500吨/日，每年可生产地膜18.25万吨/年，按售价800元/吨计，产值1.46亿元/年，成本600元/吨，纯利润3650万元/年，减排温室气体4.3万吨二氧化碳当量，可申领CDM基金421.4万元。可喷施面积730万亩，如秋季种植小麦，为农民增收15.6亿元，为国家增产粮食12.9亿斤，为土壤增施有机值4.92万吨，氮磷钾总量1059吨，节水3.65亿立方米，如用于早春作物播种，可替代塑料地膜1.46万吨，为农民节支1.825亿元，减排制作塑料地膜二氧化碳排放179万吨，防治730万亩土地扬尘污染，对治理雾霾做出贡献。

在构成上述液态地膜的成分中，

——其构成地膜的主料为消毒灭菌杀卵的畜禽粪便，基本为植物残渣,主要成分为纤维素、半纤维素、木质素等不易消化物质，使得畜禽粪便形成地膜组分时，只能采用对纤维素有高粘结力并成膜性能优异的聚乙烯醇,但耐水性较差，须提高。经研究，聚丙烯酸或盐与聚乙烯醇有良好的相容性和环境友好性,聚乙烯醇与聚丙烯酸或盐共混可大大提高成膜的耐水性，同时在引发剂作用下聚丙烯酸或盐易与木质素发生接枝共聚反应，使网络结构进一步增大增强，使畜禽粪便变地膜成为现实。为进一步强化地膜功能,同时在构成的子料中加入可溶性硅酸钠，提高对土壤的附着力，固化土壤,有效提高成膜的抗压强度和耐水性，它还堵塞土壤毛细孔道，抑制水分蒸发，进一步提高其保水性能，它同时也是硅素肥料，提高产量;在构成的子料中加入保水剂加大保墒性能，降低土壤昼间地温，提高土壤夜间地温，缩小昼夜温差，宜于作物生长，并防止冻害。

——在构成该液体地膜中加入腐植酸原粉，可通过分子团作用，将养分合理释放，提高养分利用率和种子发芽率，刺激作物生长，根系发达，增强植物抗寒、抗旱、抗病虫害等抗逆能力，提高作物产量和品质；特别指出，腐植酸中的黄腐酸是植物生长调节剂，当土壤干旱时，它可缩小植物气孔开张度，减少水分蒸腾，抗旱作用显著，被誉为抗旱一号。还具有改良土壤理化特性，增加土壤团粒结构，改良盐碱地，降低盐浓度，对化肥有协调增效作用。也具有提高地温、透气性、保水性，降解土壤中有毒物质，帮助矿物质分解的功能。

——在制备上述液态地膜时，加入微肥（铁、硼、锌等）有利于提高液体地膜的肥效，有的可同时起到天然高分子化合物分子间的接枝交联共聚引发剂作用，使得分子聚合的更大，有利于提高成膜效果；

——在使用所制备的‘母料’和‘子料’制备地膜液体时，要根据喷雾器的性能来调整稀释所使用的水量；一般一亩地使用20-30公斤的‘母料’和2-3公斤‘子料’，即可达到增温、保墒、培肥地力、改良土壤和促进作物生长的使用效果。

需要说明的是该技术与污泥骨架地膜有重大不同。首先主料不同，后者的主料是污泥，有机质占20-50%，主要是微生物残骸，主要成分是动物蛋白，其它是矿物质；该技术主要原料是畜禽粪便，有机质占80%以上，主要成分是难以消化的粗纤维即纤维素、半纤维素和木质素。主料不同决定了‘子料’构成不同，污泥地膜的‘子料’构成是：聚丙烯酰胺及衍生物、木质素磺酸盐和纤维素衍生物；该技术‘子料’构成为聚乙烯醇、聚丙烯酸或盐、保水剂及水溶性硅酸钠。由有机高分子化合物和无机化合物组合构成,使该地膜肥效更高、强度更大、保水性更强、更抗盐碱。更重要的是解决的环境问题不同，污泥骨架液态地膜解决的是城镇生活污水处理厂污泥污染及资源化利用问题。当今污泥处理技术主要是填埋、焚烧，既破坏资源又产生二次污染，好氧堆肥还受到限制。利用污泥作地膜成功的实现了污泥资源化；畜禽粪便地膜解决的是农村畜禽养殖场臭气扰民、温室气体排放和资源利用工业化问题。当前无论是发酵堆肥还是沼气化工程都存在养分流失、温室气体排放和不符合工业化生产要求问题。特别应指出的是减排是我国对国际社会的庄严承诺，而我国畜禽粪便温室气体排放占全球温室气体排放的15%，这是多么惊人的数字，其背后是多么艰巨地任务和巨大地历史责任！而该技术的应用和推广可以迎韧而解！其重要性和价值就不言而喻了。应该说这一技术是在污泥地膜技术基础上的又一具有重大实际意义的发明和创造。

Claims (7)

1.一种以畜禽粪便为主料构成的液态地膜，其特征在于，由母料和子料构成；其中，

所述的母料主要包括鲜粪料；

所述的子料包括聚乙烯醇、聚丙烯酸或盐、保水剂和可溶性硅酸钠。

2.如权利要求1所述的一种以畜禽粪便为主料构成的液态地膜，其特征在于：所述母料和子料的重量份为

鲜粪料80、

聚乙烯醇3—6、聚丙烯酸或盐2—5、保水剂2—5、可溶性硅酸钠5—10。

3.如权利要求1所述的一种以畜禽粪便为主料构成的液态地膜，其特征在于：所述的母料中含有0.01—0.10重量份的三氯异氰脲酸构成的除臭灭菌剂。

4.如权利要求1所述的一种以畜禽粪便为主料构成的液态地膜，其特征在于：所述的母料中含有10—20重量份的腐殖酸粉。

5.如权利要求1所述的一种以畜禽粪便为主料构成的液态地膜，其特征在于：所述的母料中含有微肥。

6.一种以畜禽粪便为主料构成的液态地膜的制备方法包括：

在鲜畜禽粪便中加入由水溶解的三氯异氰脲酸构成的除臭灭菌剂，除臭杀卵使其达到农用卫生学有机肥标准；然后加入腐殖酸原粉和微肥混合搅拌均质后，再通过研磨制成膏状胶体构成母料；

取聚乙烯醇、聚丙烯酸或盐、保水剂和水溶性硅酸钠进行混合，构成具有成膜、渗透、分散、鳌合、交联、缔合、吸附和保水功能的子料。

7.上述制备的以畜禽粪便为主料构成的液态地膜的使用方法

将子料加等于母料二倍重量的水溶解，搅拌至稠度均匀不变，加入到用等重量的水稀释的母料中，搅拌至反应完毕，再加水稀释至喷雾装置能够正常喷出的要求，均匀喷洒至地面即可。