CN109627497A - 一种可降解生物质浆液、地膜及其制备方法与应用 - Google Patents

一种可降解生物质浆液、地膜及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可降解生物质浆液、地膜及其制备方法与应用。本发明通过将畜禽粪便分别经过沉沙除杂、降低COD、BOD氨氮有害成份以及磨浆处理后，得到打浆度40°SR的三级粪液；将肠膜明串珠菌在培养基上发酵，得到葡聚糖发酵液；往100质量份三级粪液中加入葡聚糖发酵液、生物质炭，搅拌均匀后得到可降解生物质浆液。通过将可降解生物质浆液以喷浆的方式在地表或附着面上形成可降解生物质地膜，该地膜可应用在防风固沙、土壤增肥、育苗保墒方面。本发明是以畜禽粪便为主要原料，地膜制备过程不产生二次污染的问题，而且制备工艺简单、成本低、是实现农牧废弃物资源化循环利用、降低农牧废弃物面源污染，特别是塑料地膜污染的有效途径。

Description

一种可降解生物质浆液、地膜及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于地膜生产技术领域，尤其涉及一种具有成膜能力的可降解生物质浆液、该浆液的制备方法、生物质可降解液体地膜、该地膜的应用。
背景技术
自70年代末期，我国引进地膜覆盖栽培技术以来，因地膜的增温、保水、缩短作物生育周期等作用，使农作物的产量得到大幅度提高，并且获得了显著的经济效益。但随着农用塑料地膜的使用，带来的问题也显而易见：首先，残留地膜在土壤中形成隔层，阻碍作物根系对水肥的吸收和生长发育，引起农作物的减产。其次，残留地膜不仅污染环境、造成作物减产，而且牲畜吞食后还会造成肠梗阻，也是导致养殖场牲畜致死的原因之一。第三，覆膜、播种后作物幼苗不能破膜而出，需要拨苗出膜、以及地膜回收等，给农民带来巨大的工作量；第四，塑料地膜轻薄，在风沙大的地区不易实施；第五，现有的可降解地膜价格高、降解时间过长、降解时间不可控、降解不完全、力学性能和耐水性差等众多问题，农民对其认可度不高。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种具有成膜能力的可降解生物质浆液以及该浆液的制备方法。
本发明的再一目的在于提供由上述具有成膜能力的浆液通过喷浆方式所形成的生物质可降解液体地膜，该地膜具有增温、保水、保墒和增产的性能，同时完全就地降解、工艺简单、成本低、使用方便、节省劳动力等优越性，旨在解决上述背景技术中现有地膜的各种不足之处。
本发明的再一目的在于提供上述生物质可降解液体地膜在防风固沙、土壤增肥、育苗保墒方面的应用。
本发明是这样实现的，一种可降解生物质浆液的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将畜禽粪污分别经过沉沙除杂、降低COD、BOD氨氮有害成份以及磨浆处理后，得到打浆度40°SR的三级粪液；其中，所述三级粪液中牛粪干物质含量为5～15质量份、水份含量为85～95份；
(2)将肠膜明串珠菌在培养基上发酵，得到葡聚糖发酵液；
(3)往100质量份所述三级粪液中加入0.1～1.0质量份葡聚糖发酵液、0.4～1.0质量份生物质炭，搅拌均匀后得到具有成膜能力的浆液。
优选地，在步骤(1)中，所述沉沙除杂处理具体为：将含有质量浓度10％以上粪便干物质的粪污经过多级沉沙除杂，得到含沙量不大于2％的一级粪液；
所述降低COD、BOD氨氮有害成份具体为：将一级粪液固液分离得到一级废水以及含水量为60～80％的二级粪液；将一级废水厌氧发酵和好氧发酵处理，得到COD、BOD氨氮有害成份降低后的二级废水；
所述三级粪液具体为：将二级粪液晾干得到含水量3～5％的干粪，将干粪和二级废水混合后磨浆，得到打浆度40°SR的三级粪液。
优选地，在步骤(1)中，所述畜禽粪污为包括牛粪在内的草食性动物排放粪便。
优选地，在步骤(1)中，所述三级粪液中粪便干物质含量为5份、水含量为95份；在步骤(3)中，所述葡聚糖发酵液的质量份为1.0份，所述生物质炭的质量份为0.4份。
优选地，在步骤(1)中，所述三级粪液中粪便干物质含量为10份、水含量为90份；在步骤(3)中，所述葡聚糖发酵液的质量份为0.5份，所述生物质炭的质量份为0.7份。
优选地，在步骤(1)中，所述三级粪液中粪便干物质含量为15份、水含量为85份；在步骤(3)中，所述葡聚糖发酵液的质量份为0.1份，所述生物质炭的质量份为1.0份。
优选地，所述步骤(2)具体为：将肠膜明串珠菌接种pH值7.0的培养基后在25℃温度下发酵24小时，得到葡聚糖发酵液；其中，所述培养基包括以下按质量份计各组分：蔗糖12.5份、玉米1份、蛋白胨0.1份、酸氢二钾0.2份、水86份。
本发明进一步提供了上述方法制备得到的具有成膜能力的可降解生物质浆液，该浆液在常温下具有快速形成高气密性膜的特点，并且在90天左右可逐渐自然降解成腐植酸类有机肥。
本发明进一步提供了一种生物质可降解液体地膜，该地膜通过上述可降解生物质浆液以喷浆的方式在地表或附着面上形成。
本发明进一步提供了上述生物质可降解液体地膜在防风固沙、土壤增肥、育苗保墒方面的应用。
相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明是以畜禽粪便为主要原料，地膜制备过程不产生二次污染的问题，而且制备工艺简单、成本低、是实现农牧废弃物资源化循环利用、降低农牧废弃物面源污染，特别是塑料地膜污染的有效途径；
(2)本发明具备塑料地膜类似的功效：增温、保水、缩短作物生育周期和增产的效果；本发明地膜在90天左右逐渐降解，可满足作物苗期和生长旺盛期对水和温度的需求，降解成腐植酸类有机肥，最终达到培肥土壤和改良土壤的功效；
(3)本发明可以在播种后再喷洒本发明浆液以形成地膜，不但补充了土壤水分、提高出苗率，而且幼苗能够破膜而出、无需人工拨苗、无需地膜回收、且减少灌溉次数，大大节省了劳动力和种植成本；
(4)本发明通过喷洒来形成地膜的方式，对风沙较大地区的防风固沙作业效果显著，适合大范围推广使用。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
(1)将含有质量浓度10％以上粪便干物质的马粪经过多级沉沙除杂，得到含沙量不大于2％的一级粪液；将一级粪液固液分离得到一级废水以及含水量为60％的二级粪液；将一级废水厌氧发酵和好氧发酵处理，得到COD、BOD氨氮有害成份降低后的二级废水；将二级粪液晾干得到含水量3％的干粪，将干粪和二级废水混合后磨浆，得到打浆度40°SR的三级粪液；其中，所述三级粪液中牛粪干物质含量为8质量份、水份含量为92份；
(2)将肠膜明串珠菌接种pH值7.0的培养基后在25℃温度下发酵24小时，得到葡聚糖发酵液；其中，所述培养基包括以下按质量份计各组分：蔗糖12.5份、玉米1份、蛋白胨0.1份、酸氢二钾0.2份、水86份；
(3)往100质量份所述三级粪液中加入0.7质量份葡聚糖发酵液、0.8质量份生物质炭(由玉米秸秆炭化得到，下同)，搅拌均匀后得到具有成膜能力的浆液。
(4)用配有空压机的喷浆车直接在土壤表面喷浆铺膜，得到附着在土壤表面的生物质可降解液体地膜1。
实施例2
(1)将含有质量浓度10％以上粪便干物质的羊粪经过多级沉沙除杂，得到含沙量不大于2％的一级粪液；将一级粪液固液分离得到一级废水以及含水量为60～80％的二级粪液；将一级废水厌氧发酵和好氧发酵处理，得到COD、BOD氨氮有害成份降低后的二级废水；将二级粪液晾干得到含水量5％的干粪，将干粪和二级废水混合后磨浆，得到打浆度40°SR的三级粪液；其中，所述三级粪液中牛粪干物质含量为15质量份、水份含量为85份；
(2)将肠膜明串珠菌接种pH值7.0的培养基后在25℃温度下发酵24小时，得到葡聚糖发酵液；其中，所述培养基包括以下按质量份计各组分：蔗糖12.5份、玉米1份、蛋白胨0.1份、酸氢二钾0.2份、水86份；
(3)往100质量份所述三级粪液中加入0.1质量份葡聚糖发酵液、1.0质量份生物质炭，搅拌均匀后得到具有成膜能力的浆液。
(4)用配有空压机的喷浆车直接在土壤表面喷浆铺膜，得到附着在土壤表面的生物质可降解液体地膜2。
实施例3
(1)将含有质量浓度10％以上粪便干物质的牛粪经过多级沉沙除杂，得到含沙量不大于2％的一级粪液；将一级粪液固液分离得到一级废水以及含水量为60～80％的二级粪液；将一级废水厌氧发酵和好氧发酵处理，得到COD、BOD氨氮有害成份降低后的二级废水；将二级粪液晾干得到含水量3.5％的干粪，将干粪和二级废水混合后磨浆，得到打浆度40°SR的三级粪液；其中，所述三级粪液中牛粪干物质含量为5质量份、水份含量为95份；
(2)将肠膜明串珠菌接种pH值7.0的培养基后在25℃温度下发酵24小时，得到葡聚糖发酵液；其中，所述培养基包括以下按质量份计各组分：蔗糖12.5份、玉米1份、蛋白胨0.1份、酸氢二钾0.2份、水86份；
(3)往100质量份所述三级粪液中加入1.0质量份葡聚糖发酵液、0.4质量份生物质炭，搅拌均匀后得到具有成膜能力的浆液。
(4)用配有空压机的喷浆车直接在土壤表面喷浆铺膜，得到附着在土壤表面的生物质可降解液体地膜3。
实施例4
(1)将含有质量浓度10％以上粪便干物质的牛粪经过多级沉沙除杂，得到含沙量不大于2％的一级粪液；将一级粪液固液分离得到一级废水以及含水量为60～80％的二级粪液；将一级废水厌氧发酵和好氧发酵处理，得到COD、BOD氨氮有害成份降低后的二级废水；将二级粪液晾干得到含水量3.5％的干粪，将干粪和二级废水混合后磨浆，得到打浆度40°SR的三级粪液；其中，所述三级粪液中牛粪干物质含量为10质量份、水份含量为90份；
(2)将肠膜明串珠菌接种pH值7.0的培养基后在25℃温度下发酵24小时，得到葡聚糖发酵液；其中，所述培养基包括以下按质量份计各组分：蔗糖12.5份、玉米1份、蛋白胨0.1份、酸氢二钾0.2份、水86份；
(3)往100质量份所述三级粪液中加入0.5质量份葡聚糖发酵液、0.7质量份生物质炭，搅拌均匀后得到具有成膜能力的浆液。
(4)用配有空压机的喷浆车直接在土壤表面喷浆铺膜，得到附着在土壤表面的生物质可降解液体地膜4。
实施例5
(1)将含有质量浓度10％以上粪便干物质的牛粪经过多级沉沙除杂，得到含沙量不大于2％的一级粪液；将一级粪液固液分离得到一级废水以及含水量为60～80％的二级粪液；将一级废水厌氧发酵和好氧发酵处理，得到COD、BOD氨氮有害成份降低后的二级废水；将二级粪液晾干得到含水量3.5％的干粪，将干粪和二级废水混合后磨浆，得到打浆度40°SR的三级粪液；其中，所述三级粪液中牛粪干物质含量为15质量份、水份含量为85质量份；
(2)将肠膜明串珠菌接种pH值7.0的培养基后在25℃温度下发酵24小时，得到葡聚糖发酵液；其中，所述培养基包括以下按质量份计各组分：蔗糖12.5份、玉米1份、蛋白胨0.1份、酸氢二钾0.2份、水86份；
(3)往100质量份所述三级粪液中加入0.1质量份葡聚糖发酵液、1.0质量份生物质炭，搅拌均匀后得到具有成膜能力的浆液。
(4)用配有空压机的喷浆车直接在土壤表面喷浆铺膜，得到附着在土壤表面的生物质可降解液体地膜5。
效果实施例
以上述实施例的生物质可降解液体地膜3～5为直接检测对象，检测结果为：
生物质可降解液体地膜3外观颜色灰褐色、粘度215mPa.S、pH值6.3。幼苗穿膜率87％。成膜后拉伸负荷1.9N，断裂伸长率180％，覆盖有效期92天。该数据表明，幼苗穿膜率达87％、92天后开始降解，完全可以满足作物生长初期和生长旺盛期对温湿度的需求，可节省劳动力，液体地膜降解后转变成腐殖质还能培肥土壤。
生物质可降解液体地膜4外观颜色灰黑色、粘度186mPa.S、pH值6.7。幼苗穿膜率93％。成膜后拉伸负荷2.2N，断裂伸长率153％，覆盖有效期83天。该数据表明，幼苗穿膜率达93％、83天后开始降解，完全可以满足作物生长初期和生长旺盛期对温湿度的需求，可节省劳动力，液体地膜降解后转变成腐殖质还能培肥土壤。
生物质可降解液体地膜5外观颜色黑色、粘度127mPa.S、pH值7.1。幼苗穿膜率98％。成膜后拉伸负荷2.7N，断裂伸长率135％，覆盖有效期75天。该数据表明，幼苗穿膜率达98％、75天后开始降解，完全可以满足作物生长初期和生长旺盛期对温湿度的需求，可节省劳动力，液体地膜降解后转变成腐殖质还能培肥土壤。
综上所述，生物质可降解液体地膜3～5中，牛粪添加量对液体膜粘度以及成膜后拉伸负荷影响较大；葡聚糖液对液体膜粘度、断裂伸长率、幼苗穿膜率和覆盖有效期影响较大；生物质炭与液体膜颜色有关。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可降解生物质浆液的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将畜禽粪污分别经过沉沙除杂、降低COD、BOD氨氮有害成份以及磨浆处理后，得到打浆度40°SR的三级粪液；其中，所述三级粪液中牛粪干物质含量为5～15质量份、水份含量为85～95份；
(2)将肠膜明串珠菌在培养基上发酵，得到葡聚糖发酵液；
(3)往100质量份所述三级粪液中加入0.1～1.0质量份葡聚糖发酵液、0.4～1.0质量份生物质炭，搅拌均匀后得到可降解生物质浆液。
2.如权利要求1所述的可降解生物质浆液的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述沉沙除杂处理具体为：将含有质量浓度10％以上粪便干物质的粪污经过多级沉沙除杂，得到含沙量不大于2％的一级粪液；
所述降低COD、BOD氨氮有害成份具体为：将一级粪液固液分离得到一级废水以及含水量为60～80％的二级粪液；将一级废水厌氧发酵和好氧发酵处理，得到COD、BOD氨氮有害成份降低后的二级废水；
所述三级粪液具体为：将二级粪液晾干得到含水量3～5％的干粪，将干粪和二级废水混合后磨浆，得到打浆度40°SR的三级粪液。
3.如权利要求1所述的可降解生物质浆液的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述畜禽粪污为包括牛粪在内的草食性动物排放粪便。
4.如权利要求1所述的可降解生物质浆液的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述三级粪液中粪便干物质含量为5份、水含量为95份；在步骤(3)中，所述葡聚糖发酵液的质量份为1.0份，所述生物质炭的质量份为0.4份。
5.如权利要求1所述的可降解生物质浆液的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述三级粪液中粪便干物质含量为10份、水含量为90份；在步骤(3)中，所述葡聚糖发酵液的质量份为0.5份，所述生物质炭的质量份为0.7份。
6.如权利要求1所述的可降解生物质浆液的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述三级粪液中粪便干物质含量为15份、水含量为85份；在步骤(3)中，所述葡聚糖发酵液的质量份为0.1份，所述生物质炭的质量份为1.0份。
7.如权利要求1所述的可降解生物质浆液的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：将肠膜明串珠菌接种pH值7.0的培养基后在25℃温度下发酵24小时，得到葡聚糖发酵液；其中，所述培养基包括以下按质量份计各组分：蔗糖12.5份、玉米1份、蛋白胨0.1份、酸氢二钾0.2份、水86份。
8.权利要求1～7任一项所述的方法制备得到的具有成膜能力的可降解生物质浆液。
9.一种生物质可降解液体地膜，其特征在于，该地膜通过将权利要求8所述的可降解生物质浆液以喷浆的方式在地表或附着面上形成。
10.权利要求9所述的生物质可降解液体地膜在防风固沙、土壤增肥、育苗保墒方面的应用。
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