CN111393229A - 一种浓缩沼液制备方法及浓缩沼液 - Google Patents

一种浓缩沼液制备方法及浓缩沼液 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种浓缩沼液制备方法及浓缩沼液，包括：将鸡粪与水混合，得到鸡粪混合液；所述鸡粪混合液进行厌氧发酵，得到混合发酵液；将所述混合发酵液进行固液分离，得到沼液原液；将所述沼液原液进行预处理，得到初过滤沼液；将所述初过滤沼液通过超滤膜过滤，得到超滤膜透过沼液；将所述超滤膜透过沼液通过纳滤膜过滤，得到浓缩沼液，所述浓缩沼液为所述沼液原液的5倍浓缩沼液。通过本申请提供浓缩沼液制备方法可以有效去除沼液原液中含有的大量杂质，制备的浓缩沼液pH值适中，有效营养物质和杀菌活性物质的含量提高。

Description

一种浓缩沼液制备方法及浓缩沼液
技术领域
本申请涉及农业生产技术领域，特别涉及一种浓缩沼液制备方法及浓缩沼液。
背景技术
沼液是有机物质经发酵后形成的液体肥料。鸡粪沼液与其他沼液相比养分更加全面，含有氮、磷、钾、氨基酸、活性酶、糖类、核酸、丁酸、乙酸、维生素、生长素等多种利于植物生长的营养成分。这些营养元素是以速效养分形式存在的，因此，鸡粪沼液的速效营养能力强，养分可利用率高，是一种多元的速效复合生物肥料，能迅速被动物和农作物吸收利用。
但是，鸡粪发酵的沼液原液中含有大量杂质，沼液原液的pH值较高，不利于北方土壤，其中有效营养物质和杀菌活性物质的含量较低。
发明内容
本申请提供了一种浓缩沼液制备方法及浓缩沼液，以解决沼液原液中有效营养物质和杀菌活性物质的含量较低的问题。
一方面，本申请提供了一种浓缩沼液制备方法，包括：
将鸡粪与水混合，得到鸡粪混合液；
将所述鸡粪混合液进行厌氧发酵，得到混合发酵液；
将所述混合发酵液进行固液分离，得到沼液原液；
将所述沼液原液进行预处理，得到初过滤沼液；
将所述初过滤沼液通过超滤膜过滤，得到超滤膜透过沼液；
将所述超滤膜透过沼液通过纳滤膜过滤，得到浓缩沼液，所述浓缩沼液为所述沼液原液的5倍浓缩沼液。
可选的，所述预处理的方法包括：高效过滤法、袋式过滤法和生物减灭法。
可选的，所述鸡粪混合液中鸡粪的浓度为8％-12％。
可选的，所述厌氧发酵的发酵温度为37-55℃，发酵时间为30-60天。
可选的，所述浓缩沼液的苯胺含量为0.24％，酚类物质含量为8.41％，酮类物质含量为27.27％，酯类物质含量为18.56％。
可选的，所述浓缩沼液的pH值为7.91，有机质含量为1.17％，氮含量为0.56％，磷含量为0.09％，钾含量为0.46％，总养分含量为1.11％。
另一方面，本申请还提供了一种浓缩沼液，所述浓缩沼液由本申请第一个方面所述的任意一种浓缩沼液制备方法制备而成。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种浓缩沼液制备方法及浓缩沼液，包括：将鸡粪与水混合，得到鸡粪混合液；所述鸡粪混合液进行厌氧发酵，得到混合发酵液；将所述混合发酵液进行固液分离，得到沼液原液；将所述沼液原液进行预处理，得到初过滤沼液；将所述初过滤沼液通过超滤膜过滤，得到超滤膜透过沼液；将所述超滤膜透过沼液通过纳滤膜过滤，得到浓缩沼液，所述浓缩沼液为所述沼液原液的5倍浓缩沼液。通过本申请提供的浓缩沼液制备方法可以有效去除沼液原液中含有的大量杂质，制备的浓缩沼液pH值适中，有效营养物质和杀菌活性物质的含量提高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种浓缩沼液制备方法的流程示意图；
图2为沼液原液具体植物源化学物质含量检测结果；
图3为5倍浓缩沼液原液具体植物源化学物质含量检测结果；
图4为10倍浓缩沼液原液具体植物源化学物质含量检测结果。
具体实施方式
下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致和方法的示例。
请参阅图1，本申请实施例提供了一种浓缩沼液制备方法，包括：
S1：将鸡粪与水混合，得到鸡粪混合液。
鸡粪是一种优质的有机化肥，其含纯氮、磷(P2O5)、钾(K2O)、粗蛋白、脂肪、碳水化合物等有机质，施用鸡粪可以增加土壤中的有机质含量。有机质可以改良土壤物理、化学和生物特性，熟化土壤，培肥地力。在本申请实施例中，将鸡粪与水混合后的鸡粪混合液作为发酵用的原液。
S2：将所述鸡粪混合液进行厌氧发酵，得到混合发酵液。
厌氧发酵，是指有机物质(如人畜家禽粪便、秸秆、杂草等)在一定的水分、温度和厌氧条件下，通过各类微生物的分解代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等可燃性混合气体的过程。厌氧发酵后的沼液可作为有机生物化肥。将鸡粪混合液进行厌氧发酵，得到混合发酵液。
S3：将所述混合发酵液进行固液分离，得到沼液原液。
将所述混合发酵液沼液通过沉淀池静置，去除混合发酵液中可沉淀的固形杂质，撇除漂浮物，取中段含固量较少的稳定混合发酵液，作为沼液原液。
S4：将所述沼液原液进行预处理，得到初过滤沼液。
通过预处理，可以初步过滤所述沼液原液中的细小微粒、悬浮物、胶体、颗粒状机械杂质和细菌等，得到初过滤沼液，可以达到膜过滤处理标准。
S5：将所述初过滤沼液通过超滤膜过滤，得到超滤膜透过沼液。
在进行超滤膜过滤前需要进行膜前预处理。所述膜前预处理是膜浓缩过程中最重要的先期处理步骤，它是膜分离浓缩装置的有效保护屏障。所述膜前预处理可以去除一些悬浮在液体中的小于30微米的颗粒形杂质及胶体，可以对过滤膜进行保护。
超滤膜是一种用于超滤过程中的人工透膜。一般由高分子材料如：醋酸纤维素类、醋酸纤维素酯类、聚乙烯类、聚砜类及聚酰胺类等制成。所述初过滤沼液通过超滤膜，可以将一定大小的高分子胶体或悬浮颗粒从所述初过滤沼液中分离出来，得到超滤膜透过沼液。
S6：将所述超滤膜透过沼液通过纳滤膜过滤，得到浓缩沼液，所述浓缩沼液为所述沼液原液的5倍浓缩沼液。
纳滤膜是一种允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的功能性半透膜。所述纳滤膜能截留纳米级(0.001微米)的物质。其截留有机物的分子量约为200-800MW左右，截留溶解盐类的能力为20％-98％之间，对可溶性单价离子的去除率低于高价离子。纳滤膜主要材质是聚酰胺材质。所述超滤膜透过沼液可以通过纳滤膜过滤，得到所述沼液原液的5倍浓缩沼液。
可选的，所述预处理的方法包括：高效过滤法、袋式过滤法和生物减灭法。
高效过滤法使用高效过滤器，可以有效地去除所述沼液原液中的悬浮物。具有过滤速度快、精度高、截污容量大、操作方便、运行可靠、不需特殊维护等优点。
袋式过滤法使用袋式过滤器，可以去除所述沼液原液中细小的微粒，满足超滤进水的要求。袋式过滤器是一种结构新颖、体积小、操作简便灵活、节能、高效、密闭工作、适用性强的多用途过滤设备。滤袋便宜，可直接抛弃或经体外清洗后增加使用寿命，使用成本低。
生物减灭法使用生物减灭器，可以用于抑制、杀灭所述沼液原液中的细菌和病毒，防止微生物在沼液富养情况下快速繁殖，导致过滤膜的污染。
可选的，所述鸡粪混合液中鸡粪的浓度为8％-12％。
将所述鸡粪混合液中鸡粪的浓度设置为8％-12％，在所述浓度范围内，鸡粪混合液进行厌氧发酵时，微生物的含量适当，产气量较大，原料鸡粪利用比较充分，不会造成鸡粪的浪费，从而降低生产成本。
可选的，所述厌氧发酵的发酵温度为37-55℃，发酵时间为30-60天。厌氧发酵的温度和时间将会影响微生物酶的活性，当厌氧温度处于37-55℃(±2℃)时，细菌具有最大生物酶活性，厌氧分解和产生甲烷的速度最快。
发酵时间根据外部环境的温度不同设置在30-60天。夏天温度高，发酵时间短，厌氧发酵时间选择30天。冬天温度相对较低，发酵时间较长，厌氧发酵时间可以选择60天。
可选的，所述浓缩沼液的苯胺含量为0.24％，酚类物质含量为8.41％，酮类物质含量为27.27％，酯类物质含量为18.56％。
苯胺是苯的衍生物，是生产农药的重要原料，由苯胺可衍生N-烷基苯胺、烷基苯胺、邻硝基苯胺、环己胺等，可作为杀菌剂合成的中间体。酚类物质、酮类物质、酯类物质都具有促生杀菌作用，是杀菌剂、防腐剂及杀虫剂的重要原料。因此，所述浓缩沼液杀菌活性物质的含量较高，具有较强的杀菌作用。
可选的，所述浓缩沼液的pH值为7.91，有机质含量为1.17％，氮含量为0.56％，磷含量为0.09％，钾含量为0.46％，总养分含量为1.11％。
所述浓缩沼液的pH值适中，有利于土壤施肥。氮、磷、钾、有机物等有效营养物质含量较高，具有较强的促进植物生长作用。
本申请还提供了一种浓缩沼液，所述浓缩沼液由本申请所述任意一种浓缩沼液制备方法制备而成。
为了证明本申请制备的浓缩沼液具有pH值适中，有效营养物质和杀菌活性物质的含量提高等优点，做了如下实验：
分别提取沼液原液、超滤膜透过沼液、5倍浓缩沼液原液、10倍浓缩沼液原液和5+10倍浓缩沼液原液混合液进行实验分析。其中，将所述沼液原液的5倍浓缩沼液原液通过反渗透过滤得到所述沼液原液的10倍浓缩沼液原液。并将所述沼液原液的5倍浓缩沼液原液和所述沼液原液的10倍浓缩沼液原液以1:2的比例混合，得到5+10倍浓缩沼液原液混合液。测得不同沼液样品的pH值如表1所示。
表1不同沼液样品的pH值
样品名称 pH值
沼液原液 8.39
超滤膜透过沼液 8.30
5倍浓缩沼液原液 7.91
10倍浓缩沼液原液 7.83
5倍+10倍浓缩原液混合液 7.84
由表1可以看出，随着沼液原液浓缩倍数的增加，相对于沼液原液，pH值有所下降。
进一步测定不同沼液样品的有机质、氮磷钾等常规营养指标。采用液质联用仪测定沼液中植物源促生抑菌化学物质含量。具体测定数据如表2所示。
表2不同沼液样品的养分含量
样品名称 有机质(％) 氮(％) 磷(％) 钾(％) 总养分(％)
沼液原液 1.18 0.31 0.03 0.29 0.63
超滤膜透过沼液 0.68 0.25 0.01 0.26 0.52
5倍浓缩沼液原液 1.17 0.56 0.09 0.46 1.11
10倍浓缩沼液原液 1.09 0.61 0.01 0.55 1.17
5倍+10倍浓缩原液混合液 1.07 0.61 0.04 0.50 1.15
鸡粪混合液经过60天左右厌氧发酵(35-38℃)后，沼液原液总养分含量为0.63％。经过超滤膜加压分离后，部分营养物质随大分子有机物滤除，养分水平有降低趋势。随着膜浓缩倍数的增加，沼液营养物质并没有表现出同样的富集规律，但相比沼液原液，浓缩后沼液营养物质显著增加。
其中，5倍浓缩沼液原液总养分同比沼液原液增加76.19％，10倍浓缩沼液原液总养分同比沼液原液增加85.71％，但10倍浓缩沼液原液营养物质含量相比5倍浓缩沼液原液没有明显差异。并且5倍+10倍浓缩原液混合液的总养分和营养物质含量没有显著增加，与10倍浓缩沼液原液的含量相近。因此，接下来针对5倍浓缩沼液原液和10倍浓缩沼液原液内植物源化学物质的含量进行进一步的测定。测定结果如表3和图2，图3，图4所示。
表3不同沼液样品的植物源化学物质含量
分类 沼液原液 5倍浓缩沼液原液 10倍浓缩沼液原液
Ref总量 746675 997396 1056365
酚类物质(％) 1.04 8.41 7.46
酮类物质(％) 36.8 27.27 21.26
烷类物质(％) 26.52 26.65 41.87
酯类物质(％) 9.80 18.56 17.33
苯类物质(％) 13.03 0 0
苯胺(％) 0 0.24 0
由表3可以看出，随着沼液浓缩倍数的增加，沼液植物源化学物质Ref响应值表现出逐渐增加的趋势，但与浓缩倍数无明显相关关系，其中5倍浓缩沼液原液相比沼液原液增加33.58％，10倍浓缩沼液原液相比5倍浓缩沼液原液，增长空间有限。
由图2，图3，图4可以看出，沼液原液中植物源化学物质主要包括酚类物质1.04％、萘乙酸甲酯9.80％、烷类物质26.52％、酮类物质36.8％、苯类物质13.03％，其中萘乙酸甲酯可直接由植物根茎叶吸收，是具有生长素活性的植物生长调节剂；酚类物质是杀菌剂、防腐剂及杀虫剂的重要原料。
5倍浓缩沼液原液，烷类含量无变化；酚类物质含量显著增加，达到8.41％，同比原液增加709.6％；酮类物质明显降低，含量27.26％，同比降低25.96％；酯类物质含量明显增加，含量为18.56％，同比原液增加89.39％；苯类物质被全部滤除，但出现苯的衍生物苯胺。苯胺是生产农药的重要原料，由苯胺可衍生N-烷基苯胺、烷基苯胺、邻硝基苯胺、环己胺等，可作为杀菌剂合成的中间体。10倍浓缩沼液原液，烷类物质含量显著提升，而具有促生杀菌作用的酚类、酮类、酯类物质含量明显下降，苯及苯化合物完全滤除。
综上，5倍浓缩沼液原液的有效营养物质显著增加，植物促生杀菌活性物质也显著增加，可作为沼液复合微生物肥调制母液用最佳倍数浓缩沼液。
由以上技术方案可知，本申请提供了一种浓缩沼液制备方法及浓缩沼液，包括：将鸡粪与水混合，得到鸡粪混合液；所述鸡粪混合液进行厌氧发酵，得到混合发酵液；将所述混合发酵液进行固液分离，得到沼液原液；将所述沼液原液进行预处理，得到初过滤沼液；将所述初过滤沼液通过超滤膜过滤，得到超滤膜透过沼液；将所述超滤膜透过沼液通过纳滤膜过滤，得到浓缩沼液，所述浓缩沼液为所述沼液原液的5倍浓缩沼液。通过本申请提供浓缩沼液制备方法可以有效去除沼液原液中含有的大量杂质，制备的沼液原液5倍浓缩沼液pH值适中，有效营养物质和杀菌活性物质的含量提高。
本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种浓缩沼液制备方法，其特征在于，包括：
将鸡粪与水混合，得到鸡粪混合液；
将所述鸡粪混合液进行厌氧发酵，得到混合发酵液；
将所述混合发酵液进行固液分离，得到沼液原液；
将所述沼液原液进行预处理，得到初过滤沼液；
将所述初过滤沼液通过超滤膜过滤，得到超滤膜透过沼液；
将所述超滤膜透过沼液通过纳滤膜过滤，得到浓缩沼液，所述浓缩沼液为所述沼液原液的5倍浓缩沼液。
2.根据权利要求1所述的浓缩沼液制备方法，其特征在于，所述预处理的方法包括：高效过滤法、袋式过滤法和生物减灭法。
3.根据权利要求1所述的浓缩沼液制备方法，其特征在于，所述鸡粪混合液中鸡粪的浓度为8％-12％。
4.根据权利要求1所述的浓缩沼液制备方法，其特征在于，所述厌氧发酵的发酵温度为37-55℃，发酵时间为30-60天。
5.根据权利要求1所述的浓缩沼液制备方法，其特征在于，所述浓缩沼液的苯胺含量为0.24％，酚类物质含量为8.41％，酮类物质含量为27.27％，酯类物质含量为18.56％。
6.根据权利要求1所述的浓缩沼液制备方法，其特征在于，所述浓缩沼液的pH值为7.91，有机质含量为1.17％，氮含量为0.56％，磷含量为0.09％，钾含量为0.46％，总养分含量为1.11％。
7.一种浓缩沼液，其特征在于，所述浓缩沼液由权利要求1-6任一项所述的方法制备而成。
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