一种以畜禽粪污为原料的液体肥料及其制备方法与应用

1.本发明涉及养殖场粪污处理技术领域，更具体地说是涉及一种以畜禽粪污为原料的液体肥料及其制备方法与应用。

背景技术：

2.畜禽养殖场中，动物粪便的四分之三是水分，其余四分之一是固体，固体物质大多是蛋白质、无机物、脂肪、未消化的食物纤维、脱了水的消化液残余、以及从肠道脱落的细胞和死掉的细菌，还有维生素k、维生素b。对于农民来说，粪便可以作为较好的庄稼的有机肥料。
3.目前，畜禽养殖排泄的粪便大都排放到环境中，由于粪便中含有好氧菌和厌氧菌，因此粪便在空气中会发酵，并散发有害气体，污染环境，如果可以对畜禽养殖粪便进行无害化处理，制备肥料，则可以降低粪便对环境的污染，且可以减少无机肥料的施入，一举两得。
4.因此，如何提供一种以畜禽粪污为原料的液体肥料，并对其进行应用是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种以畜禽粪污为原料的液体肥料、制备方法和应用，实现了对畜禽粪便的资源化利用，降低了环境污染，节约了生产成本。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种以畜禽粪污为原料的液体肥料，包括下述原料：浓缩沼液上清液、大量元素、中量元素、微量元素和助剂；其中，以浓缩沼液上清液为溶剂，大量元素的浓度为185.8-244.6g/l，中量元素的浓度为9.14-42g/l，微量元素的浓度为12.4-22.8g/l；助剂的浓度为0.5-1g/l；所述浓缩沼液上清液由动物粪便经厌氧消化、氧化塘处理得到。
8.作为上述技术方案优选的技术方案，所述大量元素为磷酸氢二钾；所述微量元素为fe、mn、zn和b；所述中量元素为ca和mg；所述助剂为山梨酸钾、ope-13、木质素磺酸钠。
9.作为与上述技术方案相同的发明构思，本发明还请求保护一种畜禽养殖粪污厌氧消化制备液体肥料的方法，其特征在于，过程包括：
10.1)取浓缩沼液上清液900ml，加乳化剂ope-13 0.5-1g，搅拌10min，再加入木质素磺酸钠0.5-1g，搅拌至溶解；得助剂溶液；
11.2)向助剂溶液中加入edta-mg 24g、edta-ca 43g，搅拌20min，得混合溶液1；
12.3)将edta-mn 20g、edta-fe 40g、edta-zn 40g、h3bo
3 40g溶于水中，得混合溶液2；
13.4)向混合溶液2中加入磷酸氢二钾160g，搅拌30min，然后以混合溶液1定容至1000ml，得液体肥料。
14.作为上述技术方案优选的技术方案，所述浓缩沼液上清液的制备过程包括：
15.(1)收集粪便，去除固形物、固液分离、沉淀，集污池收集处理后的粪便；
16.(2)将收集后的粪便进行黑膜hdpe厌氧发酵，得固液混合物；厌氧消化时的温度为
30-35℃，厌氧消化时间为30-45d；
17.(3)将固液混合物通入曝气池，固液分离，得沼液上清液和沼渣；其中，沼液上清液溢流至氧化塘，沼渣输送至好氧发酵场；
18.(4)在氧化塘中，对沼液上清液进行预处理，得熟化灭菌沼液上清液，再对熟化灭菌沼液上清液进行分离浓缩，得浓缩沼液上清液；然后，将浓缩沼液上清液与助剂、大、中、微量元素混合，制备得到液体有机肥。
19.作为上述技术方案优选的技术方案，步骤(1)中，以格栅去除固形物，然后以固液分离机进行固液分离，分离后的粪便进入沉淀池沉淀≥1h，然后进入集污池，加水调制，使粪便的浓度为8-12％。
20.作为上述技术方案优选的技术方案，步骤(4)中，所述预处理为先在沉淀中对沼液上清液进行沉淀，然后对沉淀后的沼液进行耗氧发酵、固定分离，取分离后的上清液在砂石过滤器中进行过滤，均质，熟化处理，并进行生物抑菌。
21.作为上述技术方案优选的技术方案，步骤(4)中，所述分离浓缩为对熟化灭菌沼液上清液依次经过超滤膜分离、纳滤膜分离、反渗透膜浓缩。
22.上述制备得到的液体肥料在促进作物生长发育中的应用。
23.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明将养殖场中的畜禽粪便进行了集约化处理，通过预处理、厌氧发酵的方法将畜禽粪便制备成液体肥料，提高了资源的利用率，而且，经厌氧发酵后的畜禽粪便中的大分子物质被分解为小分子物质，更易被作物吸收，可显著促进作物的生长发育。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
25.图1附图为总体流程图；
26.图2附图为厌氧发酵工艺图；
27.图3附图为沼液浓缩工艺图。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例1
30.一种以畜禽粪污为原料的液体肥料，包括下述原料：浓缩沼液上清液、大量元素、中量元素、微量元素和助剂；其中，以浓缩沼液上清液为溶剂，大量元素的浓度为185.8-244.6g/l，中量元素的浓度为9.14-42g/l，微量元素的浓度为12.4-22.8g/l；助剂的浓度为0.5-1g/l；所述浓缩沼液上清液由动物粪便经厌氧消化、氧化塘处理得到；大量元素为磷酸
全氮/％0.31 全氮/％0.1 全钾/％0.14 有机质/％0.31 总铅/mg
·
l-1
0.22 总镉/mg
·
l-1
0.01 总铬/mg
·
l-1
20.4 总汞/mg
·
l-1
0.00 总砷/mg
·
l-1
0.00 47.表4沼渣基本指标
48.指标沼渣备注ph值8.86 有机质/％25.55 全氮/％2.61 全磷/％12.66 全钾/％2.28 总铅/mg
·
l-1
1.10 总镉/mg
·
l-1
0.14 总铬/mg
·
l-1
38.90 总汞/mg
·
l-1
0.02 总砷/mg
·
l-1
0.46 49.5)沼液分离浓缩
50.沼液浓缩工艺流程图见图3；
51.沼液预处理
52.沉淀：经厌氧发酵后的沼液由厌氧发酵罐排至沉淀池进行自然沉淀，时间不少24h，使沼液中的大颗粒的固形物得到充分沉淀。
53.好氧发酵：在距沉淀池池底1000mm位置处，设置微孔气浮机进行曝气，对沉淀后的沼液进行好氧发酵，对沼液中的铵态氮进行转化和进一步降解厌氧发酵无法分解的有机物。
54.固液分离：经沉淀与好氧发酵后的沼液，采用卧式螺旋离心机进行固液分离，去除沼液中的沼渣、污泥及悬浮物等固形物，沼液清液进入下一步处理环节，沼渣和污泥进入好氧发酵生产固体生物有机肥系统。
55.初级过滤：经固液分离后的沼液清液，采用砂石过滤器进行初级过滤，以去除沼液中含有的较大颗粒的固形物，防止悬浮物堵塞膜孔。
56.均质熟化调节与深度沉淀：经初级过滤后的沼液，进入设在室内调节池上方的喷淋管，沼液通过多道喷淋，与空气充分接触后，流入下方的调节池，使沼液成分趋于均质；
57.此过程中的沼液再次进行好氧发酵，即在常温条件下，沼液在3000m3调节池中经过15天左右熟化，即使沼液成分趋于稳定，也使沼液得到深度沉淀。同时3000m3调节池的容量，在整个系统中起到了调节水量的作用，减少了因水质水量变化对后续膜分离浓缩设备
的影响。
58.精细过滤与生物抑菌：经熟化处理后的沼液分别进入过滤器去除沼液中的残留悬浮物和细小不溶性微粒，然后经过精细过滤处理后的沼液再进行抑制、杀灭有害细菌和病毒；详细流程如下。
59.a.经熟化处理后的沼液先进入高效过滤器，去除沼液中的残留悬浮物；
60.b.再进入袋式过滤器，去除沼液中的细小不溶性微粒；
61.c.经过精细过滤处理后的沼液进入生物减灭器，进行抑制、杀灭有害细菌和病毒，以防止有害细菌在沼液中迅速滋生繁殖，导致对膜的污染，影响后续膜浓缩时的膜通量。
62.沼液分离
63.超滤膜分离：经微滤处理后的沼液进入超滤膜分离装置，去除悬浮在沼液中的大分子胶体物，渗透液继续进行后续浓缩。超滤膜组件的参数为：纤维内径：0.8mm，切割分子量分别为：10000和100000dalton，平均孔径为0.001μm和0.008μm，膜有效面积为6m2，最大压力为0.4mpa。组件的长度为1140mm，外径为90mm，分离后的性能见表5；
64.表5超滤膜处理性能
[0065][0066]
沼液浓缩
[0067]
纳滤膜浓缩：由超滤膜分离装置出来的沼液渗透液进入纳滤膜分离装置，截留沼液中的肥性营养成分，去除沼液中的大部分水分，沼液截留浓缩液进入浓缩沼液储罐备用，渗透液继续进行后续处理；
[0068]
上述滤膜浓缩过程中可对滤膜浓缩倍率在5～10倍之间进行调节，浓缩后的性能见表6；
[0069]
表6纳滤膜处理性能
[0070][0071]
反渗透膜浓缩：由纳滤膜分离装置出来的渗透液经过改性处理的反渗透膜装置，
进行有效截留，确保沼液中的所有肥性成分得到最大限度的截留；截留浓缩液进入浓缩液储罐备用，渗透液达标排放；
[0072]
纳滤膜分离装置出来的渗透液大部分为水分，但其中还含有部分呈一价阴阳离子状态的肥性物质，如钾离子等，选择根据渗透液中的残留的肥性物质含量，可对反渗透浓缩倍率进行调节，可选择10～20倍浓缩倍率，见表7；
[0073]
表7反渗透膜处理性能
[0074][0075]
技术参数
[0076]
可日处理沼液100m3，浓缩倍率按照5～10倍，每天可得到10～20m3浓缩沼液，80～90m3渗透液清水，整个工艺过程均采用物理方法进行分离和浓缩，既不引入对植物有害的其它污染物，也不产生新的污染物，实现清洁生产。
[0077]
7)制备肥料：
[0078]
将纳滤、反渗透膜分离得到的截留浓缩液(即浓缩沼液上清液)，在反应釜中，添加相应比例的大、中、微量元素和其它营养成分及功能性成分，调配好的产品进入产品储罐，作为液体有机肥分装前备用；可复配营养元素添加顺序为助剂、微量营养元素、中量营养元素、大量营养元素，其中大量元素可复配浓度n、p2o5、k2o为185.8～244.6g
·
l-1
，中量元素可复配浓度ca、mg、s为9.14～42g
·
l-1
，微量元素可复配浓度fe、mn、cu、zn、b、mo为12.4～22.80g
·
l-1
，助剂可复配浓度为0.5～1.0g
·
l-1
。
[0079]
(a)可复配营养中大量元素n、p、k成分来源为尿素、磷酸氢二钾、水溶性聚磷酸铵、磷酸脲、硫酸钾、八硼酸钾等；中量元素mg、ca来源为氨基酸螯合钙、edta-ca，氨基酸螯合镁、edta-mg和硫酸镁；微量元素fe、mn、cu、zn、si等来源为氨基酸螯合态和edta螯合态，b元素来源为h3bo3和八硼酸钠。
[0080]
(b)助剂的添加：防腐剂为山梨酸钾；原液900ml，加乳化剂ope-13计0.5～1g，搅拌10分钟后，加木质素磺酸钠0.5～1g，搅拌至溶解。生长调节剂的添加：高纯度-a萘乙酸钠1g(选择性添加)。
[0081]
(c)微量营养元素添加：按照先后顺序将edta-mn 20g、edta-fe 40g、edta-zn 40g、h3bo
3 40g逐一加入上述溶液(a)中，控温(温度控制在50-60℃之间，下同)搅拌20分钟。
[0082]
(d)中量营养元素添加：按照先后顺序将edta-mg 24g、edta-ca 43g逐一加入上述溶液(b)中，控温搅拌20分钟，使全部溶解。
[0083]
(e)大量营养元素添加：将磷酸氢二钾160g加入上诉溶液(3)中，控温搅拌30分钟，使全部溶解，用原液定容至1000ml，冷却后即得到沼液复合微生物肥。
[0084]
浓缩的沼液用于生产液体有机肥料，或根据用户要求，复配植物生长所需的所有
大、中、微量元素及功能性成分(如：氨基酸、腐殖酸、微生物功能菌等)生产含氨基酸(液体)水溶肥、含腐殖酸(液体)水溶肥、复合微生物(液体)肥等功能性肥料。
[0085]
产品包装
[0086]
将调配后的液体有机肥通过一体化罐装机计量分装成不同规格包装的产品。
[0087]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0088]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：

1.一种以畜禽粪污为原料的液体肥料，其特征在于，包括下述原料：浓缩沼液上清液、大量元素、中量元素、微量元素和助剂；其中，以浓缩沼液上清液为溶剂，大量元素的浓度为185.8-244.6g/l，中量元素的浓度为9.14-42g/l，微量元素的浓度为12.4-22.8g/l；助剂的浓度为0.5-1g/l；所述浓缩沼液上清液由动物粪便经厌氧消化、氧化塘处理得到。2.根据权利要求1所述的一种以畜禽粪污为原料的液体肥料，其特征在于，所述大量元素为磷酸氢二钾；所述微量元素为fe、mn、zn和b；所述中量元素为ca和mg；所述助剂为山梨酸钾、ope-13、木质素磺酸钠。3.一种畜禽养殖粪污厌氧消化制备液体肥料的方法，其特征在于，过程包括：1)取浓缩沼液上清液900ml，加乳化剂ope-130.5-1g，搅拌10min，再加入木质素磺酸钠0.5-1g，搅拌至溶解；得助剂溶液；2)向助剂溶液中加入edta-mg 24g、edta-ca43 g，搅拌20min，得混合溶液1；3)将edta-mn 20g、edta-fe 40g、edta-zn 40g、h3bo340 g溶于水中，得混合溶液2；4)向混合溶液2中加入磷酸氢二钾160g，搅拌30min，然后以混合溶液1定容至1000ml，得液体肥料。4.根据权利要求3所述的一种畜禽养殖粪污厌氧消化制备液体肥料的方法，其特征在于，所述浓缩沼液上清液的制备过程包括：(1)收集粪便，去除固形物、固液分离、沉淀，集污池收集处理后的粪便；(2)将收集后的粪便进行黑膜hdpe厌氧发酵，得固液混合物；厌氧消化时的温度为30-35℃，厌氧消化时间为30-45d；(3)将固液混合物通入曝气池，固液分离，得沼液上清液和沼渣；其中，沼液上清液溢流至氧化塘，沼渣输送至好氧发酵场；(4)在氧化塘中，对沼液上清液进行预处理，得熟化灭菌沼液上清液，再对熟化灭菌沼液上清液进行分离浓缩，得浓缩沼液上清液。5.根据权利要求4所述的一种畜禽养殖粪污厌氧消化制备液体肥料的方法，其特征在于，步骤(1)中，以格栅去除固形物，然后以固液分离机进行固液分离，分离后的粪便进入沉淀池沉淀≥1h，然后进入集污池，加水调制，使粪便的浓度为8-12％。6.根据权利要求5所述的一种畜禽养殖粪污厌氧消化制备液体肥料的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述预处理为先在沉淀中对沼液上清液进行沉淀，然后对沉淀后的沼液进行耗氧发酵、固定分离，取分离后的上清液在砂石过滤器中进行过滤，均质，熟化处理，并进行生物抑菌。7.根据权利要求6所述的一种畜禽养殖粪污厌氧消化制备液体肥料的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述分离浓缩为先对熟化灭菌沼液上清液依次经过超滤膜分离、纳滤膜分离、反渗透膜浓缩。8.权利要求3-7任一制备得到的液体肥料在促进作物生长发育中的应用。

技术总结

本发明公开了一种以畜禽粪污为原料的液体肥料，包括浓缩沼液上清液、大量元素、中量元素、微量元素和助剂；其中，以浓缩沼液上清液为溶剂，大量元素的浓度为185.8-244.6g/L，中量元素的浓度为9.14-42g/L，微量元素的浓度为12.4-22.8g/L；助剂的浓度为0.5-1g/L；所述浓缩沼液上清液由动物粪便经厌氧消化、氧化塘处理得到；制备过程为向浓缩沼液上清液中加入助剂、大量元素、中量元素、微量元素，得液体肥料。得液体肥料。得液体肥料。