CN114230384A - 一种液体肥料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高浓度有机废水处理领域，尤其涉及一种液体肥料的制备方法。该液体肥料的制备方法包括预处理；废液调节；多级发酵；沉降分离；配料；本方法通过对有机废液多级发酵定向培养产出含高活性多功能有机酸营养液，并制备各种液体肥料，实现了有机废液中各种有效成分功效的充分利用。该制备方法不仅使有机废液达到了除臭和资源化的目的，并且制得的液体肥料对改善土壤、促进根系发育、增强光合作用、减少病害、增产和提高品质具有显著效果。
Description
技术领域
本发明涉及高浓度有机废水处理领域，尤其涉及一种液体肥料的制备方法。
背景技术
目前，利用畜禽粪便、污水、沼液等经发酵生产液体肥料的已有报道，但多以达到除臭和资源化利用为目标，并未能充分利用发挥有机废液的各种有效成分的功效。
有鉴于此，针对以上现有技术的不足，本发明提供一种利用高浓度有机废液生产高活性多功能复合有机酸营养液，并配制成各种液体肥料。
发明内容
(1)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种液体肥料的制备方法，以解决利用畜禽粪便、污水、沼液等在发酵过程中未能充分发挥其各种有效成分功效的问题。
(2)技术方案
为了解决上述问题，本发明提供了一种液体肥料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、预处理：将高浓度有机废液送至预处理池，所述预处理池设有搅拌装置、沉沙装置及格栅装置，所述有机废水经搅拌、沉淀、格栅后得到预处理池出水；
S2、废液调节：将所述预处理池出水送至调节池，调节所述预处理出水的浓度、碳/氮比、养分比例后得到调节池出水；
S3、多级发酵：将所述调节池出水送至发酵池，加入发酵剂、碳源进行多级发酵后得到发酵液，所述发酵液的PH值控制在6.5以下；
S4、沉降分离：将所述发酵液送至分离沉淀池，所述发酵液经沉淀后分为上清液、悬浮层、沉淀层，再将所述上清液、悬浮层分别泵送至配料池一、配料池二，将所述沉淀层泵送至匀浆池，经研磨匀浆后泵送至配料池三；
S5、配料：往所述配料池一、配料池二、配料池三的发酵液中分别加入营养物质和植物生长促进剂，搅拌均匀，即可得到不同的液体肥料。进一步地，步骤S3中，所述一级发酵液沉降后分为上清液和下层液，所述上清液经多级发酵后进入配料池一中。
进一步地，所述多级发酵为二级发酵或三级发酵。
进一步地，所述步骤S3包括：
S31、一级发酵：将所述调节池出水送至一级发酵池，加入发酵剂进行兼氧发酵，发酵后大颗粒有机物沉淀留存继续发酵，生成的小分子有机物及有机酸混合液得到一级发酵液；
S32、二级发酵：将步骤S31中所述一级发酵液送至二级发酵池，加入发酵剂和碳源进行好氧发酵，发酵后得到二级发酵液；
S33、三级发酵：将步骤S32中所述二级发酵液送至三级发酵池，加入发酵剂和碳源进行厌氧发酵，发酵后得到三级发酵液。
进一步地，所述二级发酵池包括二级发酵系统一和二级发酵系统二，所述三级发酵池包括三级发酵系统一和三级发酵系统二，所述一级发酵液沉降后分为一次上清液、下层液，所述一次上清液依次经二级发酵系统一、三级发酵系统一发酵后进入配料池一中，所述下层液依次经二级发酵系统二、三级发酵系统二发酵得到三级发酵液。
进一步地，将所述三级发酵液送至分离沉淀池，所述发酵液经沉淀后分为二次上清液、悬浮层、沉淀层，再将所述二次上清液泵送至配料池一。
进一步地，步骤S31中，所述发酵剂包括枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、双歧杆菌、解淀粉芽孢杆菌、嗜热链球菌、植物乳杆菌、米曲霉、酵母菌中的任一种或多种。
进一步地，步骤S32中，所述发酵剂为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、米曲霉、绿色木霉、酵母菌中的任一种或多种；所述碳源为红糖、葡萄糖、淀粉、土豆泥、玉米面粉、玉米浆中的任一种或多种。
进一步地，步骤S33中，所述发酵剂为乳酸菌、植物乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、解淀粉芽孢杆菌、啤酒酵母菌中的任一种或多种；所述碳源为红糖、葡萄糖、淀粉、土豆泥、玉米面粉、玉米浆中的任一种或多种。
进一步地，步骤S5中，所述营养物质包括含氮、磷、钾、钙、镁、铁、锰、锌、硼、硅、钛等营养元素的肥料中的任一种或多种。
进一步地，步骤S5中，所述植物生长促进剂为腐殖酸、氨基酸、海藻酸、壳聚糖、木醋酸中的任一种或多种。
进一步地，步骤S2、S3中发酵温度为30-37℃。
(3)有益效果
综上，本发明上述技术方案具有如下优点：本发明提供的有机肥料制备方法中，通过对有机废水浓度、碳/氮比、养分进行调节，多级发酵定向培养产出含高活性多功能有机酸营养液并制备各种液体肥料。该制备方法不仅使有机废液达到了除臭和资源化的目的，并充分利用了高浓度有机废液中有效成分的功效生产出高活性多功能的有机酸营养液及液体肥料，制得的液体肥料对改善土壤、促进根系发育、增强光合作用、减少病害、增产和提高品质具有显著效果。
附图说明
图1是本发明实施例1制备液体肥料的工艺流程示意图。
图2是本发明实施例2制备液体肥料的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例。
本发明主要针对高浓度有机废液进行处理，可实现高浓度有机废液的除臭和资源化目的，还能生产出高活性多功能的有机酸营养液并制备各种液体肥料，解决了高浓度有机废液中各种有效成分未能充分利用的问题。
所述的高活性多功能主要是由有机营养物质的分子中的羟基、羧基和羰基等含氧官能团决定的，含氧官能团的含量越多其活性越高功能性越强。有机酸是含羟基、羧基和羰基等含氧官能团最高的物质。
所指的有机酸包括：乙酸、丙酸、丁酸、腐殖酸、多肽、氨基酸、苹果酸、乳酸等。
所述的高活性多功能主要体现在六个方面的功效：(1)促进植物根系发育和光合作用，增强抗病、抗逆能力；(2)降解农药残留；(3)改善土壤结构，促进土壤有益微生物繁殖；(4)抑制有害菌繁殖和病毒侵染，提高植物体伤害的自愈能力；(5)能有效的防止植物的缺钙、缺铁、缺锌等生理病害；(6)提高作物产量和品质，延长储存时间。
本发明提供的一种制备液体肥料的方法，所述方法具体包括以下步骤:
S1、预处理：将高浓度有机废液送至预处理池，所述预处理池设有搅拌装置、沉沙装置及格栅装置，所述有机废水经搅拌、沉淀、格栅后得到预处理池出水。
在本发明中，针对高浓度有机废液进行处理，所述高浓度有机废液包括厕所粪污、畜禽粪便、污水、沼液及食品加工业、屠宰业、生物发酵工业产出的有机废液。
在高浓度有机废液进入调节池前，高浓度有机废水先经过一定时间搅拌，搅拌后通过沉沙装置除去泥沙、砖块、金属、玻璃等无机杂质，通过格栅装置除去悬浮杂质。
S2、废液调节：将所述预处理池出水送至调节池，调节所述预处理出水的浓度、碳/氮比、养分后得到调节池出水。
所述预处理出水的不溶性物质质量分数控制在2％～10％，如浓度过高不利于沉降和分选，需从所述调节池回流上清液至预处理池进行稀释。
所述调节池设有搅拌装置，调节池主要对预处理出水的浓度、碳/氮比、养分成分比例进行调节，也可对预处理出水的暂存和流量进行调节，同时也起到了进一步清除沉沙的作用，如预处理池废水浓度过高不利于沉降和分选，需从所述调节池回流上清液至所述预处理池进行稀释。
S3、多级发酵：将所述调节池出水送至发酵池，加入发酵剂、碳源进行多级发酵后得到发酵液，所述多级发酵包括兼氧发酵、好氧发酵及厌氧发酵，所述发酵液的PH值控制在6.5以下。
在本发明中，所述多级发酵优选为三级发酵，具体为：
S31：一级发酵：将所述调节池出水送至一级发酵池，加入发酵剂进行兼氧发酵，发酵后大颗粒有机物沉淀留存继续发酵，生成的小分子有机物及有机酸混合液得到一级发酵液；
所述一级发酵池设有搅拌器，一级发酵池中所述发酵剂优选为枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、双歧杆菌、解淀粉芽孢杆菌、嗜热链球菌、植物乳杆菌、米曲霉、酵母菌中的任一种或多种。高浓度有机废水通过一级兼氧发酵后，可提高有机物的生化性，产生的有机酸可减低废液PH值以防止氨的挥发，还可杀灭大肠杆菌和蛔虫卵。
S32：二级发酵：将所述一级发酵液送至二级发酵池，加入发酵剂和碳源进行好氧发酵，发酵后得到二级发酵液；
所述二级发酵池中设有曝气装置，所述曝气装置可往二级发酵池中不断通入空气进行补氧，曝气不仅使池内液体与空气接触充氧，而且由于搅动液体，加速了空气中氧向液体中转移，从而提高废水中溶氧量；此外，曝气可防止池内悬浮体下沉，加强池内有机物与微生物与溶解氧接触的，从而保证池内微生物在有充足溶解氧的条件下，加快对污水中有机物的氧化分解作用。
所述发酵剂优选为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、米曲霉、绿色木霉、酵母菌中的任一种或多种；所述碳源为红糖、葡萄糖、淀粉、土豆泥、玉米面粉、玉米浆中的任一种或多种。通过二级好氧发酵制取的纤维素酶、半纤维素酶和蛋白酶，可促使纤维素、半纤维素水解转化为葡萄糖，生成乙酸、丙酸、丁酸、生化腐殖酸和氨基酸，多肽、苹果酸等，二级好氧发酵发生的化学反应如下：
S33：三级发酵：将所述二级发酵液送至三级发酵池，加入发酵剂和碳源进行厌氧发酵，发酵后得到三级发酵液。
所述二级发酵、三级发酵温度控制在30～37℃。
所述三级发酵池设有定时搅拌器，所述发酵剂优先为乳酸菌、植物乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、解淀粉芽孢杆菌、啤酒酵母菌中的任一种或多种；所述碳源为红糖、葡萄糖、淀粉、土豆泥、玉米面粉、玉米浆中的任一种或多种。通过三级厌氧发酵主要生成生化腐殖酸和乳酸等有机酸，具体发生的化学反应如下：
所述二级发酵池包括二级发酵系统一和二级发酵系统二，所述三级发酵池包括三级发酵系统一和三级发酵系统二，所述一级发酵液沉降后分为一次上清液、下层液，所述下层液包括悬浮层和沉淀层，所述一次上清液依次经二级发酵系统一、三级发酵系统一发酵后进入配料池一中，所述下层液依次经二级发酵系统二、三级发酵系统二发酵得到三级发酵液。
再将所述三级发酵液送至分离沉淀池，所述发酵液经沉淀后分为二次上清液、悬浮层、沉淀层，再将所述二次上清液泵送至配料池一。
S4、沉降分离：将所述发酵液送至分离沉淀池，所述发酵液经沉淀后分为上清液、悬浮层、沉淀层，再将所述上清液、悬浮层分别泵送至配料池一、配料池二，将所述沉淀层泵送至匀浆池，经研磨匀浆后泵送至配料池三；
S5、配料：往所述配料池一、配料池二、配料池三的发酵液中分别加入营养物质和植物生长促进剂，搅拌均匀，即可得到不同的液体肥料。以上清液配的肥料主要用于喷灌、滴灌和叶面肥料；以悬浮液、沉淀液配的肥料，主要用于冲施和底施。
实施例1
如图1所示，本发明提供的液体肥料制备方法包括以下步骤：
S1、预处理：本发明所用的有机废液为农村厕所粪污和猪场粪污的混合物,废液首先进入预处理池，预处理池设有搅拌装置，池底设有沉沙收集坑，沉沙收集坑上设沉沙提升机，废液经搅拌后静止沉淀，砖块、沙石、金属、玻璃等无机杂质沉积于池底的沉沙收集坑，经沉沙提升机移除。预处理池出口设细格栅，去除漂浮和悬浮有机杂质。
预处理池出水的不溶性物质质量分数控制在2％～10％，如浓度过高不利于沉降和分选，需从所述调节池回流上清液至所述预处理池进行稀释。
S2、废液调节：预处理除杂后的废液通过污泥泵输入废液调节池，调节池设有搅拌设备，池底有沉沙收集坑，沉沙收集坑上设沉沙提升机。对废液的浓度、碳/氮比、养分成分比例等进行调节。
S3、一级发酵：一级发酵池底设布料器，预处理池处理废液经布料器在池底进入，并加入菌剂1，使接种发酵剂与有机废液中的原生菌群共生进行兼氧发酵，常温发酵，发酵时间为36～48h。
附图中菌剂1是指枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、双歧杆菌、解淀粉芽孢杆菌、嗜热链球菌、植物乳杆菌、米曲霉、酵母菌中的任一种或多种。
S4、二级发酵：二级发酵池底部设有曝气装置，加入菌剂2和糖源2并曝气补氧，进行好氧发酵，发酵温度为30～37℃，发酵时间为48～96h，pH值控制在6.5以下。
附图中所述菌剂2为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、米曲霉、绿色木霉、酵母菌中的任一种或多种；所述糖源2为红糖、葡萄糖、淀粉、土豆泥、玉米面粉、玉米浆中的任一种或多种。
S5、三级发酵：二级发酵液进入三级发酵池，加入菌剂3和糖源3，进行厌氧发酵并定时搅拌，发酵温度30～37℃，发酵时间72～96h。pH值控制在6.5以下。
附图中所述菌剂3为乳酸菌、植物乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、解淀粉芽孢杆菌、啤酒酵母菌中的任一种或多种；所述糖源3为红糖、葡萄糖、淀粉、土豆泥、玉米面粉、玉米浆中的任一种或多种。
S6、液体分离：三级发酵液进入分离池沉淀，使三级发酵液分为三层：即上清液、悬浮层、沉淀层。通过污泥泵将上清液抽入上清液配料池1，悬浮液抽入悬浮液配料池2，沉降液泵入匀浆池，经研磨匀浆再泵入膏肥配料池3。
S7、配料：三个配料池分别设有搅拌装置，将三个配料池中的发酵液分别添加营养物质和植物生长促进剂,添加种类及数量根据作物需求确定，再搅拌均匀，即制得各种液体肥料。
附图中营养物质包括含氮、磷、钾、钙、镁、铁、锰、锌、硼、硅、钛等营养元素的肥料中的任一种或多种；植物生长促进剂包括腐殖酸、氨基酸、海藻酸、壳聚糖、木醋酸中的任一种或多种。
实施例2
如图2所示，本发明提供的液体肥料制备方法包括以下步骤：
S1、预处理:本发明所用的有机废液为奶牛场粪污和养鸡场粪污的混合物,废液首先进入预处理池，预处理池设有搅拌装置，池底设有沉沙收集坑，沉沙收集坑上设沉沙提升机，废液经搅拌后静止沉淀，砖块、沙石、金属、玻璃等无机杂质沉积于池底的沉沙收集坑,经沉沙提升机移除。预处理池出口设细格栅，去除漂浮和悬浮有机杂质。
预处理池出水的不溶性物质质量分数控制在2％～10％，如浓度过高不利于沉降和分选，需从所述调节池回流上清液至所述预处理池进行稀释。
S2、废液调节：预处理除杂后的废液通过污泥泵输入废液调节池，调节池底有沉沙收集坑，沉沙收集坑上设沉沙提升机，对废液的浓度、碳/氮比、养分成分比例等进行调节。
S3、一级发酵：一级发酵池的上半部设上清液取料口，下半部设悬浮层、沉淀层取料口。一级发酵池还设定时搅拌器，池底设布料器，调节池处理废液经布料器在池底进入，并加入菌剂1，使接种发酵剂与有机废液中的原生菌群共生进行兼氧发酵。
附图中菌剂1是指枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、双歧杆菌、解淀粉芽孢杆菌、嗜热链球菌、植物乳杆菌、米曲霉、酵母菌中的任一种或多种。
S4、二级发酵：二级发酵池包括二级1发酵池和二级2发酵池，一级发酵液的上清液经上清液取料口进入二级1发酵池，悬浮液、沉淀液经下层取料口进二级2发酵池。二级发酵池底部设曝气系统，加入菌剂2和糖源2并曝气补氧，进行好氧发酵，发酵温度30～37℃，发酵时间48～96h，pH值控制在6.5以下。
附图中所述菌剂2为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、米曲霉、绿色木霉、酵母菌中的任一种或多种；所述糖源2为红糖、葡萄糖、淀粉、土豆泥、玉米面粉、玉米浆中的任一种或多种。
S5、三级发酵：包括三级1发酵池和三级2发酵池，二级1发酵池发酵液进入三级1发酵池，二级2发酵池发酵液进入三级2发酵池，发酵池均设定时搅拌装置，加入菌剂3和糖源3，进行厌氧发酵并定时搅拌，发酵温度30～37℃，发酵时间72～96h，pH值控制在6.5以下。
附图中所述菌剂3为乳酸菌、植物乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、解淀粉芽孢杆菌、啤酒酵母菌中的任一种或多种；所述糖源3为红糖、葡萄糖、淀粉、土豆泥、玉米面粉、玉米浆中的任一种或多种。
S6、液体分离：三级1发酵池发酵液进入上清液配料池1，三级2发酵池发酵液进入分离池沉淀，使三级发酵液分为三层：即上清液、悬浮层、沉淀层。通过污泥泵将上清液抽入上清液配料池1，悬浮液抽入悬浮液配料池2，沉降层泵入匀浆池，经研磨匀浆再泵入膏肥配料池3。
S7、配料：三个配料池分别设有搅拌装置，将三个配料池中的发酵液分别添加营养物质和植物生长促进剂，添加种类及数量根据作物需求确定，再搅拌均匀，即制得各种液体肥料。
附图中营养物质包括含氮、磷、钾、钙、镁、铁、锰、锌、硼、硅、钛等营养元素的肥料中的任一种或多种；植物生长促进剂包括腐殖酸、氨基酸、海藻酸、壳聚糖、木醋酸中的任一种或多种。
综上所述，本发明提供的有机肥料制备方法中，通过对有机废水浓度、碳/氮比、养分进行调节，多级发酵定向培养产出含高活性多功能有机酸营养液并制备各种液体肥料，制得的液体肥料对改善土壤、促进根系发育、增强光合作用、减少病害、增产和提高品质具有显著效果。
需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种液体肥料的制备方法，其特征在于，包括：
S1、预处理：将高浓度有机废液送至预处理池，所述预处理池设有搅拌装置、沉沙装置及格栅装置，所述有机废水经搅拌、沉淀、固液分离后得到预处理池出水；
S2、废液调节：将所述预处理池出水送至调节池，调节所述预处理出水的浓度、碳/氮比、养分后得到调节池出水；
S3、多级发酵：将所述调节池出水送至发酵池，加入发酵剂、碳源进行多级发酵后得到发酵液，所述发酵液的PH值控制在6.5以下；
S4、沉降分离：将所述发酵液送至分离沉淀池，所述发酵液经沉淀后分为上清液、悬浮层、沉淀层，再将所述上清液、悬浮层分别泵送至配料池一、配料池二，将所述沉淀层泵送至匀浆池，经研磨匀浆后泵送至配料池三；
S5、配料：往所述配料池一、配料池二、配料池三的发酵液中分别加入营养物质和植物生长促进剂，搅拌均匀，以得到不同的液体肥料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述多级发酵为二级发酵或三级发酵。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
S31、一级发酵：将所述调节池出水送至一级发酵池，加入发酵剂进行兼氧发酵，发酵后大颗粒有机物沉淀留存继续发酵，生成的小分子有机物及有机酸混合液得到一级发酵液；
S32、二级发酵：将所述一级发酵液送至二级发酵池，加入发酵剂和碳源进行好氧发酵，发酵后得到二级发酵液；
S33、三级发酵：将所述二级发酵液送至三级发酵池，加入发酵剂和碳源进行厌氧发酵，发酵后得到三级发酵液。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述二级发酵池包括二级发酵系统一和二级发酵系统二，所述三级发酵池包括三级发酵系统一和三级发酵系统二，所述一级发酵液沉降后分为一次上清液、下层液，所述一次上清液依次经二级发酵系统一、三级发酵系统一发酵后进入配料池一中，所述下层液依次经二级发酵系统二、三级发酵系统二发酵得到三级发酵液。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，将所述三级发酵液送至分离沉淀池，所述发酵液经沉淀后分为二次上清液、悬浮层、沉淀层，再将所述二次上清液泵送至配料池一。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S31中，所述发酵剂包括枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、双歧杆菌、解淀粉芽孢杆菌、嗜热链球菌、植物乳杆菌、米曲霉、酵母菌中的任一种或多种。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S32中，所述发酵剂为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、米曲霉、绿色木霉、酵母菌中的任一种或多种；所述碳源为红糖、葡萄糖、淀粉、土豆泥、玉米面粉、玉米浆中的任一种或多种。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S33中，所述发酵剂为乳酸菌、植物乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、解淀粉芽孢杆菌、啤酒酵母菌中的任一种或多种；所述碳源为红糖、葡萄糖、淀粉、土豆泥、玉米面粉、玉米浆中的任一种或多种。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所述营养物质包括含氮、磷、钾、钙、镁、铁、锰、锌、硼、硅、钛等营养元素的肥料中的任一种或多种。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所述植物生长促进剂为腐殖酸、氨基酸、海藻酸、壳聚糖、木醋酸中的任一种或多种；步骤S2、S3中发酵温度为30～37C°。
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