[发明专利]一种沼液制备水培植物营养液的方法及营养液有效

专利信息
申请号: 202111075271.X 申请日: 2021-09-14
公开(公告)号: CN113636873B 公开(公告)日: 2022-05-24
发明(设计)人: 马武生;王如平;鲍家泽;王万华;潘其泉;马玉银;李霖 申请(专利权)人: 扬州市职业大学(扬州市广播电视大学)
主分类号: C05F9/04 分类号: C05F9/04;C05G3/00;C05G5/20;C02F9/04;A01G31/00
代理公司: 南京禹为知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 32272 代理人: 王晓东
地址: 225100 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 制备 水培 植物 营养液 方法
【说明书】:

发明公开了一种沼液制备水培植物营养液的方法及营养液,沼液制备水培植物营养液的方法包括,将沼液通过滤网过滤、高压匀浆;调节料液pH至弱酸性;选用β‑FeOOH作为催化剂、Al2O3作为载体,进行催化臭氧氧化;采用100kDa超滤膜分离料液,超滤后获得水培植物营养液。本发明采用高压匀浆‑催化臭氧氧化‑超滤的组合工艺,可有效分解沼渣中的固形物、破解大分子DOM,提高NH4+‑N的硝化效率,同时起到消毒杀菌,达到肥料卫生学指标。该方法具有养分成分损失低、工艺难度小和生产成本相对较低等优点。

技术领域

本发明属于沼液资源化利用技术领域,具体涉及到一种沼液制备水培植物营养液的方法及营养液。

背景技术

我国的化肥总产量和总用量均居世界第一位,然而在施用化肥方面存在着诸多不合理、不科学的问题,造成了化肥资源的浪费,增加了农业成本。如喷施的氮肥超过农作物所需的氮量,氨基肥料最终通过径流进入水生环境,而人类和动物代谢产生的氮化合物也将分别以污水和粪便的主要形式进入水体。这会增加水环境中氨的浓度。现有的污水处理系统中,氨通常通过硝化和反硝化作用去除,最终转化为无害的气态N2。然而,该方法需要大量的能量,仅曝气进行硝化就占用了污水处理厂约50%的总能量和60%的废水处理运行成本。此外,在硝化反硝化过程中,由于各种化学物质必须充当电子供体,因此需要消耗大量的化学药剂。故此,一个可持续的氨供应和高效的氨去除机制是非常重要的。因此,在废水处理中,氨的回收比氨的去除更有价值,特别是考虑到传统的氨去除工艺所面临的高能耗和高成本问题。氨回收不仅可以补充肥料生产,还可以促进可持续和更好的资源管理。

厌氧消化是粪污无害化、减量化、减量化和资源化应用最广泛的技术。沼液是这一过程的一大副产品。沼液中固体成分(沼渣)含有丰富的有机质(木质素类、长链碳水化合物、大分子蛋白类和其他难降解有机物)、磷、钾等营养元素。液体部分(以下统称为沼液)含有高浓度的氮和溶解有机质(DOC),如多糖、腐殖酸、粗蛋白、氨基酸、核酸等,及各类植物所需生长因子(维生素、黄腐酸、赤酶素等)。在一定程度上,沼液可作为农田植物生长的营养液。然而,沼液中氮源主要以氨/铵形式存在,且含有大量的水溶性有机质(DOM)是一类既含小分子物质又含多种大分子物质的组成复杂的混合物。虽然铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)都是作物生长发育的良好氮源,但NH4+-N在植物光合作用快的夏季或植物缺氮时使用较好,而NO3--N在任何条件下均可使用。无土栽培生产中施用NO3--N的效果远远大于NH4+-N。现在绝大多数营养液配方都使用硝酸盐作为主要氮源。其原因是硝酸盐所造成的生理碱性比较弱而缓慢,且植物本身有一定的抵抗能力,人工控制比较容易;而NH4+-N所造成的生理酸性比较强而迅速,植物本身很难抵抗,人工控制十分困难。所以,在组配营养液时,以使用安全的硝态氮源为主,并且保持适当的比例。研究表明,NH4+-N和NO3--N比为1∶6时更有利于根系的伸长。另外,高浓度的氨/铵容易挥发造成氮损失。沼液中大分子量DOM也会造成生物利用度和生物安全性的不确定性。研究表明,DOM的高生物有效性大多发生在低分子量,大分子量蛋白质组分很难被生物体利用。当沼液的大分子量组分直接作为水培植物营养液或者排入土壤,需要较长的分解时间,通过微生物代谢获得的生物有效有机成分很少。除此之外,沼液中还含有多种致病微生物(沙门氏菌、大肠杆菌和梭状芽孢杆菌等)易引起的公共卫生问题。因此对沼液进行合理处理与处置具有必要性。

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