申请日2012.08.14
公开(公告)日2012.11.14
IPC分类号C05G1/00
摘要
本发明涉及一种利用污泥微生物蛋白制备植物营养液的方法，包括如下步骤：1)、将活性污泥在碱性条件下水解，水解反应后进行固液分离，收集滤液;2)、用pH值调节剂调节步骤1)滤液的pH值为6-7，进行浓缩，浓缩后去除杂质，即得微生物蛋白溶液;3)、向步骤2)制得的微生物蛋白溶液中添加硫酸锰、硫酸锌、硫酸镁、硫酸亚铁，混合后，充分搅拌，在40-60℃下保持20-40分钟，然后再加入硼酸，充分搅拌得到该植物营养液。本发明不但解决了污泥处理污染物排放的问题，又可使资源再生利用，制得的植物营养液有助于林木及花卉植物的发育，且对植物生长的土壤环境起到显著的改善作用。
权利要求书
1.一种利用污泥微生物蛋白制备植物营养液的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)、将活性污泥在碱性条件下水解，水解反应后进行固液分离，收集滤液;
2)、用pH值调节剂调节步骤1)滤液的pH值为6-7，进行浓缩，浓缩后去除杂质，即得 微生物蛋白溶液;
3)、向步骤2)制得的微生物蛋白溶液中添加硫酸锰、硫酸锌、硫酸镁、硫酸亚铁，混合 后，充分搅拌，在40-60℃下保持20-40分钟，然后再加入硼酸，充分搅拌得到该植物营养液。
2.根据权利要求1所述一种利用污泥微生物蛋白制备植物营养液的方法，其特征在于： 所述活性污泥选自污水处理厂有机活性污泥，河流湖泊有机底泥，富营养化湖泊蓝绿藻聚集 匀浆中的一种或两种以上。
3.根据权利要求1或2所述一种利用污泥微生物蛋白制备植物营养液的方法，其特征在 于：所述pH值调节剂为硝酸。
4.根据权利要求1-3任一项所述一种利用污泥微生物蛋白制备植物营养液的方法，其特 征在于：所述的浓缩步骤是指在旋转蒸发器中进行减压浓缩，浓缩时间为1-3小时。
5.根据权利要求1-4任一项所述一种利用污泥微生物蛋白制备植物营养液的方法，其特 征在于：所述去除杂质的步骤为高速离心，7500rpm转速下离心15分钟，取上清液，即为微 生物蛋白溶液。
6.根据权利要求1-5任一项所述一种利用污泥微生物蛋白制备植物营养液的方法，其特 征在于：所述硫酸锰、硫酸锌、硫酸镁、硫酸亚铁、硼酸的添加量以微生物蛋白溶液中的微 生物蛋白的含量为基准，按照质量份数，微生物蛋白为100份时，硫酸锰为7-10份，硫酸锌 为2-3份，硫酸镁为40份，硫酸亚铁为1份，硼酸为40-50份。
7.根据权利要求1-6任一项所述一种利用污泥微生物蛋白制备植物营养液的方法，其特 征在于：所述步骤1)为将活性污泥在石灰性催化剂、温度115-130℃的条件下进行水解反应， 水解30min-8h，水解反应后进行板框压滤，收集滤液。
8.一种植物营养液，其特征在于：该植物营养液由权利要求1-7任一种方法制备得到。
9.权利要求8所述植物营养液在植物栽培中的应用，其特征在于：所述植物营养液经过 50-500倍水稀释后，用于植物的栽培。
说明书
一种利用污泥微生物蛋白制备植物营养液的方法
技术领域
本发明涉及一种植物营养液的制备方法，尤其是一种利用污泥微生物蛋白制备植物营养 液的方法。
背景技术
目前，污泥处理的主要方式为焚烧、干化、填埋或水解等，其中焚烧或干化方式耗费大 量的热能，同时产生较为严重的空气污染;填埋或水解的方式会产生大量的渗滤液，是污泥 处理产业的重要环境污染物，污泥处理问题已经成为我们无法回避的城市环境问题。
我国每年微生物活性污泥的产量约有3000万吨，一般其蛋白质和氨基酸组分占污泥干物 质的70%以上，是一项重要的生物有机质资源，如何妥善地处置污水厂污泥，并将其作为 一种新的资源加以有效利用，变废为宝，成为相关部门研究的热点;
目前有相关文献介绍将污泥直接进行堆肥发酵后施加到土地中来增加土壤肥力，这种方 式虽然能够短期增加土壤肥力，但长期会因大量外源微生物和矿物质的引入而导致土壤结板， 硬化等严重问题，现在已经不被广大国民所认可。
本发明的目的是克服现有技术的不足，将污泥热碱水解处理过程中回收提取的微生物蛋 白，进一步调制成培育林木及花卉的植物营养液。污泥热碱水解产生的滤液，可以进一步水 解成不同分子量等级的蛋白质、多肽或氨基酸溶液，不但不会伤及植物种子的发芽，还会对 植物生长的土壤环境起到显著的改善作用，因此本发明不但解决了污泥处理污染物排放的问 题，又可使资源再生利用，调制成植物营养液，有助于林木及花卉植物的发育，且对植物生 长的土壤环境起到显著的改善作用，是一种突破传统土地改良和植物肥料供应的重大成就。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种利用污泥微生物蛋白制备植物营养液的 方法。
本发明采用的技术方案为：
一种利用污泥微生物蛋白制备植物营养液的方法，包括如下步骤：
1)、将活性污泥在碱性条件下水解，水解反应后进行固液分离，收集滤液(该滤液为污泥 微生物细胞内液和水分);
2)、用pH值调节剂调节步骤1)滤液的pH值为6-7，进行浓缩，浓缩后去除杂质，即得 微生物蛋白溶液;
3)、向步骤2)制得的微生物蛋白溶液中添加硫酸锰、硫酸锌、硫酸镁、硫酸亚铁，混合 后，充分搅拌，在40-60℃下保持20-40分钟，然后再加入硼酸，充分搅拌得到该植物营养液。
优选地，所述活性污泥选自污水处理厂有机活性污泥，河流湖泊有机底泥，富营养化湖 泊蓝绿藻聚集匀浆中的一种或两种以上。
优选地，所述pH值调节剂为硝酸。硝酸的选择避免了使用HCl带来的挥发性问题及氯 离子引入后期对土壤带来的损害问题，同时避免了使用H2SO4造成其他可溶性单肥溶解度降 低的问题。
优选地，所述的浓缩步骤是指在旋转蒸发器中进行减压浓缩，浓缩时间为1-3小时(根 据所需的微生物蛋白溶液的浓度进行调整)。
优选地，所述去除杂质的步骤为高速离心，7500rpm转速下离心15分钟，取上清液，即 为微生物蛋白溶液。
优选地，硫酸锰、硫酸锌、硫酸镁、硫酸亚铁、硼酸的添加量以微生物蛋白溶液中的微 生物蛋白的含量为基准，按照质量份数，微生物蛋白为100份时，硫酸锰为7-10份，硫酸锌 为2-3份，硫酸镁为40份，硫酸亚铁为1份，硼酸为40-50份。如：10%质量浓度的微生物 蛋白溶液1000份中，需加入硫酸锰7-10份，硫酸锌2-3份，硫酸镁40份，硫酸亚铁1份， 硼酸40-50份。
优选地，所述步骤1)为将活性污泥在石灰性催化剂、温度115-130℃的条件下进行水解反 应，水解30min-8h，水解反应后进行板框压滤，收集滤液。更优选地，所述板框压滤，一般 使用0.4-0.8MPa的压力，保持压力30-120分钟。
同时出于成本等因素考虑，优选步骤1)滤液是粗蛋白浓度在1.5%以上的原料;
本发明还提供了一种植物营养液，该植物营养液由上述任一种方法制备得到。
本发明还提供了上述植物营养液在植物栽培中的应用，所述植物营养液经过50-500倍水 稀释后，用于植物的栽培。
本发明所具有的有益效果：
本发明不但解决了污泥处理污染物排放的问题，又可使资源再生利用，制得的植物营养 液有助于林木及花卉植物的发育，且对植物生长的土壤环境起到显著的改善作用，是一种突 破传统土地改良和植物肥料供应的重大成就。
本发明通过热碱水解的途径，在石灰性药剂和高温高压的作用下，促使污泥微生物细胞 壁膜破裂，高蛋白质含量的细胞内容物流出，可得到特定的微生物蛋白，这类物质对土壤中 的微生物活性有着较为显著的激活作用，促进土壤原微生物繁殖，并通过微生物的消化作用， 如枯草芽孢杆菌，发根农杆菌等，使得其蛋白质组分分解为氨基酸，被植物吸收，起到促进 植物生长的作用。因此，利用污泥微生物蛋白的这种特性，并添加其他的微量元素及氮磷钾 组分，研制成本发明集合了土壤改良和植物营养双重功效的植物营养液产品，并同时解决了 污泥处理中的环境污染问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明的保护范围。
实施例1
某城镇污水处理厂的污泥处理设施采用热碱水解的方式进行污泥的处理及资源化产品的 提取，使用生石灰催化剂，生石灰的添加量为污泥干基质量的20%，在128℃的温度，0.25MPa 的压力条件下，水解40分钟，并使用0.6Mpa压力进行板框压滤60分钟后收集滤液，滤液中 粗蛋白含量为1.87，pH为12。
向上述滤液中加入稀硝酸，边搅拌边测定pH，当pH为7时停止添加稀硝酸，继续搅拌 30分钟，彻底均匀后，由离心泵等装置输送至旋转蒸发器，调整温度在91℃进行浓缩，至获 得粗蛋白浓度为10%的蛋白匀浆为止，静置冷却至室温后，将蛋白匀浆输送至高速离心机， 在7500rpm的转速下离心15分钟，取上清液，即为微生物蛋白溶液。取微生物蛋白溶液1000 份，加入硫酸锰8份，硫酸锌3份，硫酸镁40份，硫酸亚铁1份，混合，并在40-60℃下保 持30分钟，之后再加入硼酸48份，即可制成植物营养液。
成品植物营养液为黄褐色或红褐色液体，微生物蛋白含量为9%，有机质含量约35%， 含有植物生长所需的各种元素，且重金属含量为Cd≤0.01%，As≤0.002%，Pb≤0.002%，符合 国家农业部《绿色食品肥料使用准则》要求。
实施例2(应用实施例)
使用实施例1中所制成的植物营养液，于小区试验田中进行黄瓜的种植试验，试验分为 两组(实验组1和实验组2)，实验组1和实验组2种植面积均为10m2，播种前实验组1使用 实施例1的粗蛋白浓度为10%的蛋白匀浆作为基肥追加，实验组2使用牛粪有机肥作为基肥 施加，实验组1和实验组2的基肥添加量均为在表层土壤下35cm处追加5kg基肥，播种时 间为5月上旬，发芽成苗后分别于6月上旬、7月上旬施加液体肥料，实验组1将实施例1 制备的植物营养液，稀释后以喷施灌溉的方式施用，实验组2将牛粪有机肥稀释后静置取上 清匀浆液体喷施灌溉的方式施用，实验组1和实验组2均为每月喷施一次，每次使用量为1kg， 加水稀释至50L喷灌。8月收获。收获时，实验组1，平均叶宽32cm，结实平均单重为412g， 最大单重达592g/根，第一茬10m2产量为410斤;实验组2，平均叶宽24cm，结实平均单重 为279g，最大单重为380g，第一茬10m2产量为280斤。
本方法种植获得的黄瓜，因种植过程中未使用农药，故无农药残留影响;检测其硝酸盐 含量小于300mg/L;重金属含量Cd≤1.0mg/L，Pb≤3.0mg/L。各项指标符合无公害蔬菜的标准， 重金属含量符合欧盟食品重金属标准限值。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术方案作任何形式上的限 制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍 属于本发明的技术方案的范围内。