本發(fā)明屬于濃縮沼液的高值化農(nóng)用技術(shù)領(lǐng)域，涉及厭氧發(fā)酵沼液的流變性調(diào)節(jié)技術(shù)、穩(wěn)定性高固相濃縮沼液及其制備方法。

背景技術(shù)：

禽畜養(yǎng)殖業(yè)是我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，隨著集約化禽畜養(yǎng)殖業(yè)的大力發(fā)展，畜禽糞污所造成的環(huán)境問題日益突出，影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展，危及生態(tài)安全。以畜禽糞污、農(nóng)作物秸稈、糧基糟渣、餐廚垃圾、污水廠活性污泥等為代表的有機(jī)廢棄物的經(jīng)濟(jì)有效處置已成為社會(huì)普遍關(guān)注和亟待解決的問題之一。

近年來，國家大力支持和推廣基于厭氧發(fā)酵技術(shù)的規(guī)?；袡C(jī)廢棄物沼氣工程，促進(jìn)養(yǎng)殖糞污等有機(jī)廢棄物的無害化處理和能源化利用，不但可以消除環(huán)境污染，生產(chǎn)清潔能源沼氣，產(chǎn)生的沼液和沼渣還可以生產(chǎn)有機(jī)肥料，適應(yīng)節(jié)能減排和能源可再生利用的發(fā)展需求，符合養(yǎng)殖-種植農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)以及國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

隨著沼氣工程(特別是大中型沼氣工程)的逐年增多，產(chǎn)生了大量的沼液和沼渣。作為固態(tài)成分的沼渣一般用于生產(chǎn)有機(jī)肥或土壤改良劑，普遍地獲得了較好的利用。而作為液態(tài)成分的沼液，雖經(jīng)回流發(fā)酵池等工藝處理，外排量有所減少，但是由于其產(chǎn)生量很大，總會(huì)有大量的富余沼液需要從發(fā)酵系統(tǒng)中外排出來。沼液的消納問題成為制約其發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵因素。

由于沼液產(chǎn)生量大，化學(xué)耗氧量高，若不經(jīng)處理直接排放，不僅浪費(fèi)資源，而且會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。若是按照環(huán)保工程中高濃度有機(jī)廢水的處理方式，不僅環(huán)保設(shè)備投資巨大，而且工藝運(yùn)行費(fèi)用昂貴，嚴(yán)重制約著大中型沼氣工程的投資效益及其可持續(xù)發(fā)展。

目前，沼液的處理方法主要包括以消納利用為目的的資源性利用(農(nóng)林灌溉施肥與物流配送消納)、以排放為目的的低成本自然生態(tài)凈化(直接排放與生態(tài)凈化)、以排污達(dá)標(biāo)為目的的高成本工廠化處理(生化處理與納管處理)、兼具利用和處理的高附加值開發(fā)性處理(鳥糞石結(jié)晶沉淀法回收氮磷養(yǎng)分及開發(fā)濃縮沼液肥)四種方式。第一種方式的利用度最高，然而由于沼液的連續(xù)排放和季節(jié)性用肥需求的矛盾很難解決，而且沼液養(yǎng)分含量低，直接施用肥效不高，物流成本高昂，缺乏相應(yīng)的沼液肥料標(biāo)準(zhǔn)，沼液肥商品化前途渺茫。

沼液含有豐富的營養(yǎng)元素、氨基酸、腐植酸、生長素、水解酶、維生素等生物活性物質(zhì)，具有生物肥料和生物農(nóng)藥的雙重特性。將沼液作為有機(jī)肥施用于農(nóng)田，不僅能夠提高作物產(chǎn)量、改善土壤品質(zhì)，而且還可以減少化肥和農(nóng)藥的施用，提高資源利用效率。沼液既可用于種植業(yè)進(jìn)行農(nóng)田澆灌、葉面噴施、沼液浸種、沼液防止病蟲害等利用，也可用于養(yǎng)殖業(yè)和改良土壤。

為了制備商品化高附加值沼液肥，便于貯藏運(yùn)輸、節(jié)約水肥成本，前人發(fā)明了許多沼液濃縮制肥的專利技術(shù)，涉及到了沼液濃縮工藝方法以及濃縮沼液的制肥技術(shù)，其基本思路是對沼液進(jìn)行納濾膜或反滲透膜濃縮，利用濃縮沼液開發(fā)有機(jī)液體肥料，而濃縮過程中產(chǎn)生的大量中水可進(jìn)行農(nóng)田灌溉及其他回用，節(jié)約水資源。

如甘海南等(cn105475385a)將沼液經(jīng)200目篩篩分后，加入絮凝劑充分?jǐn)嚢璨㈧o置，將上層清液與沼液的體積比以3:1-4:3制備防治韭蛆的農(nóng)藥。沼液作為韭菜種植有效的有機(jī)肥料來源，供給韭菜生長所需的養(yǎng)分，有效的提高韭菜的產(chǎn)量和品質(zhì)，且韭蛆的防治效果很好。

朱青春(cn105622275a)等通過在恒溫厭氧發(fā)酵過程中加入em菌提高沼液中養(yǎng)分種類，并將沼液濃縮后向其中加入木醋液、印楝素，采用容器塔式分配調(diào)制法配置，制備養(yǎng)分全面的純天然多效沼液復(fù)合肥。

王建東(cn105294216a)將濃縮沼液:尿素:磷酸一銨:氯化鉀:磷酸二氫鉀＝90:1-1.5:1.2-3:1.5-5:0.1-0.2按比例混合后加入少量微量元素制備制備沼液滴灌肥料。

龔素華(cn204637767u)利用連續(xù)過濾原理制備沼氣濾清池，對產(chǎn)出的沼液直接進(jìn)行過濾，濾清效果較好，處理后的沼液可直接投入使用。

高永新等(cn204543693u)利用對液體加壓層層過濾，并逐漸縮小過濾篩的孔徑的裝置對沼液進(jìn)行過濾處理，處理后沼液可用于滴灌施肥不會(huì)堵塞滴頭。

楊蘊(yùn)毅等(cn104909502a)用氫氧化鈣、硫酸亞鐵、氯化亞鐵、明礬及氯化鈣等絮凝劑，聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉做助凝劑，做絮凝處理，用臭氧做臭氧化處理，對沼液進(jìn)行預(yù)處理，為后續(xù)膜處理提供方便。

汪家玲(cn204727876u)發(fā)明沼液提取裝置，其包括設(shè)置于發(fā)酵系統(tǒng)的出料口處的過濾槽，過濾槽內(nèi)設(shè)置有氣動(dòng)隔膜泵，氣動(dòng)隔膜泵的進(jìn)氣端聯(lián)通儲(chǔ)氣罩的導(dǎo)氣管；其利用沼氣氣壓為動(dòng)力，轉(zhuǎn)換成氣動(dòng)隔膜泵的動(dòng)能，從而提取沼液；取代了現(xiàn)有技術(shù)中的水泵利用電力驅(qū)動(dòng)，并且容易造成水泵阻塞。

彭罡(cn105347550a)發(fā)明一種沼液濃縮裝置，包括沼液池、酸液池、初次過濾罐、二次過濾罐以及壓力泵，所述沼液池、酸液池分別與初次過濾罐通過導(dǎo)管連通，初次過濾罐依次與二次過濾罐、壓力泵以及反滲透膜體連通，反滲透膜體包括兩個(gè)分別與清液池、濃縮液池連通的出口，濃縮液池通過導(dǎo)管與初次過濾罐連通，在沼液池與初次過濾罐之間還安裝有預(yù)濾罐；噴淋頭與水池連通，噴淋頭位于所述反滲透膜體上，噴淋頭開有多個(gè)噴流孔，在噴流孔上連接有塑料軟管。在濃縮濃度不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則通過導(dǎo)管，將濃縮池內(nèi)的濃縮液注入預(yù)濾罐內(nèi)，和沼液池內(nèi)的原漿再一次進(jìn)行混合，即進(jìn)行再一次的濃縮工序，以保證濃縮濃度符合要求。

朱建林等(cn105692962a)將二次厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的出水進(jìn)行絮凝沉淀處理，將絮凝沉淀產(chǎn)生的出水進(jìn)行精濾處理，將產(chǎn)生的反沖水送回到混絮凝沉淀過程重新處理；將精濾過程產(chǎn)生的出水采用超濾膜組件進(jìn)行超濾處理，將超濾過程產(chǎn)生的濃水作為液態(tài)有機(jī)肥原料；超濾過程產(chǎn)生的清水采用反滲透膜組件進(jìn)行反滲透處理，將反滲透過程產(chǎn)生的濃水作為液態(tài)有機(jī)肥原料，將反滲透過程產(chǎn)生的清水直接排放或者回收利用，能實(shí)現(xiàn)沼液中營養(yǎng)物質(zhì)低成本濃縮利用并實(shí)現(xiàn)沼液分離液體的達(dá)標(biāo)排放。

魏泉源等(cn201110095056.6a)建立了一種基于膜濃縮技術(shù)的畜禽糞污處理系統(tǒng)，包括一級厭氧發(fā)酵反應(yīng)器、固液分離裝置、膜濃縮裝置和二級厭氧發(fā)酵反應(yīng)器。其采用膜濃縮技術(shù)對一級厭氧發(fā)酵反應(yīng)器產(chǎn)生的并經(jīng)過固液分離裝置之后的沼液進(jìn)行濃縮，分離出清液和濃縮沼液。濃縮之后的沼液體積縮小了75％～80％，養(yǎng)分濃度提高4.5倍，可用于沼液有機(jī)配方肥料的開發(fā)。

浙江大學(xué)石偉勇和范蓓蓓(范蓓蓓.濃縮沼液的配方有機(jī)液肥開發(fā)研究.浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文，2015)開展了濃縮沼液制備有機(jī)液肥的研究，他們對豬糞沼液進(jìn)行1-10倍反滲透膜濃縮試驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)沼液原液富含氮磷鉀、微量元素、有機(jī)質(zhì)、氨基酸及腐植酸等成分，并且隨著濃縮倍數(shù)的增加，沼液濃縮液的氨氮、全氮、全磷、全鉀、有機(jī)質(zhì)、氨基酸、腐植酸及部分微量元素的含量呈增加趨勢，沼液的電導(dǎo)率也不斷增加，而ph維持8.0左右。再利用沼液十倍濃縮液開發(fā)成的濃縮沼液配方肥，其各項(xiàng)指標(biāo)含量均符合農(nóng)業(yè)部nyll06-2010、nyl429-2010標(biāo)準(zhǔn)。其中含氨基酸型配方肥的游離氨基酸含量達(dá)121.69/l，含腐殖酸型配方肥的腐殖酸含量達(dá)38.52g/l。

容易理解，上述這些發(fā)明技術(shù)對沼液的處理基本包括了三個(gè)步驟：第一步是經(jīng)過螺旋或滾筒式沼液沼渣精密分離裝置過濾，分離出粗長植物纖維、砂粒、懸浮物等大顆粒物質(zhì)。第二步是將過濾液經(jīng)過超濾、反滲透、混合膜等裝置進(jìn)一步精細(xì)過濾和分離，未透過液進(jìn)入濃縮液儲(chǔ)罐，透過液進(jìn)入濃縮裝置繼續(xù)進(jìn)行濃縮分離。第三步是分離出的濃縮液進(jìn)入濃縮液儲(chǔ)罐后輸送至配液罐進(jìn)行液肥的配制。

顯而易見的是，經(jīng)多次過濾、分離固體不溶物后，沼液中的有效成分降低，得到的濃縮沼液雖能夠有效的抑制一些植物生長中的病蟲害，有效的去除沼液中的重金屬，及有效提高沼液中有機(jī)質(zhì)含量等，但沼液濃縮過程可能破壞沼液中有益植物生長的活性物質(zhì)，精細(xì)的固液分離技術(shù)也會(huì)大大增加沼液處理的成本。

因此，亟需開發(fā)一種沼液處理技術(shù)，在降低沼液對環(huán)境污染的基礎(chǔ)上，盡量保存沼液中的有效養(yǎng)分，實(shí)現(xiàn)濃縮沼液的高值化利用，同時(shí)，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)性來考慮，處理方法應(yīng)當(dāng)簡單易行，處理成本需適度低廉。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：沼液中的細(xì)沼渣固相富含植物需要的氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)、腐植酸等營養(yǎng)物質(zhì)，其肥效遠(yuǎn)大于沼液中單純液體的肥效。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的這些沼液固液分離工藝，要么是分離裝置復(fù)雜、運(yùn)行成本高，要么就是濾去了沼液中大量的富營養(yǎng)細(xì)沼渣、降低了沼液的肥效。若沼液不經(jīng)固液分離處理直接用做肥料，只能滿足短途和短期使用。長期靜置會(huì)使沼液中的細(xì)沼渣產(chǎn)生沉降及結(jié)塊現(xiàn)象，同時(shí)在噴施時(shí)會(huì)堵塞管道和噴嘴，影響沼液肥料的使用，難以實(shí)現(xiàn)沼肥商品化，也難以實(shí)現(xiàn)沼液的高值化利用。

為了降低沼液處理成本，保存沼渣中的有效養(yǎng)分，提高濃縮沼液的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)沼液的高值化利用，同時(shí)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)性方面，處理方法簡單易行，處理成本低廉，本發(fā)明技術(shù)提出將經(jīng)初級過濾的高固相沼液經(jīng)研磨處理，把沼液固相磨細(xì)至一定尺度，再用水溶性增稠劑(如羧甲基纖維素鈉)和礦物纖維(如酸浸處理后的改性石棉纖維)復(fù)合調(diào)節(jié)高固相沼液的流變性，從而使含有細(xì)沼渣的高固相濃縮沼液懸浮穩(wěn)定，制備出富含營養(yǎng)成分的濃縮沼液，繼而開發(fā)基于濃縮沼液的液體肥料，滿足沼液肥商品化的貯存、運(yùn)輸、施用要求，有利于實(shí)現(xiàn)沼液高值化利用。

上述沼液處理思想，既保證了沼液中含有一定濃度的富營養(yǎng)細(xì)沼渣固相成分，又保證了含細(xì)沼渣的沼液能夠長期穩(wěn)定存放。與普通的沼液固液分離技術(shù)相比，只需低成本地過濾除去粗沼渣即可。用這種方法制備的高濃度沼液(即所謂的濃縮沼液)，其固含量可以高達(dá)15(質(zhì)量)％。所述固含量是指混合液(此為沼液)在規(guī)定條件下烘干后剩余部分占總量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。但是所采用的濃縮技術(shù)并非是常規(guī)的多效蒸發(fā)等減少液相溶劑的工藝故又謂之反向濃縮技術(shù)。而與之相反的蒸發(fā)脫除溶劑的濃縮技術(shù)屬于常規(guī)濃縮，可稱之為正向濃縮技術(shù)。經(jīng)反向濃縮處理的沼液(即反向濃縮沼液，或簡言之濃縮沼液)還可以再靈活添加入各種有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀等無機(jī)礦物質(zhì)營養(yǎng)元素，從而制備出功能性沼液基液體肥料，以滿足液體肥的實(shí)際施肥需求，并且極大地降低了沼液后期處理費(fèi)用。

因而，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

(1)一種沼液流變性調(diào)節(jié)劑，所述流變性調(diào)節(jié)劑包括以下配比的組分：

礦物纖維4～15重量份，優(yōu)選為8～12重量份，

增稠劑2～5重量份，優(yōu)選為3～4重量份。

(2)一種高固相濃縮沼液，其中，包括上述(1)所述的流變性調(diào)節(jié)劑，具體包括以下配比的組分，

沼液150～250重量份，優(yōu)選為190～210重量份，

流變性調(diào)節(jié)劑0.6～2.0重量份，優(yōu)選為1.1～1.6重量份。

(3)一種高固相濃縮沼液的制備方法，優(yōu)選用于制備上述(2)中的濃縮沼液，其包括以下步驟：

步驟1，將沼液進(jìn)行前處理；

步驟2，向處理后的沼液中加入增稠劑；

步驟3，向步驟2中反應(yīng)體系加入礦物纖維，進(jìn)行混合，得到高固相濃縮沼液。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種沼液流變性調(diào)節(jié)劑和高固相濃縮沼液及其制備方法，具有以下有益效果：

1)將富含養(yǎng)分的細(xì)沼渣穩(wěn)定懸浮分散于沼液中制備的濃縮沼液，提高了沼液的肥效，實(shí)現(xiàn)了沼液高值化利用；

2)利用礦物纖維在水中良好的分散性及其與水溶性高分子增稠劑(如羧甲基纖維素鈉)的耦合形成的網(wǎng)橋結(jié)構(gòu)，極大地提高了濃縮沼液的觸變性(剪切稀釋特性)，減緩細(xì)沼渣的沉降速度；

3)整個(gè)制備方法(反向濃縮工藝)工藝簡單，使用到的添加劑價(jià)格低廉，對使用的生產(chǎn)設(shè)備要求不高，在易于操作的同時(shí)，降低了生產(chǎn)成本，這些因素均有利于產(chǎn)業(yè)化推廣。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1～3制得的濃縮沼液流變學(xué)曲線。

圖2a為對比例1中制備的沼液的觸變環(huán)。

圖2b為對比例2中制備的d2#濃縮沼液的觸變環(huán)。

圖2c為對比例2中制備的d5#濃縮沼液的觸變環(huán)。

圖2d為實(shí)施例3中制備的濃縮沼液的觸變環(huán)。

圖3a為對比例1中制備的沼液的背散射光通量圖。

圖3b為實(shí)施例3中制備的濃縮沼液的背散射光通量圖。

圖3c為對比例1制備的沼液和實(shí)施例3制備的濃縮沼液的穩(wěn)定性指數(shù)圖。

具體實(shí)施方式

下面通過對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將隨著這些說明而變得更為清楚、明確。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種沼液流變性調(diào)節(jié)劑，其特征在于，所述流變性調(diào)節(jié)劑包括以下配比的組分：

礦物纖維4～15重量份，

增稠劑2～5重量份；

優(yōu)選地，

礦物纖維8～12重量份，

增稠劑3～4重量份。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述礦物纖維為石棉纖維，優(yōu)選為溫石棉纖維、藍(lán)石棉纖維、鐵石棉纖維、直閃石石棉纖維、透閃石石棉纖維或陽起石石棉纖維中任意一種或多種。石棉纖維是天然的纖維狀硅酸鹽類礦物，工業(yè)產(chǎn)量大，極大降低了生產(chǎn)成本。

現(xiàn)在所用的石棉纖維中95％為溫石棉纖維，考慮到原材料的通用性和易得性，所述石棉纖維選用溫石棉纖維，或者溫石棉纖維與藍(lán)石棉纖維、鐵石棉纖維、直閃石石棉纖維、透閃石石棉纖維或陽起石石棉纖維的組合。

所述礦物纖維為經(jīng)酸浸處理后的改性礦物纖維，優(yōu)選為改性石棉纖維(簡稱rsm)。石棉纖維的基本成分是水合硅酸鎂(3mgo·3sio2·2h2o)，還可能含有k、na、ca、ti、al、fe、v、cr或mn等元素，sio2性質(zhì)相對穩(wěn)定，對植物的生長幾乎無影響，而上述其它金屬離子可通過沼液進(jìn)入植物中，可能破壞植物對所需離子的攝入平衡，酸浸過程可去除部分金屬離子。更為重要的是，酸浸處理過程將礦物纖維表面一部分mg等金屬元素反應(yīng)去除，使礦物纖維表面粗糙，更易形成石棉與cmc網(wǎng)橋結(jié)構(gòu)，增加石棉與cmc的增粘效果。因而，流變性調(diào)節(jié)劑中的石棉纖維選用經(jīng)酸浸處理后的改性石棉纖維。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述增稠劑選自纖維素類增稠劑、聚丙烯酸類增稠劑或聚酰胺類增稠劑中任意一種或多種，優(yōu)選為纖維素類增稠劑。

在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述纖維素類增稠劑選自水溶性高分子增稠劑，如羧甲基羥乙基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素或羧甲基纖維素鈉中任意一種或多種，優(yōu)選為羧甲基纖維素鈉(簡稱cmc)，更優(yōu)選為工業(yè)級高粘型羧甲基纖維素鈉(簡稱hv-cmc，25℃下，2ghv-cmc溶于100g水后，其粘度不低于350mpa.s)；

所述聚丙烯酸類增稠劑選自丙烯酸酯/c10～c30烷基丙烯酸酯交聯(lián)聚合物、丙烯酸酯/十六烷基乙氧基(20)衣康酸酯共聚物或丙烯酸酯/十六烷基乙氧基(20)甲基丙烯酸酯共聚物等中任意一種或多種；

所述聚酰胺類增稠劑選自聚乙烯吡咯烷酮等。

增稠劑的作用是改變沼液的流變特性，緩解沼渣的沉降，與礦物纖維聯(lián)用，礦物纖維在沼液中能夠與水溶性高分子形成一定的網(wǎng)橋結(jié)構(gòu)，提高沼液的剪切稀釋特性，減緩細(xì)沼渣的沉降速度。

在上述礦物纖維和增稠劑配比范圍內(nèi)的流變性調(diào)節(jié)劑，可保證沼液動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性以及流動(dòng)性。若增稠劑增加，則制得的沼液粘度過大、流動(dòng)性差，不便于進(jìn)一步開發(fā)利用；反之，粘度過小，防沉降效果差。若礦物纖維增加，由于與其作用的增稠劑有限，加之其不溶于水，過多的礦物纖維反而增加了沼液中的沉降物；反之，礦物纖維與增稠劑形成的網(wǎng)橋結(jié)構(gòu)不充分，對沼渣的阻降效果有限。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種高固相濃縮沼液，包括上述所述的流變性調(diào)節(jié)劑，具體包括以下配比的組分，

沼液150～250重量份，

流變性調(diào)節(jié)劑0.6～2.0重量份；

優(yōu)選地，

沼液190～210重量份，

流變性調(diào)節(jié)劑1.1～1.6重量份，

所述流變性調(diào)節(jié)劑包括礦物纖維和增稠劑。

所述沼液是秸稈、酒糟經(jīng)厭氧發(fā)酵所得產(chǎn)物，沼液中的固含量為5(質(zhì)量)％～15(質(zhì)量)％，優(yōu)選為5(質(zhì)量)％～10(質(zhì)量)％。

使用流變性調(diào)節(jié)劑制備濃縮沼液時(shí)，所述流變性調(diào)節(jié)劑中的增稠劑先于礦物纖維加入沼液中。增稠劑可完全溶于沼液，而礦物纖維是分散于沼液，增稠劑先于礦物纖維加入沼液中時(shí)，便于增稠劑的溶解及礦物纖維的分散。

由于流變性調(diào)節(jié)劑的加入，得到的濃縮沼液中輕沼渣穩(wěn)定懸浮，穩(wěn)定存放期不少于6個(gè)月。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種高固相濃縮沼液的制備方法，優(yōu)選用于制備上述所述的濃縮沼液，包括以下步驟：

步驟1，將沼液進(jìn)行前處理；

步驟2，向處理后的沼液中加入增稠劑；

步驟3，向步驟2中反應(yīng)體系加入礦物纖維，進(jìn)行混合，得到高固相濃縮沼液。

步驟1，將沼液進(jìn)行前處理。

沼液中沼渣固體的粒徑不僅影響其在沼液中的存在狀態(tài)，且過大粒徑的沼渣會(huì)在農(nóng)業(yè)灌溉中產(chǎn)生滴灌系統(tǒng)堵塞的問題。因此，需對沼液進(jìn)行前處理，所述前處理包括沼液的初級過濾和研磨處理。初級過濾除去大尺寸的粗沼渣和其他無營養(yǎng)成分的雜質(zhì)。

所述研磨處理可采用膠體磨或其它研磨設(shè)備進(jìn)行，將高固相沼液磨細(xì)處理，處理后沼渣粒徑可達(dá)160～200目。

由于細(xì)沼渣的肥效高于沼液的肥效，故沼液中細(xì)沼渣的含量關(guān)乎沼液的肥效。經(jīng)本發(fā)明人詳細(xì)對比研究，沼液中固含量最高可達(dá)15(質(zhì)量)％。超過此比例后，沼液的流動(dòng)性急劇變差。若沼液中固含量低，其中的細(xì)沼渣含量相對較低，則沼液的肥效增加有限。沼液中固含量以5(質(zhì)量)％～15(質(zhì)量)％為宜，以這個(gè)固含量制備出的濃縮沼液，既具有較好的流動(dòng)性，又具有較高的肥效。

步驟2，向處理后的沼液中加入增稠劑。

步驟2為沼液的提粘處理步驟。所述增稠劑優(yōu)選為水溶性高分子增稠劑，如纖維素類增稠劑、聚丙烯酸類增稠劑或聚酰胺類增稠劑中任意一種或多種。

水溶性高分子增稠劑溶于沼液后能夠提升液體的粘度，增加沼渣的沉降阻力。選用抗鹽、抗微生物降解、高性價(jià)比水溶性高分子增稠劑溶于經(jīng)過膠體磨磨細(xì)的沼液中，在3500～7000r/min下高速攪拌，使其充分溶解，混合均勻，形成增稠沼液。

優(yōu)選地，沼液與增稠劑的重量比為(150～250)：(0.2～0.5)，優(yōu)選為(190～210)：(0.3～0.4)。

步驟3，向步驟2中反應(yīng)體系加入礦物纖維，進(jìn)行混合，得到高固相濃縮沼液。

步驟3為觸變性調(diào)節(jié)處理步驟。向增稠沼液中加入礦物纖維，在3500～7000r/min下進(jìn)行攪拌至混合均勻，形成穩(wěn)定性濃縮沼液(即高濃度固含量的沼液)。

優(yōu)選地，沼液與礦物纖維的重量比為(150～250)：(0.4～1.5)，優(yōu)選為(190～210)：(0.8～1.2)。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述礦物纖維在加入沼液中之前進(jìn)行酸浸處理；酸浸處理過程包括以下步驟：

將礦物纖維酸浸處理2～3h，洗去殘留酸液后，于60～80℃烘14～18h，將烘干后的礦物纖維進(jìn)行粉碎，優(yōu)選粉碎后的礦物纖維的粒徑為50～80目。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，酸浸處理用酸液為呈弱酸性，ph為2-3。優(yōu)選地，所述酸液由強(qiáng)酸弱堿鹽、相應(yīng)的強(qiáng)酸和水配制而成，更優(yōu)選由氯化銨、濃鹽酸和水配制得到。氯化銨、濃鹽酸和水的用量比為5～6(重量份)：5～6(體積份)：495(體積份)。采用氯化銨和鹽酸復(fù)合使用，形成的體系為ph緩沖體系，其酸性介于強(qiáng)酸弱堿鹽和強(qiáng)酸的酸性之間，較強(qiáng)酸和強(qiáng)酸弱堿鹽更適宜與礦物纖維反應(yīng)，在加快反應(yīng)速度的同時(shí)，便于控制礦物纖維的反應(yīng)程度。同時(shí)，酸浸處理后，用強(qiáng)堿中和酸液，較單獨(dú)使用鹽酸，中和反應(yīng)僅產(chǎn)生少量的氯化鈉，極大降低了氯化鈉的產(chǎn)生量，又因反應(yīng)后液體中含有氨水(氮肥)，其可直接作為植物灌溉液排放，降低了反應(yīng)后液體的處理成本。

酸液與待處理的礦物纖維的用量比為(12～9):1，如由5.4g氯化銨、5ml濃鹽酸和495ml水配制得到的一份酸液能夠處理50g石棉纖維。

所述礦物纖維優(yōu)選選用石棉纖維，其原因是石棉纖維的柔韌性遠(yuǎn)高于其它礦物纖維，在研磨、攪拌加工過程中不會(huì)脆性斷裂，保持一定的尺度，以便于與水溶性高分子增稠劑在高固相體系中形成具有良好剪切稀釋作用的網(wǎng)橋結(jié)構(gòu)。

值得注意的是，礦物纖維尺度太長，會(huì)堵塞滴灌噴嘴；而其尺度太短，則不利于形成網(wǎng)橋結(jié)構(gòu)，礦物纖維的粒徑為50～80目，優(yōu)選為60～70目。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，高速攪拌時(shí)沼液時(shí)會(huì)產(chǎn)生氣泡，攪拌結(jié)束后向沼液中加入少許消泡劑以消除氣泡。所述消泡劑為通用型消泡劑，如硬脂酸鋁、硅油或乳化硅油等，在此不做限定。

實(shí)施例

以下通過具體實(shí)例進(jìn)一步描述本發(fā)明。不過這些實(shí)例僅僅是范例性的，并不對本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成任何限制。

在下面的實(shí)施例中，濃縮沼液的穩(wěn)定性是用析水率指標(biāo)測評的。析水率是指，漿液在靜止?fàn)顟B(tài)下由于漿液(此為沼液)中顆粒的沉淀作用而析出水的比率。析水率的大小是漿液穩(wěn)定性的標(biāo)志。析水率的測定方法：(1)取1000ml攪拌均勻的漿液，注入有刻度的玻璃量筒內(nèi)，蓋上玻璃板。(2)每隔一段時(shí)間讀記上部清水與下部沉淀液之間刻度一次。(3)計(jì)算析水率，析水率(以百分?jǐn)?shù)表示)計(jì)算，析水率＝析出清水體積(ml)/1000(ml)。根據(jù)沼液肥生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)要求，一般制備好的濃縮沼液在靜置168小時(shí)(即1周時(shí)間)時(shí)，若其析水率低于30％，就可以認(rèn)為是穩(wěn)定性濃縮沼液，可以滿足商品沼液肥的儲(chǔ)運(yùn)需要。

實(shí)施例1

取1份固相含量10(質(zhì)量)％的沼液200g，膠體磨處理30min，使得沼液中沼渣的粒徑在160～200目。向其中加入0.4gcmc并用4500r/min高速攪拌30min后，再次加入0.4grsm，保持?jǐn)嚢杷俣炔蛔兝^續(xù)攪拌90min，制得1#濃縮沼液。

靜置48小時(shí)，1#濃縮沼液未出現(xiàn)的分層現(xiàn)象，靜置168小時(shí)，濃縮沼液的析水率為4％。

實(shí)施例2

取1份固相含量10(質(zhì)量)％的沼液200g，膠體磨處理30min，使得沼液中沼渣的粒徑在160～200目。向其中加入0.4gcmc并用4500r/min高速攪拌30min后，再次加入0.8grsm，保持?jǐn)嚢杷俣炔蛔兝^續(xù)攪拌90min，制得2#濃縮沼液。

靜置48小時(shí)，2#濃縮沼液未出現(xiàn)的分層現(xiàn)象，靜置168小時(shí)，濃縮沼液的析水率為2％。

實(shí)施例3

取1份固相含量10(質(zhì)量)％的沼液200g，膠體磨處理30min，使得沼液中沼渣的粒徑在160～200目。向其中加入0.4gcmc并用4500r/min高速攪拌30min后，再次加入1.2grsm，保持?jǐn)嚢杷俣炔蛔兝^續(xù)攪拌90min，制得3#濃縮沼液。

靜置48小時(shí)，3#濃縮沼液未出現(xiàn)的分層現(xiàn)象，靜置168小時(shí)，濃縮沼液的析水率為1％。

對比例

對比例1

取1份固相含量10(質(zhì)量)％的沼液200g，經(jīng)膠體磨處理30min，使得沼液中沼渣的粒徑在160～200目。用4500r/min高速攪拌120min，制得d1#濃縮沼液，靜置觀察。靜置4小時(shí)，體系出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象；靜置24小時(shí)，沼液的析水率達(dá)到30％。對比例2

取3份固相含量10(質(zhì)量)％的沼液各200g經(jīng)膠體磨處理30min，使得沼液中沼渣的粒徑在160～200目。向其中分別加入0.4g、0.6g、0.8g、1.0gcmc并用4500r/min高速攪拌120min，分別制得d2#、d3#、d4#和d5#濃縮沼液，靜置觀察。

靜置24小時(shí)，3份濃縮沼液均出現(xiàn)分層現(xiàn)象，且分層明顯。

靜置24小時(shí)，d2#濃縮沼液的析水率達(dá)到30％；

靜置24小時(shí)，d3#濃縮沼液的析水率達(dá)到30％；

靜置24小時(shí)，d4#濃縮沼液的析水率達(dá)到30％；

靜置24小時(shí)，d5#濃縮沼液的析水率達(dá)到30％。

對比例3

取3份固相含量10(質(zhì)量)％的沼液各200g經(jīng)膠體磨處理30min，使得沼液中沼渣的粒徑在160～200目。向其中分別加入0.8g、1.0g、1.2grsm并用4500r/min高速攪拌120min，分別制得d6#、d7#、和d8#濃縮沼液，靜置觀察。

靜置48小時(shí)，3份濃縮沼液出現(xiàn)不同程度的分層現(xiàn)象，其中添加1.2grsm的分層現(xiàn)象較其他兩組不明顯。

靜置96小時(shí)，d6#濃縮沼液的析水率達(dá)到30％；

靜置96小時(shí)，d7#濃縮沼液的析水率達(dá)到30％；

靜置108小時(shí)，d8#濃縮沼液的析水率達(dá)到30％。

對比例4

取3份固相含量10(質(zhì)量)％的沼液各200g經(jīng)膠體磨處理30min，使得沼液中沼渣的粒徑在160～200目。向3份中分別加入0.8gcmc并用4500r/min高速攪拌30min后，再分別加入0.8g、1.0g、1.2grsm，保持?jǐn)嚢杷俣炔蛔兝^續(xù)攪拌90min，分別制得d9#、d10#和d11#濃縮沼液，靜置觀察。

靜置168小時(shí)，d9#濃縮沼液的析水率為2％；

靜置168小時(shí)，d10#濃縮沼液的析水率為1％；

靜置168小時(shí)，d11#濃縮沼液的析水率為1％。

d9#、d10#和d11#濃縮沼液的表觀粘度分別為31、35和36(pa﹒s)，體系抗沉降效果較好，但體系粘度過大，流動(dòng)性較差，不適宜作為產(chǎn)品使用。

對比例5

取3份固相含量10(質(zhì)量)％的沼液各200g經(jīng)膠體磨處理30min，使得沼液中沼渣的粒徑在160～200目。向3份中分別加入0.6gcmc并用4500r/min高速攪拌30min后，再分別加入0.8g、1.0g、1.2grsm，保持?jǐn)嚢杷俣炔蛔兝^續(xù)攪拌90min，分別制得d12#、d13#和d14#濃縮沼液，靜置觀察。

靜置168小時(shí)，d12#濃縮沼液的析水率為3％；

靜置168小時(shí)，d13#濃縮沼液的析水率為3％；

靜置168小時(shí)，d14#濃縮沼液的析水率為2％。

d12#、d13#和d14#濃縮沼液的表觀粘度分別為25、29和33(pa﹒s)，雖然沉降效果較好，但是體系粘度過大，流動(dòng)性較差，不適宜作為產(chǎn)品使用。

實(shí)驗(yàn)例

流變學(xué)曲線分析

采用thermohaakerv1旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)(thermohaakerv1rotaryviscometerfromthermoelectron(karlsruhe)gmbh,germany)。

觸變性分析

采用thermohaakerv1旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)(thermohaakerv1rotaryviscometerfromthermoelectron(karlsruhe)gmbh,germany)。

沼液穩(wěn)定性分析

采用turbiscanlab型懸浮穩(wěn)定檢測儀(中國礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)室)測量。turbiscanlab型穩(wěn)定性分析儀是一種用于評價(jià)膠體穩(wěn)定性的可靠設(shè)備，在不破壞樣品前提下，對濃縮沼液的穩(wěn)定性進(jìn)行精確的測量，并計(jì)算出沉降過程中動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性指數(shù)。掃描時(shí)間為8天，每隔24小時(shí)掃描一次，由背散射光通量的變化情況判斷濃縮沼液的懸浮穩(wěn)定性。

實(shí)驗(yàn)例1流變學(xué)曲線分析

本發(fā)明中，將實(shí)施例1～3制得的濃縮沼液進(jìn)行流變學(xué)曲線分析，結(jié)果如圖1所示。

由圖1可以看出，隨著rsm用量的增加，同一剪切速率下的粘度也隨之增加，表現(xiàn)出rsm與cmc有較好的復(fù)合增粘效果，能夠提升沼液體系的表觀粘度。

實(shí)驗(yàn)例2觸變性分析

對對比例1、2以及實(shí)施例3中制備的沼液或濃縮沼液進(jìn)行接觸性分析：

圖2a為對比例1中制備的沼液的觸變環(huán)。

圖2b為對比例2中制備的d2#濃縮沼液的觸變環(huán)。

圖2c為對比例2中制備的d5#濃縮沼液的觸變環(huán)。

圖2d為實(shí)施例3中制備的濃縮沼液的觸變環(huán)。

觸變環(huán)閉合曲線的面積可以代表沼液體系觸變性的好壞，閉合曲線的面積越大，觸變性越好。通過圖2d與圖2a、圖2b、圖2c的對比，說明經(jīng)cmc與rsm復(fù)合處理的濃縮沼液的觸變性明顯優(yōu)于沼液本身及用cmc單獨(dú)處理的沼液，觸變性提升效果明顯。

實(shí)驗(yàn)例3沼液穩(wěn)定性分析

對對比例1和實(shí)施例3中制備的沼液或濃縮沼液進(jìn)行接觸性分析：

圖3a為對比例1中制備的沼液的背散射光通量圖。

圖3b為實(shí)施例3中制備的濃縮沼液的背散射光通量圖。

圖3c為對比例1制備的沼液和實(shí)施例3制備的濃縮沼液的穩(wěn)定性指數(shù)圖。

將對比例1和實(shí)施例3中制備的沼液或濃縮沼液經(jīng)攪拌后立即制樣掃描，所以第一次掃描的樣品均是趨于穩(wěn)定的，以第一天掃描的背散射光通量值(bs，單位lm)為基準(zhǔn)，其余7天的背散射光通量值(bsdayn)減第一天的背散射光通量值(bsday1)為背散射光通量值增量(△bs)，用△bs除以第一天的背散射光通量值作為背散射光通量變化率作圖(即背散射光通量值變化率＝(bsdayn-bsday1)/bsday1)。樣品中固體不溶物含量越高，對光的折射率越高，其背散射光通量值越大。當(dāng)樣品沉降分層后，上層液體固體不溶物含量變低，背散射光通量值變小，△bs為負(fù)，bs的變化率為負(fù)；下層液體固體不溶物含量較多，背散射光通量值變大，△bs為正，bs的變化率為正。如果出現(xiàn)分層現(xiàn)象，bs的變化率突變?yōu)樨?fù)值的點(diǎn)所對應(yīng)的高度為固液分層的高度。

從圖3a對比例1中制備的沼液的掃描結(jié)果中可知，在20mm左右bs的變化率出現(xiàn)突降，且1天后bs的變化率下降到-7％左右，20mm下層背散射光通量絕對值較大，說明上層沼液中固含量較小，下層沼液中固含量較大，結(jié)合靜置觀察對比，沼液已出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象。

從圖3b中可知，經(jīng)反向濃縮處理后的濃縮沼液在40mm左右bs的變化率出現(xiàn)突降，且1天后bs的變化率下降到-1％左右，說明經(jīng)靜置，反向濃縮沼液上層40mm處固體不容物含量減少，但背散射光通量值變化較小，說明反向濃縮液上層仍含有較多的固體不溶物。結(jié)合靜置觀察，反向濃縮液并未出現(xiàn)明顯分層現(xiàn)象。

圖3c采用動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性指數(shù)對沼液或濃縮沼液進(jìn)行穩(wěn)定性分析。動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性數(shù)值越小，濃縮沼液的懸浮穩(wěn)定性越好。從圖3c中可知，隨著靜置時(shí)間的延長，未經(jīng)rsm與cmc復(fù)合增粘處理的沼液的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性數(shù)值較大，經(jīng)rsm與cmc復(fù)合增粘處理的濃縮沼液動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性數(shù)值較小，雖然有一定的上升趨勢但上升趨勢趨于平緩且其數(shù)值在一個(gè)較小的范疇。說明在同等條件下，未經(jīng)觸變性調(diào)節(jié)處理的沼液動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性較差，極易發(fā)生沉降現(xiàn)象，而經(jīng)觸變性調(diào)節(jié)處理的濃縮沼液動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性好，不易發(fā)生沉降現(xiàn)象。

以上結(jié)合具體實(shí)施方式和范例性實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，不過這些說明并不能理解為對本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，在不偏離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明技術(shù)方案及其實(shí)施方式進(jìn)行多種等價(jià)替換、修飾或改進(jìn)，這些均落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。