CN102643117B - 用高浓度有机废水生产具有高生理活性的有机液体肥料基液的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明用高浓度有机废水生产具有高生理活性的有机液体肥料基液的方法，涉及一种有机废水的资源化利用的方法。本发明的方法，将含水率在50-65％的高浓度有机废水在密封容器中用氨水混和并以旋转的桨叶高速搅拌1.8-2.2小时，氨在高速搅动中与高浓度有机废水中棕黑腐酸的氢氧根和腐植酸根激烈碰撞扯动络合，以黄腐酸铵形态裂解出大批含黄腐酸的水溶物，从面形成含氮量达到5.6-6.5％、pH值为5-8的具有高生理活性的有机液体肥料基液。本发明的方法生产成本低且可提高有效腐植酸(即黄腐酸)的含量。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机废水的资源化利用的方法。
背景技术
有机废水资源化利用已有的涉及使用氨水技术有以下两种类型：
一、先用强酸对有机废水进行酸化消解，再用氨水中和，在此基础上再加入化肥或微肥，生产腐植酸液体肥料或作为复混肥的原料。该类技术使用强酸，生产成本较高。
二、用液氨作调节高浓度有机废水PH值的调节剂和氨源。反应方式是在四效浓缩过程进行，或一般混合中和反应制成有机液体肥料基液。在有机液体肥料基液的基础上再加入化肥或微肥，生产有机液体肥料。该类技术形成的有机液体肥料基液中的腐植酸主要属棕腐酸和黑腐酸，难溶成不溶于水，生理活性不高，不能充分发挥腐植酸作为作物生长调理剂和肥料增效剂的作用。
发明内容
本发明旨在提供一种用高浓度有机废水与氨水反应生产具有高生理活性的有机液体肥料基液的方法，生产成本低且可提高有效腐植酸(即黄腐酸)的含量。
本发明的技术方案是：用高浓度有机废水生产具有高生理活性的有机液体肥料基液的方法。将含水率在50-65％的高浓度有机废水在密封容器中用氨水混和并以旋转的桨叶高速搅拌1.8-2.2小时，氨在高速搅动中与高浓度有机废水中棕黑腐酸的氢氧根和腐植酸根激烈碰撞扯动络合，以黄腐酸铵形态裂解出大批含黄腐酸的水溶物，形成含氮量达到5.6-6.5％、PH值为5-8的具有高生理活性的有机液体肥料基液。
所述的高浓度有机废水为酒精生产废水、味精生产废水、酵母生产废水、造纸黑液、垃圾填埋场渗滤液中的任一种。
所述以旋转的桨叶高速搅拌的桨叶转速为5000-5500转/分。
所述氨水的含氨量为18-20％。
本发明用高浓度有机废水生产具有高生理活性的有机液体肥料基液的方法。向高浓度有机废水输进氨水，并以旋转的桨叶高速搅拌而反应，氨与高浓度有机废水中棕黑腐酸的氢氧根和腐植酸根激烈碰撞扯动络合，以黄腐酸铵形态裂解出大批含黄腐酸的水溶物，形成一种具有高生理活性的有机液体肥料原料。例如，图2和图3所示的电子显微镜照片，分别展示了未采用本发明的方法加工的高浓度酒精生产废水(母液)置于800倍的电镜下观察的图像(图2)，和高浓度酒精生产废水采用本发明的方法加氨水搅拌后制成的有机液体肥料基液置于800倍的电镜下观察的图像(图3)，两者对比，明显看出图2中的腐植酸等物质分子团大，图3中的腐植酸等物质分子团小得多。图4种子活性试验证明：采用本发明的方法混合加工后，大量大分子团棕黑腐酸转化为小分子团含黄腐酸的黄腐酸铵，由于小分子团的物质水溶性好，更易于被植物的根部吸收，所以采用本发明的方法生产的有机液体肥料基液生理活性大大提高。
使用实施例一中的高浓度酒精生产废水(母液)为基础材料，制成的各种混合液作为培养液，做甜玉米和豌豆两种植物种子的生理活性试验，如果生理活性好，则发芽壮旺；生理活性差则芽矮弱，得到图4所示的发芽试验效果对比表。该表中，除第二栏加*号的混合液为直接混合所得外，其它各栏的混合液均在按本发明的方式在密闭容器内以旋转的桨叶高速搅拌2小时。所用的氨水浓度为20％。显然，第三栏记载的有机液体肥料基液的生理活性远高于第一栏记载的经高速搅拌的母液、第二栏记载的未经高速搅拌的母液与氨水的混合液。该表中的第四栏和第五栏分别记载了使用氨水与含N量相同的尿素的对比，可见使用氨水的有机液体肥料基液的生理活性高于使用含N量相同的尿素的有机液体肥料基液的生理活性，从而证明了本发明使用氨水的正确性。在实施例一中列举了，采用本发明的方法生产的有机液体肥料基液与K2HPO4肥料配制的冲施肥，适用蔬菜、粮食作物和果树长期使用，增产效果明显，作物品质大大提高；采用本发明的方法生产的有机液体肥料基液加中微量元素肥后得果树专用喷施肥，可促进抽梢、补钙、补锌、补硼，解决果树保果和抗早衰等问题，并提高果实品质；也从另一个角度说明采用本发明的方法生产的有机液体肥料基液具有较高的生理活性。
本发明的方法中，在密封容器中搅拌可防止氨水中的氨气逸出，以旋转的桨叶高速搅拌1.8-2.2小时，使氨(NH3)与腐植酸的氢氧根(0H-)激烈碰撞形成铵离子(NH4 +)，而NH4 +形成的同时也不断吸引扯动大分子腐植酸***出小分子(黄腐酸)，络合成黄腐酸铵。使用适量的氨水使基液总含氮量达到5.6-6.5％，可以产生足量的铵离子以便扯动络合形成更多的黄腐酸铵，同时也为了使基液含有足够的氮，在后续配制液肥时不必再加氮肥。使PH值控制在5-8，可以使所配制的液肥适用于农作物。选择搅拌桨叶的转速为5000-5500转/分，是经多次试验结果得出的经验数据，只有达到5000转/分，才有足够能量形成铵离子并扯动腐植酸大分子产生***，最终形成黄腐酸铵。而转速超过5500转/分，会浪费电能并将缩短机械的使用寿命。采用含氨量18-20％的氨水，是因为这种氨水比较便宜且安全，如果使用纯液氨，在工厂的生产中容易发生危险。
按照以上原理和加工方法，可以得到生理活性很强，适合作液体肥料基液的高浓度黄腐酸铵液体，其生产成本测算如下。
用料：母液70％(含水50％)，氨水30％(含NH320％)，共1000KG。
700KG母液 成本(原料加运费)280元
300KG氨水 成本(原料加运费)600元
制作费用 100元
合计每吨基液成本：980元。
类似上述基液(市场上称为生化黄腐酸)产品的生产成本每吨应在2000元以上，所以本技术生产的具有高生理活性的有机液体肥料基液是低成本的。
附图说明
图1为本发明用高浓度有机废水生产具有高生理活性的有机液体肥料基液的方法的生产流程示意图。
图2为一个本发明方法的实施例中未加工母液在800倍电子显微镜下观察的结构图。
图3为与图2对应的母液加工后的有机液体肥料基液在800倍电子显微镜下观察的结构图。
图4为一个采用本发明方法的实施例中的母液制成的各种混合液做种子发芽实验的效果对比表。
具体实施方式
本发明用高浓度有机废水与氨水反应生产具有高生理活性的有机液体肥料基液的方法，其生产流程如图1所示：将含水率在50-65％的高浓度有机废水1在密封容器中用氨水2混和并以旋转的桨叶高速搅拌1.8-2.2小时，氨在高速搅动中与高浓度有机废水中棕黑腐酸的氢氧根和腐植酸根互相激烈碰撞扯动络合，以黄腐酸铵形态裂解出大批含黄腐酸的水溶物，生产出含氮量达到5.6-6.5％，PH值为5-8的具有高生理活性的有机液体肥料基液3。
这里附带说一下，有机废水浓缩是现有成熟技术，其使用的浓缩设备也是成熟的市售设备，例如：温州市国乐机械厂的WZ3系列三效节能浓缩罐；温州市龙湾万源食品机械厂的QGSJN系列真空负压浓缩器；温州市利宏轻工机械有限公司的SJN系列三效浓缩器；无锡市铭浩化工设备厂的WZIII系列三效真空浓缩器。
一、实施例一
用酒精生产废水制成具有高生理活性的有机液体肥料基液的过程是：
第一步，将含水率为90％，PH值为4.4，含氮(N)0.4％，含钾(K2O)0.6％，含黑腐酸4.3％，含黄腐酸0.1％的酒精生产废水放入三效真空浓缩器中进行中高温浓缩，得到含水率为50％的高浓度酒精生产废水(又称母液)。该母液的PH值为4.1，含氮(N)1.6％，含钾(K2O)3％，含黑腐酸23.6％，含黄腐酸0.4％。
第二步，取上述母液360KG置于密封的常温搅拌容器中，按照混合液含氮量在5.6-6.5％的原则，从该容器底部通入160KG含氨20％的氨水。
第三步，开动该容器内沿垂直轴水平旋转的桨叶，高速搅拌该容器内的母液和氨水，桨叶转速为5000转/分，搅拌时间为2小时，氨在高速搅动中与高浓度酒精生产废水中棕黑腐酸的氢氧根和腐植酸根激烈碰撞扯动络合，以黄腐酸铵形态裂解出大批含黄腐酸的水溶物，得到所需含黄腐酸铵的具有高生理活性的有机液体肥料基液。该有机液体肥料基液的总含氮量达到6.2％、PH值为5.7、含黑腐酸0.5％、从黄腐酸铵物质中可检测出的黄腐酸15.2％。
若需要偏酸一些的有机液体肥料基液，可以在加氨水混合时用浓KOH来调节控制PH值，使之最低为5；若需要偏碱性的有机液体肥料基液，可以在加氨水混合时用H3PO3来调节控制PH值，使之最高在8的范围内。使用浓KOH或H3PO3来调节控制PH值，可以在调节PH值的同时，加入钾肥和磷肥的成分而不使无用物质占据体积。
该有机液体肥料基液有效成份计算如下：
1、高浓度酒精生产废水(母液)的有效成份
含水量：360KG×50％＝180KG
含氮(N)：360KG×1.6％＝6.1KG
含钾(K2O)：360KG×3％＝10.8KG
黄腐酸：360KG×0.4％＝1.44KG
2、氨水的有效成份
N＝160KG×20％×82.3％＝26.3KG
含水＝160KG×80％＝128KG
3、该有机液体肥料基液总的有效成份
基液总量：360KG+160KG＝520KG
含水量：180+128＝308KG
含氮(N)量：6.1+26.3＝32.4KG(总含N率：32.4/520＝6.2％)
含钾(K2O)量：10.8KG
黄腐酸：520KG×15.2％＝79KG
显然该有机液体肥料基液中易于被植物吸收并促进植物生长的黄腐酸(即水溶性腐植酸)含量增加了54倍，所以该有机液体肥料基液的生理活性远远高于未经加氨水高速搅拌的高浓度酒精生产废水。
使用上述有机液体肥料基液的一种应用是配制黄腐酸≥12％、含(N+P2O5+K2O)大量元素≥20％的冲施肥。
使用上述有机液体肥料基液520KG，其中有效的内容物为：
黄腐酸＝79KG、N＝32.4KG、K2O＝10.8KG
根据实验得知，上述520KG有机液体肥料基液可完全溶解85KG的K2HPO4，将上述有机液体肥料基液520KG加入K2HPO485KG，搅拌溶解得液体肥料混合液605KG。
85KG的K2HPO4中：
含P2O5＝85×40％＝34KG
含K2O＝85×54％＝45.9KG
上述液体肥料混合液中各有效成份含量：
黄腐酸％＝79/605＝13％
本配方达到设计指标，试验证明它适用蔬菜、粮食作物和果树长期使用，增产效果明显，作物品质大大提高。
使用上述有机液体肥料基液的又一种应用是配制黄腐酸≥10％、含(Ca+Zn+B)≥6％、含(N+K2O)≥8％的果树专用喷施肥。
取上述有机液体肥料基液520KG(其中N含32.4KG、K2O含10.8KG、黄腐酸79KG、水308KG)，根据实验得知，以上含黄腐酸的水溶液可溶解：Ca(NO3)2·4H2O138KG加ZnSO4·H2O 29KG加硼酸3KG，加上述中微量元素肥后得果树专用喷施液肥总量690KG。
该液肥配方含N：32.4KG+16.3KG＝48.7KG
含K2O：10.8kg
含CaO：32.7KG
含Zn：9.44KG
含B：1.16KG
黄腐酸％＝79/690＝11.4％
以上是一种含N、K2O和中微量元素CaO、Zn、B的果树专用肥，可促进抽梢、补钙、补锌、补硼，解决果树保果和抗早衰等问题，并提高果实品质。
二、实施例二
用味精生产废水制成具有高生理活性的有机液体肥料基液的过程是：
第一步，将味精生产废水浓缩，得到含水率为65％的高浓度味精生产废水(母液)。该母液的PH值为4.0，含氮(N)1.3％，含钾(K2O)2.9％，含黑腐酸19.1％，含黄腐酸0.8％。
第二步，取上述母液360KG置于密封的常温搅拌容器中，按照混合液含氮量在5.6-6.5％的原则，从该容器底部通入160KG含氨20％的氨水。
第三步，开动该容器内沿垂直轴水平旋转的桨叶，高速搅拌该容器内的母液和氨水，桨叶转速为5500转/分，搅拌时间为1.8小时，氨在高速搅动中与高浓度味精生产废水中棕黑腐酸的氢氧根和腐植酸根激烈碰撞扯动络合，以黄腐酸铵形态裂解出大批含黄腐酸的水溶物，得到所需含黄腐酸铵的具有高生理活性的有机液体肥料基液。该有机液体肥料基液的总含氮量达到5.9％、PH值为5.5、含黑腐酸1.1％、从黄腐酸铵物质中可检测出的黄腐酸12.3％。
该有机液体肥料基液有效成份计算如下：
1、高浓度味精废水(母液)的有效成份
含水量：360KG×65％＝234KG
含氮(N)：360KG×1.3％＝4.6KG
含钾(K2O)：360KG×2.9％＝10.4KG
黄腐酸：360KG×0.8％＝2.88KG
2、氨水的有效成份
N＝160KG×20％×82.3％＝26.3KG
含水＝160KG×80％＝128KG
3、该有机液体肥料基液总的有效成份
基液总量：360KG+160KG＝520KG
含水量：234+128＝362KG
含氮(N)量：4.6+26.3＝30.9KG(总含N率：30.9/520＝5.9％)
含钾(K2O)量：10.4KG
黄腐酸：520KG×12.3％＝64KG
显然该有机液体肥料基液中易于被植物吸收并促进植物生长的黄腐酸(即水溶性腐植酸)含量增加了21倍，所以该有机液体肥料基液的生理活性远远高于未经加氨水高速搅拌的高浓度味精生产废水。
三、实施例三
用酵母生产废水制成具有高生理活性的有机液体肥料基液的过程是：
第一步，将酵母生产废水浓缩，得到含水率为55％的高浓度酵母生产废水(母液)。该母液的PH值为4.3，含氮(N)1.8％，含钾(K2O)4.2％，含黑腐酸21.7％，含黄腐酸0.5％。
第二步，取上述高浓度酵母生产废水360KG置于密封的常温搅拌容器中，按照混合液含氮量在5.5-6.5％的原则，从该容器底部通入160KG含氨19％的氨水。
第三步，开动该容器内沿垂直轴水平旋转的桨叶，高速搅拌该容器内的母液和氨水，桨叶转速为5200转/分，搅拌时间为2小时，氨在高速搅动中与高浓度酵母生产废水中棕黑腐酸的氢氧根和腐植酸根激烈碰撞扯动络合，以黄腐酸铵形态裂解出大批含黄腐酸的水溶物，得到所需含黄腐酸铵的具有高生理活性的有机液体肥料基液。该有机液体肥料基液的总含氮量达到5.9％、PH值为5.8、含黑腐酸0.8％、从黄腐酸铵物质中可检测出的黄腐酸14.3％。
该有机液体肥料基液有效成份计算如下：
1、高浓度酵母生产废水(母液)的有效成份
含水量：360KG×55％＝198KG
含氮(N)：360KG×1.8％＝64KG
含钾(K2O)：360KG×4.2％＝15.1KG
黄腐酸：360KG×0.5％＝1.8KG
2、氨水的有效成份
N＝160KG×19％×82.3％＝24.7KG
含水＝160KG×80％＝128KG
3、该有机液体肥料基液总的有效成份
基液总量：360KG+160KG＝520KG
含水量：198+128＝326KG
含氮(N)量：6.4+24.7＝31.1KG(总含N率：31.1/520＝5.9％)
含钾(K2O)量：15.1KG
黄腐酸：520KG×14.3％＝74.4KG
显然该有机液体肥料基液中易于被植物吸收并促进植物生长的黄腐酸(即水溶性腐植酸)含量增加了40倍，所以该有机液体肥料基液的生理活性远远高于未经加氨水高速搅拌的高浓度酵母生产废水。
四、实施例四
用造纸黑液制成具有高生理活性的有机液体肥料基液的过程是：
第一步，将造纸黑液浓缩，得到含水率为60％的高浓度造纸黑液(母液)。该母液的PH值为5.8，含氮(N)0.9％，含钾(K2O)5.7％，含黑腐酸14.1％，含黄腐酸1.0％。
第二步，取上述母液360KG置于密封的常温搅拌容器中，按照混合液含氮量在5.6-6.5％的原则，从该容器底部通入160KG含氨20％的氨水。
第三步，开动该容器内沿垂直轴水平旋转的桨叶，高速搅拌该容器内的母液和氨水，桨叶转速为5300转/分，搅拌时间为1.9小时，氨在高速搅动中与高浓度造纸黑液中棕黑腐酸的氢氧根和腐植酸根激烈碰撞扯动络合，以黄腐酸铵形态裂解出大批含黄腐酸的水溶物，得到所需含黄腐酸铵的具有高生理活性的有机液体肥料基液。该有机液体肥料基液的总含氮量达到5.6％、PH值为6.8、含黑腐酸0.8％、从黄腐酸铵物质中可检测出的黄腐酸9.2％。
该有机液体肥料基液有效成份计算如下：
1、高浓度造纸黑液(母液)的有效成份
含水量：360KG×60％＝216KG
含氮(N)：360KG×0.9％＝3.2KG
含钾(K2O)：360KG×5.7％＝20.5KG
黄腐酸：360KG×1.0％＝3.6KG
2、氨水的有效成份
N＝160KG×20％×82.3％＝26.3KG
含水＝160KG×80％＝128KG
3、该有机液体肥料基液总的有效成份
基液总量：360KG+160KG＝520KG
含水量：216+128＝344KG
含氮(N)量：3.2+26.3＝29.5KG(总含N率：29.5/520＝5.6％)
含钾(K2O)量：20.5KG
黄腐酸：520KG×9.2％＝47.8KG
显然该有机液体肥料基液中易于被植物吸收并促进植物生长的黄腐酸(即水溶性腐植酸)含量增加了12倍，所以该有机液体肥料基液的生理活性远远高于未经加氨水高速搅拌的高浓度造纸黑液。
五、实施例五
用垃圾填埋场渗滤液制成具有高生理活性的有机液体肥料基液的过程是：
第一步，将垃圾填埋场渗滤液浓缩，得到含水率为50％的高浓度垃圾填埋场渗滤液(母液)。该母液的PH值为3.9，含氮(N)2.8％，含钾(K2O)6.6％，含黑腐酸17.5％，含黄腐酸1.1％。
第二步，取上述母液360KG置于密封的常温搅拌容器中，按照混合液含氮量在5.6-6.5％的原则，从该容器底部通入160KG含氨18％的氨水。
第三步，开动该容器内沿垂直轴水平旋转的桨叶，高速搅拌该容器内的母液和氨水，桨叶转速为5400转/分，搅拌时间为2.2小时，氨在高速搅动中与高浓度垃圾填埋场渗滤液中棕黑腐酸的氢氧根和腐植酸根激烈碰撞扯动络合，以黄腐酸铵形态裂解出大批含黄腐酸的水溶物，得到所需含黄腐酸铵的具有高生理活性的有机液体肥料基液。该有机液体肥料基液的总含氮量达到6.5％、PH值为5.1、含黑腐酸0.9％、从黄腐酸铵物质中可检测出的黄腐酸11.6％。
该有机液体肥料基液有效成份计算如下：
1、高浓度垃圾填埋场渗滤液(母液)的有效成份
含水量：360KG×50％＝180KG
含氮(N)：360KG×2.8％＝10.1KG
含钾(K2O)：360KG×6.6％＝23.7KG
黄腐酸：360KG×1.1％＝3.96KG
2、氨水的有效成份
N＝160KG×18％×82.3％＝23.7KG
含水＝160KG×82％＝131.2KG
3、该有机液体肥料基液总的有效成份
基液总量：360KG+160KG＝520KG
含水量：180+131.2＝311.2KG
含氮(N)量：10.1+23.7＝33.8KG(总含N率：33.8/520＝6.5％)
含钾(K2O)量：23.7KG
黄腐酸：520KG×11.6％＝60.3KG
显然该有机液体肥料基液中易于被植物吸收并促进植物生长的黄腐酸(即水溶性腐植酸)含量增加了14倍，所以该有机液体肥料基液的生理活性远远高于未经加氨水高速搅拌的高浓度垃圾填埋场渗滤液。
以上所述，仅为本发明较佳实施例，不以此限定本发明实施的范围，依本发明的技术方案及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应属于本发明涵盖的范围。
Claims (2)
1.用高浓度有机废水生产具有高生理活性的有机液体肥料基液的方法，其特征在于：将含水率在50-65%的高浓度有机废水在密封容器中用氨水混和并以转速为5000-5500转/分旋转的桨叶高速搅拌1.8-2.2小时，氨在高速搅动中与高浓度有机废水中棕黑腐酸的氢氧根和腐植酸根激烈碰撞扯动络合，以黄腐酸铵形态裂解出大批含黄腐酸的水溶物，形成含氮量达到5.6-6.5%、PH值为5-8的具有高生理活性的有机液体肥料基液；所述的高浓度有机废水为酒精生产废水、味精生产废水、酵母生产废水、造纸黑液、垃圾填埋场渗滤液中的任一种。
2.根据权利要求1所述的用高浓度有机废水生产具有高生理活性的有机液体肥料基液的方法，其特征在于：所述氨水的含氨量为18-20%。
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