CN105367166A - 一种含有小分子有机质的全营养液体肥 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含有小分子有机质的全营养液体肥，其原料按质量百分数计包括以下组分：有机废水50～70％、复合酸溶液5～10％、氮磷原料10～20％、钾原料5～20％，碱性中量元素5～10％，所述液体肥由以下方法制得：以有机废水为原料，先用复合酸进行水解反应，然后再添加氮磷原料和钾原料进行反应，最后加入碱性中量元素反应，经过离心分离，取上清液即得含有小分子有机质的全营养液体肥。本发明以有机废水为原料，经过复合酸的酸解，然后再通过碱性氧化物的氧化及pH值的调整，添加植物需要的大中量元素，获得的液体肥能够为植物提供全面的营养元素，能够被植物高效吸收利用。

Description

一种含有小分子有机质的全营养液体肥

技术领域

本发明涉及肥料技术领域，具体涉及一种含有小分子有机质的全营养液体肥。

背景技术

在种类多样的肥料市场中，肥料按其形态可划分为固体肥、液体肥及气体肥。通常，将连续流动的肥料称为液体肥料。与固体肥料相比，液体肥料具有生产成本低、生产过程污染小、更方便添加有机物料，如氨基酸、黄腐植酸等的优点，因此，液体肥料的配方容易调整，方便精确施肥。

一般地，市场上的液体肥料多是以液氨、氨水、尿素硝铵溶液、磷酸、流体钙、悬浮镁等单元养分为主的液体肥，或者是各种液体复混的多元复混型液体肥。专利号为ZL201210192776.9的中国发明专利公开了一种用高浓度有机废水生产液态水深碳肥的方法，该方法以缩浓的有机废水为原料，通过硝酸和双氧水的同时酸解及氧化生产液态肥。该方法虽然能够将大的有机化合物裂解为小分子团有机化合物，但其过程采用单一的酸来酸解，且酸解与氧化是在同一时间段进行的，得到的有机物质并性状并不稳定，会产生缩合反应，虽然较原来的大分子有机废水利用率高了，但并不是植物最易吸收利用的物质。

另外，单纯地利用有机废水制得小分子有机质化合物做为肥料，虽然能够满足植物对碳的需求，但忽略了其它营养元素的供给，难以全面满足植物的营养需求。

因此，开发出利用有机废水制备能够被作物高效吸收利用、全面满足植物对营养物质的需求的肥料尤其重要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种酸解法制备含小分子有机质液体肥的全营养液体肥，其以有机废水为原料，经过复合酸的酸解，然后再通过碱性氧化物的氧化及pH值的调整，添加植物需要的大中量元素，获得的液体肥能够为植物提供全面的营养元素，能够被植物高效吸收利用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含有小分子有机质的全营养液体肥，其原料按质量百分数计包括以下组分：有机废水50～70％、复合酸溶液5～10％、氮磷原料10～20％、钾原料5～20％，碱性中量元素5～10％，所述液体肥由以下方法制得：(1)以有机废水为原料，先用复合酸进行水解反应，(2)然后再添加氮磷原料和钾原料进行反应，(3)最后加入碱性中量元素反应，(4)经过离心分离，取上清液即得含有小分子有机质的全营养液体肥。

优选地，所述复合酸为硝酸、硫酸、盐酸、磷酸任意两种以上混合，所述盐酸的浓度为30～37％，所述硝酸的浓度为75～95％，所述硫酸的浓度为95～98％，所述磷酸的浓度为80～90％，所述氮磷原料为磷酸一铵、磷酸二铵中一种或两种混合，所述钾原料为过氧化钾或过硫化钾中的一种或两种混合，所述碱性中量元素为氧化镁或氧化钙或两者混合。

优选地，有机废水称加入反应器按照100～300r/min的转速进行搅拌，再注入复合酸溶液加热至40～60℃反应20～40分钟，然后加入氮磷原料和钾原料，继续反应20～30分钟，反应过程中温度控制在60～80℃，最后加入碱性中量元素，在60～80℃的温度下按100～300r/min的转速搅拌反应20～30分钟，反应结束后经过离心分离后再进行包装。

优选地，反应完毕后先用水稀释再进行离心分离，离心速度为3000～4000r/min后取其上清液。

在步骤(1)后添加氮磷原料和钾原料进行反应，此时反应体系是酸性环境，可以使氮磷钾原料更好的与有机质络合，提高氮磷钾肥的利用率，减少氮磷钾流失；如果将步骤(2)与步骤(3)调换顺序，先加碱性中量元素，反应体系呈中性，再加氮磷钾元素，其络合程度不及本发明的效果，粒径会增大，且容易分层，制备的有机质液体肥粒径变大，不利于农作物吸收。

一种含有小分子有机质的全营养液体肥的制备方法，首先将有机废水消解为小分子有机碳肥，再将有机碳肥与氮磷钾肥和碱性中量元素混合制备：(1)以有机废水为原料，先用复合酸进行水解反应，(2)然后再添加氮磷原料和钾原料进行反应，(3)最后加入碱性中量元素反应，(4)经过离心分离，取上清液即得含有小分子有机质的全营养液体肥。

优选地，所述复合酸为硝酸、硫酸、盐酸、磷酸任意两种以上混合，所述盐酸的浓度为30～37％，所述硝酸的浓度为75～95％，所述硫酸的浓度为95～98％，所述磷酸的浓度为80～90％，所述氮磷原料为磷酸一铵、磷酸二铵中一种或两种混合，所述钾原料为过氧化钾或过硫化钾中的一种或两种混合，所述碱性中量元素为氧化镁或氧化钙或两者混合。

优选地，有机废水称加入反应器按照100～300r/min的转速进行搅拌，再注入复合酸溶液加热至40～60℃反应20～40分钟，然后加入氮磷原料和钾原料，继续反应20～30分钟，反应过程中温度控制在60～80℃，最后加入碱性中量元素，在60～80℃的温度下按100～300r/min的转速搅拌反应20～30分钟，反应结束后经过离心分离后再进行包装。

优选地，反应完毕后先用水稀释再进行离心分离，离心速度为3000～4000r/min后取其上清液。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明以工业废水为原料生产水溶性液体肥，变废为宝，废物资源化利用，有利于可持续发展。

2、本发明采用复合酸进行分解反应，而后又分段使用钾原料、碱性中量元素进行氧化，分段式的反应有利于得到性质稳定的小分子有机碳，得到的小分子有机碳不再发生缩合反应，同时钾原料及碱性中量元素的加入可以补充植物生长必需的营养元素，而且还可以调整液体肥料的pH值在5.5～6.5之间，有利于作物对营养元素的吸收利用。

3、本发明的液体肥包含了大量容易被植物吸收利用的碳元素，还富含氮磷钾及中量元素，能够全面满足植物的营养需求。

4、本发明以废水为原料获得粒径小于腐殖酸的小分子有机碳，容易被植物吸收利用。

5、本发明添加了氮磷钾及碱性中量元素，这些元素和小分子有机碳协同作用，更有助于小分子有机碳的吸收利用，相比单独的小分子有机碳肥料吸收利用率更高。

具体实施方式

下面通过具体实施例子对本发明做进一步详细介绍，以便清楚理解本发明所要保护的技术方案。

实施例1

一种含有小分子有机质的全营养液体肥，其原料配方为：有机废水100kg、复合酸溶液15kg、氮磷原料25kg、钾原料15kg，碱性中量元素20kg。所述液体肥由以下方法制得：以发酵生产酒精的废水为原料，注入反应器中按照300r/min的转速进行搅拌，再注入硝酸和硫酸混合液进行水解反应，所述硝酸的浓度为85％，所述硫酸的浓度为95％，两者按体积比1：2，反应温度为40～60℃，反应时间为30分钟。然后再添加磷酸一铵和磷酸二铵和过氧化钾进行反应，继续反应20分钟，反应过程中温度控制在60～80℃，最后加入氧化镁和氧化钙，在60～80℃的温度下按100r/min的转速搅拌反应20分钟，反应结束后以离心速度为3000r/min离心分离，离心分离后再进行包装，制备得到液体肥A。

实施例2

一种含有小分子有机质的全营养液体肥，其原料配方为：有机废水100kg、复合酸溶液20kg、氮磷原料20kg、钾原料20kg，碱性中量元素10kg。所述液体肥由以下方法制得：以生产酵母的废水为原料，注入反应器中按照200r/min的转速进行搅拌，再注入硝酸和盐酸混合液进行水解反应，所述盐酸的浓度为35％，所述硝酸的浓度为85％，两者按体积比1：1，反应温度为40～60℃，反应时间为40分钟。然后再添加磷酸二铵和过氧化钾进行反应，继续反应20分钟，反应过程中温度控制在60～80℃，最后加入氧化镁，在60～80℃的温度下按200r/min的转速搅拌反应30分钟，反应结束后以离心速度为3500r/min离心分离，离心分离后再进行包装，制备得到液体肥B。

实施例3

一种含有小分子有机质的全营养液体肥，其原料配方为：有机废水100kg、复合酸溶液18kg、氮磷原料22kg、钾原料20kg，碱性中量元素20kg。所述液体肥由以下方法制得：以生产氨基酸的废水为原料，注入反应器中按照200r/min的转速进行搅拌，再注入盐酸和硫酸混合液进行水解反应，两者按体积比1：3，所述盐酸的浓度为35％，所述硫酸的浓度为95％，反应温度为40～60℃，反应时间为30分钟。然后再添加磷酸一铵和过氧化钾进行反应，继续反应20分钟，反应过程中温度控制在60～80℃，最后加入氧化钙，在60～80℃的温度下按200r/min的转速搅拌反应30分钟，反应结束后以离心速度为3500r/min离心分离，离心分离后再进行包装。

对比例1

液体肥A1的制备，其原料配方为：有机废水100kg、复合酸溶液15kg、氮磷原料25kg、钾原料15kg，碱性中量元素40kg。制备方法为：以发酵生产酒精的废水为原料，注入反应器中按照300r/min的转速进行搅拌，再注入硝酸和硫酸混合液进行水解反应，所述硝酸的浓度为85％，所述硫酸的浓度为95％，两者按体积比1：2，反应温度为40～60℃，反应时间为30分钟。然后再添加磷酸一铵和磷酸二铵和过氧化钾进行反应，继续反应20分钟，反应过程中温度控制在60～80℃，最后加入氧化镁和氧化钙，在60～80℃的温度下按100r/min的转速搅拌反应20分钟，反应结束后以离心速度为3000r/min离心分离，离心分离后再进行包装，制备得到液体肥A1。

对比例2

液体肥B1的制备，其原料配方为：有机废水100kg、复合酸溶液20kg、氮磷原料20kg、钾原料20kg。制备方法：以生产酵母的废水为原料，注入反应器中按照200r/min的转速进行搅拌，再注入硝酸和盐酸混合液进行水解反应，所述盐酸的浓度为35％，所述硝酸的浓度为85％，两者按体积比1：1，反应温度为40～60℃，反应时间为40分钟。然后再添加磷酸二铵和过氧化钾进行反应，继续反应20分钟，反应过程中温度控制在60～80℃，在60～80℃的温度下按200r/min的转速搅拌反应30分钟，反应结束后以离心速度为3500r/min离心分离，离心分离后再进行包装，制备得到液体肥B1。

对比例3

液体肥B2的制备，其原料配方为：有机废水100kg、复合酸溶液20kg、碱性中量元素10kg。制备方法：以生产酵母的废水为原料，注入反应器中按照200r/min的转速进行搅拌，再注入硝酸和盐酸混合液进行水解反应，所述盐酸的浓度为35％，所述硝酸的浓度为85％，两者按体积比1：1，反应温度为40～60℃，反应时间为40分钟。然后升温至60～80℃，加入氧化镁，在60～80℃的温度下按200r/min的转速搅拌反应30分钟，反应结束后以离心速度为3500r/min离心分离，离心分离后再进行包装，制备得到液体肥B2。

对比例4

液体肥B3的制备，其原料配方为：有机废水100kg、复合酸溶液20kg。制备方法：以生产酵母的废水为原料，注入反应器中按照200r/min的转速进行搅拌，再注入硝酸和盐酸混合液进行水解反应，所述盐酸的浓度为35％，所述硝酸的浓度为85％，两者按体积比1：1，反应温度为40～60℃，反应时间为40分钟。然后升温至60～80℃，按200r/min的转速搅拌反应30分钟，反应结束后以离心速度为3500r/min离心分离，离心分离后再进行包装，制备得到液体肥B。

对比例5

液体肥B4的制备，其原料配方为：有机废水100kg、复合酸溶液20kg、氮磷原料20kg、钾原料20kg，碱性中量元素10kg。所述液体肥由以下方法制得：以生产氨基酸的废水为原料，注入反应器中按照200r/min的转速进行搅拌，再注入盐酸和硫酸混合液进行水解反应，两者按体积比1：1，所述盐酸的浓度为35～50％，所述硫酸的浓度为95～98％，反应温度为40～60℃，反应时间为40分钟。然后加入氧化钙，在60～80℃的温度下按200r/min的转速搅拌反应20分钟，最后再添加磷酸一铵和过氧化钾进行反应，继续反应30分钟，反应过程中温度控制在60～80℃，，反应结束后以离心速度为3500r/min离心分离，离心分离后再进行包装，制备得到液体肥B4。

表1是将实施例1和对比例1制备的液体肥粒径、肥料利用率以及施用在农作物上的地上物生物量进行比较，对比例1与实施例1制备液体肥的不同之处在于，碱性中量元素的用量是20％，而实施例1中碱性中量元素的用量是5～10％。

表1

注：有机质液体肥粒径的测量方法，是用粒径分布仪测定，仪器名称：激光粒度分析仪，型号：Topsizer；品牌：欧美克；肥料利用率：差值法和同位素标记法；地上物生物量：在玉米苗期根施100kg/亩液体肥。

从表1中可以看出，实施例1与对比例1相比，选用过量的碱性中量元素，对比例1制备的液体肥粒径要比本发明实施例1要大，且肥料的利用率明显降低，地上物生物量也降低了，而且农作物出现烧苗现象，由此可知碱性中量元素为20％时，当施用在农作物上时，过量的氧化镁使肥料的pH变大，碱性肥料不适宜农作物生长，导致产量降低。

表2是将实施例2制备的液体肥分别与对比例2、对比例3以及对比例4做比较，其中对比例2在实施例2的基础上不添加碱性中量元素制备的液体肥B1，对比例3在实施例2的基础上不添加氮磷钾原料制备的液体肥B2，对比例4在实施例2的基础上既不添加氮磷钾原料也不添加碱性中量元素制备的液体肥B3，将液体肥料B的性质分别与液体肥B1、液体肥B2以及液体肥B3做比较，详见表2。

表2

从表2中可以看出，实施例2与对比例2相比，不添加碱性中量元素的液体肥B1的粒径比液体肥B要大，且存放1年以后液体肥的粒径也明显增加，而液体肥B维持在3000nm以下，由此可以得知加入了碱性中量元素，大分子的有机质氧化降解的更彻底，得到的小分子有机质更稳定，不易缩合；

实施例2与对比例3相比，不添加氮磷钾原料的液体肥B2的利用率为5％，低于液体肥B的利用率，且施用液体肥B2得到的地上物生物量也低于施用液体肥B的效果，由此可以得知，添加量氮磷钾原料的液体肥，由于氮磷钾元素与小分子有机碳协同作用，更有助于小分子有机碳的吸收利用，且为作物提供氮磷钾肥，全面满足作物营养需求，提高作物产量；

实施例2与对比例4相比，既不添加氮磷钾原料也不添加碱性中量元素制备的液体肥B3，其液体肥本身性能明显比液体肥B较差，且施用在作物上的效果也比液体肥B较差，这说明液体肥B中所添加的氮磷钾原料和碱性中量元素与小分子有机碳协同作用，更利于作物吸收利用，提高里肥料的利用率。

表3中的对比例5是在实施例2的基础上将本发明技术方案中步骤(2)与步骤(3)调换顺序，先加入氧化钙中和，进行碱解，再加入氮磷钾元素。

表3

从表3可以得知，氧化钙与氮磷钾元素的添加顺序对有机肥的性能有影响，本发明实施例2所得到的粒径明显比对比例5小，表明本发明的降解效果更好，地上物生物量和肥料利用率也明显比对比例5要高，这是因为先加碱性中量元素，反应体系呈中性，再加氮磷钾元素，氮磷钾元素与有机质络合程度不及本发明的效果，粒径会增大，且容易分层，制备的有机质液体肥粒径变大，不利于农作物吸收。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (8)

1.一种含有小分子有机质的全营养液体肥，其原料按质量百分数计包括以下组分：有机废水50～70％、复合酸溶液5～10％、氮磷原料10～20％、钾原料5～20％，碱性中量元素5～10％，所述液体肥由以下方法制得：以有机废水为原料，先用复合酸进行水解反应，然后再添加氮磷原料和钾原料进行反应，最后加入碱性中量元素反应，经过离心分离，取上清液即得含有小分子有机质的全营养液体肥。

2.根据权利要求1所述的含有小分子有机质的全营养液体肥，其特征在于，所述复合酸为硝酸、硫酸、盐酸、磷酸任意两种以上混合，所述盐酸的浓度为30～37％，所述硝酸的浓度为75～95％，所述硫酸的浓度为95～98％，所述磷酸的浓度为80～90％，所述氮磷原料为磷酸一铵、磷酸二铵中一种或两种混合，所述钾原料为过氧化钾或过硫化钾中的一种或两种混合，所述碱性中量元素为氧化镁或氧化钙或两者混合。

3.根据权利要求1所述的酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥，其特征在于，有机废水加入反应器按照100～300r/min的转速进行搅拌，再注入复合酸溶液加热至40～60℃反应20～40分钟，然后加入氮磷原料和钾原料，继续反应20～30分钟，反应过程中温度控制在60～80℃，最后加入碱性中量元素，在60～80℃的温度下按100～300r/min的转速搅拌反应20～30分钟，反应结束后经过离心分离后再进行包装。

4.根据权利要求1所述的酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥，其特征在于，反应完毕后先用水稀释再进行离心分离，离心速度为3000～4000r/min后取其上清液。

5.一种含有小分子有机质的全营养液体肥的制备方法，其特征在于，首先将有机废水消解为小分子有机碳肥，再将有机碳肥与氮磷钾肥和碱性中量元素混合制备：(1)以有机废水为原料，先用复合酸进行水解反应，(2)然后再添加氮磷原料和钾原料进行反应，(3)最后加入碱性中量元素反应，(4)经过离心分离，取上清液即得含有小分子有机质的全营养液体肥。

6.根据权利要求5制备的含有小分子有机质的全营养液体肥的制备方法，其特征在于，所述复合酸为硝酸、硫酸、盐酸、磷酸任意两种以上混合，所述盐酸的浓度为30～37％，所述硝酸的浓度为75～95％，所述硫酸的浓度为95～98％，所述磷酸的浓度为80～90％，所述氮磷原料为磷酸一铵、磷酸二铵中一种或两种混合，所述钾原料为过氧化钾或过硫化钾中的一种或两种混合，所述碱性中量元素为氧化镁或氧化钙或两者混合。

7.根据权利要求5制备的含有小分子有机质的全营养液体肥的制备方法，其特征在于，有机废水称加入反应器按照100～300r/min的转速进行搅拌，再注入复合酸溶液加热至40～60℃反应20～40分钟，然后加入氮磷原料和钾原料，继续反应20～30分钟，反应过程中温度控制在60～80℃，最后加入碱性中量元素，在60～80℃的温度下按100～300r/min的转速搅拌反应20～30分钟，反应结束后经过离心分离后再进行包装。

8.根据权利要求5制备的含有小分子有机质的全营养液体肥的制备方法，其特征在于，反应完毕后先用水稀释再进行离心分离，离心速度为3000～4000r/min后取其上清液。