CN112624845A - 一种利用黄姜废水生产水溶肥的工艺方法 - Google Patents

一种利用黄姜废水生产水溶肥的工艺方法 Download PDF

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Abstract

一种利用黄姜废水生产水溶肥的工艺方法，包括以下步骤：将黄姜废水与造纸废水进行混合，并过滤除杂，然后加入纤维素酶、中性蛋白酶、木聚糖酶进行酶解，再次沉淀和除杂，并进行蒸发浓缩，使浓缩后的溶液有机质含量为20％‑30％。按照重量比为混合溶液200‑300份、全水溶腐殖酸钾10‑20份、尿素20‑30份、磷酸二氢钾15‑25份、全水溶氨基酸3‑8份、螯合中微量元素0.3‑1份、消泡剂0.0005‑0.001份的比例将各类原料进行混合均匀并静置稳定后过滤除杂。采用本发明的工艺方法制备的水溶肥能够有效解决黄姜废水的再生利用问题，生产成本较低，营养全面，具有防治土传病害的功效。

Description

一种利用黄姜废水生产水溶肥的工艺方法
技术领域
本发明涉及废水资源化利用方法，具体涉及一种利用黄姜废水生产水溶肥的工艺方法及其制备方法。
背景技术
水溶肥就是水溶性肥料，是可用于喷灌、滴灌、无土栽培、叶面施肥的新型肥料。我国年使用化肥总量超过6000万吨，是世界上化肥使用量最大的国家。随着长期施用化肥，土壤也存在不同程度的危害，我国对传统的化肥用量也在逐步控制，水溶肥作为新型肥料，能够与设施农业相结合进行水肥一体化，提高肥料的利用率。
黄姜是皂素提取的重要原料之一，在利用黄姜提取皂素的过程中，经历清洗、发酵、粉碎、加酸水解、压滤、酸碱中和、提取、脱色、浓缩、结晶等过程，在这一系列过程中产生大量废水，并且产生的废水具有酸浓度高、COD高、氨氮高等特点，如不能得到妥善处理则会对环境造成严重的污染。
目前，水溶肥作为新型肥料，一般选用全水溶的原料进行生产，导致生产成本高，养分不够全面，并且功能相对单一，需要开发成本相对较低、养分更加全面并具有更多功能性的水溶肥产品。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种利用黄姜废水生产水溶肥的工艺方法及其制备方法，采用该方法生产的水溶肥具有生产成本低、养分全面并且能够对土传病虫害具有一定防治作用，能够有效解决现有水溶肥存在的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种利用黄姜废水生产水溶肥的工艺方法，包括以下步骤：
将黄姜废水与造纸废水按照1:2-4的比例进行混合，将两种溶液进行中和，使溶液呈中性，混合后的溶液进行沉淀并初级过滤除去杂质，然后加入纤维素酶、中性蛋白酶、木聚糖酶，在适当温度条件下进行酶解，将溶液中大分子物质酶解成容易被作物吸收利用的小分子物质，经过再次沉淀和精滤除去无法酶解的杂质，将精滤后的混合溶液进行蒸发浓缩，使浓缩后的溶液有机质含量为20％-30％，提高溶液中有效物质的含量。
按照重量比为混合溶液200-300份、全水溶腐殖酸钾10-20份、尿素20-30份、磷酸二氢钾15-25份、全水溶氨基酸3-8份、螯合中微量元素0.3-1份、消泡剂0.0005-0.001份的比例将各类原料进行混合均匀并静置稳定后过滤除杂，即制得水溶肥。
优选地，所述黄将废水与造纸废水的比例为1:3。
优选地，所述纤维素酶、中性蛋白酶、木聚糖酶的添加浓度分别为2.5U/mL、2U/mL、1.8U/mL。
优选地，所述酶解的条件为：酶解温度50-60℃，酶解时间45-70min。
优选地，所述酶解的条件为：酶解温度55℃，酶解时间55min。
优选地，所述浓缩混合溶液的有机质含量为25％。
优选地，所述水溶肥由以下重量份组分制备而成：
混合溶液220-270份、全水溶腐殖酸钾12-17份、尿素23-26份、磷酸二氢钾18-22份、全水溶氨基酸4-6份、螯合中微量元素0.5-0.8份、消泡剂0.0007-0.0009份。
优选地，所述水溶肥由以下重量份组分制备而成:
混合溶液255份、全水溶腐殖酸钾15份、尿素24份、磷酸二氢钾20份、全水溶氨基酸5份、螯合中微量元素0.6份、消泡剂0.0008份。
优选地，所述螯合中微量元素为螯合钙、螯合镁、螯合锌、螯合铁、螯合铜的组合物，重量比为4:3:0.5:1:0.2。
本发明的有益效果是：黄姜废水为强酸性，造纸废水为碱性，将造纸废水与黄姜废水混合，减少生石灰等的投入，节省成本并且避免由于石灰等投入导致的容器结垢，将混合溶液进行酶解，能够将溶液中的大分子有机物进行降解，形成小分子物质，更容易被作物吸收利用。与其它物质混合，使水溶肥营养更加全面，并且黄姜废水中残留的皂素等有效物质具有杀菌和杀虫等功效，能够对土传病虫害具有一定的防治作用，为水溶肥提供更多功能。
具体实施方式
根据以下实施例，可以更好的理解本发明。所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种利用黄姜废水生产水溶肥的工艺方法，包括以下步骤：
S1、溶液混合除杂，将造纸废水放入容器中，按照4:1的重量比将黄将废水缓慢加入该容器中，充分搅拌混合均匀，然后将混合之后的溶液通过1mm滤网，除去溶液中大颗粒的杂质；
S2、溶液酶解，将上述混合溶液加入酶解容器中，按照浓度为2.5U/mL、2U/mL、1.8U/mL的比例添加纤维素酶、中性蛋白酶、木聚糖酶，控制容器温度为60℃，酶解65min，酶解过程中不断搅拌溶液，酶解完成之后，常温静置30min，将上清液通过60目滤网；
S3、溶液蒸发浓缩，将步骤S2中得到的溶液加入到另一容器中，加热温度使溶液中多余的水分蒸发，使剩余溶液中有机质含量为30％；
S4、原料准备，准备混合溶液210份、全水溶腐殖酸钾12份、尿素21份、磷酸二氢钾16份、全水溶氨基酸4份、螯合中微量元素1份(螯合钙:螯合镁:螯合锌:螯合铁:螯合铜＝4:3:0.5:1:0.2)、消泡剂0.001份；
S5、原料混合，将原料进行充分混合，不断搅拌使原料全部溶解于溶液中；
S6、成品包装，按照包装规格要求将步骤S5中得到的溶液进行灌装，并进行密封，即得到水溶肥。
实施例2
一种利用黄姜废水生产水溶肥的工艺方法，包括以下步骤：
S1、溶液混合除杂，将造纸废水放入容器中，按照2:1的重量比将黄将废水缓慢加入该容器中，充分搅拌混合均匀，然后将混合之后的溶液通过1mm滤网，除去溶液中大颗粒的杂质；
S2、溶液酶解，将上述混合溶液加入酶解容器中，按照浓度为2.5U/mL、2U/mL、1.8U/mL的比例添加纤维素酶、中性蛋白酶、木聚糖酶，控制容器温度为50℃，酶解50min，酶解过程中不断搅拌溶液，酶解完成之后，常温静置30min，将上清液通过60目滤网；
S3、溶液蒸发浓缩，将步骤S2中得到的溶液加入到另一容器中，加热温度使溶液中多余的水分蒸发，使剩余溶液中有机质含量为20％；
S4、原料准备，准备混合溶液295份、全水溶腐殖酸钾18份、尿素28份、磷酸二氢钾24份、全水溶氨基酸3份、螯合中微量元素0.3份(螯合钙:螯合镁:螯合锌:螯合铁:螯合铜＝4:3:0.5:1:0.2)、消泡剂0.0006份；
S5、原料混合，将原料进行充分混合，不断搅拌使原料全部溶解于溶液中；
S6、成品包装，按照包装规格要求将步骤S5中得到的溶液进行灌装，并进行密封，即得到水溶肥。
实施例3
一种利用黄姜废水生产水溶肥的工艺方法，包括以下步骤：
S1、溶液混合除杂，将造纸废水放入容器中，按照4:1的重量比将黄将废水缓慢加入该容器中，充分搅拌混合均匀，然后将混合之后的溶液通过1mm滤网，除去溶液中大颗粒的杂质；
S2、溶液酶解，将上述混合溶液加入酶解容器中，按照浓度为2.5U/mL、2U/mL、1.8U/mL的比例添加纤维素酶、中性蛋白酶、木聚糖酶，控制容器温度为55℃，酶解60min，酶解过程中不断搅拌溶液，酶解完成之后，常温静置30min，将上清液通过60目滤网；
S3、溶液蒸发浓缩，将步骤S2中得到的溶液加入到另一容器中，加热温度使溶液中多余的水分蒸发，使剩余溶液中有机质含量为23％；
S4、原料准备，准备混合溶液240份、全水溶腐殖酸钾14份、尿素23份、磷酸二氢钾21份、全水溶氨基酸6份、螯合中微量元素0.8份(螯合钙:螯合镁:螯合锌:螯合铁:螯合铜＝4:3:0.5:1:0.2)、消泡剂0.0007份；
S5、原料混合，将原料进行充分混合，不断搅拌使原料全部溶解于溶液中；
S6、成品包装，按照包装规格要求将步骤S5中得到的溶液进行灌装，并进行密封，即得到水溶肥。
实施例4
一种利用黄姜废水生产水溶肥的工艺方法，包括以下步骤：
S1、溶液混合除杂，将造纸废水放入容器中，按照3:1的重量比将黄将废水缓慢加入该容器中，充分搅拌混合均匀，然后将混合之后的溶液通过1mm滤网，除去溶液中大颗粒的杂质；
S2、溶液酶解，将上述混合溶液加入酶解容器中，按照浓度为2.5U/mL、2U/mL、1.8U/mL的比例添加纤维素酶、中性蛋白酶、木聚糖酶，控制容器温度为55℃，酶解55min，酶解过程中不断搅拌溶液，酶解完成之后，常温静置30min，将上清液通过60目滤网；
S3、溶液蒸发浓缩，将步骤S2中得到的溶液加入到另一容器中，加热温度使溶液中多余的水分蒸发，使剩余溶液中有机质含量为25％；
S4、原料准备，准备混合溶液245份、全水溶腐殖酸钾14份、尿素24份、磷酸二氢钾20份、全水溶氨基酸5份、螯合中微量元素0.7份(螯合钙:螯合镁:螯合锌:螯合铁:螯合铜＝4:3:0.5:1:0.2)、消泡剂0.0008份；
S5、原料混合，将原料进行充分混合，不断搅拌使原料全部溶解于溶液中；
S6、成品包装，按照包装规格要求将步骤S5中得到的溶液进行灌装，并进行密封，即得到水溶肥。
对比例1
一种利用黄姜废水生产水溶肥的工艺方法，包括以下步骤：
S1、溶液混合除杂，将造纸废水放入容器中，按照3:1的重量比将黄将废水缓慢加入该容器中，充分搅拌混合均匀，然后将混合之后的溶液通过1mm滤网，除去溶液中大颗粒的杂质；
S2、溶液蒸发浓缩，将步骤S1中得到的溶液加入到另一容器中，加热温度使溶液中多余的水分蒸发，使剩余溶液中有机质含量为25％；
S3、原料准备，准备混合溶液245份、全水溶腐殖酸钾14份、尿素24份、磷酸二氢钾20份、全水溶氨基酸5份、螯合中微量元素0.7份(螯合钙:螯合镁:螯合锌:螯合铁:螯合铜＝4:3:0.5:1:0.2)、消泡剂0.0008份；
S4、原料混合，将原料进行充分混合，不断搅拌使原料全部溶解于溶液中；
S5、成品包装，按照包装规格要求将步骤S4中得到的溶液进行灌装，并进行密封，即得到水溶肥。
对比例2
一种利用黄姜废水生产水溶肥的工艺方法，包括以下步骤：
S1、溶液混合除杂，将造纸废水放入容器中，按照3:1的重量比将黄将废水缓慢加入该容器中，充分搅拌混合均匀，然后将混合之后的溶液通过1mm滤网，除去溶液中大颗粒的杂质；
S2、溶液酶解，将上述混合溶液加入酶解容器中，按照浓度为2.5U/mL、2U/mL、1.8U/mL的比例添加纤维素酶、中性蛋白酶、木聚糖酶，控制容器温度为55℃，酶解55min，酶解过程中不断搅拌溶液，酶解完成之后，常温静置30min，将上清液通过60目滤网；
S3、溶液蒸发浓缩，将步骤S2中得到的溶液加入到另一容器中，加热温度使溶液中多余的水分蒸发，使剩余溶液中有机质含量为25％；
S4、原料准备，准备混合溶液320份、全水溶腐殖酸钾8份、尿素18份、磷酸二氢钾27份、全水溶氨基酸5份、螯合中微量元素0.7份(螯合钙:螯合镁:螯合锌:螯合铁:螯合铜＝4:3:0.5:1:0.2)、消泡剂0.0008份；
S5、原料混合，将原料进行充分混合，不断搅拌使原料全部溶解于溶液中；
S6、成品包装，按照包装规格要求将步骤S5中得到的溶液进行灌装，并进行密封，即得到水溶肥。
实验例1
通过大棚小区试验，以不施肥为空白对照组，对使用本发明实施例1-4及对比例1-2工艺方法生产的水溶肥对白菜生物学性状的发病情况的影响进行试验。试验大棚土壤的基本理化性状为：有机质14.59g/kg、全氮1.34g/kg、有效磷91.38mg/kg、速效钾197.5mg/kg，pH值为6.25。栽培前对地块进行整理并划分小区，除空白对照外，其它处理均使用商品有机肥(有机质≥45％，总养分≥5％)及硫酸钾型复合肥(15-15-15)作为基肥，用量分别为200kg/亩及80kg/亩。每个小区面积为1m2，每个处理设置3个重复，进行随机排列。白菜采用移栽方式进行种植，选择3-4片叶，长势一致的白菜进行移栽，株距为15cm、行距为20cm，移栽定植15天后，开始使用水溶肥进行灌根，单次使用量为每个小区1000mL，空白对照组使用清水代替，30天后进行试验数据的测定。测定结果如下：
表1不同处理白菜的生物学性状
处理 叶长(cm) 叶宽(cm) 叶片数
空白对照 11.4 12.8 20.2
实施例1 11.9 13.6 24.5
实施例2 12.3 13.3 25.6
实施例3 12.8 14.7 26.8
实施例4 13.9 15.2 28.3
对比例1 12.1 14.1 25.1
对比例2 11.8 13.2 23.9
表2不同处理白菜生物量
Figure BDA0002854863380000081
从表1可以看出，使用水溶肥后，白菜的叶长、叶宽、叶片数相对于空白对照组均有所提高，其中实施例1-4中水溶肥显著好于对比例1-2中水溶肥施肥后的效果。
从表2可以看出，使用水溶肥后，地上部分和地下部分的重量相对于空白对照组均有所提高，并且地上部分提升更加明显，施用水溶肥能有效降低白菜根冠比，提高地上部分比例，提升价值，并且实施例1-4处理白菜重量及根冠比均优于对比例1-2的处理，效果提升明显。
综上所述，使用水溶肥能够有效改变白菜的生产情况，提高生物量，效果更加明显。
实验例2
通过露地小区试验，以不施肥为空白对照组，以市售有机水溶肥产品(有机质≥200g/L，N+P2O5+K2O≥120g/L)作为普通对照，对使用本发明实施例1-4及对比例1-2工艺方法生产的水溶肥对白菜土传病虫害的发病情况的影响进行试验。栽培前对地块进行整理并划分小区，各处理均使用商品有机肥(有机质≥45％，总养分≥5％)及硫酸钾型复合肥(15-15-15)作为基肥，用量分别为200kg/亩及80kg/亩。每个小区面积为30m2，每个处理设置3个重复，进行随机排列。白菜采用移栽方式进行种植，选择3-4片叶，长势一致的白菜进行移栽，株距为15cm、行距为20cm，移栽定植15天后，开始使用水溶肥进行灌根，单次使用量为每个小区1000mL，空白对照组使用清水代替，30天后对白菜根结线虫病、黑腐病、软腐病的发病情况进行收集，并计算发病率，发病率＝发病株数/调查总株数*100％。测定结果如下：
表3不同处理白菜土传病害发病情况
Figure BDA0002854863380000091
Figure BDA0002854863380000101
从表3可以看出，使用水溶肥后，白菜根结线虫病、黑腐病和软腐病的发病率均有所下降，但市售水溶肥产品与空白对照相比并无显著差异，而本发明实施例1-4和对比例1-2处理的发病率降低显著，并且实施例1-4处理明显好于对比例1-2，说明使用本发明工艺方法生产的水溶肥能够显著降低作物的土传病害发病率，具有很好的防治功能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种利用黄姜废水生产水溶肥的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
将黄姜废水与造纸废水按照1:2-4的比例进行混合，混合后的溶液进行沉淀并初级过滤除去杂质，然后加入纤维素酶、中性蛋白酶、木聚糖酶，在适当温度条件下进行酶解，经过再次沉淀和精滤除去无法酶解的杂质，将精滤后的混合溶液进行蒸发浓缩，使浓缩后的溶液有机质含量为20％-30％。
按照重量比为混合溶液200-300份、全水溶腐殖酸钾10-20份、尿素20-30份、磷酸二氢钾15-25份、全水溶氨基酸3-8份、螯合中微量元素0.3-1份、消泡剂0.0005-0.001份的比例将各类原料进行混合均匀并静置稳定后过滤除杂，即制得水溶肥。
2.根据权利要求1所述的一种利用黄姜废水生产水溶肥的工艺方法，其特征在于，所述黄将废水与造纸废水的比例为1:3。
3.根据权利要求1所述的一种利用黄姜废水生产水溶肥的工艺方法，其特征在于，所述纤维素酶、中性蛋白酶、木聚糖酶的添加浓度分别为2.5U/mL、2U/mL、1.8U/mL。
4.根据权利要求1所述的一种利用黄姜废水生产水溶肥的工艺方法，其特征在于，所述酶解的条件为：酶解温度50-60℃，酶解时间45-70min。
5.根据权利要求4所述的一种利用黄姜废水生产水溶肥的工艺方法，其特征在于，所述酶解的条件为：酶解温度55℃，酶解时间55min。
6.根据权利要求1所述的一种利用黄姜废水生产水溶肥的工艺方法，其特征在于，所述浓缩混合溶液的有机质含量为25％。
7.根据权利要求1所述的一种利用黄姜废水生产水溶肥的工艺方法，其特征在于，所述水溶肥由以下重量份组分制备而成：
混合溶液220-270份、全水溶腐殖酸钾12-17份、尿素23-26份、磷酸二氢钾18-22份、全水溶氨基酸4-6份、螯合中微量元素0.5-0.8份、消泡剂0.0007-0.0009份。
8.根据权利要求7所述的一种利用黄姜废水生产水溶肥的工艺方法，其特征在于，所述水溶肥由以下重量份组分制备而成:
混合溶液255份、全水溶腐殖酸钾15份、尿素24份、磷酸二氢钾20份、全水溶氨基酸5份、螯合中微量元素0.6份、消泡剂0.0008份。
9.根据权利要求7-8任一所述的一种利用黄将废水生产水溶肥的工艺方法，其特征在于，所述螯合中微量元素为螯合钙、螯合镁、螯合锌、螯合铁、螯合铜的组合物，重量比为4:3:0.5:1:0.2。
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