專利名稱：利用酸堿物質(zhì)處理植物性材料生產(chǎn)肥料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于肥料生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
化學(xué)肥料施用方便，肥效快，能提供作物生長(zhǎng)的必要養(yǎng)分，對(duì)解決人類溫飽問題起了至關(guān)重要的作用。但是，化肥也有諸多弊端，化肥，特別是化學(xué)氮肥的使用，會(huì)對(duì)水和大氣產(chǎn)生污染，過量施用氮素化肥后植物體內(nèi)積累的亞硝酸鹽會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生危害；磷素化肥由于易和土壤中的鈣、鐵、鋁等結(jié)合形成難溶性化合物，而易被土壤固定，使其有效性降低；而就鉀肥來說，我國(guó)鉀資源貧乏，南方土壤100％缺鉀，北方土壤65％缺鉀。目前的鉀肥主要是KCl和K2SO4，這些鉀肥施入土壤后，K+很容易被土壤膠體粒子所吸附，也易被作物根系吸收，但Cl-1和SO4-2不能被土壤吸持，在酸性土壤中便與H+結(jié)合生成HCl和H2SO4使土壤酸性加強(qiáng)；在中性土壤中會(huì)造成鹽基流失，引起土壤物理性狀改變甚至惡化；在保護(hù)地施用還易造成土壤鹽化；而對(duì)一些忌氯作物大量施用KCl后將影響產(chǎn)品品質(zhì)。同時(shí)施用化學(xué)肥料，相應(yīng)地減少有機(jī)肥使用隨之帶來土壤中有機(jī)質(zhì)含量降低，土壤板結(jié)、地力下降等問題。
有機(jī)肥系指人畜糞便、廄肥、綠肥、城市垃圾、泥炭、秸桿等經(jīng)發(fā)酵腐熟后形成的肥料。因有機(jī)肥含有作物需要的所有營(yíng)養(yǎng)元素和豐富的有機(jī)質(zhì)，有機(jī)質(zhì)是微生物的碳源和能源，是形成腐殖質(zhì)的基本材料，在改良土壤和培肥地力方面有其獨(dú)特的效果。所以，有機(jī)肥是目前提倡的綠色肥料。
盡管有機(jī)肥有許多優(yōu)點(diǎn)，但也有不足之處，主要是有機(jī)質(zhì)不易分解，發(fā)酵腐熟過程比較長(zhǎng)；未充分腐熟的有機(jī)質(zhì)對(duì)植物生長(zhǎng)有害；所含養(yǎng)分濃度低，需要較大的施用量；肥效緩慢等，因而使用和增產(chǎn)效果不如化肥來的方便和顯著。
農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量作物秸桿、木材加工剩余物等植物性廢棄物，來源廣、數(shù)量大，雖然含有植物所需的各種營(yíng)養(yǎng)元素，但養(yǎng)分含量低，其有機(jī)組成中除含有大量的纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)等較易被微生物分解的物質(zhì)外，還含有大量的木質(zhì)素，木質(zhì)素和纖維素、半纖維素及果膠質(zhì)相比較是較難降解的物質(zhì)，而木質(zhì)素又包裹在纖維素外部，因此使植物性材料不易分解，作為肥料肥效較低，棄之又可惜，到處堆放又影響環(huán)境衛(wèi)生，在很多時(shí)候農(nóng)民只有一把火燒了了之，因此對(duì)大量植物性有機(jī)廢棄物的利用研究一直是一個(gè)重要課題。
目前比較流行的加快作物秸桿分解和提高其肥效的方法主要是將作物秸桿和人畜糞便或化學(xué)氮肥混合后進(jìn)行堆制和發(fā)酵，人畜糞便和化學(xué)氮肥的加入降低了秸桿的碳/氮比，可促進(jìn)微生物繁殖，從而加速有機(jī)質(zhì)分解。有些是通過篩選和接種高效木質(zhì)素和纖維素分解菌，再混配化學(xué)氮肥、鉀肥和磷肥或再接種固氮菌等有益微生物后堆制或發(fā)酵，形成有機(jī)無機(jī)生物復(fù)合肥，使其既具有機(jī)肥改良土壤的作用，又具無機(jī)肥的速效性。但是，目前人們還未真正找到可快速分解木質(zhì)素和纖維素的高效微生物，有人斷言自然界為保持生態(tài)平衡根本就不存在可快速分解木質(zhì)素和纖維素的高效微生物。因此僅僅依靠自然界的微生物分解有機(jī)質(zhì)速度仍顯得很慢，一般制造堆肥起碼需要3個(gè)月以上到半年，甚至一年，同時(shí)以化學(xué)鉀肥和有機(jī)肥混配后也引入了有害的陰離子。
為了克服無機(jī)鉀肥中陰離子的不良作用，目前人們開始研究不含Cl-1和SO4-2等有害陰離子的鉀肥，主要是有機(jī)鉀肥。目前國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的有機(jī)鉀肥主要有“天杰牌”有機(jī)鉀肥和“富萬鉀牌”有機(jī)鉀肥。這些有機(jī)鉀肥一般是由鉀鹽和有機(jī)酸反應(yīng)，形成有機(jī)酸鉀，將有機(jī)酸鉀進(jìn)行分離純化并配以助劑后便形成有機(jī)鉀肥，這種鉀肥含鉀高，又含有一定量的有機(jī)質(zhì)，進(jìn)入葉面和土壤后K+可被植物吸收，而有機(jī)質(zhì)可被微生物分解，無殘留、無污染、無公害，被稱為綠色鉀肥。但是，這類有機(jī)鉀肥的生產(chǎn)需要特殊的反應(yīng)設(shè)備，建廠投入較大，生產(chǎn)中能耗較大，也會(huì)產(chǎn)生一定的污染，肥料成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服植物性材料作為肥料時(shí)的養(yǎng)分含量低、難以分解、肥效慢等缺陷，使植物性材料能夠快速降解和腐熟，生產(chǎn)的肥料既具有機(jī)肥改良土壤的作用，又具無機(jī)肥的速效性，并由此減少或避免因使用化肥所產(chǎn)生的弊端，為些而提供一種利用酸堿性物質(zhì)處理植物性材料生產(chǎn)肥料的方法，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，用堿液或酸液與碎化的植物性材料拌和，反應(yīng)后，再用酸或堿調(diào)節(jié)其pH，制成肥料。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案之一其特殊之處是將植物性材料碎化后，加入KOH水溶液拌勻成拌和料，使KOH和植物性材料反應(yīng)，反應(yīng)后測(cè)定拌和料的酸堿度，調(diào)節(jié)其pH至4～9，制成肥料。
KOH水溶液的加入量以拌和料濕潤(rùn)而無液體流出為度，其中KOH的加入量以重量計(jì)可為植物性材料干重的0.1％～300％，所述的拌和料經(jīng)反應(yīng)后，測(cè)定其酸堿度，在KOH加入量少時(shí)呈酸性，在KOH加入量多時(shí)呈堿性，用酸或堿調(diào)節(jié)其酸堿度至pH4～9，最佳pH為6～7，制成肥料，如果pH已在此范圍就不必調(diào)節(jié)。
所述的調(diào)節(jié)酸堿度所用的酸可以是H3PO4、HNO3、H2SO4、HCL及各種有機(jī)酸等，但因磷酸和硝酸中含有植物必須的營(yíng)養(yǎng)元素磷和氮，在中和堿性的同時(shí)也引入了營(yíng)養(yǎng)元素，因此磷酸或硝酸是最佳選擇，也可以磷酸和硝酸配合使用，但在接種固氮菌生產(chǎn)生物肥料時(shí)，最好選磷酸而不選硝酸，以充分發(fā)揮和調(diào)動(dòng)固氮菌的固氮作用，而H2SO4和HCL中含有的Cl-1和SO4-2對(duì)植物和土壤不利，有機(jī)酸不經(jīng)濟(jì)，因此這些酸雖然也可以用，但不是最佳選擇。
所述的調(diào)節(jié)酸堿度所用的堿可以是KOH、石灰乳液[Ca(OH)2]、氨水等，因其中含有植物必須的營(yíng)養(yǎng)元素鉀、鈣和氮，也可以兩者或三者配合使用，但在接種固氮菌生產(chǎn)生物肥料時(shí)，最好不用氨水，以充分發(fā)揮和調(diào)動(dòng)固氮菌的固氮作用。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案之二其特殊之處是將植物性材料碎化后，加入H3PO4液，拌勻成拌和料，使H3PO4與植物性材料反應(yīng)，反應(yīng)后測(cè)定拌和料的酸堿度，調(diào)節(jié)其pH至4～9，制成肥料。
H3PO4液的加入量以拌和料濕潤(rùn)而無液體流出為度，其中折合成純H3PO4的量以體積計(jì)每100千克干重植物性材料為0.1升～300升，所述的拌和料經(jīng)反應(yīng)后，測(cè)定其酸堿度，并用堿調(diào)節(jié)其酸堿度至pH4～9，最佳pH為6～7，制成肥料，如果pH已在此范圍就不必調(diào)節(jié)。
所述的調(diào)節(jié)酸堿度選用堿的原理和技術(shù)方案一相同，為KOH、石灰乳液[Ca(OH)2]、氨水，也可以二者或三者配合使用，但在接種固氮菌生產(chǎn)生物肥料時(shí)，最好不用氨水，以充分發(fā)揮和調(diào)動(dòng)固氮菌的固氮作用。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案之三其特殊之處是將在造紙制漿工序中用KOH處理植物纖維原料制漿后排出的造紙黑液，和碎化的植物性材料拌勻成拌和料，使制漿黑液中的殘堿(KOH)和植物性材料反應(yīng)，反應(yīng)后測(cè)定其酸堿度，調(diào)節(jié)其pH至4～9，制成肥料。
造紙黑液的加入量以拌和料濕潤(rùn)而無液體流出為度，所述的拌和料經(jīng)反應(yīng)后，測(cè)定其酸堿度，在黑液加入量少時(shí)呈酸性，在黑液加入量多時(shí)呈堿性，用酸或堿調(diào)節(jié)其酸堿度至pH4～9，最佳pH為6～7，制成肥料，如果pH已在此范圍就不必調(diào)節(jié)。
所述的調(diào)節(jié)酸堿度所用的酸和堿的原理和技術(shù)方案一相同。所用的酸可以是前述的多種酸，但最佳選擇為磷酸或硝酸，或磷酸和硝酸配合使用，但在接種固氮菌生產(chǎn)生物肥料時(shí)，最好用磷酸而不用硝酸。而所述的調(diào)節(jié)酸堿度所用的堿為KOH、石灰乳液[Ca(OH)2]、氨水，也可以兩者或三者配合使用，但在接種固氮菌生產(chǎn)生物肥料時(shí)，最好不用氨水，以充分發(fā)揮和調(diào)動(dòng)固氮菌的固氮作用。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案之四其特殊之處是將以H3PO4水解植物性材料制取糠醛、乙酰丙酸、葡萄糖、酒精產(chǎn)生的酸性渣液，和碎化的植物性材料拌勻成拌和料，使酸性廢渣液中的殘留酸(H3PO4)與植物性材料反應(yīng)，反應(yīng)后測(cè)定其酸堿度，調(diào)節(jié)其pH至4～9，制成肥料。
廢渣液的加入量以拌和料濕潤(rùn)而無液體流出為度，其中折合成純H3PO4的量以體積計(jì)每100千克干重植物性材料為0.1升～300升，所述的拌和料經(jīng)反應(yīng)后，測(cè)定其酸堿度，并用堿調(diào)節(jié)其酸堿度至pH4～9，最佳pH為6～7，制成肥料，如果pH已在此范圍就不必調(diào)節(jié)。
所述的調(diào)節(jié)酸堿度所選用的堿的原理和技術(shù)方案一相同，為KOH、石灰乳液[Ca(OH)2]、氨水，也可以兩者或三者配合使用，但在接種固氮菌生產(chǎn)生物肥料時(shí)，最好不用氨水，以充分發(fā)揮和調(diào)動(dòng)固氮菌的固氮作用。
植物性材料經(jīng)上述四種方案處理后便可成為肥料，但這些肥料只是比較初級(jí)的肥料，首先是養(yǎng)分不夠全面，各種成分配比不夠合理；其次是還未充分腐熟，其中大量被酸堿降解的有機(jī)物未經(jīng)充分利用；再次是運(yùn)輸、保管、使用不夠方便，因此可進(jìn)行以下進(jìn)一步加工。
以上述四種方案制成的肥料，可根據(jù)不同作物的需求，再加入化學(xué)氮肥和/或磷肥和/或鉀肥和/或中微量元素和/或有機(jī)肥后，制成復(fù)合肥。
所述的有機(jī)肥如動(dòng)物糞便等；所述的化學(xué)氮肥、磷肥、鉀肥、微量元素為市售的各種常見化學(xué)肥和礦物肥等。這些成分的加入量可根據(jù)所生產(chǎn)的肥料種類、使用地的土壤養(yǎng)分狀況、種植的作物種類、作物的品質(zhì)要求等進(jìn)行調(diào)整，這是本專業(yè)人員可以根據(jù)需要自行確定的。
制成的所述的復(fù)合肥后，可進(jìn)行造粒，成為粒狀肥料。所述的粒狀肥料包括粒狀、團(tuán)狀、棒狀和丸狀等。
制成的所述的復(fù)合肥，可以利用天然微生物進(jìn)行發(fā)酵。
發(fā)酵方法可采用目前公知的各種方法和設(shè)備，在含水量50-70％的條件下通氣攪拌發(fā)酵，發(fā)酵方式有自然堆置發(fā)酵、在堆肥裝置中發(fā)酵、在發(fā)酵罐中發(fā)酵等，各種發(fā)酵設(shè)備可從市場(chǎng)購買。
發(fā)酵后的肥料，還可以進(jìn)一步和有機(jī)肥和/或生物肥接種劑和/或粘結(jié)劑和/或分散劑混配后造粒，形成各種復(fù)混肥。
所述的有機(jī)肥如動(dòng)物糞便等；生物肥接種劑如固氮菌劑、磷細(xì)菌菌劑、鉀細(xì)菌菌劑等；粘結(jié)劑如粘土、泥炭、聚乙烯醇等；分散劑如蛭石、沸石、粉煤灰等。所述的粒狀肥料包括顆粒狀、團(tuán)狀、棒狀和丸狀等，造粒時(shí)可以加入10-20％的粘土等粘性物質(zhì)和肥料混勻，在各種造粒機(jī)上造粒。
制成的所述的復(fù)合肥，可以通過人工接種纖維素分解菌、固氮菌、解磷菌、解鉀菌之一菌種或數(shù)菌種，或一菌種或數(shù)菌種的酶制劑后發(fā)酵，制成生物肥料。
所述的酶制劑為纖維素酶、半纖維素酶等，可以從市場(chǎng)購得。所述的纖維素分解菌如木霉屬(如綠色木霉)、芽孢桿菌屬(如枯草芽孢桿菌)等各種真菌類和細(xì)菌類的纖維素分解菌；所述的固氮菌包括多粘芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、肺炎克雷伯氏菌、圓褐固氮菌等；所述的解磷菌為巨大芽孢桿菌等；解鉀菌為膠凍樣芽孢桿菌等，這些微生物都是目前常用的生產(chǎn)生物肥料的菌種，可以在中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)農(nóng)業(yè)微生物中心、林業(yè)微生物中心、普通微生物中心等單位獲得，其發(fā)酵和培養(yǎng)的方法可采用目前此類微生物的一般發(fā)酵和培養(yǎng)方法，這些都是公知的。
固體生物肥料的發(fā)酵方法和設(shè)備同前。
發(fā)酵后的肥料，還可以再和上述有機(jī)肥和/或生物肥接種劑和/或粘結(jié)劑和/或分散劑混配后造粒，形成各種復(fù)混肥。
制造生物有機(jī)肥和復(fù)混肥所述的各種微生物的培養(yǎng)和發(fā)酵培養(yǎng)基和培養(yǎng)發(fā)酵條件等，提供條件如下固氮菌的試管固體斜面培養(yǎng)基，可采用以下配方葡萄糖0.5％，蔗糖0.5％，KH2PO40.04％，K2HPO4.3H2O0.01％，MgSO4.7H2O0.02％，NaCl 0.01％，CaCl2.2H2O 0.002％，F(xiàn)eCl3.3H2O 0.001％，Na2MoO4.2H2O0.0005％，K2SO40.15％，酵母浸膏0.06％，瓊脂2％，pH6.8-7.2。
固氮菌的搖床培養(yǎng)和發(fā)酵生產(chǎn)培養(yǎng)基可采用以下配方葡萄糖0.5％，蔗糖0.5％，玉米粉1％，K2SO40.15％，KH2PO40.04％，K2HPO4.3H2O 0.01％，NH4(SO4)20.1％，MgSO4.7H2O 0.02％，NaCl0.01％，CaCl2.2H2O 0.002％，F(xiàn)eCl3.3H2O 0.001％，Na2MoO4.2H2O0.0005％，蛋白胨0.1％，酵母浸膏0.08％。
固氮菌的一般發(fā)酵條件，可采用以下條件接種量10％，培養(yǎng)溫度30-35℃，pH6.8-7.2，攪拌速度200轉(zhuǎn)/分，培養(yǎng)時(shí)間20～30小時(shí)，通氣量0.5～1∶1立方米/1000升。
磷細(xì)菌巨大芽孢桿菌的培養(yǎng)及發(fā)酵條件按公知的方法進(jìn)行(陳廷偉等，《磷細(xì)菌》，農(nóng)業(yè)出版社，1959年，北京)。磷細(xì)菌大量培養(yǎng)的發(fā)酵培養(yǎng)基可用公知的配方淀粉2％，豆餅粉2％，硫酸銨0.2％，磷酸二氫鉀1％，酵母粉0.1％，碳酸鈣0.01％，蛋白胨0.1％，pH7.2-7.4。其它發(fā)酵條件和固氮菌相同。
鉀細(xì)菌膠凍樣芽孢桿菌的培養(yǎng)及發(fā)酵條件按公知的方法進(jìn)行(陳廷偉等，《磷細(xì)菌》，農(nóng)業(yè)出版社，1959年，北京)。鉀細(xì)菌大量培養(yǎng)的發(fā)酵培養(yǎng)基可用公知的配方淀粉10％，蔗糖0.1％，磷酸氫二鉀0.2％，硫酸銨0.1％，硫酸鎂0.05％，三氯化鐵0.002％，碳酸鈣0.05％，酵母粉0.1％，豆餅粉5％，pH7.2-7.4。其它發(fā)酵條件和固氮菌相同。
枯草芽孢桿菌的培養(yǎng)和發(fā)酵培養(yǎng)基可采用下述培養(yǎng)基牛肉膏0.3％，蛋白胨1％，NaCl0.5％，葡萄糖1％，pH7.2-7.6。其它發(fā)酵條件和固氮菌相同。
上述菌的具體培養(yǎng)和發(fā)酵方法可按常規(guī)方法進(jìn)行，優(yōu)化的方法為采用通常的微生物提純復(fù)壯技術(shù)，分別對(duì)上述各類菌的各菌株進(jìn)行提純復(fù)壯處理，再分別將提純復(fù)壯后的菌株移接到各類菌的新鮮固體斜面試管培養(yǎng)基上，在30-32℃分別培養(yǎng)24小時(shí)，待表面生長(zhǎng)飽滿后進(jìn)入搖床培養(yǎng)階段。以上述搖床培養(yǎng)基及上述發(fā)酵條件對(duì)各菌株在三角瓶中搖床上30-32℃培養(yǎng)20-30小時(shí)，細(xì)菌數(shù)達(dá)到20億/毫升時(shí)以10％的接種量接入一級(jí)種子罐，待菌數(shù)達(dá)到18-20億/毫升時(shí)，以10％的接種量接入二級(jí)種子罐，再接入三級(jí)種子罐，以上述同樣方法進(jìn)行培養(yǎng)，對(duì)于芽孢桿菌，在培養(yǎng)后期可提高溫度，促使細(xì)菌生長(zhǎng)芽孢，鏡檢菌數(shù)達(dá)18-20億/毫升，芽孢達(dá)80-100％時(shí)放罐，成為各種生物肥液體菌劑。
綠色木霉的固體斜面和搖瓶培養(yǎng)基可采用馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基，將液體搖瓶發(fā)酵液接入滅菌的麥麩中發(fā)酵，便制成固體菌曲。
本發(fā)明所述的植物性材料諸如作物秸桿、木材、麩殼、雜草以及含有大量植物纖維的動(dòng)物糞便和廄肥(內(nèi)含未分解的植物纖維和墊圈的草)等；碎化的植物性材料包括碎粉狀的、碎片狀的、碎絲狀的。
本發(fā)明用KOH(堿)水溶液或H3PO4(酸)液與碎化的植物性材料拌和后，即能發(fā)生反應(yīng)。堿液或酸液的加入量應(yīng)控制在使拌和料濕潤(rùn)但不自然流淌出液的程度，若加液過多，則可以烘干或自然揮發(fā)掉多余水分，酸液或堿液的體積(升)與干植物性材料的重量(千克)的最佳拌和比為1-1.5∶1碎化的植物性材料，在堿或酸加入量少的情況下進(jìn)一步制成的肥料，也可作為無土栽培的基質(zhì)，其中加入的其它成分也不能過多，以免燒苗。
本發(fā)明的原理是用強(qiáng)堿性物質(zhì)KOH對(duì)植物性材料進(jìn)行處理，處理后反應(yīng)較為復(fù)雜，但通常認(rèn)為氫氧化鉀和木質(zhì)素反應(yīng)后，木質(zhì)素的主要醚鍵發(fā)生斷裂，使具有立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的木質(zhì)素大分子碎片化，變成可溶性的、分子量較小的有機(jī)化合物--堿木素鉀和水。經(jīng)一段時(shí)間反應(yīng)后，在KOH加入量少的情況下植物性材料呈酸性，在KOH加入量大的情況下呈堿性，如采用最佳的酸堿物質(zhì)如H3PO4，HNO3，KOH，石灰乳液[Ca(OH)2]、氨水等對(duì)pH進(jìn)行調(diào)節(jié)，此過程中在向植物性材料引入氮、磷、鉀、鈣營(yíng)養(yǎng)元素并使其降解時(shí)，并無有害陰離子，如Cl-1和SO4-2等的引入，氮磷由于包裹在有機(jī)材料中減少了被淋失和被土壤固定的機(jī)會(huì)，從而形成綠色氮磷鉀鈣肥。同時(shí)由于降解后的木質(zhì)素具有一定的粘結(jié)性，而解離出的纖維素又具有一定的交接性，二者一起又成為很好的賦形劑，如果再向其中添加各種肥料和微量元素后拌勻，或再輔以其它措施如加入聚乙烯醇等材料，便可造粒制成高濃度氮磷鉀鈣有機(jī)無機(jī)復(fù)合緩釋肥，而木質(zhì)素和纖維素在土壤中最終也將轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)起到改良土壤的作用。
以酸性物質(zhì)磷酸(H3PO4)處理植物性材料，其反應(yīng)也相當(dāng)復(fù)雜，而最主要的是酸性物質(zhì)可對(duì)粉碎后裸露的纖維素及半纖維素產(chǎn)生降解作用。一般來說在酸的作用下纖維素可降解為葡萄糖，半纖維素也將降解為多種單糖，多余的酸用KOH或石灰乳液[Ca(OH)2]或氨水中和，堿在中和酸的同時(shí)又會(huì)對(duì)木質(zhì)素產(chǎn)生作用。在這種情況下對(duì)植物性材料進(jìn)行部分降解時(shí)引入了磷鉀鈣氮等元素，也未引入有害陰離子。
木質(zhì)素降解后使纖維素裸露，為用纖維素分解菌或其酶制劑進(jìn)一步分解纖維素提供了便利，可生成大量小分子糖類物質(zhì)，而H3PO4處理的植物性材料中也含有大量小分子糖類，這些物質(zhì)是許多特定微生物生存的良好碳源和能源，可作為培養(yǎng)微生物的基質(zhì)。在中和酸堿性時(shí)少用或不用HNO3和氨水，而選用其它酸堿物質(zhì)，使基質(zhì)中引入大量鉀、磷和鈣，同時(shí)植物材料中本身含有充足的微量元素，便成為極佳的培養(yǎng)固氮菌的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，可用于培養(yǎng)固氮菌，也可和固氮菌一起培養(yǎng)多種有益微生物，如纖維素分解菌、固氮菌、解磷細(xì)菌、解鉀細(xì)菌及其它有益微生物，形成氮磷鉀及微量元素以及其它生物活性物質(zhì)均全面的生物有機(jī)肥，如在基質(zhì)中適當(dāng)添加難溶性磷肥，如過磷酸鈣、鈣鎂磷肥、鋼渣磷肥等，還可提高磷肥的有效性。
造紙工業(yè)排污量大，傳統(tǒng)的堿法造紙主要以NaOH處理植物纖維原料制漿后排出大量造紙黑液，其中含有大量的堿(NaOH)和木質(zhì)素，嚴(yán)重污染地表水和地下水，其污水處理和堿回收裝置需要大量的資金投入。如果在造紙過程中將用NaOH改為用KOH，造紙黑液中含有的KOH，就可以上述方法生產(chǎn)肥料，造紙黑液中的木質(zhì)素可作為肥料的填料、粘結(jié)劑或賦形劑，便于肥料的造粒，不僅能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥，還將使造紙黑液得到充分利用，并解決污染治理問題。
木材酸水解工業(yè)中生產(chǎn)糠醛、乙酰丙酸、葡萄糖、酒精等產(chǎn)品時(shí)大多使用硫酸，生產(chǎn)后的廢渣液中除含有木質(zhì)素、纖維素、半纖維素及大量可溶性糖外，還含有大量的SO4-2等有害離子使其作為肥料的價(jià)值大大降低，如果將H2SO4等酸改為H3PO4，并在后期的中和處理中使用KOH或石灰乳液[Ca(OH)2]或氨水，便可使木材酸水解工業(yè)的廢液渣變成肥料，并解決木材酸水解工業(yè)的污染治理問題。
用酸堿性物質(zhì)處理植物性材料制成的肥料，還可根據(jù)不同作物整個(gè)生育期對(duì)肥力的要求，再強(qiáng)化養(yǎng)分，制成有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥，或進(jìn)一步發(fā)酵，制成有機(jī)/無機(jī)/生物復(fù)合肥，或和其它成分混配，制成復(fù)混肥，以及粒肥等。
隨著城市綠化、家庭庭院美化、屋頂綠化改造工程的迅猛發(fā)展，以及蔬菜、綠化苗木及花卉工廠化無土栽培的發(fā)展，輕型無土介質(zhì)化栽培也迅速發(fā)展。本發(fā)明使植物性材料充分降解腐熟后，養(yǎng)分全面，保水透氣透水性好，質(zhì)地輕，也可作為栽培基質(zhì)替代土壤，用于屋頂綠化、盆栽、工廠介質(zhì)化栽培以及海島、城市及特殊的無土地區(qū)的蔬菜及園藝方面的生產(chǎn)和美化。本發(fā)明的肥料作為栽培基質(zhì)時(shí)，其養(yǎng)分濃度不能太高，否則會(huì)引起燒苗，故處理植物性原料時(shí)，KOH或H3PO4的加入量及其它養(yǎng)分的加量不能過多。作為栽培基質(zhì)，應(yīng)具有良好的通氣透水性，植物性材料最好選擇木材廢棄物或較大較硬的植物性材料，粉碎不宜太細(xì)，使成品松散不粘結(jié)。與其它類型基質(zhì)相比，本發(fā)明作為基質(zhì)使用的肥料，其原料來源廣，品種多，養(yǎng)分更加全面，生產(chǎn)周期短，使用方便、生產(chǎn)成本低。
本發(fā)明為有機(jī)肥、鉀肥、磷肥、氮肥、有機(jī)/無機(jī)復(fù)合肥、有機(jī)/無機(jī)/生物復(fù)合肥、緩釋肥以及無土介質(zhì)化栽培基質(zhì)的生產(chǎn)提供了一條嶄新的途徑，它投資少、能耗低、無污染物排放，既可工廠化利用大型發(fā)酵罐生產(chǎn)也可由小型工廠生產(chǎn)或由農(nóng)戶自己生產(chǎn)，還可和造紙工業(yè)或木材酸水解工業(yè)聯(lián)合起來生產(chǎn)，同時(shí)解決污染治理問題，是一舉多得的生產(chǎn)肥料的好方法。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例11.將作物秸桿粉碎。
2.配制濃度為100％的KOH水溶液(w/v)。
3.在水泥池中將KOH水溶液倒入粉碎的秸桿中拌勻，KOH水溶液的體積(升)和秸桿的重量(千克)之比為1.4∶1。
4. 2小時(shí)后測(cè)定其pH，用85％的濃H3PO4(v/v)調(diào)節(jié)pH至6.5～7.3。
5.將尿素用錘式粉碎機(jī)粉碎后加入，尿素與秸桿干重之比為1.5∶1，拌勻。
6.將該肥料在造粒機(jī)上造粒，用鈣鎂磷肥撲粉、干燥、包裝。
實(shí)施例21.將作物秸桿粉碎。
2.配制濃度4％的KOH水溶液(w/v)。
3.將KOH水溶液倒入粉碎的秸桿中拌勻，KOH水溶液的體積(升)和秸桿的重量(千克)之比為1∶1。
4.拌和料堆入水泥池中，稍壓緊實(shí)，蓋好塑料膜，在不低于20℃的自然溫度下堆制5天。
5.測(cè)定pH，酸性時(shí)用30％(w/v)石灰乳液，堿性時(shí)用30％H3PO4(v/v)調(diào)節(jié)pH至6.5～7.3。
6.加入尿素和鈣鎂磷肥拌勻，加入量分別為秸桿干重的8％和10％，繼續(xù)堆制15天以上，每隔數(shù)天翻堆一次，制成肥料。
實(shí)施例31.將作物秸桿粉碎。
2.配制濃度為4％的KOH水溶液(w/v)。
3.將KOH水溶液倒入粉碎的秸桿中拌勻，KOH水溶液的體積(升)和秸桿的重量(千克)之比為1∶1。
4.拌和料堆入水泥池中，稍壓緊實(shí)，蓋好塑料膜，在不低于20℃的自然溫度下堆制5天。
5.測(cè)定pH，酸性時(shí)用5％(w/v)KOH，堿性時(shí)用5％H3PO4(v/v)調(diào)節(jié)pH至6.5～7.3。
6.加入粉碎的尿素和鈣鎂磷肥拌勻，加入量分別為秸桿干重的3％，繼續(xù)堆制15天以上，每隔數(shù)天翻堆一次。
7.用上述制成的肥料和發(fā)酵好的城市垃圾肥1∶1混配，在200℃的熱風(fēng)滾筒烘干機(jī)中滅菌，冷卻。
8.加入多粘芽孢桿菌液體菌劑，使肥料每克含菌數(shù)≥0.3億，在成球盤中滾動(dòng)造粒，低溫烘干，制成復(fù)混肥。
實(shí)施例41.將作物秸桿粉碎。
2.配制濃度為10％的KOH水溶液(w/v)。
3.將KOH水溶液倒入粉碎的秸桿中拌勻，KOH水溶液的體積(升)和秸桿的重量(千克)之比為1∶1。
4.拌和料堆入水泥池中，稍壓緊實(shí)，蓋好塑料膜，在不低于20℃的自然溫度下堆制5天。
5.測(cè)定pH，酸性時(shí)用30％(w/v)氨水，堿性時(shí)用30％H3PO4(v/v)調(diào)節(jié)pH至6.5～7.3。
6.加入粉碎的尿素和鈣鎂磷肥拌勻，加入量分別為秸桿干重的16％和20％。
7.用上述制成的肥料和泥炭土1∶1混配，繼續(xù)堆制15天以上，每隔數(shù)天翻堆一次。
實(shí)施例51.將作物秸桿粉碎。
2.配制濃度為4％的KOH水溶液(w/v)。
3.將KOH水溶液倒入粉碎的秸桿中拌勻，KOH水溶液的體積(升)和秸桿的重量(千克)之比為1∶1。
4.拌和料堆入保溫設(shè)備中70℃左右的溫度下保溫2天。
5.測(cè)定pH，堿性時(shí)用30％(v/v)H3PO4，酸性時(shí)用30％(w/v)石灰乳液，調(diào)節(jié)pH至6.5～7.3。
6.加入鈣鎂磷肥拌勻，加入量為秸桿干重的15％，冷卻。
7.接入綠色木霉菌曲5％和多粘芽孢桿菌的液體菌劑10％拌勻。
8.再在水泥池中堆制15天以上，每隔數(shù)天翻堆一次。
9.出罐、包裝。
實(shí)施例61.將作物秸桿粉碎。
2.配制濃度為4％的KOH水溶液。
3.將KOH水溶液倒入粉碎的秸桿中拌勻，KOH水溶液的體積(升)和秸桿的重量(千克)之比為1∶1。
4.拌和料堆入水泥池中，稍壓緊實(shí)，蓋好塑料膜，自然堆制5天。
5.測(cè)定pH，堿性時(shí)用3％H3PO4(v/v)，酸性時(shí)用4％(w/v)石灰乳液，調(diào)節(jié)pH至6.5～7.3。
6.加入鈣鎂磷肥，加入量為植物秸桿干重的5％，拌勻。
7.裝入固體發(fā)酵罐滅菌，接入綠色木霉菌曲5％，多粘芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、硅酸鹽細(xì)菌(膠凍樣芽孢桿菌)的等體積混合菌劑10％-15％，含水量60％，通氣攪拌發(fā)酵3-5天，。
8.出罐，加入15％的已滅菌的粘土混勻，在造粒機(jī)上造粒，干燥，成品。
實(shí)施例71.將作物秸桿粉碎。
2.配制濃度為5％的H3PO4(v/v)水溶液。
3.將H3PO4水溶液倒入粉碎的秸桿中拌勻，H3PO4水溶液的體積(升)和秸桿的重量(千克)之比為1∶1。
4.拌和料堆入水泥池中，稍壓緊實(shí)，蓋好塑料膜，自然堆制5天。
5.測(cè)定pH，用4％KOH(w/v)水溶液調(diào)節(jié)pH至6.5～7.0。
6.接入綠色木霉菌曲5％，地衣芽孢桿菌、圓褐固氮菌的等體積混合液體菌劑10％，堆制15天以上，每隔數(shù)天翻堆一次。
7.將所制成的肥料和腐熟的雞糞1∶1混配。
實(shí)施例81.將作物秸桿粉碎。
2.配制濃度為5％的H3PO4(v/v)水溶液。
3.將H3PO4水溶液倒入粉碎的秸桿中拌勻，H3PO4水溶液的體積(升)和秸桿的重量(千克)之比為1∶1。
4.拌和料堆入水泥池中，稍壓緊實(shí)，蓋好塑料膜，自然堆制5天。
5.測(cè)定pH，用5％(w/v)石灰乳液和KOH調(diào)節(jié)pH至6.5～7.0。
6.裝入固體發(fā)酵罐滅菌，接入綠色木霉菌曲5％，多粘芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、硅酸鹽細(xì)菌(膠凍樣芽孢桿菌)的等體積混合液體菌劑15％，發(fā)酵3-5天。
7.出罐、包裝。
實(shí)施例91.取紙廠的KOH造紙黑液。
2.測(cè)定其KOH和全鉀含量。
3.調(diào)整造紙黑液中KOH濃度在5％左右。
4.以造紙黑液(升)和粉碎的植物秸桿(千克)以1.4∶1拌和。
5.5天后測(cè)定pH，用5％的H3PO4(v/v)調(diào)節(jié)pH至6.5～7.3。
6.加入尿素，加入量和秸桿干重之比為1∶1，拌勻。
7.將該肥料在造粒機(jī)上造粒，用鈣鎂磷肥覆膜，包裝。
實(shí)施例101.取木材H3PO4酸水解生產(chǎn)糠醛后的廢渣液。
2.測(cè)定H3PO4濃度和全磷含量，調(diào)節(jié)H3PO4濃度至5％(v/v)。
3.將所述的廢渣液和粉碎的植物秸桿以重量1.4∶1拌和。
4.堆入水泥池中，稍壓緊實(shí)，蓋好塑料膜，自然堆制5天。
5.用4％KOH(w/v)水溶液調(diào)節(jié)pH至6.5～7.3。
6.接入綠色木霉菌曲5％，多粘芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、硅酸鹽細(xì)菌(膠凍樣芽孢桿菌)的等體積混合液體菌劑10％，拌勻。
7.再在水泥池中堆制15天以上，每隔數(shù)天翻堆一次。
實(shí)施例111.將廢棄的木材粉碎成碎片狀。
2.配制濃度為0.1％的KOH水溶液(w/v)。
3.將KOH水溶液倒入碎材中拌勻，水溶液的體積(升)與材的重量(千克)之比為1∶1。
4.堆入水泥池中，稍壓緊實(shí)，蓋好塑料膜，在不低于20℃的自然溫度下堆制10天。
5.測(cè)定pH，酸性時(shí)用15％石灰乳液(w/v)，堿性時(shí)用5％H3PO4(v/v)調(diào)節(jié)pH至6.5～7.3。
6.加入尿素，加入量為秸桿干重的1％，繼續(xù)堆制50天以上，每隔10-15天翻堆一次，并補(bǔ)充水分。
7.腐熟后成基質(zhì)型肥料(直接用作作物栽培基質(zhì))，用于無土栽培。
實(shí)施例12
1.將作物秸桿粉碎。
2.配制濃度為2％的KOH水溶液(w/v)。
3.將KOH水溶液倒入粉碎的秸桿中拌勻，所加水溶液的體積(升)和秸桿的重量(千克)之比為1∶1。
4.將拌和料堆入水泥池中，稍壓緊實(shí)，蓋好塑料膜，在不低于20℃的自然溫度下堆制10天。
5.測(cè)定pH，堿性時(shí)用5％(v/v)H3PO4水溶液，酸性時(shí)用10％(w/v)石灰乳液調(diào)節(jié)pH至6.5～7.3。
6.加入鈣鎂磷肥，加入量占植物秸桿干重的5％，拌勻。
7.接入綠色木霉菌曲5％和多粘芽孢桿菌的液體菌劑10％拌勻。
8.再在水泥池中堆制30天以上，每隔數(shù)天翻堆一次。
9.將該肥料和蛭石1∶2混配，成基質(zhì)型肥料，可直接作為基質(zhì)用于無土栽培。
實(shí)施例131.將作物秸桿粉碎。
2.配制濃度為100％的KOH水溶液(w/v)。
3.在水泥池中將KOH水溶液倒入粉碎的秸桿中拌勻，KOH水溶液的體積(升)和秸桿的重量(千克)之比為1.4∶1。
4. 2小時(shí)后測(cè)定其pH，用30％的HNO3(v/v)調(diào)節(jié)pH至6.5～7.3。
5.加入鈣鎂磷肥，鈣鎂磷肥與秸桿干重之比為2.0∶1，拌勻。
6.將該肥料在造粒機(jī)上造粒，用鈣鎂磷肥撲粉、干燥、包裝。
實(shí)施例141.將作物秸桿粉碎。
2.配制濃度為100％的KOH水溶液(w/v)。
3.在水泥池中將KOH水溶液倒入粉碎的秸桿中拌勻，KOH水溶液的體積(升)和秸桿的重量(千克)之比為1.4∶1。
4. 2小時(shí)后測(cè)定其pH，用50％的濃H2SO4(v/v)調(diào)節(jié)pH至6.5～7.3。
5.加入鈣鎂磷肥和粉碎的尿素，鈣鎂磷肥與尿素及秸桿干重之比為1∶1∶1，拌勻。
6.將該肥料在造粒機(jī)上造粒，用鈣鎂磷肥撲粉、干燥、包裝。
實(shí)施例151.將作物秸桿粉碎。
2.配制濃度為100％的KOH水溶液(w/v)。
3.在水泥池中將KOH水溶液倒入粉碎的秸桿中拌勻，KOH水溶液的體積(升)和秸桿的重量(千克)之比為1.4∶1。
4. 2小時(shí)后測(cè)定其pH，用20％的HCL(v/v)調(diào)節(jié)pH至6.5～7.3。
5.加入鈣鎂磷肥和粉碎的尿素，鈣鎂磷肥與尿素及秸桿干重之比為1∶1∶1，拌勻。
6.將該肥料在造粒機(jī)上造粒，用鈣鎂磷肥撲粉、干燥、包裝。
實(shí)施例161.將作物秸桿粉碎。
2.配制濃度為20％的KOH水溶液(w/v)。
3.在水泥池中將KOH水溶液倒入粉碎的秸桿中拌勻，KOH水溶液的體積(升)和秸桿的重量(千克)之比為1.4∶1。
4. 2小時(shí)后測(cè)定其pH，用50％的檸檬酸(v/v)調(diào)節(jié)pH至6.5～7.3。
5.加入鈣鎂磷肥和粉碎的尿素，鈣鎂磷肥與尿素及秸桿干重之比為1∶1∶1，拌勻。
5.將該肥料在造粒機(jī)上造粒，用鈣鎂磷肥撲粉、干燥、包裝。
實(shí)施例171.取木材H3PO4酸水解生產(chǎn)糠醛后的廢渣液。
2.測(cè)定H3PO4濃度和全磷含量，調(diào)節(jié)H3PO4濃度至5％(v/v)。
3.將所述的廢渣液和粉碎的植物秸桿以重量1.4∶1拌和。
4.堆入水泥池中，稍壓緊實(shí)，蓋好塑料膜，自然堆制5天。
5.用30％氨水(w/v)溶液調(diào)節(jié)pH至6.5～7.3。
6.再在水泥池中堆制15天以上，每隔數(shù)天翻堆一次。
7.干燥、包裝。
權(quán)利要求
1.利用酸堿性物質(zhì)處理植物性材料生產(chǎn)肥料的方法，其特征是將植物性原料碎化后，加入KOH水溶液，拌勻成拌和料，使KOH和植物性材料反應(yīng)，反應(yīng)后測(cè)定拌和料的酸堿度，調(diào)節(jié)其pH至4～9，制成肥料。
2.利用酸堿性物質(zhì)處理植物性材料生產(chǎn)肥料的方法，其特征是將植物性原料碎化后，加入H3PO4液，拌勻成拌和料，使H3PO4與植物性材料反應(yīng)，反應(yīng)后測(cè)定拌和料的酸堿度，調(diào)節(jié)其pH至4～9，制成肥料。
3.利用酸堿性物質(zhì)處理植物性材料生產(chǎn)肥料的方法，其特征是將在造紙制漿工序中用KOH處理植物纖維原料制漿后排出的造紙黑液，和碎化的植物性材料拌勻成拌和料，使制漿黑液中的殘堿(KOH)和植物性材料反應(yīng)，反應(yīng)后測(cè)定其酸堿度，調(diào)節(jié)其pH至4～9，制成肥料。
4.利用酸堿性物質(zhì)處理植物性材料生產(chǎn)肥料的方法，其特征是將以H3PO4水解植物性材料制取糠醛、乙酰丙酸、葡萄糖、酒精產(chǎn)品時(shí)所產(chǎn)生的酸性廢渣液和碎化的植物性材料拌勻成拌和料，使酸性廢渣液中的殘留酸(H3PO4)和植物性材料反應(yīng)，反應(yīng)后測(cè)定其酸堿度，調(diào)節(jié)其pH至4～9，制成肥料。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的方法，其特征是在所制成的肥料中加入化學(xué)氮肥和/或磷肥和/或鉀肥和/或中微量元素和/或有機(jī)肥后，制成復(fù)合肥。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征是所述的復(fù)合肥利用天然微生物進(jìn)一步發(fā)酵。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征是在所述的復(fù)合肥中人工接入纖維素分解菌、固氮菌、解磷菌、解鉀菌之一菌種或數(shù)菌種，或一菌種或數(shù)菌種的酶制劑后發(fā)酵，制成生物肥料。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征是發(fā)酵后的肥料再和有機(jī)肥和/或生物肥接種劑和/或粘結(jié)劑和/或分散劑混配后造粒，形成復(fù)混肥。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征是發(fā)酵后的肥料再和有機(jī)肥和/或生物肥接種劑和/或粘結(jié)劑和/或分散劑混配后造粒，形成復(fù)混肥。
10.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征是所述的肥料進(jìn)行造粒。
全文摘要
可以提高養(yǎng)分含量、加速肥效的利用植物性材料生產(chǎn)肥料的方法，步驟為將植物性材料碎化后，加入KOH水溶液或H
文檔編號(hào)C05G5/00GK1445200SQ02104939
公開日2003年10月1日 申請(qǐng)日期2002年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月26日
發(fā)明者吳曉麗, 顧小平 申請(qǐng)人:吳曉麗, 顧小平