本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)固體廢棄物處理與資源化技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，涉及一種利用磷酸鐵高效催化秸稈生產(chǎn)有機(jī)復(fù)合肥的方法。

背景技術(shù)：

農(nóng)作物秸稈是地球上第一大可再生資源。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，我國每年產(chǎn)生的秸稈為7億噸．廢棄或露天焚燒的部分約占總量的l/3。大批秸稈未能得到有效利用，成為“用處不大”但必須處理掉的“廢棄物”。近年來，農(nóng)作物秸稈成為農(nóng)村面源污染的新源頭。每年夏收和秋冬之際，總有大量的向日葵、大麥、小麥、稻草等秸稈在田間焚燒，產(chǎn)生了大量濃重的煙霧．不僅成為農(nóng)村環(huán)境保護(hù)的瓶頸問題，甚至成為殃及城市環(huán)境的罪魁禍?zhǔn)?/p>

磷酸鐵化合物有獨(dú)特的催化特性、離子交換能力和電化學(xué)性能，是一種重要的原料，在新能源材料、防銹涂料、仿古陶瓷、催化劑等領(lǐng)域已有很好的應(yīng)用。本發(fā)明通過添加磷酸鐵作為催化劑對秸稈進(jìn)行厭氧發(fā)酵，催化厭氧發(fā)酵速率，將不溶于水的磷酸鐵通過有機(jī)酸緩慢釋放至反應(yīng)液和反應(yīng)渣中，制成液態(tài)、半固態(tài)有機(jī)復(fù)合磷肥用于農(nóng)田施肥。大大改善了農(nóng)村環(huán)境和秸稈的利用率，為農(nóng)業(yè)固體廢棄物秸稈的資源化利用提供依據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的是提供一種利用磷酸鐵高效催化秸稈生產(chǎn)有機(jī)復(fù)合肥的方法，該方法簡單，得到的有機(jī)復(fù)合肥長效、高效。

本發(fā)明的技術(shù)方案具體介紹如下。

本發(fā)明提供一種利用磷酸鐵高效催化秸稈生產(chǎn)有機(jī)復(fù)合肥的方法，具體步驟如下：

（1）將秸稈破碎后，與水以質(zhì)量比為1:1~1:5混合；

（2）以磷酸鐵為催化劑，向（1）中的混合物中加入純度為90%~99%磷酸鐵，催化劑的加入量為秸稈重量的3%~15%；

（3）將（2）中得到的混合物進(jìn)行厭氧發(fā)酵，得到有機(jī)復(fù)合肥。

上述步驟（1）中，所述秸稈選自向日葵、大麥、小麥、稻草、燕麥或大豆秸稈中的一種或幾種；破碎長度為5mm~50mm。

上述步驟（1）中，所述秸稈與水混合比例為1:2~1:4。

上述步驟（2）中，所述的催化劑的添加量為秸稈重量的5%~12%。

上述步驟（3）中，厭氧發(fā)酵溫度為25℃~50℃，厭氧發(fā)酵時(shí)間為3~8天。優(yōu)選的，厭氧發(fā)酵時(shí)間為3-5天。本發(fā)明厭氧發(fā)酵后的產(chǎn)物經(jīng)過簡易包裝，例如，可通過自然干燥，使得水分含量為25wt%~30wt%后作為肥料直接利用。

和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明能改善復(fù)合肥的肥效，由于秸稈中主要含鉀元素較高，單一發(fā)酵無法達(dá)到很好的效果，通過添加磷酸鐵可以增加磷元素的含量和鐵元素的含量。一方面能夠有效的通過厭氧發(fā)酵反應(yīng)利用植物中的腐殖酸、有機(jī)酸將磷酸鐵進(jìn)行水解，生成磷酸根為厭氧菌的產(chǎn)生提供營養(yǎng)基礎(chǔ)，磷元素是組成細(xì)胞核、原生質(zhì)的重要元素，是核酸及核苷酸的組成部分，可以加速厭氧發(fā)酵過程。另一方面，忒鐵元素在厭氧發(fā)酵中，在合成產(chǎn)甲烷菌組織的金屬元素中含量最高，能夠合成和激活多種酶（β-葡萄糖苷酶和輔酶F42等）的活性，能夠形成硫化物沉淀，刺激胞外聚合物的分泌，保證了后續(xù)厭氧發(fā)酵過程的順利運(yùn)行。

本發(fā)明通過添加催化劑加快秸稈的厭氧發(fā)酵過程，厭氧發(fā)酵過程中產(chǎn)生的有

機(jī)酸與催化劑反應(yīng)，釋放磷酸根，液體作為液體磷肥進(jìn)行添加，而固體和半固體可以作為長期緩釋有機(jī)復(fù)合磷肥。所產(chǎn)生的復(fù)合肥養(yǎng)分含量高、副成分少且物理性狀好，提高作物產(chǎn)量，能改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。

附圖說明

圖1是秸桿高效制備復(fù)合有機(jī)緩釋肥的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明人經(jīng)過深入的研究對利用秸稈制作復(fù)合肥的方法進(jìn)行了改進(jìn)，進(jìn)一步優(yōu)化了制備過程中的催化劑和其他反應(yīng)條件。采用本發(fā)明提供的方法，可以充分利用磷酸鐵中的有效成分，為植物的生長提供必要的養(yǎng)分。

實(shí)施例1

將剛收獲的向日葵秸桿破碎至5mm，稱取30g與蒸餾水進(jìn)行1:1(w/w)混合，然后混合物加入0.9g（90%）的磷酸鐵，混合物送入?yún)捬醢l(fā)酵罐，控制溫度為50℃，進(jìn)行復(fù)合肥的生產(chǎn)，反應(yīng)時(shí)間為3天。將所得的復(fù)合肥進(jìn)行自然干燥，至水分含量為25%~30%后進(jìn)行簡單包裝。通過盆栽實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)肥效。

實(shí)施例2

將剛收獲的大麥秸桿破碎至20mm，稱取30g與蒸餾水進(jìn)行1:1.5(w/w)混合，然后混合物加入1.5g（92%）的磷酸鐵，混合物送入?yún)捬醢l(fā)酵罐，控制溫度為45℃，進(jìn)行復(fù)合肥的生產(chǎn)，反應(yīng)時(shí)間為4天。將所得的復(fù)合肥進(jìn)行自然干燥，至水分含量為25%~30%后進(jìn)行簡單包裝。通過盆栽實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)肥效。

實(shí)施例3

將剛收獲的小麥秸桿破碎至30mm，稱取30g與蒸餾水進(jìn)行1:2(w/w)混合，然后混合物加入2.1g（94%）的磷酸鐵，混合物送入?yún)捬醢l(fā)酵罐，控制溫度為40℃，進(jìn)行復(fù)合肥的生產(chǎn)，反應(yīng)時(shí)間為5天。將所得的復(fù)合肥進(jìn)行自然干燥，至水分含量為25%~30%后進(jìn)行簡單包裝。通過盆栽實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)肥效。

實(shí)施例4

將剛收獲的稻草破碎至10mm，稱取30g與蒸餾水進(jìn)行1:3(w/w)混合，然后混合物加入2.7g（96%）的磷酸鐵，混合物送入?yún)捬醢l(fā)酵罐，控制溫度為35℃，進(jìn)行復(fù)合肥的生產(chǎn)，反應(yīng)時(shí)間為6天。將所得的復(fù)合肥進(jìn)行自然干燥，至水分含量為25%~30%后進(jìn)行簡單包裝。通過盆栽實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)肥效。

實(shí)施例5

將剛收獲的燕麥秸桿破碎至20mm，稱取30g與蒸餾水進(jìn)行1:4(w/w)混合，然后混合物加入3.3g（98%）的磷酸鐵，混合物送入?yún)捬醢l(fā)酵罐，控制溫度為30℃，進(jìn)行復(fù)合肥的生產(chǎn)，反應(yīng)時(shí)間為7天。將所得的復(fù)合肥進(jìn)行自然干燥，至水分含量為25%~30%后進(jìn)行簡單包裝。通過盆栽實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)肥效。

實(shí)施例6

將剛收獲的大豆秸桿破碎至50mm，稱取30g與蒸餾水進(jìn)行1:5(w/w)混合，然后混合物加入4.5g（99%）的磷酸鐵，混合物送入?yún)捬醢l(fā)酵罐，控制溫度為25℃，進(jìn)行復(fù)合肥的生產(chǎn)，反應(yīng)時(shí)間為8天。將所得的復(fù)合肥進(jìn)行自然干燥，至水分含量為25%~30%后進(jìn)行簡單包裝。通過盆栽實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)肥效。

對比例

將剛收獲的向日葵秸桿破碎至50mm，稱取30g與蒸餾水進(jìn)行1:5(w/w)混合，將混合物送入?yún)捬醢l(fā)酵罐進(jìn)行復(fù)合肥的生產(chǎn)，控制溫度為25℃，進(jìn)行復(fù)合肥的生產(chǎn)，反應(yīng)時(shí)間為8天。將所得的復(fù)合肥進(jìn)行自然干燥，至水分含量為25%~30%后進(jìn)行簡單包裝。通過盆栽實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)肥效。

本發(fā)明中將出苗的樣品取一部分烘干后，運(yùn)用GBT8573-2010 進(jìn)行復(fù)混肥料中有效磷含量的測定。

表1是實(shí)施例和對比例樣品的盆栽實(shí)驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)。

表1實(shí)施例和對比例樣品的盆栽實(shí)驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)

從以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，本發(fā)明制備的復(fù)合有機(jī)肥，分散性好；具有較高催化性能；另外，大幅提高了植物對于磷元素的利用率，事實(shí)上，磷對農(nóng)作物的生長起著舉足輕重的低位。 磷是組成細(xì)胞核、原生質(zhì)的重要元素，是核酸及核苷酸的組成部分。作物體內(nèi)磷脂、酶類和植素中均含有磷，磷參與構(gòu)成生物膜及碳水化合物，含氮物質(zhì)和脂肪的合成、分解和運(yùn)轉(zhuǎn)等代謝過程，是作物生長發(fā)育必不可少的養(yǎng)分。本發(fā)明制備的復(fù)合有機(jī)緩釋肥使用方便，成本較低，制作工藝簡單。