способ получения жидкого минерального удобрения на основе промышленных сточных вод от производства азотно-фосфорно-калийных удобрений

Формула изобретения

Способ получения жидкого минерального удобрения на основе промышленных сточных вод от производства азотно-фосфорно-калийных удобрений (NPK), характеризующийся тем, что промышленную сточную воду анализируют, определяют ее состав; затем рассчитывают количество веществ ZnSO₄·7H₂O; MnSO₄ ·7H₂O; H₃BO₃; CuSO ₄·5H₂O; (NH₄)₂MoO ₄; FeSO₄·7H₂O; Ca(H₂ PO₄)₂; MgCl₂; KNO₃ , которое необходимо внести в сточную воду, чтобы соотношение указанных макроэлементов по массе соответствовало:

N	:	Р	:	K	:	Са	:	Mg	:	S
1,0		0,2-1,0		1,1-2,7		0,2-1,6		0,2-0,3		0,5-1,0,

а вещества, содержащие микроэлементы Mn, В, Cu, Мо, Fe, добавляют в количестве 0,002-0,05 г на литр сточной воды, при приготовлении раствора жидкого минерального удобрения вещества взвешивают, каждое из них растворяют отдельно в небольшом количестве сточной воды, причем, чтобы не допустить появления осадка трехвалентного гидроксида железа, готовят раствор железного купороса с содержанием FeSO₄ 18-21% и лимонной кислоты 25-30%, при этом растворяют железный купорос и лимонную кислоту отдельно в сточной воде, и оба раствора смешивают, затем в 1-литровую емкость наливают 200-300 мл сточной воды и вносят приготовленные растворы последовательно при перемешивании, после этого доливают сточную воду до 1 л, расфасовывают и упаковывают, рН полученного жидкого минерального удобрения находится в пределах 5,5-6, при поливе растений 50 мл удобрения растворяют в 1 л воды.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области сельскохозяйственного производства, в частности к производству удобрений, и может быть использовано для получения жидкого минерального удобрения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения удобрения на основе аммонийных и калиевых солей фосфорной кислоты [Патент RU № 2379270, Вальков А.В., Вальков Д.А. Способ получения комплексного удобрения, опубл. 20.01.2010], включающий объединение карбоната, или гидрокарбоната калия, или аммония с однозамещенным фосфатом калия, или аммония при мольном соотношении равном 1:0,8-2,2 соответственно, и внесении полученной смеси в воду непосредственно перед поливом растений.

Недостатком данного удобрения является отсутствие в нем некоторых микро- и макроэлементов, необходимых для роста растений, таких как бор, кальций, молибден, медь, железо.

Технической задачей изобретения является разработка способа получения жидкого минерального удобрения на основе промышленных сточных вод от производства азотно-фосфорно-калийных удобрений, позволяющего организовать безотходное производство, утилизировать сточные воды и на их основе получить ценное минеральное удобрение для выращивания растений в открытом, закрытом грунтах, а также методами гидропоники и ионитопоники, снизить его себестоимость.

Для решения технической задачи изобретения предложен способ получения жидкого минерального удобрения на основе промышленных сточных вод от производства азотно-фосфорно-калийных удобрений (NPK), характеризующийся тем, что промышленную сточную воду анализируют для определения ее состава, затем рассчитывают количество веществ, содержащих макроэлементы ZnSO₄·7H₂ O; MnSO₄·7H₂O; H₃BO ₃; CuSO₄·5H₂O; (NH₄ )₂MoO₄; FeSO₄·7H₂ O; Ca(H₂PO₄)₂; MgCl₂ ; KNO₃, которое необходимо внести в сточную воду в соответствии с их соотношением по массе:

N	:	Р	:	K	:	Са	:	Mg	:	S
1,0		0,2-1,0		1,1-2,7		0,2-1,6		0,2-0,3		0,5-1,0,

а вещества, содержащие микроэлементы Mn, B, Cu, Mo, Fe, добавляют в количестве 0,002-0,05 г на литр сточной воды, при приготовлении раствора жидкого минерального удобрения вещества взвешивают, каждое из них растворяют отдельно в небольшом количестве сточной воды, причем, чтобы не допустить появления осадка трехвалентного гидроксида железа, готовят раствор железного купороса с содержанием FeSO₄ 18-21% и лимонной кислоты 25-30%, при этом растворяют железный купорос и лимонную кислоту отдельно в сточной воде и оба раствора смешивают, затем в 1-литровую емкость наливают 200-300 мл сточной воды и вносят приготовленные растворы последовательно при перемешивании, после этого доливают сточную воду до 1 л, расфасовывают и упаковывают, рН полученного жидкого минерального удобрения находится в пределах 5,5-6, при поливе растений 50 мл удобрения растворяют в 1 литре воды.

Технический результат изобретения заключается в утилизации сточных вод, создании безотходного производства, получении на их основе жидкого минерального удобрения и применении его для выращивания растений в открытом и закрытом фунтах, а также методами гидропоники и ионитопоники.

Способ получения жидкого минерального удобрения осуществляют следующим образом.

Определенную партию сточной воды от производства азотно-фосфорно-калийных удобрений анализируют для определения ее состава (табл.1).

Таблица 1
Наименование компонента	Возможный предел концентрации (замеры в течение года), мг/л	Концентрация отдельной партии сточной воды, мг/л
Азот аммонийный	50-200	120
Азот нитратный	20-120	80
Фосфаты	0,2-2	1,4
рН	6,5-8,5	6,7
Хлориды	1,7-7,5	3,8
Сульфаты	3,1-11,8	4,3
Нитриты	0,24-13,1	10,2
Железо общее	0,01-0,25	0,2
Медь	0,0378	0,025
Цинк	До 0,005	0,004
Натрий	-	-
Калий	0,078	0,07

Зная состав сточной воды, рассчитывают массу добавляемых веществ, содержащих макроэлементы, так чтобы соотношение по массе между макроэлементами соответствовало:

N	:	Р	:	K	:	Са	:	Mg	:	S
1,0		0,2-1,0		1,1-2,7		0,2-1,6		0,2-0,3		0,5-1,0,

а вещества, содержащие микроэлементы Mn, B, Cu, Mo, Fe, добавляют в количестве 0,002-0,05 г на литр сточной воды, при приготовлении раствора жидкого минерального удобрения вещества взвешивают, каждое из них растворяют отдельно в небольшом количестве сточной воды, причем, чтобы не допустить появления осадка трехвалентного гидроксида железа, готовят раствор железного купороса с содержанием FeSO₄ 18-21% и лимонной кислоты 25-30%, при этом растворяют железный купорос и лимонную кислоту отдельно в сточной воде и оба раствора смешивают, затем в 1-литровую емкость наливают 200-300 мл сточной воды и вносят приготовленные растворы последовательно при перемешивании, после этого доливают сточную воду до 1 л, расфасовывают и упаковывают, рН полученного жидкого минерального удобрения находится в пределах 5,5-6, при поливе растений 50 мл удобрения растворяют в 1 литре воды.

В хорошо приготовленном растворе не должен образовываться осадок. Нельзя растворять все вещества вместе или, смешав концентрированные растворы, доливать сточную воду до литра, поскольку это вызовет появление осадка солей кальция, и баланс элементов нарушится. При приготовлении жидкого минерального удобрения происходит подкисление раствора, его рН находится в пределах 5,5-6. Данное значение рН находится в соответствии с нормой (кислотность почвы, пригодная для выращивания, обычно колеблется от 4,6 до 6,6). Полученное жидкое минеральное удобрение используют для всех видов подкормки растений на разнообразных грунтах.

Для эффективности действия удобрения использовали 3 примера выращивания растений на двух участках размером 1·2 м, защищенных пленкой, в период с 1 июня по 1 июля. Условия освещения и температурный режим были одинаковы.

Пример 1. Выращивание растений в закрытом грунте

Вещества, содержащие ZnSO₄·7H ₂O (2 мг); MnSO₄·7H₂O (20 мг); H₃BO₃ (3 мг); CuSO₄·5H ₂O (2 мг); (NH₄)₂MoO₄ (0,2 мг); FeSO₄·7H₂O (50 г); Са(H ₂PO₄)₂ (0,646 г); MgCl₂ (0,436 г); KNO₃ (0,69 г) взвешивают на аналитических весах. Каждое вещество растворяют отдельно в 50 мл сточной воды от производства NPK, а чтобы не допустить появления осадка гидроксида железа трехвалентного, готовят концентрированный раствор из железного купороса с содержанием FeSO₄ 18-21% и лимонной кислоты 25-30%. Для этого растворяют 50 г FeSO₄·7H ₂O в 188 мл сточной воды, 57 г лимонной кислоты - в 133 мл сточной воды, а потом смешивают оба раствора. Затем наливают в мерный сосуд приблизительно 200-300 мл сточной воды, добавляют последовательно каждый раствор при перемешивании и 5 мл раствора железного купороса и лимонной кислоты. После этого доливают сточную воду до общего объема 1 л и используют жидкое удобрение для подкормки растений, pH раствора при этом находится в пределах 5,5-6.

На первый участок почвы высаживали черенки бегонии постоянноцветущей (Begonia semperflorens). Почву под одними растениями поливали жидким минеральным удобрением из расчета 50 мл на 1 литр воды, под другими - комплексным удобрением (прототип). Результаты выращивания бегонии постоянноцветущей приведены в табл.2.

Пример 2. Выращивание растений методом гидропоники

Готовят жидкое минеральное удобрение аналогично примеру 1. Гидропоника - это метод выращивания, при котором растение укореняется в слое субстрата, помещенного в емкость с питательным раствором. В качестве субстрата использовали вермикулит (пористая слюда), в роли питательного раствора - полученное жидкое минеральное удобрение, а в другой емкости - прототип. Питательный раствор заменяли по следующей схеме: заливали в пустую емкость раствор до определенного уровня; когда уровень раствора понижался, доливали тот же раствор; на третью доливку раствор заменяли простой водой. Раз в месяц, если растение хорошо потребляет раствор, заменяют питательный раствор полностью. В гидропонной установке в вермикулит (заменитель грунта) посадили черенки бегонии. Результаты выращивания бегонии постоянноцветущей приведены в табл.2.

Пример 3. Выращивание растений методом ионитопоники

Готовят жидкое минеральное удобрение аналогично примеру 1. В ионитопонике в качестве субстрата использовали ионообменные синтетические материалы (ионообменники) в виде ионитных смол (сильнокислотный сульфокатионит с содержанием дивинилбензола (ДВБ) 8% - КУ-2-8 и сильноосновный анионит АВ-17-8 с 8% ДВБ). Данные ионообменники способны удерживать в себе все питательные элементы, постепенно отдавая их корневым волоскам растений в порядке обмена на продукты распада, выделяемые корнями. Катеонит и анионит смешивали друг с другом в массовом соотношении 1:1 и пропитывали одну часть жидким минеральным удобрением, а другую - прототипом в течение 2 часов. Полученный субстрат высушивали и смешивали с вермикулитом в массовом соотношении 1:3. В полученный субстрат высаживали черенки растений. Емкости с растениями располагали на втором участке. При этом полив проводили чистой водой. Результаты выращивания бегонии постоянноцветущей приведены в табл.2.

Как видно из примеров и табл.2, эффективность использования полученного жидкого минерального удобрения выше, чем эффективность использования минерального удобрения-прототипа для выращивания растений в открытом и закрытом грунте, а также методами гидропоники и ионитопоники.

Если изменить соотношение между макроэлементами, то это может привести к увеличению или уменьшению кислотности раствора и, кроме того, соли кальция и железа могут выпасть в осадок. Нарушение соотношения между макроэлементами и уменьшение количества микроэлементов (или их полное отсутствие) также приведет к дисбалансу элементов в растении, что отрицательно скажется на его росте и развитии.