用钢铁炉渣和石油工业废水作肥料的研究 [复制链接]

第7版()
专栏：

用钢铁炉渣和石油工业废水作肥料的研究
中国科学院林业土壤研究所所长　朱济藩
　农业化学室主任　陈恩风
随着工业生产高速度的发展，废渣废水数量也大大增加。1959年，我国钢铁炉渣产量在二千万吨以上。一些历史较久的大型钢铁厂，加上过去所积累的废渣，数量就更多，有的已堆积如山，妨碍厂地的利用，成为亟待处理的问题。工业废水以抚顺一市为例，每日排量超过三十万吨，排入附近浑河后，污染河水，以致鱼虾死亡，影响居民饮水。这些工业废渣废水中含有丰富的植物所需的各种养料。有的虽然含有少量的毒害物质，但是经过适当处理，仍可供植物利用。我国农业生产的高速度发展，需要大量肥料的补给，需要开辟新的肥源。在党的科学研究要为国家生产建设服务的方针指导下，我们对钢铁炉渣和石油工业废水的有效利用做了一些试验。根据初步试验的结果，钢铁炉渣和石油工业废水对不同地区的不同作物都有很显著的肥效。这就为工业废渣废水的处理开辟了一条极有效的利用途径，为农业生产找到了取之不尽，用之不竭的矿质肥料来源。
钢铁炉渣和石油工业废水的成份
钢铁炉渣是冶炼钢铁过程中遗留下来的废弃物质，所含成份因矿石与配料而不同。一般含有大量的硅和钙，中量的铁、铝、镁，少量的锰和磷，微量的铜、硼、钼、锌。我国钢铁炉渣含磷较少（也有少数含磷较多的），而微量元素中铜、锌较多，这是和国外若干地区钢铁炉渣主要不同之点。钢铁炉渣中不仅含有多种植物所需的养分，而且因为经过高温，易溶部分也就是可供植物吸收的部分约占三分之一到三分之二。
石油工业废水是用油母页岩炼油过程中排出的废水，包括冷却洗涤用水，页岩干馏的水，石油中分离的水及废酸水。这些废水虽经氨的回收和浮油的收炼后排出，但仍含有较多量的氮素。每升中平均约含氮六百到七百毫克，并含有少量的磷、钾。此外，还含有一些酚和硫化氢等有毒物质。
世界各国对钢铁炉渣和工业废水在肥料上的利用状况
利用炼钢的平炉渣作为肥料，西欧国家在上世纪下半叶就已开始。所谓汤姆士磷肥，就是英人汤姆士1887年改良贝斯麦的提炼法，使炉渣中含有一定的磷量并磨细而成的肥料。至于炼铁的高炉渣，由于含磷很少，而含硅、钙较多，日本人曾在老水稻田中施用，当作硅肥，以防倒伏，效果很好。又经试验证实，炉渣当钙肥施用，肥效比一般石灰好，可能与所含微量元素有关，因而也有用做间接肥料的。总的说来，炼钢炉渣过去主要作为磷肥施用，而炼铁炉渣并未充分利用，一般肥料书籍中往往不予介绍。
在工业废水的处理和利用上，社会主义国家和资本主义国家遵循着两条不同的道路，获得了显然不同的结果。在资本主义国家里，只是到了工业废水污染水体极为严重的时候，才由政府发布工业废水排放法令。例如，美国在1948年就发布了这样的法令，规定各企业要按照国家水质标准排放废水，使资本家不得不建立所谓人工生化曝气场来处理废水。多年经验证明，这样处理不仅有害废水仍是污染水体，而且不能合理地利用其中有益物质。
在社会主义国家里，苏联采用灌溉农田方法来净化废水，通过土壤对废水的生物和化学的作用，不仅能够消除毒害，而且能有效地利用其中有益成分。1950年，莫斯科附近利用废水灌溉的土地面积达四千公顷，其中的斯大林集体农庄在1949年第一个实现全年利用废水灌溉农田，蔬菜产量增加了十倍。工业和城市废水既是水源又是肥源，综合利用，为农业生产提供大量的营养物质基础。
钢铁炉渣的肥效
我国钢铁炉渣因含磷较少，一直未被重视甚至看作废物。1958年我国农业生产获得了大跃进，扩大肥源成为当务之急。中国科学院林业土壤研究所一方面先用鞍钢高炉渣在盆钵中进行肥效试验，一方面广征国内各地炉渣进行成分分析。盆钵试验证明，高炉渣施用于白浆土中，对小麦、大豆、甜菜等作物都有显著的增产效果，同时提高了产品的质量。
1958年冬，我们又在温室继续用小麦进行盆钵试验，并增加了土壤和炉渣种类，试验结果也很良好。如用鞍钢高炉渣、本钢高炉渣、抚钢电炉渣施于白浆土中，对小麦分别增产61．7％，66．1％和58．3％。鞍钢高炉渣施于白浆土、棕色森林土和浅色草甸土中，对小麦分别增产61．7％，34．4％和9．5％。证明不但在同一土类不同炉渣都有良好的效果，同时同一炉渣施于不同土类中，都有大小不等的增产作用。
1959年夏，我们在辽宁、吉林、黑龙江等省不同土类对不同作物进行了高、平炉渣的大田肥效试验，都有不同程度的增产效果。特别是利用工业废水灌溉的水田，加施炉渣，对水稻的增产效果更为显著。
炉渣不但对当槎作物有效，对后槎作物也有效。我们用1958年冬原种过小麦的白浆土和棕色森林土，1959年夏再种大豆，盆钵试验结果表明，原施炉渣的白浆土大豆增产42％，棕色森林土增产20．4％。可见炉渣无须年年施用，可按土壤的性质和施用量的大小而隔二、三年施用一次。
炉渣还具有防止作物倒伏的作用。我们在抚顺李石寨上游人民公社用石油废水灌溉的水田内，进行了高、平炉渣对水稻的肥效试验，结果表明施高炉渣的基秆强度增加44．5％，施平炉渣的增加28．5％，这可能与高炉渣中所含硅、钙比平炉渣高有关。因为这些元素都有增强细胞膜的效用。在其它试点中也获得类似的结果。
总的说来，我国钢铁炉渣是一种热制的硅、钙及多种微量元素的复合肥料。经过我们初步试验，它的效用是多方面的，既能改良土壤，提高酸碱度和盐基饱和度，又能供给多种植物养料。对酸性较强的土壤，钙的作用较大，对其他土壤，硅及微量元素的作用较大。钢铁炉渣能够适合多种土壤多种作物的要求，是一种应用范围较广的肥料。并且炉渣经过热制过程，一部分物质易溶，成为速效肥，而另一部分物质仍为迟效肥，所以后效较长。炉渣可以直接施用也可以与有机堆肥混合腐熟后施用。炉渣能促进堆肥的生物作用，堆肥能促进炉渣的转化，相辅相成，效益更大。炉渣含钙较多，是一种碱性肥料，适宜于酸性和中性土壤。在施用量上，要按照土壤酸度有所不同，施用过多也要损害土壤。
我们所做的试验，虽经实践验证，肯定了它的效果，认为可以推广施用，但高、平炉渣在各种土壤对各种作物增加产量提高质量的作用，仍须进行更多的试验。至于炉渣的粉碎问题，如能采取冷水激碎措施，就更易解决。
石油工业废水的肥效
石油工业废水中含有较多量的氮素，用它灌溉的水稻田都获得了大量的氮源，增产效果显著。抚顺上游人民公社用石油工业废水灌溉的一万一千三百亩水稻田，平均亩产八百九十斤。而用清水灌溉分别加施二十斤和五十斤硫铵的二百五十五亩水稻田，分别平均亩产四百斤和五百八十二斤。这说明石油工业废水具有较高的氮肥效益。但因废水仅能供应较多的氮素，其中经长期灌溉的土壤全氮量高达0．27％，以致养分配合失去平衡，往往引起水稻的贪青倒伏与发生稻热病。根据上述情况，我们与辽宁农业科学院合作，在抚顺上游人民公社进行了增施磷、钾及钢铁炉渣试验，在新老灌区都获得了显著的增产与防止倒伏的效果。
石油工业废水中所含的毒害物质，随着含量的不同产生的影响也不同。废水中含酚量每升在一百二十五毫克以内的，不但对水稻生长有刺激作用，还可以抑制杂草的繁殖。一般废水灌溉田中除草工作可以减轻一半以上。废水中含硫量足以引起土壤中硫化氢含量的累积，新废水灌区土壤中硫化氢含量每百克风干土为十二点八至十七毫克，而老废水灌区达十六点三至三十三点一毫克。这样就容易引起水稻根腐病。
石油工业废水是一种含氮较丰的肥源。但是究竟应该如何与磷、钾肥料配合施用，保证植物养分的供应平衡，采用何种浓度灌溉最为适宜，废水中的毒害物质如何净化，以及灌入土壤中所引起的物理、化学、生物性质的变化等，也还有待于进一步的试验研究。
利用废渣废水作肥料，废物变黄金，是一举多得的生产措施。如果把一年出产的二千万吨钢铁炉渣全部用做肥料，以每亩施用一百斤计算，可肥田四亿亩，每亩施用二百斤可肥田二亿亩，以水稻增产10％计，就可增产稻谷一百到二百亿斤。抚顺一市的石油工业废水含氮量以一升中平均含六百到七百毫克计，每年排出的废水中含氮量约相当于二十三万吨硫铵的氮肥，要相当大规模的工厂才能制成这样大量的氮肥。我国各大城市的工业废水再加上城市污水，为数极大，是非常丰富的肥源和水源。因此，加强对钢铁炉渣和石油废水的研究，是我们所面临的重要任务。