CN103755485A - 一种兼具钝化土壤重金属和肥效功能的生物炭肥 - Google Patents

Abstract

本发明涉及肥料技术、土壤改良技术和环境保护技术，解决了一般土壤重金属钝化处理剂过于欠缺肥料养分功效和生物菌功效的问题。本生物炭肥是采用食品厂残渣进行造粒后炭化得到生物炭粒，然后再将益生菌、尿素与糖厂的废糖蜜混合后加入到生物炭粒中去进行最终的搅拌混合。最终的搅拌混合过程是在生物炭粒温度尚在50-150℃之间进行。经过该制作过程，可得到兼具钝化土壤重金属和肥料功能的生物炭肥。

Description

一种兼具钝化土壤重金属和肥效功能的生物炭肥

技术领域

本发明涉及肥料技术、土壤改良技术和环境保护技术，具体为制备出一种既可以钝化土壤重金属，又可以有肥效功能的生物炭肥。

背景技术

以鸡粪为主料所制作的有机肥中的铜、铅、锌明显偏高，这与部分饲料蛋白来源于皮革有关，并且也和粪便处理有关，例如用硫酸铜溶液消毒；城市化进程所实行的污泥制肥，其中很多时候也存在着铬、铅、汞的超标，在监管不力的情况下，会导致农民使用这种肥料进行耕作而污染土壤；工业化进程所实行的先污染后治理，已使大量可种植耕地出现了重金属污染，具体表现在重金属污水直接排放，可见相关新闻报导关于大米重金属超标；工矿区的重金属也相对严重。与此同时，很多的食品行业废弃物如酱油厂的豆渣、糖厂的滤泥、淀粉厂的木薯渣、酵母厂的酵母泥等等适合用于制作有机肥的物料，却因各种原因未能有效实现制肥，在经济落后的地区偷偷倒卸的现象很多，环保压力比较严重。在此种背景下，发展一种能有效处理土壤重金属又能兼顾有肥料养分功效的生物炭肥显得十分重要。

重金属治理的方法有化学、生物等方法，如化学药品淋溶或固定、微生物溶解或固定、特定植物吸收处理等，但都有其明显的缺点。如果采用换土的方式，工程量又很大，而且所换的泥土又属于待处理废物，不但还要进行处理，而且容易造成二次污染。

近年来，在生物炭钝化处理土壤重金属这一领域，已有了较多的研究，如CN 102807872 A发明了一种以生物炭、麦饭石粉、硅藻土粉、褐煤和粉煤灰为主要原料的土壤重金属钝化剂，但在钝化的同时未能同时实现肥料的有效施用或低成本施用；CN 102553905 A是将生物炭与有机肥复配而成，配伍的有机肥却是使用鸡粪为原料，而鸡粪在目前的很多养殖场发现存在重金属超标的情况，使用重金属超标的原料去制备土壤重金属钝化剂显得不太适合，也没有生物肥的功效。CN 101434500 A是一种含植物炭的肥料及其制作方法，这种肥料首先是粉状，使用时粉尘大，不适合大多数农民撒施肥料的习惯，而且加入了激素，这与当前国家对于液体肥料禁止加入激素的宗旨有冲突。以上专利在研究的同时，却忽略了市场作用：很多农民可以也愿意在政府的引导下进行土壤重金属钝化处理，但他们却更愿意在处理的同时能实现明显的增产保收，要知道，除了农药，现在的人工费和肥料成本早已是成本的一大支出了。一般来说，有机肥的肥效较慢，而加入的尿素可有效地负担起有机肥施肥前期的肥效不足，益生菌更使肥料具有生物肥的功能，废糖蜜中的腐植酸又能促进作物生长，如此设置生物炭的配比，可使该生物炭肥具有较高的价值，农民更容易接受。

生物炭具有多孔性，具有较大的比表面积因而具有较大的吸附性，也因经过炭化，因而也具有高度的化学惰性，其表面高度芳香化结构和部分羟基、酚羟基、羰基等官能基团，对有机物和无机物污染具有较高的亲和力，可作为一种处理剂来进行土壤重金属的钝化处理。废糖蜜具有含量较高的总腐植酸，腐植酸对重金属有一定的毒性降低作用，又能促进作物生长和改善品质，作用与其他专利的不同原料如褐煤所含的腐植酸有着类似效果，但废糖蜜却与他们有着粘度、官能基团、分子量等不同区别，对本专利有着重要影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为克服现有技术的不足，针对土壤重金属钝化处理的同时并没有有效实现肥料的有效施用这一现象，提供一种经济、高效、稳定、安全的土壤重金属钝化处理方法，并能兼顾实现肥料养分功能和生物菌功能的方法。同时，本发明利用废糖蜜含有大量腐植酸，而腐植酸可以促进作物生长和降低重金属毒性的原理，进一步加强钝化土壤重金属的效果和促进作物生长和改善品质。

本发明是通过这样的技术方案来实现的：

符合有机质≥40%，总养分≥4%的食品行业的工厂下脚料，晾晒至水分在30-40%时，经挤压造粒后进入炭化炉炭化。

炭化温度定在300-600℃，炭化后待用。

按产品总重量计，将尿素2-10%、废糖蜜2-15%、益生菌0.2%三种物料混合均匀。

在炭粒尚在50-150℃时加入尿素、废糖蜜、益生菌这三种混合物料进行最终的混合搅拌。因尿素在50℃时就开始融溶，具有粘性，而废糖蜜也因其本身特性具有一定的粘性，尿素和废糖蜜可将益生菌有效粘附在生物炭粒上，甚至进入生物炭粒的小孔隙中。

待生物炭粒与尿素、废糖蜜、枯草芽孢杆菌搅拌均匀后，堆放24h，冷却后打包，内包装要扎紧。至此，制成生物炭肥。

本发明具有以下益处：

（1）本生物炭肥具有钝化土壤重金属的功能。生物炭有高度的化学惰性，其表面高度芳香化结构和部分羟基、酚羟基、羰基等官能基团，对重金属污染具有较高的亲和力；

（2）本生物炭肥兼具有有机肥养分的作用和生物肥的菌作用。在选用材料上，因采用了有机质和总养分均较高的原料，并在成肥过程中加入了尿素和废糖蜜和益生菌，所以也使本生物炭肥具有此作用；

（3）本发明相对于其他发明的土壤重金属钝化剂，在使用时可实现钝化重金属和施用肥料的双重步骤。参考一些发明，土壤重金属钝化剂是单独使用的，不具有肥料养分作用，而也有一些发明，虽然有肥料养分功效，却又没有益生菌和腐植酸的功效；

（4）具有保肥、养地的功效。生物炭具有较高的比表面积，能较好地与养分结合，有效减少养分流失。而含炭具孔隙多的肥料，又能有效地繁殖有益菌，对养地有很大的好处；

（5）废糖蜜中的腐植酸具有促进作物生长和降低土壤重金属毒性的作用；

（6）生物炭肥养分高、工艺简单。养分高是与选材有关，工艺简单是因为制作过程中，主要设备是挤压造粒机、炭化炉、搅拌机，相对于其他传统制肥工艺来说，相对简单；

（7）卖相好，施用方便。由于采用了挤压造粒后再进行炭化，形状较为规则和少粉尘，不像其他专利所述的炭化后所采用的破碎或磨碎方法而导致的多粉尘与不规则，在施用时很方便；

（8）可有效地为食品厂的严控废物多出一条处理途径。本发明所制出的新型生物炭肥，可有效减少制作有机肥的繁琐工艺和时间的制约，为食品厂的严控废物多出一条处理途径。

具体实施方式

将符合有机质≥40%，总养分≥4%的酱油厂下脚料豆渣，晾晒至水分在30-40%时，经挤压造粒后进入炭化炉炭化。

炭化炉炭化设定在500℃左右，经过炭化后的炭粒待下一阶段处理，但要在炭粒温度尚在100℃之前准备好下一阶段的工作。

以生产1000Kg生物炭肥计，将50Kg尿素、50Kg废糖蜜、2Kg经过粉碎为80目的枯草芽孢杆菌三者混合搅拌均匀，尿素不必完全融溶。

在炭粒尚在100℃时，将这三者搅拌均匀的混合物料加入到898Kg生物炭粒中再进行搅拌。

待生物炭粒与尿素、废糖蜜、枯草芽孢杆菌搅拌均匀后，堆放24h，然后打包，内包装要扎紧。 

Claims (6)

1.一种兼具钝化土壤重金属和肥效功能的生物炭肥，其特征在于，按重量百分比计，生物炭肥比例为：生物炭74.8-95.8%，尿素2-10%，废糖蜜2-15%，益生菌0.2%。

2.根据权利要求1所述的兼具钝化土壤重金属和肥料功效的生物炭肥，其特征在于，生物炭的材料来源于食品行业的工厂下脚料，属于国家监控的严控废物，包括酱油厂的豆渣、糖厂的滤泥、淀粉厂的木薯渣、酵母厂的酵母泥等等，其有机质≥40%，总养分≥4%的物料。

3.根据权利要求2所述的兼具钝化土壤重金属和肥料功效的生物炭肥，其特征在于，生物炭的材料经过晾晒处理，水分在30-40%时，经过挤压造粒后进入炭化炉炭化。

4.根据权利要求1所述的兼具钝化土壤重金属和肥效功能的生物炭肥，其特征在于，尿素、废糖蜜和益生菌混合均匀后，于生物炭的温度尚在50-150℃时加入搅拌均匀。

5.根据权利要求1所述的兼具钝化土壤重金属和肥效功能的生物炭肥，其特征在于，废糖蜜含有总腐植酸≥20%，总养分≥3%，水分≤60%。

6.根据权利要求1所述的兼具钝化土壤重金属和肥效功能的生物炭肥，其特征在于，益生菌为可农用芽孢杆菌，芽孢率≥80%，芽孢数≥200亿/克，粉状益生菌载体目数≥80目，益生菌可为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌等可农用的芽孢杆菌。