CN105778922B - 土壤改良剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型土壤改良剂及其制备方法，发明的土壤改良剂，从生态学原理的高度解决污染环境特别是污染土壤的修复问题，技术和产品安全环保，不产生二次污染。处理速度快，药剂添加量小。处理过的污泥不溶于水，可固锁重金属等有害物质，防止其流失和扩大污染。处理过的污泥和畜禽排泄物不溶于水，可固锁恶臭，防止其流失和扩大污染。并可提高肥效。处理土壤为团粒结构，具有保水保肥，透水透气效果。适合植物生长，适合于有机农业。可简单地使盐碱地在极短的时间内变成良田。可用于生态护坡绿化等。

Description

土壤改良剂及其制备方法

技术领域

本发明属于土壤改良剂技术领域，具体涉及一种新型土壤改良剂及其制备方法。

背景技术

目前我国面临的土壤环境安全问题日益突出。据有关数据统计，我国重金属污染的土壤面积达2000万公顷，占总耕地面积的1／6。因工业“三废”污染的农田近700万公顷，使粮食每年减产100亿公斤。其中，在一些污灌区土壤镉的污染超标面积，近20年来增加了14．6％，在东南地区，汞、砷、铜、锌等元素的超标面积占污染总面积的45．5％。其次我国农药总施用量达131．2万吨（成药），平均每亩施用931．3克，比发达国家高出一倍。农药施用后在土壤中的残留量为50％～60％。最后过量施用化肥也会造成土壤污染。90年代，全世界氮肥使用量为8000万吨氮，其中我国用量达1726吨氮，占世界用量的21．6％。我国耕地平均施用化肥氮量为224．8公斤／公顷，其中有17个省的平均施用量超过了国际公认的上限225公斤／公顷，有4个省达到了400公斤／公顷。每年农田使用化肥氮进入环境的氮素达1000万吨左右，有些地区饮用水及农产品中，硝态氮和亚硝态氮的含量均明显超标。

土壤环境遭到破坏或是受到污染无疑会给土壤的生态功能带来影响，甚至可能使土壤系统奔溃、功能丧失。土壤污染不仅导致土壤质量和生产力的降低，而且引起水、气环境质量的下降，严重的土壤污染将直接危及到生态安全、食品安全和人体将抗，同时也影响着投资经商、对外贸易以及一些重要国际公约的履行，不利于我国的环境外交、全社会的稳定和经济增长，从而制约区域和国家的可持续发展。

为了施行国家的土壤可持续发展战略，现在对土壤污染修复技术有了相关的研究，目前理论上可行的修复技术有物理修复技术、化学修复技术、微生物修复技术、植物修复技术和综合修复技术等几大类；目前尽管在污染环境的物理修复、化学修复以及工程技术方面有一定的进展，并形成了一些实用技术。但是，这些修复方法往往会破会污染场地的物理性质，甚至会造成环境的二次污染，对于土壤污染的修复没有从本质上得到改善和解决。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种新型土壤改良剂及其制备方法，从生态学原理的高度解决污染环境特别是污染土壤的修复问题，且安全环保，不产生二次污染。

本发明的技术方案如下：一种新型土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：

A、贝壳粉制作步骤

B、草木灰制作步骤

C、植物变性淀粉制作步骤

D、海藻粉制作步骤

E、植物蛋白粉制作步骤

F、搅拌混合步骤

进一步的，在A步骤中，包括以下工序：

（1）、选材；

（2）、处理：包括清洗、消毒等工序；

（3）、煅烧：将清洗好的贝壳放入高温炉中进行高温煅烧，温度刚开始控制在120℃～150℃之间煅烧1h，然后将温度加热到600℃～800℃之间煅烧4h；

（4）、研磨：将煅烧好的贝壳材料放入研磨机中进行研磨，研磨的温度控制在40℃～60℃，研磨的细度控制在0.1㎜～0.1－9㎜；

（5）、催化：加入无机纳米材料进行催化；

进一步的，在B步骤中，包括以下工序：

（1）、选材：选择谷糠、木材、草类植物材料；

（2）、高温碳化处理：将原材料在无氧状态下加热到400℃～1200℃，处理的时间为1h；

（3）、粉碎：将冷却材料在40℃～50℃的温度下粉碎成0.1㎜～0.1－9㎜程度；

（4）、过筛：过0.1mm的筛子；

进一步的，在C步骤中，包括以下工序：

（1）、淀粉配制：将玉米淀粉、木薯淀粉按照1:1.5的比例混合；

（2）、混合、搅拌：在30℃～40℃温度下将配制好的淀粉混合均匀后，将淀粉混合物的含水量调制15—20%，搅拌均匀；

（3）、糊化处理：将事先调好的含水量15—20%的湿淀粉加入挤压膨化机内，淀粉经螺旋轴磨擦挤压产生热而糊化，然后通过孔径为1—10毫米的小孔高压挤出，挤出的物料进入大气中瞬时膨胀干燥；

（4）、冷却：将糊化处理的材料进行短时间冷却，冷却1min；

（5）、粉碎：将冷却材料在40℃～50℃的温度下粉碎成0.1㎜～0.1－9㎜程度；

（6）、过筛：过0.1mm的筛子；

进一步的，在D步骤中，包括以下工序：

（1）、使用晾干的海藻（巨藻、泡叶藻、海囊藻），除去杂质和外来物；

（2）、加入７～１０倍海藻重量的淡水，用稀碱溶液调节ｐＨ＝８．５～９．０；

（3）、搅拌浸泡１０～２４小时，减压浓缩至比重＝１．２－１．３，离心去掉高温盐；

（4）、浓缩液与冷却后析出的干固物分离备用；

（5）、取新鲜海藻，加入重量浓度为９５％的乙醇，加入量为海藻重量的４０～５０％；

（6）、将藻体破碎，搅拌１８～２４小时，离心后保存溶液；

（7）、溶液浓缩除去盐分，保留澄清的溶液；

（8）、澄清的溶液冷却至０－５℃，加入饱和的二氨基四硫代氰酸铬铵溶液；

（9）、收集沉淀，将海藻的浓缩液、干固物、沉淀物三者均匀混合；

（10）、喷雾干燥获得速溶抗逆型海藻粉干品，过0.1mm的筛子；

进一步的，在E步骤中，包括以下工序：

（1）、原料选择：选择无霉烂的花生、玉米、大豆；

（2）、浸泡：于常温水中浸泡0.5h，利于脱花生红衣、大豆皮；

（3）、脱皮：用花生仁专用脱皮机脱去红衣，用大豆专用脱皮机脱去大豆皮；

（4）、热烫：在96℃热水中热烫5min，其作用是钝化脂肪氧化酶并使花生仁、玉米、大豆吸水，以利于研磨；

（5）、研磨：先用碟式研磨机进行粗磨，再用胶体磨进行精磨，此时物料细度≤10µm；

（6）、离心分离：用碟片式分离机将花生中的油脂分离出30%，毛油精制为成品油，其余蛋白液生产蛋白粉；分离机转速为5000r/min，比重环90mm；

（7）、杀菌：在85℃条件下保持10min；

（8）、三道均质：将3台均质机串连起来使用，每台使用压力为40～50MPa。含有粗纤维的蛋白液经三道均质后，使物料细度达0.1㎜～0.1－9㎜；

（9）、喷雾干燥：采用喷雾干燥塔干燥，进风温度为 170℃～180℃，排风温度为75℃～80℃，塔身温度为80℃；

（10）、冷却：经喷雾干燥后的花生蛋白粉、玉米蛋白粉、大豆蛋白粉在包装间内冷却至室温，过0.1mm的筛子；

进一步的，在F步骤中，包括以下工序：贝壳粉、草木灰、植物变性淀粉、植物蛋白粉、海藻粉分别按照0.6:0.05:0.1:0.1:0.15的比例，在30℃～40℃温度的搅拌机中搅拌均匀，过0.1mm的筛子。

本发明的土壤改良剂效用原理如下：土壤改良剂遇水后可以粘结很多小的土壤颗粒形成大的，并且水稳定的聚集体；促进植物的呼吸作用，同时可以防止土壤受侵蚀、降低土壤水分蒸发或过度蒸腾、节约灌溉水、；同时可以使重金属在土壤中发生沉淀、螯合等反应，降低其生物有效性，减少作物对重金属的吸收量，提高农产品的品质，也对重金属污染土壤的修复有辅助作用。

本发明的有益效果如下：本发明的土壤改良剂，从生态学原理的高度解决污染环境特别是污染土壤的修复问题，技术和产品安全环保，不产生二次污染。处理速度快，药剂添加量小。处理过的污泥不溶于水，可固锁重金属等有害物质，防止其流失和扩大污染。处理过的污泥和畜禽排泄物不溶于水，可固锁恶臭，防止其流失和扩大污染。并可提高肥效。处理土壤为团粒结构，具有保水保肥，透水透气效果。适合植物生长，适合于有机农业。可简单地使盐碱地在极短的时间内变成良田。可用于生态护坡绿化等。对于实现人与自然的和谐发展具有重要的实践意义。

具体实施方式

下面对本发明的具体内容进行进一步的说明，本发明的土壤改良剂命名为DK-1，所选用的原材料为贝壳、草木灰（离子化碳）、植物变性淀粉、植物蛋白粉、海藻粉等对环境无污染的环保纯天然材料混合合成。本土壤改良剂DK-1的生产制作工艺如下：

1、贝壳粉的制备工艺技术流程：

（1）、选材：并不是所有贝壳都适合生产，为了保证产品的质量，因此所有海洋贝壳都是经过认真挑选，保证原材料的质量。

（2）、处理：在选择合格的贝壳后，则需要一系列的清洗、消毒等工序，保证了其本身的高品质要求。

（3）、煅烧：高温煅烧是制造工艺中最为重要的一环，将清洗好的贝壳放入高温炉中进行高温煅烧，温度刚开始控制在120℃～150℃之间煅烧1h，然后将温度加热到600℃～800℃之间煅烧4h。

（4）、研磨：将煅烧好的贝壳材料放入研磨机中进行研磨，研磨的温度控制在40℃～60℃，研磨的细度控制在0.1㎜～0.1－9㎜。

（5）、催化：加入了无机纳米材料进行催化，保证了其应该有的高品质外，还具有更好的性能。无机纳米材料可选用纳米级α-AL2O3颗粒。

2、草木灰的制备工艺技术流程：

（1）、选材：选择谷糠、木材、草等植物材料。

（2）、高温碳化处理：将原材料在无氧状态下加热到400℃～1200℃，处理的时间为1h。

（3）、粉碎：将冷却材料在40℃～50℃的温度下粉碎成0.1㎜～0.1－9㎜程度。

（4）、过筛：过0.1mm的筛子即可。

3、植物变性淀粉的制备工艺技术流程：

（1）、淀粉配制：将玉米淀粉、木薯淀粉按照1:1.5的比例混合。

（2）、混合、搅拌：在30℃～40℃温度下将配制好的淀粉混合均匀后，将淀粉混合物的含水量调制15—20%，搅拌均匀。

（3）、糊化处理：将事先调好的含水量15—20%的湿淀粉加入挤压膨化机内，淀粉经螺旋轴磨擦挤压产生热而糊化，然后通过孔径为1—10毫米的小孔高压挤出，一进入大气中的物料就瞬时膨胀干燥。

（4）、冷却：将糊化处理的材料进行短时间冷却，冷却1min即可。

（5）、粉碎：将冷却材料在40℃～50℃的温度下粉碎成0.1㎜～0.1－9㎜程度。

（6）、过筛：过0.1mm的筛子即可。

4、海藻粉的制备工艺技术流程：

（1）、使用晾干的海藻（巨藻、泡叶藻、海囊藻），除去杂质和外来物；

（2）、加入７～１０倍海藻重量的淡水，用稀碱溶液调节ｐＨ＝８．５～９．０；

（3）、搅拌浸泡１０～２４小时，减压浓缩至比重＝１．２－１．３，离心去掉高温盐；

（4）、浓缩液与冷却后析出的干固物分离备用；

（5）、取新鲜海藻，加入重量浓度为９５％的乙醇，加入量为海藻重量的４０～５０％；

（6）、将藻体破碎，搅拌１８～２４小时，离心后保存溶液；

（7）、溶液浓缩除去盐分，保留澄清的溶液；

（8）、澄清的溶液冷却至０－５℃，加入饱和的二氨基四硫代氰酸铬铵溶液；

（9）、收集沉淀，将海藻的浓缩液、干固物、沉淀物三者均匀混合；

（10）、喷雾干燥获得速溶抗逆型海藻粉干品，过0.1mm的筛子后即可。

5、植物蛋白粉的制备工艺技术流程：

（1）、原料选择：选择无霉烂的花生、玉米、大豆。

（2）、浸泡：于常温水中浸泡0.5h，利于脱花生红衣、大豆皮。

（3）、脱皮：用花生仁专用脱皮机脱去红衣，用大豆专用脱皮机脱去大豆皮。

（4）、热烫：在96℃热水中热烫5min，其作用是钝化脂肪氧化酶并使花生仁、玉米、大豆吸水，以利于研磨。

（5）、研磨：先用碟式研磨机进行粗磨，再用胶体磨进行精磨，此时物料细度≤10µm。

（6）、离心分离：用碟片式分离机将花生中的油脂分离出30%，毛油精制为成品油，其余蛋白液生产蛋白粉。分离机转速为5000r/min，比重环90mm。

（7）、杀菌：在85℃条件下保持10min。

（8）、三道均质：三道均质是指将3台均质机串连起来使用，每台使用压力为40～50MPa。含有粗纤维的蛋白液经三道均质后，物料细度可达0.1㎜～0.1－9㎜。

（9）、喷雾干燥：采用喷雾干燥塔干燥，进风温度为 170℃～180℃，排风温度为75℃～80℃，塔身温度为80℃。

（10）、冷却：经喷雾干燥后的花生蛋白粉、玉米蛋白粉、大豆蛋白粉在包装间内冷却至室温，过0.1mm的筛子后即可。

6、将贝壳粉、草木灰、植物变性淀粉、植物蛋白粉、海藻粉等材料分别按照0.6:0.05:0.1:0.1:0.15的比例，在30℃～40℃温度的搅拌机中搅拌均匀，过0.1mm的筛子后即可。

相对现有市场上的所谓土壤改良剂都是一些由放线菌、光合细菌、酵母菌、乳酸菌、枯草芽孢杆菌等有益微生物以及各种有机酸。植物生长调节剂等代谢产物配合合成的，此种土壤改良剂都是液体，其基本原理都是利用人工对土壤添加有益微生物，来促进土壤微生物的活动数量，在根本上并没有解决土壤本质性的改良，而且此土壤改良剂会随着雨水冲刷而进行二次污染等危害。

而本发明的土壤改良剂原材料都是一些环保无二次污染的纯天然材料，新开发的土壤改良剂的特点如下：

①使用本品可维持改良土的PH值中性，不影响植物生长。可避免对周围环境造成二次污染。

②改良后的土粒呈团粒結構，透水透气性好，适合植物的生长，改良土残土还可再利用。

③改良后的土质保水性和保肥性好，可用于沙地，干旱地改良。

④改良土干燥前和干燥后不溶解于水，可防止水土流失。并且，具有封闭土中的悪臭和有害物质的効果，可固化有害物质防止有害物质的流出而污染周围环境造成。

⑤固化速度快。数十秒钟即可固化，可提高固化作业的工作效率，且可使固化装置小型化。

⑥添加量少，一般0.05％～0.5％（因含水率和土质而不同）。

⑦能即刻处理疏浚土，且改良后的土质安定，成份不再溶出，可作为填埋土再利用。

⑧处理后改良効果一直保持，与原土有机融和。

⑨由于添加量少，作业系统小型化及高効率化，可大幅降低综合成本。

使用本发明的土壤改良剂能够改善作物的果实品质、提高土壤的通透性、保水性和保肥性能，大幅度的提高作物的产量。

试验情况说明如下：

1、土壤改良剂DK-1大田应用情况：

土壤改良剂处理的矮脚小白菜叶片数量比未处理的矮脚小白菜多3-4 片；

土壤改良剂处理的矮脚小白菜株高比未处理的矮脚小白菜高3.6 cm；

土壤改良剂处理的矮脚小白菜株宽比未处理的矮脚小白菜宽9 cm

土壤改良剂处理的矮脚小白菜根系的长度和宽度比未处理的矮脚小白菜长1.2cm和宽1.35 cm；

土壤改良剂处理的矮脚小白菜根系的须根数量明显的比未处理的多1-2倍；

土壤改良剂处理的矮脚小白菜单株重量比未处理的矮脚小白菜重153.5 g，单株产量比未处理的高2倍左右；

2、使用本公司土壤改良剂DK-1对西红柿产量影响的比较：

单株果实：土壤改良剂处理果实15个，未经土壤改良剂处理果实8个；

以上是对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种土壤改良剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、贝壳粉制作步骤

B、草木灰制作步骤

C、植物变性淀粉制作步骤

D、海藻粉制作步骤

E、植物蛋白粉制作步骤

F、搅拌混合步骤

在A步骤中，包括以下工序：

（1）、选材；

（2）、处理：包括清洗、消毒工序；

（3）、煅烧：将清洗好的贝壳放入高温炉中进行高温煅烧，温度刚开始控制在120℃～150℃之间煅烧1h，然后将温度加热到600℃～800℃之间煅烧4h；

（4）、研磨：将煅烧好的贝壳材料放入研磨机中进行研磨，研磨的温度控制在40℃～60℃，研磨的细度控制在0.1㎜～0.1－9㎜；

（5）、催化：加入无机纳米材料进行催化，所述无机纳米材料为纳米级α-Al₂O₃颗粒；

在B步骤中，包括以下工序：

（1）、选材：选择谷糠、木材、草类植物材料；

（2）、高温碳化处理：将原材料在无氧状态下加热到400℃～1200℃，处理的时间为1h；

（3）、粉碎：将冷却材料在40℃～50℃的温度下粉碎成0.1㎜～0.1－9㎜程度；

（4）、过筛：过0.1mm的筛子；

在C步骤中，包括以下工序：

（1）、淀粉配制：将玉米淀粉、木薯淀粉按照1:1.5的比例混合；

（2）、混合、搅拌：在30℃～40℃温度下将配制好的淀粉混合均匀后，将淀粉混合物的含水量调制15—20%，搅拌均匀；

（3）、糊化处理：将事先调好的含水量15—20%的湿淀粉加入挤压膨化机内，淀粉经螺旋轴磨擦挤压产生热而糊化，然后通过孔径为1—10毫米的小孔高压挤出，挤出的物料进入大气中瞬时膨胀干燥；

（4）、冷却：将糊化处理的材料进行短时间冷却，冷却1min；

（5）、粉碎：将冷却材料在40℃～50℃的温度下粉碎成0.1㎜～0.1－9㎜程度；

（6）、过筛：过0.1mm的筛子；

在D步骤中，包括以下工序：

（1）、使用晾干的海藻，除去杂质和外来物；

（2）、加入７～1０倍海藻重量的淡水，用稀碱溶液调节ｐＨ＝８．５～９．０；

（3）、搅拌浸泡1０～２４小时，减压浓缩至比重＝1．２－1．３，离心去掉高温盐；

（4）、浓缩液与冷却后析出的干固物分离备用；

（5）、取新鲜海藻，加入重量浓度为９５％的乙醇，加入量为海藻重量的４０～５０％；

（6）、将藻体破碎，搅拌1８～２４小时，离心后保存溶液；

（7）、溶液浓缩除去盐分，保留澄清的溶液；

（8）、澄清的溶液冷却至０－５℃，加入饱和的二氨基四硫代氰酸铬铵溶液；

（9）、收集沉淀，将海藻的浓缩液、干固物、沉淀物三者均匀混合；

（10）、喷雾干燥获得速溶抗逆型海藻粉干品，过0.1mm的筛子；

在E步骤中，包括以下工序：

（1）、原料选择：选择无霉烂的花生、玉米、大豆；

（2）、浸泡：于常温水中浸泡0.5h，利于脱花生红衣、大豆皮；

（3）、脱皮：用花生仁专用脱皮机脱去红衣，用大豆专用脱皮机脱去大豆皮；

（4）、热烫：在96℃热水中热烫5min，其作用是钝化脂肪氧化酶并使花生仁、玉米、大豆吸水，以利于研磨；

（5）、研磨：先用碟式研磨机进行粗磨，再用胶体磨进行精磨，此时物料细度≤10µm；

（6）、离心分离：用碟片式分离机将花生中的油脂分离出30%，毛油精制为成品油，其余蛋白液生产蛋白粉；分离机转速为5000r/min，比重环90mm；

（7）、杀菌：在85℃条件下保持10min；

（8）、三道均质：将3台均质机串连起来使用，每台使用压力为40～50MPa， 含有粗纤维的蛋白液经三道均质后，使物料细度达0.1㎜～0.1－9㎜；

（9）、喷雾干燥：采用喷雾干燥塔干燥，进风温度为 170℃～180℃，排风温度为75℃～80℃，塔身温度为80℃；

（10）、冷却：经喷雾干燥后的花生蛋白粉、玉米蛋白粉、大豆蛋白粉在包装间内冷却至室温，过0.1mm的筛子；

在F步骤中，包括以下工序：贝壳粉、草木灰、植物变性淀粉、植物蛋白粉、海藻粉分别按照0.6:0.05:0.1:0.1:0.15的比例，在30℃～40℃温度的搅拌机中搅拌均匀，过0.1mm的筛子。

2.一种土壤改良剂，其特征在于，按照权利要求1所述的方法制成。