CN110577830A - 一种可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂，其原料按重量份数如下：生石灰20‑30份，活性炭5‑10份，沸石3‑5份，海绵石5‑7份，膨润土3‑5份，堆肥35‑40份，钢渣20‑30份，生物菌剂10‑16份，调理剂8‑10份，碎木屑25‑35份，秸秆炭粒20‑24份，草木灰30‑36份，本发明通过采用化学药剂和生物制剂相结合的治理方式，提高了治理效果，降低了治理周期，通过采用钢渣原料，在土壤中氧化成铁的氧化物，对Cd、iN和Zn的离子有吸附和共沉淀的作用，采用的生物菌剂对Cd、iN、Cu、Pb和As具有良好的吸收作用，通过配合活性炭、沸石、海绵石、膨润土原理，利用原料的吸附作用，可以有效的将土壤中重金属变换成难溶物质，增加土壤中阳离子交换量，稳定土壤结构。

Description

一种可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂

技术领域

本发明涉及土壤改良技术领域，具体为一种可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂，同时，本发明还涉及一种可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂的制备方法。

背景技术

土壤改良，是指运用土壤学、生物学、生态学等多学科的理论与技术，排除或防治影响农作物生育和引起土壤退化等不利因素，改善土壤性状，提高土壤肥力，为农作物创造良好土壤环境条件的一系列技术措施的统称。其基本措施包括：①土壤水利改良，如建立农田排灌工程，调节地下水位，改善土壤水分状况，排除和防止沼泽化和盐碱化；②土壤工程改良，如运用平整土地，兴修梯田，引洪漫淤等工程措施，改良土壤条件；③土壤生物改良，运用各种生物途径(如种植绿肥)，增加土壤有机质以提高土壤肥力，或营造防护林防治水土流失等；④土壤耕作改良，通过改进耕作方法改良土壤条件；⑤土壤化学改良，如施用化肥和各种土壤改良剂等提高土壤肥力，改善土壤结构，消除土壤污染等。

对于土壤中的重金属物质，重金属污染主要包括汞、镉、铅、铬和类金属砷等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌、铜、镍等元素。主要来自采矿废渣、农药、废水、污泥和大气沉降等。现有的土壤中重金属改良药剂改良效果比较差，土壤活化性能得不到提升，重金属转变为难溶物质的效果差，而且治理周期长，土壤的稳定性比较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂及其制备方法，通过采用化学药剂和生物制剂相结合的治理方式，提高了治理效果，降低了治理周期，使得土壤活化性能提升，可以有效的将土壤中重金属变换成难溶物质，增加土壤中阳离子交换量，稳定土壤结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂，其原料按重量份数如下：生石灰20-30份，活性炭5-10份，沸石3-5份，海绵石5-7份，膨润土3-5份，堆肥35-40份，钢渣20-30份，生物菌剂10-16份，调理剂8-10份，碎木屑25-35份，秸秆炭粒20-24份，草木灰30-36份。

优选的，所述堆肥为秸杆、杂草、树叶和动物粪便混合的有机肥料，所述堆肥中秸杆、杂草和树叶的总量和动物粪便的总量比为28:23，其中动物粪便为牛粪粪便，动物粪便的含水率小于85％。

优选的，所述钢渣中氧化钙的含量在40-60％。

优选的，所述生物菌剂为固氮菌、动胶菌、硫铁杆菌中的任意一种或者两种与芽孢杆菌、热放线菌和乳酸菌中的任意一种或者两种的混合菌剂，各组份的配比为等重量比例。

优选的，所述调理剂是通过腐殖酸、氮肥和磷肥鳌合制成，所述调理剂中腐殖酸、氮肥和磷肥的混合比例为1:1:1。

优选的，所述氮肥为尿素肥料，所述磷肥为天然磷肥，且天然磷肥为鸟粪、兽骨粉和鱼骨粉的混合肥料，混合比例为1:2:2。

本发明还提供一种可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂的制备方法，包括如下步骤：

S1：取料，将生石灰、活性炭、沸石、海绵石、膨润土、堆肥、钢渣、生物菌剂、调理剂、碎木屑、秸秆炭粒和草木灰按重量份数称取，备用；

S2：一次粉碎，将生石灰、活性炭、沸石、海绵石、膨润土和钢渣倒入粉碎研磨机中，粉碎研磨并过筛，获得粒度为50-90目的混合粉末A；

S3：二次粉碎，将调理剂、碎木屑和秸秆炭粒倒入另一组粉碎研磨机中研磨粉碎，粉碎研磨并过筛，获得粒度为120-150目的混合粉末B；

S4：混合发酵，将堆肥、生物菌剂和和草木灰混合搅拌均匀，并将混合均匀的物料倒入到发酵罐中进行发酵，发酵温度30-40℃，发酵时间12-14h；

S5：混合，将S2中的混合粉末A、S3中的或者粉末B和S5中发酵完成的混合物倒入到混合机中，混合搅拌均匀；

S6：造粒，将S5中混合搅拌均匀的物料倒入双螺杆造粒机中制成颗粒，造粒工作温度30-50℃，即获得可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂；

S7：干燥包装，将S6中获得的颗粒物质进行干燥烘干处理，干燥烘干温度30-50℃，控制含水率低于10％，干燥烘干完成后，将物料进行定量包装。

优选的，所述步骤S2和步骤S3中的粉碎研磨采用的是WF系列万能粉碎机，主轴转速在3000-4200r/min。

优选的，所述步骤S4中发酵阶段分为升温阶段、高温阶段、降温阶段和腐熟阶段，升温阶段的升温幅度为10-20℃，高温阶段保持温度为35-40℃，降温阶段的降温幅度为10-20℃，腐熟阶段的保持温度为20-30℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明严格控制该一种可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂，通过严格控制可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂的各组份的占比以及制备工艺参数，通过采用化学药剂和生物制剂相结合的治理方式，提高了治理效果，降低了治理周期，使得土壤活化性能提升，通过采用钢渣原料，在土壤中氧化成铁的氧化物，对Cd、iN和Zn的离子有吸附和共沉淀的作用，利用生石灰和土壤中的重金属反应，形成重金属的氢氧化物沉淀的难溶物质，调理剂中采用的腐殖酸可以络合重金属离子，使其沉淀为难溶物质，采用的生物菌剂对Cd、iN、Cu、Pb和As具有良好的吸收作用，固氮菌、和乳酸菌可以产生多糖和糖蛋白等胞外聚合物，通过与重金属离子形成络合物来吸附土壤环境中的多种重金属，同时，芽孢杆菌对Cd的辅机可以达到其生物量的21.4％，对Pb的富集高于61％，硫铁杆菌能氧化Cu、As、Mo和Fe等，动胶菌和热放线菌能使As、Fe和Mn等发生生物氧化，降低这些重金属元素的活性，硫铁杆菌通过脱硫作用还能够使硫离子分泌于体外和重金属Co形成沉淀的难溶物质，通过配合活性炭、沸石、海绵石、膨润土原理，利用原料的吸附作用，可以有效的将土壤中重金属变换成难溶物质，增加土壤中阳离子交换量，稳定土壤结构，适合广泛推广。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂，其原料按重量份数如下：生石灰20份，活性炭5份，沸石3份，海绵石5份，膨润土3份，堆肥35份，钢渣20份，生物菌剂10份，调理剂8份，碎木屑25份，秸秆炭粒20份，草木灰30份，所述堆肥为秸杆、杂草、树叶和动物粪便混合的有机肥料，所述堆肥中秸杆、杂草和树叶的总量和动物粪便的总量比为28:23，其中动物粪便为牛粪粪便，动物粪便的含水率小于85％，所述钢渣中氧化钙的含量在40％，所述生物菌剂为固氮菌、动胶菌、硫铁杆菌中的任意一种或者两种与芽孢杆菌、热放线菌和乳酸菌中的任意一种或者两种的混合菌剂，各组份的配比为等重量比例，所述调理剂是通过腐殖酸、氮肥和磷肥鳌合制成，所述调理剂中腐殖酸、氮肥和磷肥的混合比例为1:1:1，所述氮肥为尿素肥料，所述磷肥为天然磷肥，且天然磷肥为鸟粪、兽骨粉和鱼骨粉的混合肥料，混合比例为1:2:2。

本发明还提供一种可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂的制备方法，包括如下步骤：

S1：取料，将生石灰、活性炭、沸石、海绵石、膨润土、堆肥、钢渣、生物菌剂、调理剂、碎木屑、秸秆炭粒和草木灰按重量份数称取，备用；

S2：一次粉碎，将生石灰、活性炭、沸石、海绵石、膨润土和钢渣倒入粉碎研磨机中，粉碎研磨并过筛，获得粒度为50目的混合粉末A；

S3：二次粉碎，将调理剂、碎木屑和秸秆炭粒倒入另一组粉碎研磨机中研磨粉碎，粉碎研磨并过筛，获得粒度为120目的混合粉末B；

S4：混合发酵，将堆肥、生物菌剂和和草木灰混合搅拌均匀，并将混合均匀的物料倒入到发酵罐中进行发酵，发酵温度30℃，发酵时间12h；

S5：混合，将S2中的混合粉末A、S3中的或者粉末B和S5中发酵完成的混合物倒入到混合机中，混合搅拌均匀；

S6：造粒，将S5中混合搅拌均匀的物料倒入双螺杆造粒机中制成颗粒，造粒工作温度30℃，即获得可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂；

S7：干燥包装，将S6中获得的颗粒物质进行干燥烘干处理，干燥烘干温度30℃，控制含水率低于10％，干燥烘干完成后，将物料进行定量包装。

所述步骤S2和步骤S3中的粉碎研磨采用的是WF系列万能粉碎机，主轴转速在3000r/min，所述步骤S4中发酵阶段分为升温阶段、高温阶段、降温阶段和腐熟阶段，升温阶段的升温幅度为10℃，高温阶段保持温度为35℃，降温阶段的降温幅度为10℃，腐熟阶段的保持温度为20℃。

实施例2

一种可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂，其原料按重量份数如下：生石灰25份，活性炭7.5份，沸石4份，海绵石6份，膨润土4份，堆肥7.5份，钢渣25份，生物菌剂13份，调理剂9份，碎木屑30份，秸秆炭粒22份，草木灰33份，所述堆肥为秸杆、杂草、树叶和动物粪便混合的有机肥料，所述堆肥中秸杆、杂草和树叶的总量和动物粪便的总量比为28:23，其中动物粪便为牛粪粪便，动物粪便的含水率小于85％，所述钢渣中氧化钙的含量在50％，所述生物菌剂为固氮菌、动胶菌、硫铁杆菌中的任意一种或者两种与芽孢杆菌、热放线菌和乳酸菌中的任意一种或者两种的混合菌剂，各组份的配比为等重量比例，所述调理剂是通过腐殖酸、氮肥和磷肥鳌合制成，所述调理剂中腐殖酸、氮肥和磷肥的混合比例为1:1:1，所述氮肥为尿素肥料，所述磷肥为天然磷肥，且天然磷肥为鸟粪、兽骨粉和鱼骨粉的混合肥料，混合比例为1:2:2。

本发明还提供一种可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂的制备方法，包括如下步骤：

S1：取料，将生石灰、活性炭、沸石、海绵石、膨润土、堆肥、钢渣、生物菌剂、调理剂、碎木屑、秸秆炭粒和草木灰按重量份数称取，备用；

S2：一次粉碎，将生石灰、活性炭、沸石、海绵石、膨润土和钢渣倒入粉碎研磨机中，粉碎研磨并过筛，获得粒度为70目的混合粉末A；

S3：二次粉碎，将调理剂、碎木屑和秸秆炭粒倒入另一组粉碎研磨机中研磨粉碎，粉碎研磨并过筛，获得粒度为135目的混合粉末B；

S4：混合发酵，将堆肥、生物菌剂和和草木灰混合搅拌均匀，并将混合均匀的物料倒入到发酵罐中进行发酵，发酵温度35℃，发酵时间13h；

S5：混合，将S2中的混合粉末A、S3中的或者粉末B和S5中发酵完成的混合物倒入到混合机中，混合搅拌均匀；

S6：造粒，将S5中混合搅拌均匀的物料倒入双螺杆造粒机中制成颗粒，造粒工作温度40℃，即获得可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂；

S7：干燥包装，将S6中获得的颗粒物质进行干燥烘干处理，干燥烘干温度40℃，控制含水率低于10％，干燥烘干完成后，将物料进行定量包装。

所述步骤S2和步骤S3中的粉碎研磨采用的是WF系列万能粉碎机，主轴转速在3600r/min，所述步骤S4中发酵阶段分为升温阶段、高温阶段、降温阶段和腐熟阶段，升温阶段的升温幅度为15℃，高温阶段保持温度为37℃，降温阶段的降温幅度为15℃，腐熟阶段的保持温度为25℃。

实施例3

一种可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂，其原料按重量份数如下：生石灰30份，活性炭10份，沸石5份，海绵石7份，膨润土5份，堆肥40份，钢渣30份，生物菌剂16份，调理剂10份，碎木屑35份，秸秆炭粒24份，草木灰36份，所述堆肥为秸杆、杂草、树叶和动物粪便混合的有机肥料，所述堆肥中秸杆、杂草和树叶的总量和动物粪便的总量比为28:23，其中动物粪便为牛粪粪便，动物粪便的含水率小于85％，所述钢渣中氧化钙的含量在60％，所述生物菌剂为固氮菌、动胶菌、硫铁杆菌中的任意一种或者两种与芽孢杆菌、热放线菌和乳酸菌中的任意一种或者两种的混合菌剂，各组份的配比为等重量比例，所述调理剂是通过腐殖酸、氮肥和磷肥鳌合制成，所述调理剂中腐殖酸、氮肥和磷肥的混合比例为1:1:1，所述氮肥为尿素肥料，所述磷肥为天然磷肥，且天然磷肥为鸟粪、兽骨粉和鱼骨粉的混合肥料，混合比例为1:2:2。

本发明还提供一种可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂的制备方法，包括如下步骤：

S1：取料，将生石灰、活性炭、沸石、海绵石、膨润土、堆肥、钢渣、生物菌剂、调理剂、碎木屑、秸秆炭粒和草木灰按重量份数称取，备用；

S2：一次粉碎，将生石灰、活性炭、沸石、海绵石、膨润土和钢渣倒入粉碎研磨机中，粉碎研磨并过筛，获得粒度为90目的混合粉末A；

S3：二次粉碎，将调理剂、碎木屑和秸秆炭粒倒入另一组粉碎研磨机中研磨粉碎，粉碎研磨并过筛，获得粒度为150目的混合粉末B；

S4：混合发酵，将堆肥、生物菌剂和和草木灰混合搅拌均匀，并将混合均匀的物料倒入到发酵罐中进行发酵，发酵温度40℃，发酵时间14h；

S5：混合，将S2中的混合粉末A、S3中的或者粉末B和S5中发酵完成的混合物倒入到混合机中，混合搅拌均匀；

S6：造粒，将S5中混合搅拌均匀的物料倒入双螺杆造粒机中制成颗粒，造粒工作温度50℃，即获得可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂；

S7：干燥包装，将S6中获得的颗粒物质进行干燥烘干处理，干燥烘干温度50℃，控制含水率低于10％，干燥烘干完成后，将物料进行定量包装。

所述步骤S2和步骤S3中的粉碎研磨采用的是WF系列万能粉碎机，主轴转速在4200r/min，所述步骤S4中发酵阶段分为升温阶段、高温阶段、降温阶段和腐熟阶段，升温阶段的升温幅度为20℃，高温阶段保持温度为40℃，降温阶段的降温幅度为20℃，腐熟阶段的保持温度为30℃。

本发明严格控制该一种可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂，通过严格控制可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂的各组份的占比以及制备工艺参数，通过采用化学药剂和生物制剂相结合的治理方式，提高了治理效果，降低了治理周期，使得土壤活化性能提升，通过采用钢渣原料，在土壤中氧化成铁的氧化物，对Cd、iN和Zn的离子有吸附和共沉淀的作用，利用生石灰和土壤中的重金属反应，形成重金属的氢氧化物沉淀的难溶物质，调理剂中采用的腐殖酸可以络合重金属离子，使其沉淀为难溶物质，采用的生物菌剂对Cd、iN、Cu、Pb和As具有良好的吸收作用，固氮菌、和乳酸菌可以产生多糖和糖蛋白等胞外聚合物，通过与重金属离子形成络合物来吸附土壤环境中的多种重金属，同时，芽孢杆菌对Cd的辅机可以达到其生物量的21.4％，对Pb的富集高于61％，硫铁杆菌能氧化Cu、As、Mo和Fe等，动胶菌和热放线菌能使As、Fe和Mn等发生生物氧化，降低这些重金属元素的活性，硫铁杆菌通过脱硫作用还能够使硫离子分泌于体外和重金属Co形成沉淀的难溶物质，通过配合活性炭、沸石、海绵石、膨润土原理，利用原料的吸附作用，可以有效的将土壤中重金属变换成难溶物质，增加土壤中阳离子交换量，稳定土壤结构，适合广泛推广。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂，其特征在于：其原料按重量份数如下：生石灰20-30份，活性炭5-10份，沸石3-5份，海绵石5-7份，膨润土3-5份，堆肥35-40份，钢渣20-30份，生物菌剂10-16份，调理剂8-10份，碎木屑25-35份，秸秆炭粒20-24份，草木灰30-36份。

2.根据权利要求1所述的一种可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂，其特征在于：所述堆肥为秸杆、杂草、树叶和动物粪便混合的有机肥料，所述堆肥中秸杆、杂草和树叶的总量和动物粪便的总量比为28:23，其中动物粪便为牛粪粪便，动物粪便的含水率小于85％。

3.根据权利要求1所述的一种可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂，其特征在于：所述钢渣中氧化钙的含量在40-60％。

4.根据权利要求1所述的一种可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂，其特征在于：所述生物菌剂为固氮菌、动胶菌、硫铁杆菌中的任意一种或者两种与芽孢杆菌、热放线菌和乳酸菌中的任意一种或者两种的混合菌剂，各组份的配比为等重量比例。

5.根据权利要求1所述的一种可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂，其特征在于：所述调理剂是通过腐殖酸、氮肥和磷肥鳌合制成，所述调理剂中腐殖酸、氮肥和磷肥的混合比例为1:1:1。

6.根据权利要求5所述的一种可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂，其特征在于：所述氮肥为尿素肥料，所述磷肥为天然磷肥，且天然磷肥为鸟粪、兽骨粉和鱼骨粉的混合肥料，混合比例为1:2:2。

7.一种根据权利要求1所述的可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：取料，将生石灰、活性炭、沸石、海绵石、膨润土、堆肥、钢渣、生物菌剂、调理剂、碎木屑、秸秆炭粒和草木灰按重量份数称取，备用；

S2：一次粉碎，将生石灰、活性炭、沸石、海绵石、膨润土和钢渣倒入粉碎研磨机中，粉碎研磨并过筛，获得粒度为50-90目的混合粉末A；

S3：二次粉碎，将调理剂、碎木屑和秸秆炭粒倒入另一组粉碎研磨机中研磨粉碎，粉碎研磨并过筛，获得粒度为120-150目的混合粉末B；

S4：混合发酵，将堆肥、生物菌剂和和草木灰混合搅拌均匀，并将混合均匀的物料倒入到发酵罐中进行发酵，发酵温度30-40℃，发酵时间12-14h；

S5：混合，将S2中的混合粉末A、S3中的或者粉末B和S5中发酵完成的混合物倒入到混合机中，混合搅拌均匀；

S6：造粒，将S5中混合搅拌均匀的物料倒入双螺杆造粒机中制成颗粒，造粒工作温度30-50℃，即获得可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂；

S7：干燥包装，将S6中获得的颗粒物质进行干燥烘干处理，干燥烘干温度30-50℃，控制含水率低于10％，干燥烘干完成后，将物料进行定量包装。

8.根据权利要求7所述的一种可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S2和步骤S3中的粉碎研磨采用的是WF系列万能粉碎机，主轴转速在3000-4200r/min。

9.根据权利要求7所述的一种可以将土壤中重金属转变为难溶物质的药剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中发酵阶段分为升温阶段、高温阶段、降温阶段和腐熟阶段，升温阶段的升温幅度为10-20℃，高温阶段保持温度为35-40℃，降温阶段的降温幅度为10-20℃，腐熟阶段的保持温度为20-30℃。