CN111363555A - 一种利用煤基固废改善农业土壤的改良剂及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用煤基固废改善农业土壤的改良剂及方法,该改良剂由以物质组成:粉煤灰、煤矸石、污泥、膨润土、硅藻土、生物表面活性剂、凝胶剂、稳定剂;其制备方法为:以粉煤灰、经微生物活化处理后的煤矸石为原料,与污泥混合后,再依次加入凝胶剂溶液、膨润土、硅藻土、生物表面活性剂,最终,加入稳定剂,经低温干燥处理后,得到本改良剂。本应用方法为:利用翻耕机撒入本改良剂,翻耕深度在4~6cm,撒入量为0.5~1kg/m2。本发明遵循环保的原则,充分利用了废弃资源,缓解了煤基固废的处理问题;并且,通过合理配比改良剂的各组份,实现对农业土壤的有效改善。
Description
技术领域
本发明涉及一种农业土壤的改良剂及方法,尤其涉及一种利用煤基固废改善农业土壤的改良剂、该改良剂的制备方法及应用方法。
背景技术
农业土壤也叫耕作土壤,是在自然土壤的基础上,通过人类生产活动,如耕作、施肥、灌溉、改良等以及自然因素的综合作用下而形成的土壤,通常,在利用农业土壤种植作物时,人们为提高作物产量、降低病虫危害等,会不可避免的喷洒农药、施加复合肥等;由此,导致农业土壤的酸化问题愈发严重,土壤中不但会存积大量有毒物质,还会在土壤表面长出青苔、红锈等,影响作物种植、以致作物生长受阻。
同时,在煤炭资源开发利用的过程中,燃煤电厂会排放大量的煤基固废,主要包括煤矸石、粉煤灰;特别是随着电力工业的不断发展,煤基固废的排放量在逐年增加,使得煤基固废的堆放占用地面积不断扩大,提高存储成本,并且且,大量的煤基固废如果得不到有效利用,将造成环境污染,尤其粉煤灰会产生扬尘,对周围的大气、水体等均会造成严重的污染,甚至还会对人类的健康产生威胁,因此,实现煤基固废的合理处理和利用问题一直是人们广泛关注的问题。
基于上述农业土壤不断恶化的问题、以及煤基固废排放不断增加现状,亟需提供一种利用煤基固废改善农业土壤的改良剂及方法,充分利于废弃资源,合理解决煤基固废处理和利用问题的同时,还能实现对农业土壤的改善,创造更好的经济价值。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处,本发明提供了一种利用煤基固废改善农业土壤的改良剂及方法。
为了解决以上技术问题,本发明采用的技术方案是:一种利用煤基固废改善农业土壤的改良剂,由以下重量份的各物质组成:
进一步地,粉煤灰、煤矸石均为粉末状。
进一步地,生物表面活性剂为鼠李糖脂或海藻糖脂或鼠李糖脂、海藻糖脂的混合。
进一步地,凝胶剂采用羧甲基纤维素或甲基纤维素或羧甲基纤维素钠。
进一步地,稳定剂为稀土稳定剂。
一种利用煤基固废改善农业土壤的改良剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、收集燃煤电厂排放的经风化后的粉煤灰、煤矸石废料;
步骤二、将煤矸石进行研磨,随后,分别将粉煤灰、研磨后的煤矸石经45~50目筛筛选;选取符合粒径要求的粉煤灰、煤矸石粉状物以备用,不符合粒径要求的粉煤灰、煤矸石则继续被研磨,直至符合粒径要求;
步骤三、将上述步骤获得符合粒径要求的煤矸石进行微生物活化处理,以提高煤矸石中腐殖酸、有机质含量;
步骤四、按照上述重量份,先称取10~15份的污泥并投入到搅拌机中,再称取30~40份的粉煤灰、20~25份活化处理后的煤矸石并投入到搅拌机中,在污泥、粉煤灰、煤矸石的搅拌过程中,投入4~8份浓度在95%以上的凝胶剂溶液,搅拌均匀后,再依次投入5~10份膨润土、5~10份硅藻土、3~5份生物表面活性剂,搅拌均匀后,最终,投入3~5份稳定剂,充分搅拌;
步骤五、将上述步骤得到的最终产物进行低温干燥处理,通过湿度检测仪检测湿度到达15~25%时,完成干燥处理,得到本改良剂。
一种利用煤基固废改善农业土壤的改良剂的应用方法,具体为:在农业土壤翻耕过程中,利用翻耕机撒入本改良剂,翻耕深度在4~6cm,本改良剂的撒入量为0.5~1kg/m2。
本发明提供了一种利用煤基固废改善农业土壤的改良剂及方法,利用燃煤电厂生产的煤基固废粉煤灰、煤矸石制备而成,遵循环保的原则,变废为宝,充分利用了废弃资源,缓解了煤基固废的处理问题;并且,通过合理配比改良剂的各组份,使各原料协调增效,实现对农业土壤的有效改善;同时,本改良剂的制备方法、使用方法均很简单便利,可行性强,成本低,适用于大规模推广,具有很好的经济价值。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种利用煤基固废改善农业土壤的改良剂,由以下重量份的各物质组成:
其中,粉煤灰、煤矸石均呈粉末状,是以燃煤厂排放的粉煤灰、煤矸石煤基固废为原料制备而成的。通常,燃煤电厂排放的粉煤灰是由多种大小不等、形状各异的颗粒机械混合组成,粉煤灰的容重低、比表面积大,具有很好的透水、透气性以及很高的吸附活性,将其应用用农业土壤改良,能够很好的改善土壤的物理结构,优化土壤的孔隙率、降低容重;同时,粉煤灰的加入在一定程度上能使得突然疏松许多,避免板结;煤矸石是比煤坚硬的黑灰色岩石,其含有腐殖酸、有机质、硅、钾、铁等物质,由于燃煤厂排出的煤矸石呈块状,要先将其研磨,再进行微生物活化处理后,使得腐殖酸、有机质等物质充分发挥活性,帮助土壤释放有利于植物吸收营养元素,增加土壤的保水保肥能力,还能丰富土壤的有机质含量,增强突土壤肥力。同时,对于煤矸石、粉煤灰基本都是黑色,因此,使得本改良剂的吸热能力提升,提高保温能力。
污泥是在污水处理过程中所产生的固体沉淀物质,其中含有大量的氮、磷、钾、有机物质,通过污泥配合煤基固废制备改良剂,有效弥补了粉煤灰的的氮、磷、钾非常低的缺陷,同时,在污泥和煤矸石的双层作用下,使得土壤的肥力大大提升;同时,本改良剂中还配制有膨润土,膨润土具有很好的松散性,其吸水率高达100%~200%,施入到土壤中可以增加土壤聚体的数量,增大土壤孔隙度,对土壤的保水透气性能有很好的改善;同时,由于膨润土的离子交换性能好,在一定程度上使得本改良剂对受重金属污染的土壤具有很好的修改作用。
同样,硅藻土也具有比表面积大、孔隙率大、吸附性强等优点,由于其是以硅藻的遗骸所组成的,将其应用于土壤改良剂,不会产生任何的副作用,同时,硅藻土具有优异的吸附能力,能有效的将土壤中的有毒、有害物质吸附走,提高农作物的成活率;进一步地,为更有效的使改良剂能够充分的将土壤中累积的农药、化肥等有毒性的物质,本改良剂中添加有生物表面活性剂,生物表面活性剂采用鼠李糖脂或海藻糖脂或鼠李糖脂、海藻糖脂的混合,生物表面活性剂具有两亲性结构,可以通过调节细胞表面的疏水特性来改变微生物细胞与有机物之间的亲和力,土壤中的有机污染物大部分都是牢固地吸附在土壤颗粒上,普通的吸附不能完全将污染物去除,从而添加生物表面活性剂,有效降低土壤中难溶有机物与水的界面张力,从而将污染物更好的去除。
对于粉煤灰、煤矸石均是松散性高的物质,由此,在粉煤灰、煤矸石与污泥的混合过程中,加入凝胶剂,以增加粘稠度,使得混合搅拌的效果更好;凝胶剂采用羧甲基纤维素或甲基纤维素或羧甲基纤维素钠等无毒性且高稳定性的凝胶剂;最终,为使得本改良剂终产物保持良好的稳定性,在改良剂中添加了少量的稳定剂,稳定剂采用稀土稳定剂,是稀土元素的羧酸盐或脂肪酸盐为主要组分而合成,具有很好的热稳定性、光稳定性。
本发明还公开了一种利用煤基固废改善农业土壤的改良剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、收集燃煤电厂排放的经风化后的粉煤灰、煤矸石废料;
步骤二、将煤矸石进行研磨,随后,分别将粉煤灰、研磨后的煤矸石经45~50目筛筛选;选取符合粒径要求的粉煤灰、煤矸石粉状物以备用,不符合粒径要求的粉煤灰、煤矸石则继续被研磨,直至符合粒径要求;
步骤三、将上述步骤获得符合粒径要求的煤矸石进行微生物活化处理,以提高煤矸石中腐殖酸、有机质含量;
步骤四、按照上述重量份,先称取10~15份的污泥并投入到搅拌机中,再称取30~40份的粉煤灰、20~25份活化处理后的煤矸石并投入到搅拌机中,在污泥、粉煤灰、煤矸石的搅拌过程中,投入4~8份浓度在95%以上的凝胶剂溶液,搅拌均匀后,再依次投入5~10份膨润土、5~10份硅藻土、3~5份生物表面活性剂,搅拌均匀后,最终,投入3~5份稳定剂,充分搅拌;
步骤五、将上述步骤得到的最终产物进行低温干燥处理,通过湿度检测仪检测湿度到达15~25%时,完成干燥处理,得到本改良剂;低温条件下进行干燥有效确保生物表面活性剂的活性,同时,进行干燥处理,可有效提高本改良剂的保存寿命。
对于本发明所公开的利用煤基固废改善农业土壤的改良剂,其具体的应用方法:在农业土壤翻耕过程中,利用翻耕机撒入本改良剂,翻耕深度在4~6cm,本改良剂的撒入量为0.5~1kg/m2;对于本改良剂,其使用方法十分简单,技术性要求低,同时,通过使用本改良剂进行农业土壤的改善,能得到很好的改善效果,具有很好的实际应用价值。
对于本发明的改良剂,其原料遵循环保的原则,变废为宝,充分利用废弃资源,避免环境污染,通过合理配比,使各原料协调增效,实现了调节土壤pH、增加土壤有机质含量、改善土壤结构、平衡土壤保肥保水能力、显著降低土壤重金属和有害元素、促进植物生长和发育、增强植物抗病等诸多优点。
下面结合具体的实施例,对本发明做进一步说明。
【实施例一】
本实施例公开了一种利用煤基固废改善农业土壤的改良剂、该改良剂的制备方法以及应用;
一种利用煤基固废改善农业土壤的改良剂,由以下重量份的各物质组成:
对于上述利用煤基固废改善农业土壤的改良剂,其制备方法为:
步骤一、收集燃煤电厂排放的经风化后的粉煤灰、煤矸石废料;
步骤二、将煤矸石进行研磨,随后,分别将粉煤灰、研磨后的煤矸石经45目筛筛选;选取符合粒径要求的粉煤灰、煤矸石粉状物以备用,不符合粒径要求的粉煤灰、煤矸石则继续被研磨,直至符合粒径要求;
步骤三、将上述步骤获得符合粒径要求的煤矸石进行微生物活化处理,以提高煤矸石中腐殖酸、有机质含量;
步骤四、按照上述重量份,先称取12份的污泥并投入到搅拌机中,再称取30份的粉煤灰、21份活化处理后的煤矸石并投入到搅拌机中,在污泥、粉煤灰、煤矸石的搅拌过程中,投入5份浓度在95%以上的凝胶剂溶液,搅拌均匀后,再依次投入6份膨润土、5份硅藻土、3份生物表面活性剂,搅拌均匀后,最终,投入4份稳定剂,充分搅拌;
步骤五、将上述步骤得到的最终产物进行低温干燥处理,通过湿度检测仪检测湿度到达16.8,即完成干燥处理,得到本实施例的改良剂。
将本实施例的改良剂应用于小麦地土壤改良,在3月份春耕时,利用翻耕机翻耕土壤,在翻耕深度4~6cm的土壤中按0.6kg/m2的量撒入本改良剂,一周后,种植春小麦,在春小麦的生长过程中,与未改良的土壤种植的小麦比较,病死率降低,且最终的生产产量明显提高,表明本改良剂具有很好的土壤改良效果。
【实施例二】
本实施例公开了一种利用煤基固废改善农业土壤的改良剂、该改良剂的制备方法以及应用;
一种利用煤基固废改善农业土壤的改良剂,由以下重量份的各物质组成:
对于上述利用煤基固废改善农业土壤的改良剂,其制备方法为:
步骤一、收集燃煤电厂排放的经风化后的粉煤灰、煤矸石废料;
步骤二、将煤矸石进行研磨,随后,分别将粉煤灰、研磨后的煤矸石经48目筛筛选;选取符合粒径要求的粉煤灰、煤矸石粉状物以备用,不符合粒径要求的粉煤灰、煤矸石则继续被研磨,直至符合粒径要求;
步骤三、将上述步骤获得符合粒径要求的煤矸石进行微生物活化处理,以提高煤矸石中腐殖酸、有机质含量;
步骤四、按照上述重量份,先称取10份的污泥并投入到搅拌机中,再称取32份的粉煤灰、20份活化处理后的煤矸石并投入到搅拌机中,在污泥、粉煤灰、煤矸石的搅拌过程中,投入6份浓度在95%以上的凝胶剂溶液,搅拌均匀后,再依次投入7份膨润土、6份硅藻土、4份生物表面活性剂,搅拌均匀后,最终,投入4.5份稳定剂,充分搅拌;
步骤五、将上述步骤得到的最终产物进行低温干燥处理,通过湿度检测仪检测湿度到达17.2%,即完成干燥处理,得到本实施例的改良剂。
将本实施例的改良剂应用于玉米地土壤改良,在4月初进行翻耕,利用翻耕机翻耕土壤,在翻耕深度4~6cm的土壤中按0.7kg/m2的量撒入本改良剂,10天后,种植玉米,在玉米的生长过程中,病虫害减少,玉米的果粒较未改良土壤的颗粒更加饱满,表明本改良剂具有很好的土壤改良效果。
【实施例三】
本实施例公开了一种利用煤基固废改善农业土壤的改良剂、该改良剂的制备方法以及应用;
一种利用煤基固废改善农业土壤的改良剂,由以下重量份的各物质组成:
对于上述利用煤基固废改善农业土壤的改良剂,其制备方法为:
步骤一、收集燃煤电厂排放的经风化后的粉煤灰、煤矸石废料;
步骤二、将煤矸石进行研磨,随后,分别将粉煤灰、研磨后的煤矸石经46目筛筛选;选取符合粒径要求的粉煤灰、煤矸石粉状物以备用,不符合粒径要求的粉煤灰、煤矸石则继续被研磨,直至符合粒径要求;
步骤三、将上述步骤获得符合粒径要求的煤矸石进行微生物活化处理,以提高煤矸石中腐殖酸、有机质含量;
步骤四、按照上述重量份,先称取15份的污泥并投入到搅拌机中,再称取34份的粉煤灰、22份活化处理后的煤矸石并投入到搅拌机中,在污泥、粉煤灰、煤矸石的搅拌过程中,投入7份浓度在95%以上的凝胶剂溶液,搅拌均匀后,再依次投入9份膨润土、7份硅藻土、5份生物表面活性剂,搅拌均匀后,最终,投入3.5份稳定剂,充分搅拌;
步骤五、将上述步骤得到的最终产物进行低温干燥处理,通过湿度检测仪检测湿度到达20%,即完成干燥处理,得到本实施例的改良剂。
将本实施例的改良剂应用于红薯地土壤改良,在4月中旬进行翻耕,利用翻耕机翻耕土壤,在翻耕深度4~6cm的土壤中按0.5kg/m2的量撒入本改良剂,8天后,种植红薯,在红薯的生长过程中,红薯叶黄化的概率降低,最终收获的红薯果实较未改良土壤的红薯果实更大,表明本改良剂具有很好的土壤改良效果。
【实施例四】
本实施例公开了一种利用煤基固废改善农业土壤的改良剂、该改良剂的制备方法以及应用;
一种利用煤基固废改善农业土壤的改良剂,由以下重量份的各物质组成:
对于上述利用煤基固废改善农业土壤的改良剂,其制备方法为:
步骤一、收集燃煤电厂排放的经风化后的粉煤灰、煤矸石废料;
步骤二、将煤矸石进行研磨,随后,分别将粉煤灰、研磨后的煤矸石经50目筛筛选;选取符合粒径要求的粉煤灰、煤矸石粉状物以备用,不符合粒径要求的粉煤灰、煤矸石则继续被研磨,直至符合粒径要求;
步骤三、将上述步骤获得符合粒径要求的煤矸石进行微生物活化处理,以提高煤矸石中腐殖酸、有机质含量;
步骤四、按照上述重量份,先称取13份的污泥并投入到搅拌机中,再称取40份的粉煤灰、25份活化处理后的煤矸石并投入到搅拌机中,在污泥、粉煤灰、煤矸石的搅拌过程中,投入8份浓度在95%以上的凝胶剂溶液,搅拌均匀后,再依次投入10份膨润土、10份硅藻土、4.5份生物表面活性剂,搅拌均匀后,最终,投入5份稳定剂,充分搅拌;
步骤五、将上述步骤得到的最终产物进行低温干燥处理,通过湿度检测仪检测湿度到达22%,即完成干燥处理,得到本实施例的改良剂。
将本实施例的改良剂应用于花生地土壤改良,在4月中旬进行翻耕,利用翻耕机翻耕土壤,在翻耕深度4~6cm的土壤中按0.75kg/m2的量撒入本改良剂,一周后,种植花生,在花生的生长过程中,花生叶黄化、侵蚀的概率降低,最终收获的花生果实较未改良土壤的花生果实更加饱满,空壳率降低,表明本改良剂具有很好的土壤改良效果。
【实施例五】
本实施例公开了一种利用煤基固废改善农业土壤的改良剂、该改良剂的制备方法以及应用;
一种利用煤基固废改善农业土壤的改良剂,由以下重量份的各物质组成:
对于上述利用煤基固废改善农业土壤的改良剂,其制备方法为:
步骤一、收集燃煤电厂排放的经风化后的粉煤灰、煤矸石废料;
步骤二、将煤矸石进行研磨,随后,分别将粉煤灰、研磨后的煤矸石经49目筛筛选;选取符合粒径要求的粉煤灰、煤矸石粉状物以备用,不符合粒径要求的粉煤灰、煤矸石则继续被研磨,直至符合粒径要求;
步骤三、将上述步骤获得符合粒径要求的煤矸石进行微生物活化处理,以提高煤矸石中腐殖酸、有机质含量;
步骤四、按照上述重量份,先称取11份的污泥并投入到搅拌机中,再称取36份的粉煤灰、23份活化处理后的煤矸石并投入到搅拌机中,在污泥、粉煤灰、煤矸石的搅拌过程中,投入4份浓度在95%以上的凝胶剂溶液,搅拌均匀后,再依次投入5份膨润土、8份硅藻土、3.5份生物表面活性剂,搅拌均匀后,最终,投入3份稳定剂,充分搅拌;
步骤五、将上述步骤得到的最终产物进行低温干燥处理,通过湿度检测仪检测湿度到达15%,即完成干燥处理,得到本实施例的改良剂。
将本实施例的改良剂应用于黄豆地土壤改良,在6月初进行翻耕,利用翻耕机翻耕土壤,在翻耕深度4~6cm的土壤中按0.9kg/m2的量撒入本改良剂,9天后,种植黄豆,在黄豆的生长过程中,与未改良土壤的种植的黄豆植株相比,本黄豆植株的生长高度更高一些,同时,结果率更高,将黄豆拨开后,果实更加饱满且空壳率降低,表明本改良剂具有很好的土壤改良效果。
【实施例六】
本实施例公开了一种利用煤基固废改善农业土壤的改良剂、该改良剂的制备方法以及应用;
一种利用煤基固废改善农业土壤的改良剂,由以下重量份的各物质组成:
对于上述利用煤基固废改善农业土壤的改良剂,其制备方法为:
步骤一、收集燃煤电厂排放的经风化后的粉煤灰、煤矸石废料;
步骤二、将煤矸石进行研磨,随后,分别将粉煤灰、研磨后的煤矸石经45目筛筛选;选取符合粒径要求的粉煤灰、煤矸石粉状物以备用,不符合粒径要求的粉煤灰、煤矸石则继续被研磨,直至符合粒径要求;
步骤三、将上述步骤获得符合粒径要求的煤矸石进行微生物活化处理,以提高煤矸石中腐殖酸、有机质含量;
步骤四、按照上述重量份,先称取14份的污泥并投入到搅拌机中,再称取38份的粉煤灰、24份活化处理后的煤矸石并投入到搅拌机中,在污泥、粉煤灰、煤矸石的搅拌过程中,投入7.5份浓度在95%以上的凝胶剂溶液,搅拌均匀后,再依次投入8份膨润土、9份硅藻土、4.8份生物表面活性剂,搅拌均匀后,最终,投入4.3份稳定剂,充分搅拌;
步骤五、将上述步骤得到的最终产物进行低温干燥处理,通过湿度检测仪检测湿度到达25%,即完成干燥处理,得到本实施例的改良剂。
将本实施例的改良剂应用于油菜花地土壤改良,在9月初进行翻耕,利用翻耕机翻耕土壤,在翻耕深度4~6cm的土壤中按1kg/m2的量撒入本改良剂,8天后,种植油菜花,在油菜花的生长过程中,与未改良土壤的种植的黄豆植株相比,本油菜花植株的生长高度更高一些,同时,病虫害减少,开花率更高,表明本改良剂具有很好的土壤改良效果。
上述实施方式并非是对本发明的限制,本发明也并不仅限于上述举例,本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换,也均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
2.根据权利要求1所述的利用煤基固废改善农业土壤的改良剂,其特征在于:所述粉煤灰、煤矸石均为粉末状。
3.根据权利要求2所述的利用煤基固废改善农业土壤的改良剂,其特征在于:所述生物表面活性剂为鼠李糖脂或海藻糖脂或鼠李糖脂、海藻糖脂的混合。
4.根据权利要求3所述的利用煤基固废改善农业土壤的改良剂,其特征在于:所述凝胶剂采用羧甲基纤维素或甲基纤维素或羧甲基纤维素钠。
5.根据权利要求4所述的利用煤基固废改善农业土壤的改良剂,其特征在于:所述稳定剂为稀土稳定剂。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的利用煤基固废改善农业土壤的改良剂的制备方法,其特征在于:所述制备方法包括以下步骤:
步骤一、收集燃煤电厂排放的经风化后的粉煤灰、煤矸石废料;
步骤二、将煤矸石进行研磨,随后,分别将粉煤灰、研磨后的煤矸石经45~50目筛筛选;选取符合粒径要求的粉煤灰、煤矸石粉状物以备用,不符合粒径要求的粉煤灰、煤矸石则继续被研磨,直至符合粒径要求;
步骤三、将上述步骤获得符合粒径要求的煤矸石进行微生物活化处理,以提高煤矸石中腐殖酸、有机质含量;
步骤四、按照上述重量份,先称取10~15份的污泥并投入到搅拌机中,再称取30~40份的粉煤灰、20~25份活化处理后的煤矸石并投入到搅拌机中,在污泥、粉煤灰、煤矸石的搅拌过程中,投入4~8份浓度在95%以上的凝胶剂溶液,搅拌均匀后,再依次投入5~10份膨润土、5~10份硅藻土、3~5份生物表面活性剂,搅拌均匀后,最终,投入3~5份稳定剂,充分搅拌;
步骤五、将上述步骤得到的最终产物进行低温干燥处理,通过湿度检测仪检测湿度到达15~25%时,完成干燥处理,得到本改良剂。
7.一种如权利要求1-5任一项所述的利用煤基固废改善农业土壤的改良剂的应用方法,其特征在于:所述应用方法具体为:在农业土壤翻耕过程中,利用翻耕机撒入本改良剂,翻耕深度在4~6cm,本改良剂的撒入量为0.5~1kg/m2。
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