一種利用牛糞和磷石膏制備土壤改良劑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用牛糞和磷石膏制備土壤改良劑的方法，屬于農(nóng)業(yè)固廢資源 化利用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 生物炭是生物質(zhì)在缺氧或無氧環(huán)境下熱解得到的具有高度芳香化物質(zhì)。生物炭埋 到地下等于把碳封存進(jìn)了土壤，有助于減緩全球變暖。生物炭相當(dāng)穩(wěn)定，耐光、耐生物降解， 能將碳元素"鎖"在地下數(shù)百年，甚至達(dá)數(shù)千年，大大減少了二氧化碳和甲烷等溫室氣體的 排放。生物炭具有疏松微孔的結(jié)構(gòu)，將其施到土壤后，可以顯著提高土壤的疏松程度，增加 土壤有機(jī)物質(zhì)，而且其巨大的比表面可以強(qiáng)烈地吸附銨、硝酸鹽、磷酸鹽和一些其它水溶性 鹽養(yǎng)分離子，提高土壤肥力，有效調(diào)節(jié)土壤N、P、K等營養(yǎng)元素的循環(huán)，提高土壤保水保肥能 力。生物炭提高土壤肥力的同時還可以有效地吸附農(nóng)藥、重金屬等污染物質(zhì)，降低重金屬和 有機(jī)污染物生物有效性等作用，還可以降低這些污染物質(zhì)因?yàn)樗譂B透和雨水淋洗作用而 在土壤介質(zhì)中的遷移性，減少其對地表水和地下水的污染，對受污染土壤進(jìn)行修復(fù)。生物炭 具有改善微生物細(xì)胞附著性能、促進(jìn)土壤團(tuán)聚體的形成、改變土壤固氮與硝化微生物菌群 活性的作用。
[0003] 據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國2013年底中國牛存欄量為104302千頭，存欄量占世界的10. 1%，一 頭奶牛每年產(chǎn)生的糞便在7噸以上，隨著畜牧業(yè)的快速發(fā)展，糞便污染已成為一大難題。在 一些地方，牛糞對環(huán)境的污染已超過了工業(yè)污染的總量，給農(nóng)村環(huán)境帶來了巨大的壓力。目 前牛糞主要處理途徑是進(jìn)行厭氧發(fā)酵，厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生大量的沼渣和液體沼肥用于農(nóng)業(yè)種 植，由于規(guī)?；B(yǎng)殖產(chǎn)生的沼肥量巨大，養(yǎng)殖場周邊農(nóng)田難以消納大量的發(fā)酵產(chǎn)物，尤其是 過多的沼液外運(yùn)不便，成為牛糞厭氧處理技術(shù)發(fā)展的瓶頸。牛糞發(fā)酵資源化利用技術(shù)中產(chǎn) 生的甲烷和二氧化碳等溫室氣體的排放，也給環(huán)境帶來了帶來的很大的壓力。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中利用雞糞或人類糞便的處理方法都有報道，而如何利用牛糞制取生物 炭作為土壤改良劑，方便實(shí)現(xiàn)其資源化循環(huán)，同時有助于CO 2的固定，還可以通過對土壤微 生物的作用抑制土壤溫室氣體氮氧化物和甲烷的排放的技術(shù)卻未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明目的在于：提供一種利用牛糞和磷石膏制 備土壤改良劑的方法，該方法操作簡單，原材料價廉易得，制備的土壤改良劑比表面積大， 生物炭添加到土壤中后，不僅可以改良土壤的性質(zhì)，提高土壤肥力，修復(fù)受污染土壤，為牛 糞便的處理處置提供一條新的途徑，具有顯著的生態(tài)效益和良好的推廣應(yīng)用前景。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種利用牛糞和磷石膏制備土壤 改良劑的方法，其步驟如下：一、預(yù)處理：將牛糞塊晾曬、風(fēng)干，使牛糞塊的含水率降到10% 以下，而后將牛糞塊粉碎至長度〈lcm的顆粒，將磷石膏粉碎至粒徑〈1_，備用；二、造粒：步 驟一中處理后的牛糞與磷石膏按7?9:1?3的質(zhì)量比混合造粒，烘干后篩分，獲得粒徑為 2?4mm的成品顆粒；三、炭化：將步驟二中得到的成品顆粒投入碳化爐內(nèi)，通入氮?dú)?，加熱?以2?10°C /min的升溫速率升溫至150?250°C后，恒溫20?60min ;然后以5?20°C / min的升溫速率，升溫至350?500 °C后，恒溫1?4h后，在通氮?dú)鈼l件下降溫至60 °C出 料；四、調(diào)整篩選：將步驟三中獲得的產(chǎn)物過100目篩，獲得pH值7. 5?9. 5,有機(jī)質(zhì)含量大 于50%，養(yǎng)分含量7?10%，孔隙度0. 2?0. 4cm3/g，孔徑15?40nm，平均比表面積120? 280m3/g的生物土壤改良劑。
[0007] 進(jìn)一步的，所述步驟一中牛糞塊的含水率為8% ;所述步驟二中牛糞與磷石膏的質(zhì) 量比為9:1 ;所述步驟三中通入氮?dú)猓訜?，?°C /min的升溫速率升溫至200°C后，恒溫 30min ;然后以10°C /min鐘的升溫速率，升溫至400°C后，恒溫2h。
[0008] 進(jìn)一步的，將步驟四所得生物土壤改良劑用于土壤改良，每畝施用100?2500kg， 土壤pH值提高0. 1?0. 6, 土壤容重降低4?16%，總孔隙度提高4%?18%。
[0009] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果：通過上述方法對牛糞進(jìn)行處理，所得生物土壤改良劑能 很好的改良酸化土壤，調(diào)節(jié)土壤松緊度，降低土壤容重，增加土壤有機(jī)質(zhì)，提高土壤孔隙度， 有利于水分和營養(yǎng)元素的保持；同時本方法操作簡單，原材料價廉易得，制備出的生物土壤 改良劑比表面積大，可改良土壤性質(zhì)，提高土壤肥力，修復(fù)受污染土壤，為牛糞便的處理處 置提供一條新的途徑，具有顯著的生態(tài)效益和良好的推廣應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 以下結(jié)合具體實(shí)例對本發(fā)明詳細(xì)說明。
[0011] 實(shí)施例1 一種利用牛糞和磷石膏制備土壤改良劑的方法，其步驟如下： 一、預(yù)處理：將牛糞塊晾曬、風(fēng)干，使牛糞塊的含水率降到9%后，將牛糞塊粉碎至長度 〈lcm的顆粒，將磷石膏粉碎至粒徑〈1_，備用；二、造粒：步驟一中處理后的牛糞與磷石膏 按9:1的質(zhì)量比混合造粒，烘干后篩分，獲得粒徑為2?4mm的成品顆粒；三、炭化：將步驟 二中得到的成品顆粒投入碳化爐內(nèi)，通入氮?dú)?，加熱，?°C /min的升溫速率升溫至250°C 后，恒溫30min ;然后以5 C /min鐘的升溫速率，升溫至500 C后，恒溫2h ;最后，在通入氣氣 條件下降溫至60°C出料；四、調(diào)整篩選：將步驟三中獲得的產(chǎn)物過100目篩，獲得pH值8. 6， 有機(jī)質(zhì)含量53%，養(yǎng)分含量7. 9%，孔隙度為0. 30cm3/g，孔徑20?30nm，平均比表面積250m3/ g的生物土壤改良劑。
[0012] 每畝施用400kg后，土壤pH值提高0. 45, 土壤容重降低8%，總孔隙度提高了 10%。
[0013] 磷石膏施入土壤后，在土壤溶液中不斷溶解，能夠?yàn)橥寥捞峁┏渥愕目扇苄遭}，將 膠體復(fù)合體中的鈉離子代換出來，使堿化度降低，提高原始土壤中鈣、磷，特別是微量元素 的有效性。磷石膏能夠有效改善土壤物理、化學(xué)性狀，降低土壤容重，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的 形成，防止土壤表皮結(jié)殼，降低土壤PH值，增加土壤滲透能力，促進(jìn)洗鹽速度，提高耕層土 壤養(yǎng)分。磷石膏富含有效磷和有效鈣及