CN106987252A - 一种混合型土壤调理剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于土壤调节材料领域，具体的提供了一种混合型土壤调理剂及其制备方法。一种混合型土壤调理剂，按重量份，包括木薯渣 20‑25份，谷糠5‑8份，硒粉0.3‑0.5份，贝壳粉15‑25份，煅烧贝壳粉15‑25份，干化污泥10‑12份，膨润土10‑20份，海泡石8‑12份，高铁锰矿粉1‑3份。本土壤调节剂配方可调节土壤的PH值，钝化土壤中的重金属，改善土壤团粒结构，增加土壤中铁、硒等微量元素的营养供应，提高农作物的产量和品质。

Description

一种混合型土壤调理剂及其制备方法

技术领域

本发明属于土壤调节材料领域，具体的提供了一种混合型土壤调理剂及其制备方法。

背景技术

目前在中南地区重金属污染土壤进行原位化学固定修复研究中被科学家广泛使用的钝化剂主要有粘土矿物(膨润土、高岭土、海泡石、沸石等)、磷酸盐类(羟基磷灰石、磷矿粉、磷酸、磷肥和骨炭等)、工业副产品(赤泥、飞灰、磷石膏等)、金属氧化物(铁氧化物、锰氧化物、铝氧化物等)、有机物(有机堆肥、禽畜粪便等)及微生物材料等，这些钝化剂中以粘土矿物、磷酸盐类、工业副产品为主的无机钝化修复剂在重金属污染土壤钝化修复中的应用最广泛。

但是这类钝化修复剂通常对重金属具有一定的选择性，对于不同的重金属，钝化修复剂的使用具有一定的针对性和选择性，如砷在土壤中的移动性主要受铁、铝氧化物控制、特别是铁氧化物，土壤中砷的固定大多采用含铁氧化物。此外，这些钝化修复剂在控制作物重金属积累的同时也产生了大量不可避免的副作用，其主要副作用为：本身含有一定量的重金属、大量施用会造成二次污染(如磷肥、有机肥等)；而且过多施用化学钝化修复剂对土壤pH的影响很大，对土壤其它理化性状和结构产生显著不良影响(如石灰材料及粘土类钝化修复剂)、造成土壤微量营养元素的缺乏并显著影响对其的吸收；用量过大、浪费较大、存在水体富营养化风险(磷酸盐)，后效维持时间短、影响其持续应用；铁硫酸盐在形成无定型氧化铁高效固定土壤中砷同时会导致土壤酸化，易活化镉、铅、铜；由于钝化过程并未改变重金属总量，只是通过各种作用暂时降低了重金属的有效形态，当环境条件(如pH、竞争离子、氧化还原电位等)发生改变时，被暂时钝化的重金属将会被重新活化为生物可以利用的形态，存在潜在的次生生态风险(石灰等碱性改良剂)，直接影响钝化修复剂的持续使用。此外，禽畜粪便等有机物中含有丰富的有机质、氮磷钾及钙、铁、镁、钠、锰等中微量元素，具有补充和平衡土壤养分的作用，长期施用可改善土壤理化性质，提高土壤肥力，在改良土壤环境方面效果较为突出；然而，有机物在重金属修复中还存在一些争议；一些研究表明，有机堆肥、禽兽粪便等有机物可以显著降低污染土壤中砷、镉、铅等的生物有效性含量，降低植物吸收，并可显著促进植物生长；另一些研究表明，禽畜粪便等的有机物质中因含有多种活性组分和功能团，能与重金属发生络合等作用，尤其是可溶性有机质的存在，往往对土壤中的重金属具有一定的活化作用，可能提高土壤重金属的有效性，并导致作物体内重金属含量增加甚至超标，进而通过食物链威胁人体健康。

在研究方法方面，研究以短期的化学试验及淋洗试验居多，而小区试验和田间试验相对缺乏；对于施用钝化修复剂的修复效应的稳定性和生态环境效应也缺乏必要的关注。对于复合污染土壤而言，单一的钝化修复剂很难达到修复应用的标准，两种或两种以上钝化材料联合施用在钝化效果、钝化的持久性、稳定性和减少不利影响等诸多方面表现出较好的优势。

目前，多数研究工作仍处于实验室研究阶段，实际工程应用方面仍然缺乏，需要从实际应用角度出发，开展工程应用的中试和示范工程研究，并对其修复效果及其生态环境效益进行跟踪评价，建立有关污染土壤原位化学固定修复工程实施技术规范。

综上所述，土壤原位钝化技术顺应这种发展趋势和现实需求，尤其针对目前我国大量存在的中低度重金属污染的农田而言，不仅能在保证农产品安全的前提下进行正常的农业生产，还可大大降低修复成本，从成本和时间上均能较好地满足重金属污染土壤的治理要求，具有较好的应用前景。一般来说，良好的土壤修复剂不仅能显著降低土壤中重金属的生物有效性，还能改良土壤性能、提高土壤肥力，使土壤质量的定向培育向着有利于农业生产可持续发展的良性循环方向发展。但至今为止，真正将钝化剂从实验室走向田间应用的超标农田重金属污染修复与改良的技术尚不多见，在改良剂产业化方面进展也很缓慢。在实际的应用中，应该考虑把不同类型的钝化修复剂联合使用，并致力于寻找合适的配比，互相取长补短，提高钝化效果，把联合使用钝化修复剂的经济效益和生态效益发挥到最大，是未来钝化修复研究的方向，具有广阔的发展前景。联合土壤钝化剂可提高单一钝化修复剂的效果和缩短钝化时间，不同类型的化学钝化修复剂合适的配比是化学钝化修复技术发展中亟需重点解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合型土壤调理剂及其制备方法，满足不同类型土壤的治理需求。

本发明的技术方案：一种混合型土壤调理剂，按重量份，包括木薯渣20-25份，谷糠5-8份，硒粉0.3-0.5份，贝壳粉15-25份，煅烧贝壳粉15-25份，干化污泥10-12份，膨润土10-20份，海泡石8-12份，高铁锰矿粉1-3份。

优选的，所述煅烧贝壳粉为经800-1200℃煅烧4-8h后，淬冷，研磨后所得的煅烧贝壳粉。贝壳中含有大量的钙，简单的打磨成分配制在肥料中，难以释放出来，造成作物吸收利用率不高；而高温煅烧后的贝壳粉中具有大量的活性钙、活性硅及活性硒，更易于被作物吸收利用。经检测，煅烧后的活性钙含量可达51％，活性硅含量达5.2％，活性硒含量达1.2％，活性成分更易吸收利用。

本发明还提供一种用于煅烧贝壳粉淬冷的淬冷装置，包括由进料槽、淬冷区和出料通道组成的U型处理箱，以及带提拉杆的料斗，所述料斗侧壁上还安装有搅拌装置；所述进料槽上设有进料控制阀，所述出料通道上端设有箱盖；U型处理箱淬冷区上方设有水池、下方设有水管；所述搅拌装置包括驱动板和安装在驱动板上的搅拌棒，所述搅拌棒为中空结构，搅拌棒内填充有冷却液；所述箱盖由两个子箱盖组成，所述子箱盖一端与出料通道铰接，另一端设有凹槽，两子箱盖上的凹槽形成通孔，所述通孔与所述提拉杆的大小相匹配的。

优选的，所述木薯渣为木薯去皮后酒精发酵的产物。所述木薯采用高压枪去皮。木薯在种植过程中，由于土壤里的重金属与外源激素受木薯生理的影响，主要集中木薯皮上，尤其是重金属在皮上积累分配最多，常规的冲洗难以把聚集的重金属清楚完全，如人工清洗则费时费力。RW促腐剂主要包含枯草芽孢杆菌、米曲酶，达到升温、除臭、消除病虫害、杂草种子和富集养分的效果。

相应的，本发明还提供一种制备混合型土壤调理剂的制备方法，包括如下几个步骤：

步骤a、预处理：将木薯渣进行脱水后与干化污泥混合，添加谷糠，得到预处理混合物；

步骤b、槽式发酵：在步骤a所得混合物料中加入RW促腐剂，进行好氧发酵；

步骤c、复混：将好氧发酵后的物料按重量份添加干木薯渣、枯草芽孢杆菌及贝壳粉、煅烧贝壳粉、硒粉、膨润土、海泡石、高铁锰矿粉后均匀混合；

步骤d、条垛式发酵：将复混后的物料进行条垛式堆肥发酵；

步骤e、陈化处理及包装：将步骤d所得的发酵物料进行降温陈化处理，粉碎过筛后包装。

优选的，所述步骤a中，木薯渣进行脱水后与干化污泥的质量比为1.5-2:1；同时，控制混合物水分含量在65％以下。

优选的，所述步骤b中，好氧发酵的时间为10-15天，好氧发酵前期5-7天时，每24小时翻抛一次；物料水分降至50％以下时，每8-12小时翻抛一次，发酵温度控制在65℃以下。

优选的，所述步骤c中，所述木薯渣的添加量为物料总重量的10-15％。

优选的，所述步骤d中，条垛式发酵前物料水分应控制在35-40％，发酵的时间为3-5天，发酵温度控制在60℃以下，每2小时翻堆一次。

本发明优点：1、整个土壤调节剂配方可调节土壤的PH值，钝化土壤中的重金属，改善土壤团粒结构，增加土壤中铁、硒等微量元素的营养供应，提高农作物的产量和品质。

2、贝壳粉与煅烧后的贝壳粉结合，更有利于改善土壤团粒结构，有利于作物对活性钙、活性硅及硒等元素的吸收利用。

3、经过高压水枪冲洗木薯皮后的木薯渣原料中重金属含量大大降低，有利于改善施肥土壤土质，不会加剧重金属污染，使有机肥中有效成分更利于作物吸收；

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的另一使用状态结构示意图；图1至图2中的附图标号为：1-进料槽，2-淬冷区，3-出料通道，4-U型处理箱，5-提拉杆，6-料斗，7-搅拌装置，71-驱动板，72-搅拌棒，8-进料控制阀，9-箱盖，91-子箱盖，10-水池，11-水管，12-连接管，13-热处理炉，15-连接板，16-插孔，17-凹槽，18-通孔。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例1

如图1至2所示，一种煅烧贝壳粉淬冷用的淬冷装置，包括由进料槽1、淬冷区2和出料通道3组成的U型处理箱4，以及带提拉杆5的料斗6，所述料斗6侧壁上还安装有搅拌装置7；所述进料槽1上设有进料控制阀8，所述出料通道3上端设有箱盖9；U型处理箱4淬冷区2上方设有水池10、下方设有水管11。所述提拉杆5远离料斗6一端设有连接板15，所述连接板15上设有插孔16。所述搅拌装置7包括驱动板71和安装在驱动板71上的搅拌棒72，所述搅拌棒72为中空结构，搅拌棒72内填充有冷却液；所述箱盖9由两个子箱盖91组成，所述子箱盖91一端与出料通道3铰接，另一端设有凹槽17，两子箱盖91上的凹槽形成通孔18，所述通孔18与所述提拉杆5的大小相匹配的。

所述进料槽1通过连接管12与热处理炉13相连。进料槽1与水平面的夹角为60°。

所述U型处理箱4四周与土壤接触。即整个装置可设于土层中，依地形构建，节约成本，同时，有利于物料从热处理炉13排出，提高冷却效率。

实施例2

一种混合型土壤调理剂，按重量份，包括木薯渣20份，谷糠5份，硒粉0.5份，贝壳粉15份，煅烧贝壳粉25份，干化污泥10份，膨润土15份，海泡石8份，高铁锰矿粉1.5份。其中，木薯渣为经过高压水枪去皮的木薯加工废弃物；煅烧贝壳粉为经800℃煅烧8h后，使用上述淬冷装置淬冷后研磨所得的煅烧贝壳粉。该富硒高钙有机肥的制备方法，包括如下步骤：

步骤a、预处理：将木薯渣进行脱水后与干化污泥按质量比1.5:1混合，添加谷糠，控制水分含量在65％以下，得到预处理混合物。

步骤b、槽式发酵：在步骤a所得混合物料中加入RW促腐剂，进行好氧发酵12天，好氧发酵前6天，每24小时翻抛一次；物料水分降至50％以下时，每12小时翻抛一次，发酵温度控制在65℃以下。

步骤c、复混：将好氧发酵后的物料按重量份添加干木薯渣、枯草芽孢杆菌及贝壳粉、煅烧贝壳粉、硒粉、膨润土、海泡石、高铁锰矿粉后均匀混合；所述木薯渣的添加量为物料重量的10％。

步骤d、条垛式发酵：将复混后水分控制在35％的物料进行条垛式堆肥发酵3天，发酵温度控制在60℃以下，每2小时翻堆一次。

步骤e、陈化处理及包装：将步骤d所得的发酵物料进行降温陈化处理，粉碎过筛后包装。

本土壤调节剂对南方稻田酸性土壤pH值有良好的调理作用，由表1可以看出，通过盆栽模拟实验，与对照相比较，施用本土壤调理剂可使南方稻田酸性土壤pH值上升0.4个单位，土壤活性酸含量下降9.8％，有效镉含量下降了58.94％，说明施用本土壤调理剂能有效的中和土壤活性酸，钝化土壤中的有效态镉，降低镉的生物有效性，减少作物对镉的吸收。同时本土壤调理剂对南方石灰性土壤、盐碱性土壤土壤pH过高有较好的调理作用，表1可以看出，通过盆栽模拟实验，与对照相比较，在石灰性土壤、盐碱性土壤上施用本土壤调理剂分别可使土壤pH下降0.23和0.25个单位，土壤有效镉含量分别降低了50.94％和22.64％。

表1施用土壤调理剂对稻田酸性土壤pH的影响

注：表中标记字母表示Duncan多重比较结果，标记小写字母表示差异显著(p＜0.05)，以下出现字母表格具有相同意义。

实施例3

采用实施例2所制备的土壤调理剂在金城江区水稻田上应用：与对照相比，施用土壤调理剂有效的提高了水稻的产量，表2可以看出施用本调理剂与对照相比较，水稻株高、穗长、穗粒数、空瘪粒数差异不大，施用土壤调理剂提高了水稻的有效穗数，在水稻生育期提高水稻抗性，经测产施用土壤调理剂(200公斤/亩)与对照组相比较提高了水稻的产量，提升幅度为16.2％。

表2土壤调理剂对稻米产量的影响

实施例4

一种混合型土壤调理剂，按重量份，包括木薯渣18份，谷糠6份，硒粉0.35份，贝壳粉18.5份，煅烧贝壳粉18.5份，干化污泥7.15份，膨润土20份，海泡石9份，高铁锰矿粉2.5份。其中，木薯渣为经过高压水枪去皮的木薯加工废弃物；煅烧贝壳粉为经1000℃煅烧6h后，使用上述淬冷装置淬冷后研磨所得的,煅烧贝壳粉。该富硒高钙有机肥的制备方法，包括如下步骤：

步骤a、预处理：将木薯渣进行脱水后与干化污泥按质量比2:1混合，添加谷糠，控制水分含量在65％以下，得到预处理混合物。

步骤b、槽式发酵：在步骤a所得混合物料中加入RW促腐剂，进行好氧发酵10天，好氧发酵前5天，每24小时翻抛一次；物料水分降至50％以下时，每10小时翻抛一次，发酵温度控制在65℃以下。

步骤c、复混：将好氧发酵后的物料按重量份添加干木薯渣、枯草芽孢杆菌及贝壳粉、煅烧贝壳粉、硒粉、膨润土、海泡石、高铁锰矿粉后均匀混合；所述木薯渣的添加量为物料重量的15％。

步骤d、条垛式发酵：将复混后水分控制在35％的物料进行条垛式堆肥发酵5天，发酵温度控制在60℃以下，每2小时翻堆一次。

步骤e、陈化处理及包装：将步骤d所得的发酵物料进行降温陈化处理，粉碎过筛后包装。

本土壤调节剂对降低稻米镉含量、提高稻米硒含量有显著的效果，经在广西河池市金城江区、桂林市永福县、桂林市灵川县九屋镇、来宾市武宣镇二塘镇、来宾市兴宾区五关镇、南宁市武鸣区罗波镇、南宁市隆安县雁江镇等地的水稻上应用，结果如表3所示：施用土壤调理剂处理分别稻米镉含量下降39.13％、57.89％、61.99％、56.01％、22.20％、62.20％、79.78％；稻米硒含量分别提增了222.55％、401.75％、191.03％、128.77％、595.57％、269.08％、417.03％。

表3土壤调理剂对降低稻米镉含量的影响

应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种修改或改动，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种混合型土壤调理剂，按重量份，包括木薯渣 20-25份，谷糠5-8份，硒粉0.3-0.5份，贝壳粉15-25份，煅烧贝壳粉15-25份，干化污泥10-12份，膨润土10-20份，海泡石8-12份，高铁锰矿粉1-3份。

2.如权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于：所述煅烧贝壳粉为经800-1200℃煅烧4-8h后，淬冷，研磨后所得的煅烧贝壳粉。

3.一种用于将权利要求2所述的煅烧贝壳粉淬冷的淬冷装置，其特征在于：包括由进料槽、淬冷区和出料通道组成的U型处理箱，以及带提拉杆的料斗，所述料斗侧壁上还安装有搅拌装置；所述进料槽上设有进料控制阀，所述出料通道上端设有箱盖；U型处理箱淬冷区上方设有水池、下方设有水管；所述搅拌装置包括驱动板和安装在驱动板上的搅拌棒，所述搅拌棒为中空结构，搅拌棒内填充有冷却液；所述箱盖由两个子箱盖组成，所述子箱盖一端与出料通道铰接，另一端设有凹槽，两子箱盖上的凹槽形成通孔，所述通孔与所述提拉杆的大小相匹配的。

4.如权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于：所述木薯渣为木薯去皮后酒精发酵的产物。

5.如权利要求4所述的土壤调理剂，其特征在于：所述木薯采用高压枪去皮。

6.一种制备如权利要求1所述的混合型土壤调理剂的制备方法，包括如下几个步骤：

步骤a、预处理：将木薯渣进行脱水后与干化污泥混合，添加谷糠，得到预处理混合物；

步骤b、槽式发酵：在步骤a所得混合物料中加入RW促腐剂，进行好氧发酵；

步骤c、复混：将好氧发酵后的物料按重量份添加干木薯渣、枯草芽孢杆菌及贝壳粉、煅烧贝壳粉、硒粉、膨润土、海泡石、高铁锰矿粉后均匀混合；

步骤d、条垛式发酵：将复混后的物料进行条垛式堆肥发酵；

步骤e、陈化处理及包装：将步骤d所得的发酵物料进行降温陈化处理，粉碎过筛后包装。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤a中，木薯渣进行脱水后与干化污泥的质量比为1.5-2:1；同时，控制混合物的水分含量在65%以下。

8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤b中，好氧发酵的时间为10-15天，好氧发酵前期5-7天时，每24小时翻抛一次；物料水分降至50%以下时，每8-12小时翻抛一次，发酵温度控制在65℃以下。

9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤c中，所述木薯渣的添加量为物料总重量的10-15%。

10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤d中，条垛式发酵前物料水分应控制在35-40%，发酵的时间为3-5天，发酵温度控制在60℃以下，每2小时翻堆一次。