一种含有浓缩沼液的生物炭肥及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及废弃物循环利用领域及肥料技术领域，具体为制备一种含有浓缩沼液的生物炭肥及其制备方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]随着我国近几年畜禽集中养殖方式的快速发展，沼液作为禽畜粪便厌氧发酵后的残留液，其处理方式受到了很大的关注。沼液中含有丰富的氮、磷、钾等营养元素以及各类氨基酸、维生素、蛋白质、生长素、糖类、核酸以及抗生素等，以及丁酸、吲哚乙酸、维生素B12等活性抗性物质。因此有着促进作物生长和控制病害发生的双重作用，且易被农作物吸收，是优质的有机液体肥料。然而以沼液又具有产量大，养分含量低，运输不便的缺点，不利于沼液在农田的的广泛施用。同时，在灌溉不当的情况下易发生硝酸盐和重金属的沉积以及氨、硫化氢等气体的挥发，对水、大气及土壤环境构成威胁。因此，针对沼液的利用需进行一定的优化。对其进行浓缩，可减小体积，提高营养物质含量，有利于沼液的后续利用和经济价值的提尚。
[0004]我国作为一个农业大国，每年的农作物产量十分庞大，相应的秸杆资源非常丰富。目前秸杆的利用途径较多，如造纸、作为肥料和饲料等。但每年仍有大量未被利用的秸杆被废弃被焚烧，对大气环境产生了及其恶劣的负面影响。秸杆的化学成分主要是纤维素类的碳水化合物，可通过炭化过程制备生物炭。生物炭通过分配作用和表面吸附作用可实现对有机污染物及多种重金属的吸附，是一种良好的土壤污染修复剂。除此之外，生物炭的孔隙结构有效减小了养分和水分的渗透速度，起到保持土壤肥力的作用，可用作土壤改良剂。
[0005]目前，人们意识到施用化肥会导致土壤养分的快速流失，土壤肥力的持效较短，严重地还会造成化学物质在蔬菜瓜果中的富集，或经地表径流和下渗作用污染地表水和地下水，进而危害人类健康。但是，由于化肥与生物炭肥相比，具有肥效快、增产明显和施用简单等优势，目前生物炭肥对化肥的竞争力仍较弱。进一步研究和推广肥效好、增产显著的环保型生物炭肥将有助于实现未来对化肥的替代。
[0006]近几年，由于颗粒状肥料施用方便得到了农户的青睐。另外，作为用于造粒的粘结剂，如膨润土和聚丙烯酰胺等，不仅具有良好的黏结效果，还是广泛应用的土壤改良剂之一。在未来，颗粒状的复合生物炭肥将比化肥更具竞争优势，可有效推动化肥替代的进程。
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【发明内容】
[0008]本发明的目的在于通过浓缩沼液和生物炭的结合，使得传统生物炭的肥效得到增强，同时解决沼液还田施用过程所带来的污染问题。生物炭具有多孔结构，可以吸附浓缩沼液中的氮磷营养物质，将沼液中的营养成分固定其中，加之粘结剂的固定作用，本发明生产的颗粒生物碳肥可以起到延缓沼液中营养物质快速释放的效果，是一种缓释效果明显的缓释肥。
[0009]本发明是采用以下技术方案来实现的:
首先，本发明提供一种含有浓缩沼液的生物炭肥，包括生物炭，浓缩沼液和粘结剂；所述生物炭和浓缩沼液为90%?96% ;粘结剂为4?10%。
[0010]进一步的，按质量百分比计，生物炭肥各组分的比例为:生物炭占50-60%，浓缩沼液占30-46% ;粘结剂4?10%ο
[0011]所述含有浓缩沼液的生物炭肥的制备方法如下:
(1)生物炭制备过程:将粉碎后的植物秸杆置于炭化炉中，采用氮气做为保护气，进行炭化后，冷却粉碎成粉状后备用；
(2)浓缩沼液过程:对沼液进行浓缩；浓缩倍数不小于5，以得到的浓缩沼液仍为液态为准；浓缩后的沼液粘性增强，有利于与生物炭结合，减缓生物碳肥的营养物质释放。
[0012](3)混合造粒，将步骤(I)得到的生物炭与粘结剂混合均匀，并将在步骤(2)得到的浓缩沼液按上述的混合质量比加压均匀喷射到生物炭与粘结剂的混合物中，采用造粒机造粒成型，进行烘干筛分后，可得到颗粒混合肥料；
进一步的，所述步骤(I)中炭化温度250 °C -650 °C，炭化时间2h~6h。优选为2h。
[0013]进一步的，所述步骤(2)中利用清洁能源对沼液进行浓缩，所述清洁能源包括沼气工程发电余热或太阳能。
[0014]进一步的，所述步骤(2)采用低温真空蒸发、常压蒸发，或采用膜浓缩方法对沼液进行浓缩。在步骤2中沼液经浓缩后，仍是液态，可进行喷射。
[0015]进一步的，所述步骤(3)中粘结剂为羧甲基纤维素钠、膨润土或改性淀粉，其总投加量为总质量的4?10%。优选的为4%~6%。
[0016]进一步的，所述步骤(3)中采用圆盘造粒机或转鼓造粒机进行造粒进一步的，所述步骤(3)中造粒所得的颗粒混合肥料粒度为2-6mm。
[0017]本发明具有以下有益效果:
(I)本发明制作的含有沼液的生物炭肥，通过向生物炭肥中加入浓缩沼液，浓缩沼液本身具有粘性，通过粘结剂吸附在生物炭表面，二者有机结合，在施肥过程中，生物炭本身可吸附土壤中的重金属，并改善土壤结构及其理化性质。同时，经浓缩的沼液吸附在生物炭中，使得其营养成份缓慢释放，进而减少施用沼液过程氨的挥发，减缓肥料中营养元素的流失；使本生物炭肥较传统生物炭肥而言，肥效明显增加，有效时间增长。
[0018](2)利用农业或园林废弃物(如农作物秸杆、园林废弃物等生物质原料)制备生物炭这一途径，可减少因焚烧秸杆所带来的空气污染，改善空气质量。
[0019](3)本生物炭肥可吸附土壤中的重金属，并改善土壤结构及其理化性质。同时减少施用沼液过程氨的挥发，减缓肥料中营养元素的流失。
[0020](4)颗粒状生物炭肥具有施用方便的特点，可有效推动生物炭肥替代化肥的进程。
[0021](5)颗粒状生物炭肥含有氮磷钾等营养元素，可有效增加作物产量，施加10t/ha颗粒生物炭，可使油麦菜产量增加50%以上。
[0022](6)生物炭拥有多孔结构可以吸附沼液中的营养元素，减缓其营养物质的释放率，可以向土壤长期提供营养元素，可以避免普通化肥的肥性损失和产生的面源污染。
【附图说明】
[0023]图1为本发明实施例一种含有浓缩沼液的生物炭肥制备工艺的流程图。
【具体实施方式】
[0024]实施例1
本实施例中，粘结剂采用羟甲基纤维素钠。生物炭、浓缩沼液和羧甲基纤维素钠所占的质量比分别为55%、40%、5%ο
[0025]将切割成1cm长的棉花秸杆置于炭化炉中，采用氮气保护，进行炭化，炭化温度2500C，炭化时间2h。生物炭产率56%，将得到的炭化产物经冷却后粉碎成末后备用。
[0026]利用清洁能源对沼液进行浓缩；例如沼气工程发电余热或太阳能对沼液进行浓缩；浓缩方法可采用常规的低温真空蒸发、常压蒸发，或采用膜浓缩方法对沼液进行浓缩；浓缩倍数不小于5，以得到的浓缩沼液仍为