基于土壤改良的猪粪炭基肥料开发方法

文档序号:9517708
基于土壤改良的猪粪炭基肥料开发方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物质炭制备技术领域,尤其设及一种基于±壤改良的猪粪炭基肥料 开发方法。
【背景技术】
[0002] ±壤是人类赖W生存的物质基础,是生态环境的重要组成部分,同时也是食物链 的重要载体,与人类的健康密切相连,健康的±壤对于农业可持续发展和人类的生存至关 重要。然而由于农药、化肥的持续使用,化及酸雨沉降,引起±壤酸化,±壤抑值下降。由 于低抑值、活性侣浓度过高,抑制植物根系对憐、巧、儀、铁等营养元素的吸收,常常引起作 物生长不良、发生酸害甚至死亡。
[0003] 现有技术中没有报道过将猪粪为原料的水热炭化,而且现有技术中所采用的热解 炭化方法存在溫度过高,能源消耗过大,不能适用于猪粪的处理。因此,本领域亟待一种处 理猪粪的方法。

【发明内容】

[0004] 本发明要解决的技术问题之一是提供一种水热炭化制备猪粪炭基肥料的方法,为 了实现本发明的目的,所采取的技术方案如下: 阳〇化]本发明一方面设及一种猪粪炭基肥料开发方法,其特征在于:包括W下步骤,
[0006]A.将猪粪经过处理,得到干燥的生物质原材料;
[0007]B.将生物质原材料与水按重量比1:3-10,优选按照1 :5-7进行混合,置入密封的 水热炭化反应蓋中,在无氧条件下,IOO-SOOr?min1的转速下进行揽拌,在180~260°C恒 溫下反应3~化;
[0008] C.然后冷却至室溫,用蒸馈水洗涂,干燥
[0009]化将步骤C得到的物质经过研磨,得到猪粪炭基肥料。
[0010] 在本发明的一个优选实施方式中,其特征在于:所用的生物质原料为猪粪,添加或 者不添加其它促进发酵的酶和/或微生物。
[0011] 在本发明的一个优选实施方式中,特征在于:步骤B中,无氧条件为隔绝空气。
[0012] 在本发明的一个优选实施方式中,其特征在于:反应蓋内的揽拌速度为 400r?min1;
[0013] 在本发明的一个优选实施方式中,其特征在于:制备的猪粪炭基肥料的抑呈碱 性。
[0014] 在本发明的一个优选实施方式中,其特征在于:水热炭化反应压强为IMPa~ 3MPa,优选是 1. 5-2. 5MPa。
[0015] 本发明另一方面还设及上述开发方法做制备得到的猪粪炭基肥料。
[0016] 在本发明的一个优选实施方式中,其特征在于所述的猪粪炭基肥料比表面积介于 3 - Tm"?g1之间。
[0017] 在本发明的一个优选实施方式中,其特征在于所述的猪粪炭基肥料抑值介于8 -10之间。
[0018] 本发明另一方面还设及上述的猪粪炭基肥料在±壤改良中的应用,所述的改良包 括提高±壤pH,降低±壤侣的活性和/或促进作物增产。
[0019] 本发明的具有如下优点中的一种、两种、=种或者全部:
[0020] 1.本发明采用水热炭化技术制备的用于±壤改良的猪粪炭基肥料,进一步解决了 热解炭化中的高耗能问题,水热反应条件更为溫和,在脱水反应过程中,生物质将释放出自 身1/3的燃烧能,因此该技术能耗低。
[0021] 2.W猪粪为原料的水热炭含有的许多灰分元素特别是呈可溶态的金属元素如K、 Ca、Mg等是生物炭呈碱性的主要原因,施入±壤可提高酸性±壤的盐基饱和度,中和±壤 酸性,从而提高±壤的pH、降低酸性±中侣的活性,而且本发明所设及的猪粪炭基肥料比表 面积高,有利于促进作物的生长。
[0022] 3.W猪粪为原材料,价格低廉,原料充足易得,并且有利于资源的循环利用,实现 农业节能减排,显著地改善生态环境。
[0023] 4.采用水热炭化制备±壤改良炭基肥料工艺更为简单,操作容易,更有利于废弃 生物质资源化利用的推广。
【具体实施方式】
[0024] 若未特别说明,实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。 [00巧]下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。 阳〇26] 实施例1
[0027] 一种基于±壤改良的猪粪炭基肥料开发方法,包括W下步骤:
[0028] 1.将猪粪经过处理,得到干燥的生物质原材料;
[0029] 2.将生物质原材料与水按1:6混合,置入密封的水热炭化反应蓋中,在无氧条件 下,300r?min1的转速下进行揽拌,在180°C恒溫下反应地;然后冷却至室溫,用蒸馈水洗 涂,在105°C下干燥12h;研磨,过20目筛,得到猪粪炭基肥料。
[0030] 本实例得到的猪粪炭基肥产率为52%,比表面积为3. 46m2 ?g1,抑值为8. 78。
[0031] 其中,猪粪炭基肥产率=(炭化后固相产物质量/炭化前原料质量)X100% 阳0巧实施例2
[0033] 一种基于±壤改良的猪粪炭基肥料开发方法,包括W下步骤:
[0034] 1.将猪粪经过处理,得到干燥的生物质原材料;
[0035] 2.将生物质原材料与水按1:6混合,置入密封的水热炭化反应蓋中,在无氧条件 下,300r?min1的转速下进行揽拌,在200°C恒溫下反应地;然后冷却至室溫,用蒸馈水洗 涂,在105°C下干燥12h;研磨,过20目筛,得到猪粪炭基肥料。
[0036] 本实例得到的猪粪炭基肥产率为48. 1 %,比表面积为4. 38m2 ?g1,抑值为9. 15。
[0037] 实施例3
[003引一种基于±壤改良的猪粪炭基肥料开发方法,包括W下步骤:
[0039] 1.将猪粪经过处理,得到干燥的生物质原材料;
[0040] 2.将生物质原材料与水按1:6混合,置入密封的水热炭化反应蓋中,在无氧条件 下,400r?minI的转速下进行揽拌,在220°C恒溫下反应化;然后冷却至室溫,用蒸馈水洗 涂,在105°C下干燥12h;研磨,过20目筛,得到猪粪炭基肥料。
[0041] 本实例得到的猪粪炭基肥产率为42. 4%,比表面积为5. 62m2 ?g1,抑值为9. 23。 柳42] 实施例4
[0043] 一种基于±壤改良的猪粪炭基肥料开发方法,包括W下步骤:
[0044] 1.将猪粪经过处理,得到干燥的生物质原材料;
[0045] 2.将生物质原材料与水按1:6混合,置入密封的水热炭化反应蓋中,在无氧条件 下,400r?min1的转速下进行揽拌,在240°C恒溫下反应化;然后冷却至室溫,用蒸馈水洗 涂,在105°C下干燥12h;研磨,过20目筛,得到猪粪炭基肥料。
[0046] 本实例得到的猪粪炭基肥产率为40. 5%,比表面积为6. 15m2 ?g1,抑值为9. 28。
[0047] 实施例5
[0048] 将实施例1~实施例4制得的±壤改良猪粪炭基肥料在研究基地进行试验,供 试±壤性质为:酸碱度抑为5. 80,碱解氮为85. 2mg?kg1,有效憐为11.Smg?kg1,速效钟 123. 3mg?kg1,有机碳11.Img?kg1。选择青菜田作为试验对象,与相同量的普通化肥(N: P205:K20= 15:15:15)进行对比,用量为2000kg?hm2,试验面积为9m2 ?小区1,所有肥料 于青菜播种前作基肥施入。肥料均匀撒施后翻耕(20cm)入±。
[0050] W上所述是本发明的优选实施例,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来 说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可W作出若干改进和润饰,运些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种猪粪炭基肥料开发方法,其特征在于:包括以下步骤, A. 将猪粪经过处理,得到干燥的生物质原材料; B. 将生物质原材料与水按重量比1:3-10,优选按照1 :5-7进行混合,置入密封的水热 炭化反应爸中,在无氧条件下,100-800r·min1的转速下进行搅拌,在180~260°C恒温下 反应3~5h; C. 然后冷却至室温,用蒸馏水洗涤,干燥 D. 将步骤C得到的物质经过研磨,得到猪粪炭基肥料。2. 根据权利要求1所述的猪粪炭基肥料的开发方法,其特征在于:所用的生物质原料 为猪粪,添加或者不添加其它促进发酵的酶和/或微生物。3. 根据权利要求1所述的猪粪炭基肥料开发方法,其特征在于:步骤B中,无氧条件为 隔绝空气。4. 根据权利要求1所述的猪粪炭基肥料开发方法,其特征在于:反应釜内的搅拌速度 为 400r·min工。5. 根据权利要求1所述的猪粪炭基肥料开发方法,其特征在于:制备的猪粪炭基肥料 的pH呈碱性。6. 根据权利要求1所述的猪粪炭基肥料开发方法,其特征在于:水热炭化反应压强为 IMPa~3MPa,优选是L5-2. 5MPa。7. 权利要求1-6任意一项开发方法做制备得到的猪粪炭基肥料。8. 根据权利要求7所述的猪粪炭基肥料,其特征在于所述的猪粪炭基肥料比表面积介 于3-7m2 · g 1之间。9. 根据权利要求7或8所述的猪粪炭基肥料,其特征在于所述的猪粪炭基肥料pH值介 于8 - 10之间。10. 权利要求7-9任意一项所述的猪粪炭基肥料在土壤改良中的应用,所述的改良包 括提高土壤PH,降低土壤铝的活性和/或促进作物增产。
【专利摘要】本发明公开了一种基于土壤改良的猪粪炭基肥料开发方法,将猪粪在缺氧条件下水热炭化形成猪粪炭基肥料,本发明的猪粪炭基肥料与传统肥料相比,具有丰富的空隙结构、较大的比表面积、较高的pH值和阳离子交换能力,以及含有大量植物所需的营养元素,可以促进土壤养分的循环和植物的生长。本发明的猪粪炭基肥料由于是在水热条件下,温度只需在180-260℃之间即可,所需能耗、成本较低,有利于实现废弃生物质的资源化利用。
【IPC分类】C05F3/00
【公开号】CN105272389
【申请号】CN201510305431
【发明人】单胜道, 袁小利, 叶正钱, 骆林平
【申请人】浙江科技学院
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年6月4日
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