本发明涉及土壤修复
技术领域：
，特别涉及一种生物质炭基土壤修复剂及其制备方法。
背景技术：
：众所周知，土壤修复剂是对现代农业种植中因过量施用化肥和农药而造成的农田污染进行修复、改善土壤物理性状和微生态环境具有积极有效的作用，土壤污染可影响农作物产量和质量的下降，并可通过食物链危害人类的健康，也可以导致大气和水环境质量的进一步恶化。因此土壤污染的治理已经刻不容缓，生物质炭的多孔结构和表面丰富的含氧官能团使得生物质炭具有较强的吸附有毒物质的能力。研究表明将生物质炭施与土壤，可以吸附土壤中多种农药和多氯联苯等有机污染物，降低这些污染物在土壤中的化学活性和毒性。但是生物质炭在土壤中的吸附达到了饱和后，生物质炭吸附污染物的能力将下降或不再有吸附污染物能力，土壤的修复剂及修复剂制备方法的优化，已成为现阶段环境保护工作至关重要的需要。技术实现要素：本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本发明还有一个目的是提供一种生物质炭基土壤修复剂及其制备方法，通过优化土壤修复剂配方及制备工艺，能够有效的修复被重金属污染的土壤，并且不会对土壤造成二次污染。为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种生物质炭基土壤修复剂，包括：生物质炭20-60、硅藻土10-15、珍珠岩3-6、腐殖酸5-15、钙镁磷肥6-16、硼砂5-15、珍珠岩粉3-12、麦饭石粉2-10、畜禽粪便5-10、炉灰6-16、高炉矿渣5-10、、蛭石5-10、硫酸镁2-6、松叶2-5、畜禽粪便5-8、发酵剂2-6以及微生物催化降解菌15-30；其中，所述微生物催化降解菌包括以下重量份的菌悬液：黑曲霉菌3-10、纳豆芽孢杆菌3-8、不透明诺卡氏菌2-6、脉状菌状杆菌2-5、硫化菌2-5、光合细菌3-7以及酵母菌2-4；另外，所述菌悬液由以上菌种分别发酵培养得到，所述菌悬液的浓度不低于107cfu/mL。优选的是，所述的生物质炭基土壤修复剂中，主要包含以下重量份的原料：生物质炭35、硅藻土12、珍珠岩5、腐殖酸10、钙镁磷肥10、硼砂12、珍珠岩粉6、麦饭石粉6、畜禽粪便8、炉灰10、高炉矿渣8、蛭石8、硫酸镁4、松叶3、畜禽粪便6、发酵剂4以及微生物催化降解菌25；其中，所述微生物催化降解菌包括以下重量份的菌悬液：黑曲霉菌8、纳豆芽孢杆菌6、不透明诺卡氏菌5、脉状菌状杆菌3、硫化菌3、光合细菌5以及酵母菌3；所述菌悬液由以上菌种分别发酵培养得到，所述菌悬液的浓度不低于108cfu/mL。优选的是，所述生物质炭基土壤修复剂中还包括重量份为1-5份的辅料，所述辅料选自溶剂、抛射剂、增溶剂、助溶剂、乳化剂、黏合剂、崩解剂、渗透压调节剂、稳定剂、助流剂、矫味剂、防腐剂、助悬剂、发泡剂、消泡剂、增稠剂、包合剂、稀释剂、絮凝剂与反絮凝剂、助滤剂以及释放阻滞剂中的任意一种或几种。优选的是，所述土壤修复剂稀释液的喷洒周期为4-6d，喷洒密度为0.3-0.8kg/m2，且保证土壤湿度为15％-20％。一种生物质炭基土壤修复剂的制备方法，主要包括以下步骤：步骤1、生物炭的制备：取农作物秸秆经水洗4-5次去除表面黏附物后，风干2-3d,并在85-110摄氏度烘箱中干燥5-8h，经粉碎，过150-250目的筛子后置于坩埚中，盖上盖子，置于温度为300-700摄氏度的马弗炉中炭化5-6h；冷却至室温后取出，制得所需生物质炭；步骤2、按比例将制备好的生物质炭、硅藻土、珍珠岩、腐殖酸、钙镁磷肥、硼砂、珍珠岩粉、麦饭石粉、炉灰、高炉矿渣、蛭石、硫酸镁、松叶以及预处理后的畜禽粪便置于密封罐内，并保证密封罐内的温度始终处在40-70摄氏度，放置5-9d后，得到混合物一；步骤3、将发酵剂及微生物催化降解菌均匀混合，形成混合物二，然后将混合物二均匀喷洒在步骤2中的密封罐内，再次将密封罐进行密封保存，然后使其物料在30-50摄氏度的真空条件下进行反应12-20d，得到混合物三；步骤4、将混合物三进行混合搅拌10-40min后，过滤除去混合物三内的杂质，即得所述生物质炭基土壤修复剂。优选的是，所述步骤1中的农作物秸秆为小麦秸秆、玉米秸秆以及大豆秸秆的混合物，且小麦秸秆、玉米秸秆以及大豆秸秆的质量比为2：1.5：1。优选的是，所述步骤2中所述畜禽粪便的预处理方法为：选取畜禽粪便铺设于封闭的堆肥容器内，并向所述堆肥容器内添加秸秆，所述秸秆的添加量为畜禽粪便质量的10％-35％，并于35-40摄氏度的条件下进行20-30d的堆肥处理。优选的是，在所述堆肥处理过程中，每间隔2-4d打开所述封闭的堆肥容器进行放气处理。本发明至少包括以下有益效果：本发明提供的生物质炭基土壤修复剂，包括以下原料：生物质炭、硅藻土、珍珠岩、腐殖酸、钙镁磷肥、硼砂、珍珠岩粉、麦饭石粉、畜禽粪便、炉灰、高炉矿渣、蛭石、硫酸镁、松叶、畜禽粪便、发酵剂以及微生物催化降解菌；其中，微生物催化降解菌包括以下重量份的菌悬液：黑曲霉菌、纳豆芽孢杆菌、不透明诺卡氏菌、脉状菌状杆菌、硫化菌、光合细菌以及酵母菌；菌悬液由以上菌种分别发酵培养得到，菌悬液的浓度不低于106cfu/mL。其中，生物炭具有多孔结构及大比表面积，对重金属具有较强的吸附效果，生物炭的多孔结构还可以为微生物生长繁殖提供场所，增强微生物的多样性及活性，同时，生物炭还可以疏松土壤，有利于微生物对土壤的充分降解，其中黑曲霉菌具有裂解大分子有机物及难容无机物的作用，嗜热芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、不透明诺卡氏菌以及脉状菌状杆菌可以消毒及分解大分子化合物，酵母菌可以改变重金属在土壤中的环境化学行为，达到生物修复的目的，其原理主要包括生物吸附和生物转化，细胞表面载有负电荷，且存在氨基、羧基、羟基、醛基、硫酸根等多种官能团，可通过静电吸附和络合作用固定重金属离子，珍珠岩，炉灰，高炉矿渣，蛭石等混合使用可以增加土壤中的微量元素，此外光合细菌在土壤中能分解有机物、促进生物的循环，松叶可以提高土壤的疏通性及透水性，发酵剂能有效杀死发酵物中的有害菌、虫、虫卵、草籽并降解抗生素残留等，畜禽粪便所含的有机肥含有大量的有机成分，能增强土壤的透气性，有利于根系的发展和提高作物的活力及免疫力。本发明提供的制备生物炭基土壤修复剂的制备方法，通过将废弃的农作物秸秆热解得到生物炭，以及畜禽粪便的堆肥处理可以使其中的抗生素降解，从而避免抗生素被土壤吸附，造成严重的生态污染以及影响微生物群落结构及活性，使用本发明提供的生物炭基土壤修复剂的制备方法制备出的土壤修复剂进行土壤修复，修复效果高达98.45％，且不会对土壤产生二次污染。本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。具体实施方式下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。本发明提供一种生物质炭基土壤修复剂，包括：生物质炭20-60、硅藻土10-15、珍珠岩3-6、腐殖酸5-15、钙镁磷肥6-16、硼砂5-15、珍珠岩粉3-12、麦饭石粉2-10、畜禽粪便5-10、炉灰6-16、高炉矿渣5-10、、蛭石5-10、硫酸镁2-6、松叶2-5、畜禽粪便5-8、发酵剂2-6以及微生物催化降解菌15-30；其中，所述微生物催化降解菌包括以下重量份的菌悬液：黑曲霉菌3-10、纳豆芽孢杆菌3-8、不透明诺卡氏菌2-6、脉状菌状杆菌2-5、硫化菌2-5、光合细菌3-7以及酵母菌2-4；所述菌悬液由以上菌种分别发酵培养得到，所述菌悬液的浓度不低于107cfu/mL。在上述方案中，通过特有的微生物催化降解菌与生物质炭等原料的合理配合，利用微生物催化降解菌的菌液活性促进污染土壤中有机物、无机物以及大分子化合物的分解，同时利用生物质炭对于裂解后的污染物质以及土壤中的重金属和有害物质进行吸附，同时利用腐殖酸、麦饭石粉、禽畜粪便、高炉矿渣等调节土壤的酸碱度，并提高土壤的养分，实现了污染土壤的生物吸附和生物转化，从而通过合理的配方使得土壤的修复率较之现有技术大大提高，达到了98.45％。一个优选方案中，主要包含以下重量份的原料：生物质炭35、硅藻土12、珍珠岩5、腐殖酸10、钙镁磷肥10、硼砂12、珍珠岩粉6、麦饭石粉6、畜禽粪便8、炉灰10、高炉矿渣8、蛭石8、硫酸镁4、松叶3、畜禽粪便6、发酵剂4以及微生物催化降解菌25；其中，所述微生物催化降解菌包括以下重量份的菌悬液：黑曲霉菌8、纳豆芽孢杆菌6、不透明诺卡氏菌5、脉状菌状杆菌3、硫化菌3、光合细菌5以及酵母菌3；所述菌悬液由以上菌种分别发酵培养得到，所述菌悬液的浓度不低于108cfu/mL。一个优选方案中，所述生物质炭基土壤修复剂中还包括重量份为1-5份的辅料，所述辅料选自溶剂、抛射剂、增溶剂、助溶剂、乳化剂、黏合剂、崩解剂、渗透压调节剂、稳定剂、助流剂、矫味剂、防腐剂、助悬剂、发泡剂、消泡剂、增稠剂、包合剂、稀释剂、絮凝剂与反絮凝剂、助滤剂以及释放阻滞剂中的任意一种或几种。一个优选方案中，所述土壤修复剂稀释液的喷洒周期为4-6d，喷洒密度为0.3-0.8kg/m2，且保证土壤湿度为15％-20％。一种生物质炭基土壤修复剂的制备方法，主要包括以下步骤：步骤1、生物炭的制备：取农作物秸秆经水洗4-5次去除表面黏附物后，风干2-3d，并在85-110摄氏度烘箱中干燥5-8h，经粉碎，过150-250目的筛子后置于坩埚中，盖上盖子，置于温度为300-700摄氏度的马弗炉中炭化5-6h；冷却至室温后取出，制得所需生物质炭；过筛150-250目的农作物秸秆粉质细腻，能够使得炭化效率大大提高，且炭化均匀。步骤2、按比例将制备好的生物质炭、硅藻土、珍珠岩、腐殖酸、钙镁磷肥、硼砂、珍珠岩粉、麦饭石粉、炉灰、高炉矿渣、蛭石、硫酸镁、松叶以及预处理后的畜禽粪便置于密封罐内，并保证密封罐内的温度始终处在40-70摄氏度，放置5-9d后，得到混合物一；将原料混合后在较高的温度下密封放置，能够使得原料间相互融合并反应，利于后续与混合物二的反应彻底且均匀。步骤3、将发酵剂及微生物催化降解菌均匀混合，形成混合物二，然后将混合物二均匀喷洒在步骤2中的密封罐内，再次将密封罐进行密封保存，然后使其物料在30-50摄氏度的真空条件下进行反应12-20d，得到混合物三；步骤4、将混合物三进行混合搅拌10-40min后，过滤除去混合物三内的杂质，即得所述生物质炭基土壤修复剂。一个优选方案中，所述步骤1中的农作物秸秆为小麦秸秆、玉米秸秆以及大豆秸秆的混合物，且小麦秸秆、玉米秸秆以及大豆秸秆的质量比为2：1.5：1。一个优选方案中，所述步骤2中所述畜禽粪便的预处理方法为：选取畜禽粪便铺设于封闭的堆肥容器内，并向所述堆肥容器内添加秸秆，所述秸秆的添加量为畜禽粪便质量的10％-35％，并于35-40摄氏度的条件下进行20-30天的堆肥处理。一个优选方案中，在所述堆肥处理过程中，每间隔2-4天打开所述封闭的堆肥容器进行放气处理。实施例1本发明中的生物质炭基土壤修复剂，主要包含以下重量份的原料：生物质炭20、硅藻土10、珍珠岩3、腐殖酸5、钙镁磷肥6、硼砂5份、珍珠岩粉3、麦饭石粉2、畜禽粪便5、炉灰6、高炉矿渣5、、蛭石5、硫酸镁2、松叶2、畜禽粪便5、发酵剂2以及微生物催化降解菌15；其中，所述微生物催化降解菌包括以下重量份的菌悬液：黑曲霉菌3、纳豆芽孢杆菌3、不透明诺卡氏菌2、脉状菌状杆菌2、硫化菌2、光合细菌3以及酵母菌2；所述菌悬液由以上菌种分别发酵培养得到，所述菌悬液的浓度不低于106cfu/mL。本实施例所述生物质炭基土壤修复剂制备方法如下：步骤1、生物炭的制备：取农作物秸秆经水洗4次去除表面黏附物后，风干2d,并在85摄氏度烘箱中干燥5h，经粉碎，过150目的筛子后置于坩埚中，盖上盖子，置于温度为300摄氏度的马弗炉中炭化6h；冷却至室温后取出，制得所需生物炭；步骤2、按比例将制备好的生物质炭、硅藻土、珍珠岩、腐殖酸、钙镁磷肥、硼砂、珍珠岩粉、麦饭石粉、炉灰、高炉矿渣、蛭石、硫酸镁、松叶以及预处理后的畜禽粪便置于密封罐内，并保证密封罐内的温度始终处在40摄氏度，放置5d后，得到混合物一；步骤3、将发酵剂及微生物催化降解菌均匀混合，形成混合物二，然后将混合物二均匀喷洒在步骤1中的密封罐内，再次将密封罐进行密封保存，然后使其物料在30摄氏度的真空条件下进行反应12天，得到混合物三；步骤4、将混合物三进行混合搅拌10min后，过滤除去混合物三内的杂质，即得所述生物质炭基土壤修复剂。其中，所述步骤1中的农作物秸秆为小麦秸秆、玉米秸秆以及大豆秸秆的混合物，且小麦秸秆、玉米秸秆以及大豆秸秆的质量比为2：1.5：1；所述步骤2中所述畜禽粪便的预处理方法为：选取畜禽粪便铺设于封闭的堆肥容器内，并向所述堆肥容器内添加秸秆，所述秸秆的添加量为畜禽粪便质量的10％，并于35摄氏度的条件下进行20天的堆肥处理；在所述堆肥处理过程中，每间隔2天打开所述封闭的堆肥容器进行放气处理。使用本发明提供的生物炭基土壤修复剂对受石油污染的土壤进行土壤修复，土壤修复率为92.6％。实施例2使用本发明中的生物炭基土壤修复剂，并结合本发明中的制备方法制备，其中，本发明中的生物炭基土壤修复剂，主要包含以下重量份的原料：生物质炭35、硅藻土12、珍珠岩5、腐殖酸10、钙镁磷肥10、硼砂12、珍珠岩粉6、麦饭石粉6、畜禽粪便8、炉灰10、高炉矿渣8、蛭石8、硫酸镁4、松叶3、畜禽粪便6、发酵剂4以及微生物催化降解菌25；其中，所述微生物催化降解菌包括以下重量份的菌悬液：黑曲霉菌8、纳豆芽孢杆菌6、不透明诺卡氏菌5、脉状菌状杆菌3、硫化菌3、光合细菌5以及酵母菌3；所述菌悬液由以上多种所述微生物分别发酵培养得到，所述菌悬液的浓度不低于108cfu/mL。本实施例所述生物质炭基土壤修复剂制备方法如下：步骤1、生物炭的制备：取农作物秸秆经水洗4次去除表面黏附物后，风干2d,并在100℃烘箱中干燥6h，经粉碎，过200目的筛子后置于坩埚中，盖上盖子，置于温度为500℃的马弗炉中炭化6h；冷却至室温后取出，制得所需生物炭；步骤2、按比例将制备好的生物质炭、硅藻土、珍珠岩、腐殖酸、钙镁磷肥、硼砂、珍珠岩粉、麦饭石粉、炉灰、高炉矿渣、蛭石、硫酸镁、松叶以及预处理后的畜禽粪便置于密封罐内，并保证密封罐内的温度始终处在55摄氏度，放置7天后，得到混合物一；步骤3、将发酵剂及微生物催化降解菌均匀混合，形成混合物二，然后将混合物二均匀喷洒在步骤1中的密封罐内，再次将密封罐进行密封保存，然后使其物料在30-50摄氏度的真空条件下进行反应15天，得到混合物三；步骤4、将混合物三进行混合搅拌25min后，过滤除去混合物三内的杂质，即得所述生物质炭基土壤修复剂。其中，所述步骤1中的农作物秸秆为小麦秸秆、玉米秸秆以及大豆秸秆的混合物，且小麦秸秆、玉米秸秆以及大豆秸秆的质量比为2：1.5：1；所述步骤2中所述畜禽粪便的预处理方法为：选取畜禽粪便铺设于封闭的堆肥容器内，并向所述堆肥容器内添加秸秆，所述秸秆的添加量为畜禽粪便质量的20％，并于40摄氏度的条件下进行20天的堆肥处理；在所述堆肥处理过程中，每间隔3天打开所述封闭的堆肥容器进行放气处理。使用本发明提供的生物炭基土壤修复剂对受石油污染的土壤进行土壤修复，土壤修复率为98.45％。实施例3使用本发明中的生物炭基土壤修复剂，并结合本发明中的制备方法制备，其中，本发明中的用于清理受石油污染土壤的复配修复剂，主要包含以下重量份的原料：生物质炭20-60、硅藻土10-15、珍珠岩3-6、腐殖酸5-15、钙镁磷肥6-16、硼砂5-15、珍珠岩粉3-12、麦饭石粉2-10、畜禽粪便5-10、炉灰6-16、高炉矿渣5-10、、蛭石5-10、硫酸镁2-6、松叶2-5、畜禽粪便5-8、发酵剂2-6以及微生物催化降解菌15-30；其中，所述微生物催化降解菌包括以下重量份的菌悬液：黑曲霉菌3-10、纳豆芽孢杆菌3-8、不透明诺卡氏菌2-6、脉状菌状杆菌2-5、硫化菌2-5、光合细菌3-7以及酵母菌2-4；所述菌悬液由以上多种所述微生物分别发酵培养得到，所述菌悬液的浓度不低于106cfu/mL。本实施例所述生物质炭基土壤修复剂制备方法如下：步骤1、生物炭的制备：取农作物秸秆经水洗5次去除表面黏附物后，风干3d,并在110摄氏度烘箱中干燥8h，经粉碎，过250目的筛子后置于坩埚中，盖上盖子，置于温度为700摄氏度的马弗炉中炭化6h；冷却至室温后取出，制得所需生物炭；步骤2、按比例将制备好的生物质炭、硅藻土、珍珠岩、腐殖酸、钙镁磷肥、硼砂、珍珠岩粉、麦饭石粉、炉灰、高炉矿渣、蛭石、硫酸镁、松叶以及预处理后的畜禽粪便置于密封罐内，并保证密封罐内的温度始终处在70摄氏度，放置9d后，得到混合物一；步骤3、将发酵剂及微生物催化降解菌均匀混合，形成混合物二，然后将混合物二均匀喷洒在步骤1中的密封罐内，再次将密封罐进行密封保存，然后使其物料在50摄氏度的真空条件下进行反应20天，得到混合物三；步骤4、将混合物三进行混合搅拌40min后，将混合物三进行过滤，除去混合物三内的杂质，从而即得所述生物质炭基土壤修复剂。其中，所述步骤1中的农作物秸秆为小麦秸秆、玉米秸秆以及大豆秸秆的混合物，且小麦秸秆、玉米秸秆以及大豆秸秆的质量比为2：1.5：1。所述步骤2中所述畜禽粪便的预处理方法为：选取畜禽粪便铺设于封闭的堆肥容器内，并向所述堆肥容器内添加秸秆，所述秸秆的添加量为畜禽粪便质量的35％，并于40摄氏度的条件下进行30天的堆肥处理,在所述堆肥处理过程中，每间隔5天打开所述封闭的堆肥容器进行放气处理。使用本发明提供的生物炭基土壤修复剂对受石油污染的土壤进行土壤修复，土壤修复率为96.6％。申请人还对实施例中的土壤的复配修复剂进行了如下性能测试试验，结果如下:步骤1、实验土壤的预处理：取适量重金属污染的土壤，测定土壤的PH值，并测定土壤中重金属镉、铬以及铅的含量；步骤2、将步骤1中得到的实验土置于适配的实验容器中，然后设置相应的对照组，实验组1、2以及3中，每5天添加一次本发明所述的实施例1、2以及3中制备的生物炭基土壤修复剂经水稀释5倍的稀释液，并与实验土均匀混合，对照组定期添加与实验组的修复剂的稀释液等量的清水，置于常温23℃下，且试验期间保持土壤含水量为10-20％，并每隔3天对土壤翻耕疏松，实验时间为20天；步骤3、实验完成后，在实验组与对照组中分别取样，测定土壤的PH值以及土壤中重金属镉、铬以及铅的含量，实验结果如表1所示：表1土壤修复实验数据对比表PH值镉(mg/Kg)铬(mg/Kg)铅(mg/Kg)修复前6.4525.68130.58586.23对照组6.4425.68130.55585.68实验组17.080.892.895.58实验组27.200.681.584.05实验组37.100.792.554.69由表1数据可知，在实验土壤的修复中，采用本发明实施例1-3中配置的土壤修复剂对于污染土壤中的重金属去除以及土壤PH值的调节均具有明显的效果，其中实验组2对于土壤中重金属的去除效果最好，而实验组1对于土壤PH值的调节最为适中，综合表明，采用实施例2的配方以及制备方法制成的生物质炭基土壤修复剂对于土壤的修复效果最好。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。当前第1页1 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