一种采用生物电厂废料的资源化利用方法与流程

本发明涉及生物电厂废料利用的技术领域，更具体地说，它涉及一种采用生物电厂废料的资源化利用方法。

背景技术：

生物电厂又称为生物质发电厂，是指利用生物质发电的工厂。生物电厂的废料通常包括发酵的动物粪便和植物秸秆，动物粪便和植物秸秆在农业上均具有较大的利用价值。

土壤改良剂又称土壤调理剂，是指可以改善土壤物理性，促进作物养分吸收的一种物料。土壤改良剂效用原理是黏结很多小的土壤颗粒形成大的，并且水稳定的聚集体。广泛应用于防止土壤受侵蚀、降低土壤水分蒸发或过度蒸腾、节约灌溉水、促进植物健康生长方面。

公布号为cn105969372a的中国专利公开了一种以电厂植物灰为主要原料的土壤改良剂，该土壤改良剂由下列重量份的原料制成：电厂植物灰54-56份、钼酸钠1.9-2.3份、乳清粉3.6-3.9、油枯14-16份、谷物渣10-11份、果皮15-17份、羧甲基淀粉钠2.3-2.5份、污染猪粪尿42-44份、造纸黑液13-14份、10％硝酸溶液2.7-2.8份、明矾浆13-14份、水适量。

但是上述土壤改良剂虽然能够提高土壤的肥力，但是在保水功能上的改善较为有限，使得肥料和改良剂自身都存在容易流失的缺陷，不利于植物根系的生长，有待改进。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种采用生物电厂废料的资源化利用方法，能够有效改善土壤的保水功能。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种采用生物电厂废料的资源化利用方法，将生物电厂废料制成土壤改良剂，按重量份数计，所述土壤改良剂包括以下组分：

通过采用上述技术方案，动物粪便和秸秆经过发酵后能够作为农作物的有机肥料，其具有较强的阳离子代换能力，可以吸收更多的钾、铵、镁、锌等元素，同时含有许多的有机酸、腐殖酸、羟基等物质，具有很强的螯合能力，能与许多金属元素如锰、铝、铁等螯合形成螯合物，可中和土壤中的碱性物质和防止土壤板结，形成有机-无机团聚体，改善土壤物理性质，提高土壤自身的抗逆性，形成良好的土壤生态环境。其中的有机质分解后产生腐殖酸、维生素、抗生素和各种酶，改善了作物根系的营养环境，促进了作物根系及地上部分的生长发育，提高了作物对养分的吸收能力。有机质分解所产生的有机酸还可提高土壤中微量元素的有效性。有机肥可提供各种有益细菌，提高废料利用率，减少土传病害危害。

膨润土具有一定的膨胀、分散性、粘着性等，施入土壤可增加团聚体数量，增大土壤孔隙度，降低土壤容重，从而起到改善土壤结构的作用。而沸石具有良好的贮水能力，施入土壤后可有效提高耕层土壤的含水量1％-2％，在干旱条件下使耕层土壤田间持水量增加5％-15％，从而有效提高土壤的保水能力。

此外，沸石还具有很强的吸附能力和很高的阳离子交换量，可促进土壤中养分的释放。沸石可吸附和p，所吸附的和p大部分是可解吸的，沸石也可活化土壤难容性p并改善土壤供钾情况。另外，膨润土和蛭石也具有保肥作用，能给土壤带来植物生长所需的常量和微量元素。

蛭石和沸石还能够吸附土壤中的钠离子和氯离子，使土壤中的盐分减少，碱化度降低，并对土壤ph值起到缓冲作用，膨润土也能够降低土壤的全盐量。

通过动物粪便、植物秸秆、膨润土、沸石和蛭石体系的相互配合，能够有效抑制重金属的毒害作用、提高土壤中微量元素的有效性，改善作物根系的营养环境，且有效改善了土壤结构和保水性，保证了土壤改良剂对土壤改善效果的持续性。

进一步地，按重量份数计，原料包括褐煤2-3份。

通过采用上述技术方案，褐煤容重小，不粘结，炭、氮、磷、钾含量高，并且富含大量刺激作物生长和根际微生物繁殖的有机活性成分，对改善作物生长和土壤微生态环境具有双重作用。

进一步地，按重量份数计，原料包括甲壳素1-3份。

通过采用上述技术方案，甲壳素在土壤改良中的应用主要有一下几个方面：(1)甲壳素能够有效改善土壤的团粒结构，其能够在土壤表面形成一层薄膜，具有保墒作用。(2)甲壳素能够改良土壤使土壤中矿化氮含量增加，从而改善土壤中氮的有效性。(3)甲壳素能够促进土壤中放线菌及其它一些有益微生物如固氮菌、纤维分解菌、乳酸菌、放线菌的生长，同时还能抑制土壤中有害细菌如霉菌、丝状菌的繁殖和生长，防治土传病害。(4)提高植物活性，促进植物生长，提高产量。

进一步地，按重量份数计，原料包括聚丙烯酰胺1-2份。

通过采用上述技术方案，聚丙烯酰胺能够有效改善土壤结构，使土壤大团聚体数目增加，增大土壤表面粗糙度，降低土壤容重，增大土壤总孔隙度和毛细孔隙度，进而使土壤颗粒和孔隙结构保持稳定，使土壤入渗率明显提高，提高土壤的含水量。其土壤中施用聚丙烯酰胺可使土壤中有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量增加，聚丙烯酰胺与土壤混合能增加土壤对k⁺、的吸附量，减少其淋溶损失。在体系的配合下，使得施入较低的聚丙烯酰胺量即可保证聚丙烯酰胺对土壤的改善作用和对作物生长的促进作用。

进一步地，按重量份数计，原料包括聚乙二醇0.5-1份。

通过采用上述技术方案，聚乙二醇具有良好的分散性，使得土壤在土壤改良剂的作用下所获得的改善能够更加均匀，进而提高改良剂体系之间的配合效果。此外，聚乙二醇还能够抑制聚丙烯酰胺降解，从而降低土壤中丙烯酰胺的单体含量。

进一步地，所述动物粪便和秸秆均经过腐熟处理。

通过采用上述技术方案，能够将动物粪便和秸秆中不易分解的有机物经过微生物的发酵分解，产生有效肥分，同时也形成腐殖质，以提高养分含量，且便于作物吸收。

进一步地，所述土壤改良剂的制备方法包括以下步骤：

s1，对动物粪便进行灭菌处理；

s2，将秸秆切碎和动物粪便混合并进行腐熟处理；

s3，将沸石、膨润土、蛭石、褐煤、甲壳素、聚丙烯酰胺以及聚乙二醇投入腐熟处理后的秸秆和动物粪便中混合均匀；

s4，调节ph至6.0-6.5。

进一步地，所述土壤改良剂的施用方法，包括以下步骤：

s1，在定植行挖一条沟，把土壤改良剂填入沟内并铺匀；

s2，覆土并浇水；

s3，在覆土部分均匀打若干孔，孔深达到土壤改良剂层处；

s4，等待定植。

通过采用上述技术方案，通过打孔的方式，一方面能够改善土壤的透气性、渗透性，使水分能够顺利地渗入植物根系层，且打孔能够减少水肥损失，提高水肥利用效率；另一方面，通过打孔有利于甲壳素在土壤表面形成薄膜，以起到保墒作用。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.动物粪便和秸秆经过发酵后能够作为农作物的有机肥料，其具有较强的阳离子代换能力，可以吸收更多的钾、铵、镁、锌等元素，同时含有许多的有机酸、腐殖酸、羟基等物质，具有很强的螯合能力，能与许多金属元素如锰、铝、铁等螯合形成螯合物，可中和土壤中的碱性物质和防止土壤板结，形成有机-无机团聚体，改善土壤物理性质，提高土壤自身的抗逆性，形成良好的土壤生态环境。其中的有机质分解后产生腐殖酸、维生素、抗生素和各种酶，改善了作物根系的营养环境，促进了作物根系及地上部分的生长发育，提高了作物对养分的吸收能力。有机质分解所产生的有机酸还可提高土壤中微量元素的有效性。有机肥可提供各种有益细菌，提高废料利用率，减少土传病害危害。

2.膨润土具有一定的膨胀、分散性、粘着性等，施入土壤可增加团聚体数量，增大土壤孔隙度，降低土壤容重，从而起到改善土壤结构的作用。而沸石具有良好的贮水能力，施入土壤后可有效提高耕层土壤的含水量1％-2％，在干旱条件下使耕层土壤田间持水量增加5％-15％，从而有效提高土壤的保水能力。此外，沸石还具有很强的吸附能力和很高的阳离子交换量，可促进土壤中养分的释放。沸石可吸附和p，所吸附的和p大部分是可解吸的，沸石也可活化土壤难容性p并改善土壤供钾情况。另外，膨润土和蛭石也具有保肥作用，能给土壤带来植物生长所需的常量和微量元素。

3.甲壳素在土壤改良中的应用主要有一下几个方面：(1)甲壳素能够有效改善土壤的团粒结构，其能够在土壤表面形成一层薄膜，具有保墒作用。(2)甲壳素能够改良土壤使土壤中矿化氮含量增加，从而改善土壤中氮的有效性。(3)甲壳素能够促进土壤中放线菌及其它一些有益微生物如固氮菌、纤维分解菌、乳酸菌、放线菌的生长，同时还能抑制土壤中有害细菌如霉菌、丝状菌的繁殖和生长，防治土传病害。(4)提高植物活性，促进植物生长，提高产量。

4.聚丙烯酰胺能够有效改善土壤结构，使土壤大团聚体数目增加，增大土壤表面粗糙度，降低土壤容重，增大土壤总孔隙度和毛细孔隙度，进而使土壤颗粒和孔隙结构保持稳定，使土壤入渗率明显提高，提高土壤的含水量。其土壤中施用聚丙烯酰胺可使土壤中有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量增加，聚丙烯酰胺与土壤混合能增加土壤对k⁺、的吸附量，减少其淋溶损失。在体系的配合下，使得施入较低的聚丙烯酰胺量即可保证聚丙烯酰胺对土壤的改善作用和对作物生长的促进作用。

5.聚乙二醇具有良好的分散性，使得土壤在土壤改良剂的作用下所获得的改善能够更加均匀，进而提高改良剂体系之间的配合效果。此外，聚乙二醇还能够抑制聚丙烯酰胺降解，从而降低土壤中丙烯酰胺的单体含量。

附图说明

图1是本发明中制备方法的流程图；

图2是本发明中施用方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例

实施例1

一种采用生物电厂废料的资源化利用方法，将生物电厂废料制成土壤改良剂，按重量份数计，该土壤改良剂组分如表1所示。

如图1所示，该土壤改良剂的制备方法包括以下步骤：

s1，对动物粪便进行灭菌处理；

s2，将秸秆切碎和动物粪便混合并进行腐熟处理；

s3，将沸石、膨润土、蛭石、褐煤、甲壳素、聚丙烯酰胺以及聚乙二醇投入腐熟处理后的秸秆和动物粪便中混合均匀；

s4，调节ph至6.0。

其中，ph调节剂采用柠檬酸。

如图2所示，该土壤改良剂的施用方法包括以下步骤：

s1，在定植行挖一条宽70cm、深20cm的沟，把土壤改良剂填入沟内并铺匀，填放高度为10cm；

s2，覆土20cm并浇水；

s3，在覆土部分打三行孔，行距20cm、孔距20cm，孔深达到土壤改良剂层处；

s4，等待定植。

实施例2

一种采用生物电厂废料的资源化利用方法，将生物电厂废料制成土壤改良剂，按重量份数计，该土壤改良剂组分如表1所示。

该土壤改良剂的制备方法包括以下步骤：

s1，对动物粪便进行灭菌处理；

s2，将秸秆切碎和动物粪便混合并进行腐熟处理；

s3，将沸石、膨润土、蛭石、褐煤、甲壳素、聚丙烯酰胺以及聚乙二醇投入腐熟处理后的秸秆和动物粪便中混合均匀；

s4，调节ph至6.5。

其中，ph调节剂采用柠檬酸。

该土壤改良剂的施用方法包括以下步骤：

s1，在定植行挖一条宽70cm、深20cm的沟，把土壤改良剂填入沟内并铺匀，填放高度为10cm；

s2，覆土22cm并浇水；

s3，在覆土部分打三行孔，行距20cm、孔距20cm，孔深达到土壤改良剂层处；

s4，等待定植。

实施例3

一种采用生物电厂废料的资源化利用方法，将生物电厂废料制成土壤改良剂，按重量份数计，该土壤改良剂组分如表1所示。

该土壤改良剂的制备方法包括以下步骤：

s1，对动物粪便进行灭菌处理；

s2，将秸秆切碎和动物粪便混合并进行腐熟处理；

s3，将沸石、膨润土、蛭石、褐煤、甲壳素、聚丙烯酰胺以及聚乙二醇投入腐熟处理后的秸秆和动物粪便中混合均匀；

s4，调节ph至6.5。

其中，ph调节剂采用柠檬酸。

该土壤改良剂的施用方法包括以下步骤：

s1，在定植行挖一条宽70cm、深20cm的沟，把土壤改良剂填入沟内并铺匀，填放高度为10cm；

s2，覆土25cm并浇水；

s3，在覆土部分打三行孔，行距20cm、孔距20cm，孔深达到土壤改良剂层处；

s4，等待定植。

实施例4

与实施例2的区别在于，按重量份数计，土壤改良剂的原料组分如表1所示。

实施例5

与实施例2的区别在于，按重量份数计，土壤改良剂的原料组分如表1所示。

实施例6

与实施例2的区别在于，按重量份数计，土壤改良剂的原料组分如表1所示。

实施例7

与实施例2的区别在于，ph调节剂采用酒石酸。

对比例

与实施例2的区别在于，按重量份数计，土壤改良剂的原料组分如表1所示。

性能检测试验

通过采用环刀法，对各组样土进行容重和总孔隙度的检测，检测结果见表2。

通过采用酒精燃烧法，对各组样土进行含水量的检测，检测结果见表2。

通过采用液相色谱-串联质谱法测定样土(预先存放6个月)中丙烯酰胺单体的含量，检测结果见表2(以“+”表示丙烯酰胺单体的含量，“+”越多则代表丙烯酰胺单体含量越高)。

表1(土壤改良剂配方表)

表2(检测结果表)

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。