一种三步法利用牛粪制备土壤调理剂的制备方法与流程

文档序号:34228705发布日期:2023-05-24 11:17阅读:36来源:国知局

本发明属于农牧业固废资源化利用,涉及一种利用农牧业固废用于土壤改良的技术,特别是涉及一种利用化学催化手段将农牧业固废用于土壤改良的技术。


背景技术:

1、牛粪是奶牛、肉牛养殖过程中主要的固体废弃物。我国牛的存栏量大,据网络公开数据显示,2021年末全国牛存栏量达9817万头,奶牛存栏量约5000万头、肉牛出栏量为4707万头,全国牛粪年产生量30亿吨左右。传统而言,牛粪除少量用于垫窝和肥料,主要用做燃料。牛粪直接做燃料使用,存在环境污染,同时也是对牛粪中有机质的浪费。而近年随着养牛产业化、农牧区电和燃气使用的便捷,大量使用牛粪取暖供热的需求已基本消失。不经处理的牛粪会造成蚊虫肆虐、水源、草场等多方面的污染,其堆积给环境保护带来了巨大的隐患和压力。随着养牛规模的扩大,牛粪与环境的矛盾也进一步增加,养牛场产生的粪污已经严重影响了牛粪的可持续发展。近年来,牛粪资源化利用已经受到了众多研究人员的重视,但相较于其它动物粪便牛粪的降解发酵较难。一直以开,将牛粪制成肥料是粪污的一种主要利用方式,但由于牛粪自身的特点,传统和简单的发酵工艺并不能高效地实现牛粪的发酵,而以添加微生物和/或菌剂的的牛粪发酵方式又因成本高、周期长、生产条件敏感等缺点而难以规模化应用。此外,牛粪一般都用来发酵作为肥料或燃料使用,将牛粪制备土壤调理剂的方向上暂无化学催化分解为手段的报道。


技术实现思路

1、为了解决现有牛粪资源化利用中存在的问题,尤其使牛粪发酵困难的问题,本发明公开了一种三步法利用牛粪制备土壤调理剂的制备方法,旨在提高牛粪的资源化利用,使牛粪的发酵成本降低,发酵周期减少,操作更方便;将牛粪快速制备为土壤调理剂,实现牛粪资源化利用的同时,进行不同类型土调理和生态修复。

2、本发明是通过如下技术方案实现的:

3、本发明公开了一种三步法利用牛粪制备土壤调理剂的制备方法,是将牛粪依次进行酸碱水解、金属盐催化氧化裂解、调制成土壤调理剂。

4、作为一种优选实施方式,所述三步法利用牛粪制备土壤调理剂是通过如下步骤制备而成的:

5、(1)将牛粪在水中分散并搅拌打散,然后在酸或碱性条件下水解;

6、(2)将经过步骤(1)水解后的牛粪进行固液分离,将分离后的水解液留存并循环使用,将分离得到的固态物料水洗至ph值5~8,然后加入金属盐溶液进行催化氧化、裂解反应;

7、(3)将步骤(2)催化、裂解后的物料进行固液分离,将分离后的包含金属盐的滤液留存并循环使用,将分离得到的固态物料水洗至ph值5~8后,加入调配组分,得到土壤调理剂。

8、其中,所述固液分离可以是过滤等其它任何可以实现固液分离的方式。

9、作为一种优选实施方式,步骤(1)中,牛粪和水的质量体积比0.1~1g/ml,以牛粪和酸/碱比为(25000~5000)g /mol,水解时间≥10h的条件水解;较佳地,酸或碱的浓度为0.1~0.5mol/l;较佳地,所述酸为硝酸、盐酸、磷酸、醋酸中的一种或多种;而所述碱为naoh、koh、na2co3、k2co3、nahco3。

10、作为一种优选实施方式,步骤(2)中,金属盐溶液为co(no3)2 或fe(no3)3、反应温度为60~80℃、反应时间≥10h。

11、作为一种优选实施方式,步骤(3)中,调配组分为n、p、k、腐殖酸、酒糟、活性菌中的一种或多种;较佳的,调配组分的添加比例为(5~15):100。

12、本发明以化学化工理论和技术为基础,回归粪污发酵过程所发生的化学反应,通过简单的化工过程,在不产生环境污染的基础上,实现牛粪的快速分解,将其转变为易于被作物和土壤微生物吸收的调理剂产品。该发明可以提升牛粪价值,其规模化应用后将可以有效促进规模养牛地区粪污的资源化利用,且相关产品可以用于土壤调理,从而进一步促进周边生态修复。

13、本发明与现有技术相比,具有如下有益效果:

14、本发明的所述牛粪土壤调理剂的制备工艺,该工艺流程简单、成本低廉,生产过程无污染;以化学化工过程代替传统生物技术,过程简易、成本低、限制因素少,过程中不产生环境污染,易于生产实现和技术推广;

15、本发明的三步法牛粪土壤调理剂,实现牛粪的资源化利用,实现了牛粪的资源化利用,解决粪污污染的同时,产生多阶、高品质土壤调理剂产品,兼具社会效益和经济效益;

16、本发明所得调理剂产品基料中不含条件敏感的微生物和菌,易于根据应用场景的实际需求进行营养元素、酸碱或其他功能组分的调制,应用可拓展性强;将所述产物用于土壤修复领域,实现其在农耕土壤修复、矿山修复、尾矿库修复、盐碱地调理等各类相关生态修复场景的应用。



技术特征:

1.一种三步法利用牛粪制备土壤调理剂的制备方法,其特征在于:是将牛粪依次进行酸碱水解、金属盐催化氧化裂解、调制成土壤调理剂。

2.如权利要求1所述的三步法利用牛粪制备土壤调理剂的制备方法,其特征在于,是通过如下步骤制备而成的:

3.如权利要求2所述的三步法利用牛粪制备土壤调理剂的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,牛粪和水的质量体积比0.1~1g/ml,以牛粪和酸/碱比为(25000~5000)g /mol,水解时间≥10h的条件水解。

4.如权利要求2所述的三步法利用牛粪制备土壤调理剂的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,酸或碱的浓度为0.1~0.5mol/l。

5.如权利要求3所述的三步法利用牛粪制备土壤调理剂的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所述酸为硝酸、盐酸、磷酸、醋酸中的一种或多种。

6.如权利要求3所述的三步法利用牛粪制备土壤调理剂的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所述碱为naoh、koh、na2co3、k2co3、nahco3。

7.如权利要求2所述的三步法利用牛粪制备土壤调理剂的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,金属盐溶液为co(no3)2 或fe(no3)3、反应温度为60~80℃、反应时间≥10h。

8.如权利要求2所述的三步法利用牛粪制备土壤调理剂的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,调配组分为n、p、k、腐殖酸、酒糟、活性菌中的一种或多种。

9.如权利要求8所述的三步法利用牛粪制备土壤调理剂的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,调配组分的添加比例为(5~15):100。

10.一种土壤调理剂,其特征在于是由上述权利要求1-9中任一所述的三步法利用牛粪制备土壤调理剂的制备方法制备而成的。


技术总结
本发明公开了一种三步法利用牛粪制备土壤调理剂的制备方法,是先将牛粪在水中分散并搅拌打散,然后在酸或碱性条件下水解;然后将水解后的牛粪进行固液分离,将分离后的水解液留存并循环使用,将分离得到的固态物料水洗至pH值5~8,然后加入金属盐溶液进行催化氧化、裂解反应;再将催化、裂解后的物料进行固液分离,将分离后的包含金属盐的滤液留存并循环使用,将分离得到的固态物料水洗至pH值5~8后,加入调配组分,得到土壤调理剂。本发明旨在提高牛粪的资源化利用,使牛粪的发酵成本降低,发酵周期减少,操作更方便;将牛粪快速制备为土壤调理剂,实现牛粪资源化利用的同时,进行不同类型土调理和生态修复。

技术研发人员:刘树森,郭艳霞,额日和
受保护的技术使用者:锡林郭勒盟泰和创新科技有限责任公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/12
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