一种调节污染土壤中碳氮磷比例的方法与流程

本发明属于污染土壤处理，具体涉及一种调节污染土壤中碳氮磷比例的方法。

背景技术：

1、有机污染物可以通过大气沉降等方式进入土壤，并残留在土壤中，通过食物链富集于生物体内，对人体健康和环境产生恶劣影响。半挥发性有机物（石油烃、pcbs等）在土壤中的滞留时间更长，危害更大。有机污染物在土壤相互作用，限制了土壤中的硝化、反硝化和磷酸化作用，进而引起土壤有机质的碳、氮、磷比例的失调。而一般为了保证土壤的碳、氮、磷等主要元素的比例，都是向土壤内施加相关的复合肥料，而对于有机物污染的土壤，直接吸收肥料的效果不好，而不修复土壤中的污染，施肥只能是对肥料的浪费，难以实质性的调节土壤中的碳、氮、磷比例。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种有机碳去除效果好、总氮去除效果好及总磷去除效果好的调节污染土壤中碳氮磷比例的方法。

2、本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

3、本发明公开了一种生物炭，包括：以生物质秸秆为主材制备得到的生物炭；所述生物炭制备中含有辅材鼠李糖脂以及改性剂；所述生物炭中含有改性元素钙和/或硅，所述钙和/或硅来自改性剂。本发明将生物质秸秆加入鼠李糖脂溶液中进行制备得到生物炭，并可将其应用于修复调节污染土壤中碳氮磷的比例，在制备生物炭时，还可以在鼠李糖脂溶液中加入含有钙元素的改性剂或含有硅元素的改性剂，制备得到钙改性活性炭或硅改性活性炭，生物炭或钙改性活性炭或硅改性活性炭与复合微生物共同施加于污染土壤中时，生物炭可以负载复合菌剂，并从土壤中吸收水、有机物及营养物质，因此，生物炭的使用可以提高复合菌剂的处理效率，并且生物炭表面结构在土壤中各成分的作用下，调节生物炭中生长基质的宏观和微观养分含量以及微生物的生物量，从而使调节效果好，改善对污染土壤的处理效果，提高污染土壤中有机碳、总氮和总磷的去除率，将上述改性活炭应用于污染土壤的碳氮磷比例调节中时，在使用中，发现硅改性生物炭的使用效果优于钙改性生物炭的使用，而改性处理的生物炭的使用效果优于未改性的生物炭，但并非全部改性效果均较优异。

4、优选地，生物炭表面含有过硫酸盐。在将生物炭加入污染土壤前，还可以采用过硫酸盐进行处理，经过硫酸盐处理后的生物炭与复合菌剂共同加入污染土壤中后，对土壤中有机碳、总氮和总磷的去除效果更好，并且对钙改性生物炭或硅改性生物炭进一步采用过硫酸盐处理后，对土壤中有机碳、总氮和总磷有更好的去除效果，表明钙改性或硅改性与过硫酸盐共同存在具有优异的效果。

5、优选地，生物质秸秆为棉花秸秆。

6、优选地，生物炭的制备中，将生物质秸秆加入鼠李糖脂溶液中，干燥，在300-500℃下热解1-3h，冷却后得到生物炭。

7、更优选地，生物炭的制备中，鼠李糖脂溶液中含有2-6wt%的鼠李糖脂。

8、更优选地，生物炭的制备中，鼠李糖脂溶液以其中鼠李糖脂的量为基准计量，鼠李糖脂的量为生物质秸秆的10-30wt%。

9、更优选地，生物炭的制备中，生物质秸秆为棉花秸秆。

10、优选地，钙改性生物炭的制备中，将生物质秸秆加入钙改性溶液中，在20-40℃下处理6-24h，处理完成后，干燥，在300-500℃下热解1-3h，冷却后得到钙改性生物炭。

11、更优选地，钙改性生物炭的制备中，钙改性溶液中含有1-3wt%的磷酸钙。

12、更优选地，钙改性生物炭的制备中，钙改性溶液中含有2-5wt%的过磷酸钙。

13、更优选地，钙改性生物炭的制备中，钙改性溶液中含有2-6wt%的鼠李糖脂。

14、更优选地，钙改性生物炭的制备中，生物质秸秆为棉花秸秆，生物质秸秆的使用量为钙改性溶液的10-20wt%。

15、优选地，硅改性生物炭的制备中，将生物质秸秆加入硅改性溶液中，在20-40℃下处理6-24h，处理完成后，干燥，在300-500℃下热解1-3h，冷却后得到硅改性生物炭。

16、更优选地，硅改性生物炭的制备中，硅改性溶液中含有1-6wt%的硅藻土。

17、更优选地，硅改性生物炭的制备中，硅改性溶液中含有2-6wt%的鼠李糖脂。

18、更优选地，硅改性生物炭的制备中，生物质秸秆为棉花秸秆，生物质秸秆的使用量为硅改性溶液的10-20wt%。

19、优选地，过硫酸盐改性生物炭的制备中，将生物炭加入过硫酸盐改性溶液中，在20-40℃下处理6-24h，处理完成后，干燥，得到过硫酸盐改性生物炭。

20、更优选地，过硫酸盐改性生物炭的制备中，过硫酸盐改性溶液中含有1-6wt%的过硫酸钠。

21、更优选地，过硫酸盐改性生物炭的制备中，生物炭的使用量为过硫酸盐改性溶液的10-20wt%。

22、更优选地，过硫酸盐改性生物炭的制备中生物炭替换为钙改性生物炭，得到过硫酸化钙改性生物炭，钙改性生物炭的使用量为过硫酸盐改性溶液的10-20wt%。

23、更优选地，过硫酸盐改性生物炭的制备中生物炭替换为硅改性生物炭，得到过硫酸化硅改性生物炭，硅改性生物炭的使用量为过硫酸盐改性溶液的10-20wt%。

24、本发明公开了一种调节污染土壤中碳氮磷比例的方法，包括：将上述的生物炭与复合菌剂共同施加于污染土壤中进行调节处理，得到调节处理后的土壤。

25、优选地，生物炭的制备中，将生物质秸秆与鼠李糖脂混合于溶液中，干燥后经热解，得到生物炭；所述鼠李糖脂的量为生物质秸秆的10-30wt%。

26、更优选地，生物炭的制备中，将生物质秸秆与鼠李糖脂、磷酸钙、过磷酸钙混合于溶液中，干燥后经热解，得到钙改性生物炭。

27、更优选地，生物炭的制备中，将生物质秸秆与鼠李糖脂、硅藻土混合于溶液中，干燥后经热解，得到硅改性生物炭。

28、优选地，生物炭经过硫酸盐溶液处理。

29、优选地，复合菌剂包括硝化细菌、反硝化细菌、长双歧杆菌和短双歧杆菌。

30、优选地，复合生物菌剂的制备中，将硝化细菌、反硝化细菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌分别活化后，接种至dmem液体培养基中进行培养，在38-42℃分别培育24-72h，然后将硝化细菌、反硝化细菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌的菌液以体积比1：0.1-1：0.1-1：0.1-1的比例混合得到复合生物菌剂。

31、优选地，污染土壤的调节中，将生物炭和复合生物菌剂加入污染土壤中，进行处理即可。

32、更优选地，污染土壤的调节中，复合生物菌剂的使用量为生物炭的80-160wt%。

33、更优选地，污染土壤的调节中，生物炭的使用量为200-500g/m2。

34、更优选地，污染土壤的调节中加入油酸二乙醇胺，油酸二乙醇胺的使用量为混合炭化物的4-20wt%。本发明在使用了钙改性生物炭与硅改性生物炭混合而成的混合炭化物后，油酸二乙醇胺的加入，与混合炭化物相互结合，并在复合菌剂的作用下，对污染土壤中有机碳、总氮和总磷的去除效果更好。

35、本发明公开了上述生物炭与复合菌剂在调节污染土壤中碳氮磷比例中的用途，所述复合菌剂包括硝化细菌、反硝化细菌、长双歧杆菌和短双歧杆菌。生物炭与复合微生物共同施加于污染土壤中时，生物炭可以负载复合菌剂，并从土壤中吸收水、有机物及营养物质，因此，生物炭的使用可以提高复合菌剂的处理效率，并且生物炭表面结构在土壤中各成分的作用下，调节生物炭中生长基质的宏观和微观养分含量以及微生物的生物量，从而使调节效果好。

36、本发明由于采用了将棉花秸秆加入鼠李糖脂溶液中处理，干燥后经热解处理得到一种生物炭，然后将此生物炭与复合菌剂加入污染土壤中，对污染土壤进行调节处理，复合菌剂由硝化细菌、反硝化细菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌复合而成，本发明方法在制备生物炭时还可引入钙元素、硅元素，并可以进一步在表面引入过硫酸盐改性，因而具有如下有益效果：对污染土壤中有机碳的去除率为40-75%，对污染土壤中总氮的去除率为55-95%，对污染土壤中总磷的去除率为45-65%。因此，本发明是一种有机碳去除效果好、总氮去除效果好及总磷去除效果好的调节污染土壤中碳氮磷比例的方法。