稻田土壤、腐熟堆肥和活性炭复合型甲烷生物滤料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种稻田±壤、腐熟堆肥和活性炭复合型甲焼生物滤料，属于环境污 染控制技术领域。
【背景技术】
[0002]c〇2是最早被关注的温室气体，也被认为是产生最多温室效应的温室气体，其福射 增温效应占温室气体总效应的56%，送主要是因它在大气中的浓度较高，约占温室气体总 量的75%所致。但近年来的研究表明，(?在全球变暖中的贡献率正逐渐降低，而福射增温 效应目前占温室气体总效应7 %的邸4则被逐渐认为是继二氧化碳之后，潜在性最强的温室 气体，越来越受到各国的重视。甲焼生物氧化是一种潜在的低成本减排技术，其核必就是低 价、高效、稳定性强的甲焼生物滤料。研究表明，填埋场覆盖±、花园泥±等多类±壤及堆肥 等材料都具有自发性的甲焼生物氧化能力。
[0003]±壤作为天然的微生物分离源，常含有丰富的微生物种群，是一类天然的甲焼微 生物载体；与±壤相比，堆肥有着更疏松的结构及更好的持水性，能够更适宜微生物的生长 与繁殖，也是一种潜在的甲焼生物滤料。化与化作为甲焼营养菌甲烷氧化特征酶MM0活 性中必的必需元素，会影响MM0的表达与活性，并可能最终影响滤料的CH4去除性能。甲焼 在生物滤料中的生物过滤，包括气体扩散、物理吸附及微生物甲焼代谢几个阶段，故滤料的 甲焼去除效率除受到滤料中生物性因素的影响外，还受到滤料自身物理结构的影响。活性 炭作为一种良好的吸附剂，可增大滤料的孔隙度，扩大滤料的比表面积，加强滤料的气体吸 附性能，延长(?、化等气体与滤料中微生物的接触时间，从而可能增强滤料的甲焼降解性 能。天然稻田±壤，尤其是多年种植水稻的±壤中微生物丰富，但是不能提供充足的微生物 生长所需要的基本营养物质；并且稻田±壤的空隙度稍差，吸附甲焼的能力不强，因此，发 展一种复合型甲焼生物滤料在温室气体甲焼的减排方面具有重大的实践意义和应用价值。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种稻田±壤、腐熟堆肥和活性炭复合型甲焼生物滤料，本 发明所提供的甲焼生物滤料由稻田±壤、腐熟堆肥和活性炭相结合，含甲焼营养菌生长与 繁殖所需的营养物质，又增加了滤料的比表面积，使得滤料的甲焼去除率提高；添加了微量 元素中铜元素和铁元素，增加了甲烷氧化菌表达甲焼单加氧酶的必需微量元素，进一步提 高了滤料的甲焼去除率。
[0005]本发明提供的甲焼生物滤料，由稻田±壤、腐熟堆肥、活性炭和微量元素组成；所 述微量元素为铜元素和铁元素；
[0006]所述稻田±壤、所述腐熟堆肥和所述活性炭的质量比可为5~9 ;0~4 ;0~2,但 所述腐熟堆肥和所述活性炭的添加量均不为零；
[0007]所述铜元素的添加量可为0~300mg/Kg所述甲焼生物滤料，但不为零；
[0008]所述铁元素的添加量可为0~300mg/Kg所述甲焼生物滤料，但不为零；
[0009] 所述甲焼生物滤料的质量含水率可为20%~50%。
[0010] 上述的甲焼生物滤料，所述稻田±壤可为常年种植水稻的±壤，具体可为取自新 疆石河子市北湖的稻田±壤；
[0011] 所述"常年种植水稻的±壤"指的是连续种植水稻5年W上的±壤。
[0012] 上述的甲焼生物滤料，所述稻田±壤可为淹水期时，采集±层深度可为0~10cm 的表层±壤。
[0013] 上述的甲焼生物滤料，所述稻田±壤的粒径不大于2mm ;
[0014] 所述腐熟堆肥的粒径不大于2mm ;
[0015] 上述的甲焼生物滤料，所述活性炭的比表面积可为497~745m7g，孔容可为 0. 30~46cmVg，平均孔径可为1. 94~2. 92nm。
[0016] 上述的甲焼生物滤料，所述腐熟堆肥可为由作物枯杆与畜禽粪便经堆制腐解得到 的腐熟堆肥；
[0017] 所述作物枯杆可为玉米枯杆、麦枯、稻草、豆枯或油菜枯。
[001引所述畜禽粪便与作物枯杆的质量比可为3~10 ;1，具体可为6 ;1;
[0019] 上述的甲焼生物滤料，所述堆制腐解的过程如下：由所述作物枯杆和所述畜禽粪 便混合得到堆体，在通风或翻堆的条件下，该堆体自发升温至5(TCW上维持5~7天；然后 不再通风或者翻堆，经过二次发酵至完全腐熟即可，二次发酵的时间可为10~20天。
[0020] 上述的甲焼生物滤料，所述铜元素W化S〇4、化CI2或化(N03)2形式添加；
[0021] 所述铁元素WFeClz、FeS〇4或化(N03) 2形式添加。
[0022] 上述的甲焼生物滤料，所述甲焼生物滤料由所述稻田±壤、所述腐熟堆肥、所述活 性炭、所述铜元素和所述铁元素组成；
[0023] 所述稻田±壤、所述腐熟堆肥和所述活性炭的质量比可为6~9 ;0~3 ;0~2、 7~8 ;1~2 ;1~2、6 ;3 ;1、6 ;2 ;2、7 ;2 ;1、7 ;1 ;2或8 ;1 :1，但所述腐熟堆肥和所述活性 炭的添加量均不为零；
[0024] 所述铜元素的添加量可为40~120mg/Kg所述甲焼生物滤料；
[00巧]所述铁元素的添加量可为40~120mg/Kg所述甲焼生物滤料；
[0026]所述甲焼生物滤料的质量含水率为30 %~50 %、30 %~40 %、40 %~50 %、30 %、 40%或 50%。
[0027] 上述的甲焼生物滤料，由所述稻田±壤、所述腐熟堆肥、所述活性炭、所述铜元素 和所述铁元素组成；
[0028] 所述稻田±壤、所述腐熟堆肥和所述活性炭的质量比可为7;1;2;
[0029] 所述铜元素的添加量可为40mg/Kg所述甲焼生物滤料；
[0030] 所述铁元素的添加量可为40mg/Kg所述甲焼生物滤料；
[0031] 所述甲焼生物滤料的质量含水率可为30%。
[0032] 制备本发明所述甲焼生物滤料时，可按照如下步骤进行：
[0033] 将所述腐熟堆肥和所述活性炭添加到所述稻田±壤中，得到所述稻田±壤、所述 腐熟堆肥和所述活性炭的混合物；调整含水率，然后加入所述铜元素和所述铁元素，即得到 所述复合型甲焼生物滤料。
[0034] 与现有技术相比，本发明具有W下优点：
[0035] (1)本发明所提供甲焼生物滤料，稻田±壤中的含有丰富的微生物群，调配腐熟堆 肥与活性炭的添加比例，既可W调整滤料中微生物生长与繁殖所需的营养物质，又可W增 大滤料的比表面积，增加甲烷氧化菌与甲焼气体的接触，进而提高滤料的甲焼去除率。
[0036] (2)本发明所提供甲焼生物滤料，添加了微量元素中铜元素和铁元素促进了滤料 对甲焼的去除效率。添加了铜元素使得滤料中所含微生物表达的甲焼单加氧酶（MM0)多为 颗粒性甲焼单加氧酶（pMMO)，使得甲焼去除率得到进一步提高；添加的铁元素为可溶性甲 焼单加氧酶（sMMO)活性中必的必需元素，加速滤料中所含微生物表达的MM0中的sMMO的 表达，进而促进了滤料对甲焼的去除率。
[0037] (3)本发明所提供的甲焼生物滤料可有效地对甲焼进行生物氧化，其制备方法简 单、易行，在温室气体甲焼的减排方面具有重大的实践意义和应用价值。
【附图说明】
[0038] 图1为本发明实施例1中稻田±壤、腐熟堆肥、活性炭W及复合型甲焼滤料对滤料 中甲焼去除率随时间的变化曲线。
[0039] 图2为本发明实施例1复合型甲焼滤料中稻田±壤、腐熟堆肥和活性炭的混合比 例对滤料甲焼去除率的影响。
[0040]图3为本发明实施例2复合型甲焼滤料中含水率对滤料甲焼去除率的影响。
[0041] 图4为本发明实施例3复