一種含有濃縮沼液的生物炭肥及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及廢棄物循環(huán)利用領(lǐng)域及肥料技術(shù)領(lǐng)域，具體為制備一種含有濃縮沼液的生物炭肥及其制備方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]隨著我國近幾年畜禽集中養(yǎng)殖方式的快速發(fā)展，沼液作為禽畜糞便厭氧發(fā)酵后的殘留液，其處理方式受到了很大的關(guān)注。沼液中含有豐富的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素以及各類氨基酸、維生素、蛋白質(zhì)、生長素、糖類、核酸以及抗生素等，以及丁酸、吲哚乙酸、維生素B12等活性抗性物質(zhì)。因此有著促進作物生長和控制病害發(fā)生的雙重作用，且易被農(nóng)作物吸收，是優(yōu)質(zhì)的有機液體肥料。然而以沼液又具有產(chǎn)量大，養(yǎng)分含量低，運輸不便的缺點，不利于沼液在農(nóng)田的的廣泛施用。同時，在灌溉不當?shù)那闆r下易發(fā)生硝酸鹽和重金屬的沉積以及氨、硫化氫等氣體的揮發(fā)，對水、大氣及土壤環(huán)境構(gòu)成威脅。因此，針對沼液的利用需進行一定的優(yōu)化。對其進行濃縮，可減小體積，提高營養(yǎng)物質(zhì)含量，有利于沼液的后續(xù)利用和經(jīng)濟價值的提尚。
[0004]我國作為一個農(nóng)業(yè)大國，每年的農(nóng)作物產(chǎn)量十分龐大，相應(yīng)的秸桿資源非常豐富。目前秸桿的利用途徑較多，如造紙、作為肥料和飼料等。但每年仍有大量未被利用的秸桿被廢棄被焚燒，對大氣環(huán)境產(chǎn)生了及其惡劣的負面影響。秸桿的化學(xué)成分主要是纖維素類的碳水化合物，可通過炭化過程制備生物炭。生物炭通過分配作用和表面吸附作用可實現(xiàn)對有機污染物及多種重金屬的吸附，是一種良好的土壤污染修復(fù)劑。除此之外，生物炭的孔隙結(jié)構(gòu)有效減小了養(yǎng)分和水分的滲透速度，起到保持土壤肥力的作用，可用作土壤改良劑。
[0005]目前，人們意識到施用化肥會導(dǎo)致土壤養(yǎng)分的快速流失，土壤肥力的持效較短，嚴重地還會造成化學(xué)物質(zhì)在蔬菜瓜果中的富集，或經(jīng)地表徑流和下滲作用污染地表水和地下水，進而危害人類健康。但是，由于化肥與生物炭肥相比，具有肥效快、增產(chǎn)明顯和施用簡單等優(yōu)勢，目前生物炭肥對化肥的競爭力仍較弱。進一步研究和推廣肥效好、增產(chǎn)顯著的環(huán)保型生物炭肥將有助于實現(xiàn)未來對化肥的替代。
[0006]近幾年，由于顆粒狀肥料施用方便得到了農(nóng)戶的青睞。另外，作為用于造粒的粘結(jié)劑，如膨潤土和聚丙烯酰胺等，不僅具有良好的黏結(jié)效果，還是廣泛應(yīng)用的土壤改良劑之一。在未來，顆粒狀的復(fù)合生物炭肥將比化肥更具競爭優(yōu)勢，可有效推動化肥替代的進程。
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于通過濃縮沼液和生物炭的結(jié)合，使得傳統(tǒng)生物炭的肥效得到增強，同時解決沼液還田施用過程所帶來的污染問題。生物炭具有多孔結(jié)構(gòu)，可以吸附濃縮沼液中的氮磷營養(yǎng)物質(zhì)，將沼液中的營養(yǎng)成分固定其中，加之粘結(jié)劑的固定作用，本發(fā)明生產(chǎn)的顆粒生物碳肥可以起到延緩沼液中營養(yǎng)物質(zhì)快速釋放的效果，是一種緩釋效果明顯的緩釋肥。
[0009]本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
首先，本發(fā)明提供一種含有濃縮沼液的生物炭肥，包括生物炭，濃縮沼液和粘結(jié)劑；所述生物炭和濃縮沼液為90%?96% ;粘結(jié)劑為4?10%。
[0010]進一步的，按質(zhì)量百分比計，生物炭肥各組分的比例為:生物炭占50-60%，濃縮沼液占30-46% ;粘結(jié)劑4?10%ο
[0011]所述含有濃縮沼液的生物炭肥的制備方法如下:
(1)生物炭制備過程:將粉碎后的植物秸桿置于炭化爐中，采用氮氣做為保護氣，進行炭化后，冷卻粉碎成粉狀后備用；
(2)濃縮沼液過程:對沼液進行濃縮；濃縮倍數(shù)不小于5，以得到的濃縮沼液仍為液態(tài)為準；濃縮后的沼液粘性增強，有利于與生物炭結(jié)合，減緩生物碳肥的營養(yǎng)物質(zhì)釋放。
[0012](3)混合造粒，將步驟(I)得到的生物炭與粘結(jié)劑混合均勻，并將在步驟(2)得到的濃縮沼液按上述的混合質(zhì)量比加壓均勻噴射到生物炭與粘結(jié)劑的混合物中，采用造粒機造粒成型，進行烘干篩分后，可得到顆?；旌戏柿希?br> 進一步的，所述步驟(I)中炭化溫度250 °C -650 °C，炭化時間2h~6h。優(yōu)選為2h。
[0013]進一步的，所述步驟(2)中利用清潔能源對沼液進行濃縮，所述清潔能源包括沼氣工程發(fā)電余熱或太陽能。
[0014]進一步的，所述步驟(2)采用低溫真空蒸發(fā)、常壓蒸發(fā)，或采用膜濃縮方法對沼液進行濃縮。在步驟2中沼液經(jīng)濃縮后，仍是液態(tài)，可進行噴射。
[0015]進一步的，所述步驟(3)中粘結(jié)劑為羧甲基纖維素鈉、膨潤土或改性淀粉，其總投加量為總質(zhì)量的4?10%。優(yōu)選的為4%~6%。
[0016]進一步的，所述步驟(3)中采用圓盤造粒機或轉(zhuǎn)鼓造粒機進行造粒進一步的，所述步驟(3)中造粒所得的顆粒混合肥料粒度為2-6mm。
[0017]本發(fā)明具有以下有益效果:
(I)本發(fā)明制作的含有沼液的生物炭肥，通過向生物炭肥中加入濃縮沼液，濃縮沼液本身具有粘性，通過粘結(jié)劑吸附在生物炭表面，二者有機結(jié)合，在施肥過程中，生物炭本身可吸附土壤中的重金屬，并改善土壤結(jié)構(gòu)及其理化性質(zhì)。同時，經(jīng)濃縮的沼液吸附在生物炭中，使得其營養(yǎng)成份緩慢釋放，進而減少施用沼液過程氨的揮發(fā)，減緩肥料中營養(yǎng)元素的流失；使本生物炭肥較傳統(tǒng)生物炭肥而言，肥效明顯增加，有效時間增長。
[0018](2)利用農(nóng)業(yè)或園林廢棄物(如農(nóng)作物秸桿、園林廢棄物等生物質(zhì)原料)制備生物炭這一途徑，可減少因焚燒秸桿所帶來的空氣污染，改善空氣質(zhì)量。
[0019](3)本生物炭肥可吸附土壤中的重金屬，并改善土壤結(jié)構(gòu)及其理化性質(zhì)。同時減少施用沼液過程氨的揮發(fā)，減緩肥料中營養(yǎng)元素的流失。
[0020](4)顆粒狀生物炭肥具有施用方便的特點，可有效推動生物炭肥替代化肥的進程。
[0021](5)顆粒狀生物炭肥含有氮磷鉀等營養(yǎng)元素，可有效增加作物產(chǎn)量，施加10t/ha顆粒生物炭，可使油麥菜產(chǎn)量增加50%以上。
[0022](6)生物炭擁有多孔結(jié)構(gòu)可以吸附沼液中的營養(yǎng)元素，減緩其營養(yǎng)物質(zhì)的釋放率，可以向土壤長期提供營養(yǎng)元素，可以避免普通化肥的肥性損失和產(chǎn)生的面源污染。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明實施例一種含有濃縮沼液的生物炭肥制備工藝的流程圖。
【具體實施方式】
[0024]實施例1
本實施例中，粘結(jié)劑采用羥甲基纖維素鈉。生物炭、濃縮沼液和羧甲基纖維素鈉所占的質(zhì)量比分別為55%、40%、5%ο
[0025]將切割成1cm長的棉花秸桿置于炭化爐中，采用氮氣保護，進行炭化，炭化溫度2500C，炭化時間2h。生物炭產(chǎn)率56%，將得到的炭化產(chǎn)物經(jīng)冷卻后粉碎成末后備用。
[0026]利用清潔能源對沼液進行濃縮；例如沼氣工程發(fā)電余熱或太陽能對沼液進行濃縮；濃縮方法可采用常規(guī)的低溫真空蒸發(fā)、常壓蒸發(fā)，或采用膜濃縮方法對沼液進行濃縮；濃縮倍數(shù)不小于5，以得到的濃縮沼液仍為