[发明专利]一种以农业固体废弃物制备生物质炭基缓释有机肥的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，具体是涉及一种以农业固体废弃物制备生物质炭基缓释有机肥的方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展，工业化进程的加快，国家加大了对城市和工业污染的治理，但生产力和生产方式相对较为落后的广大农村地区环境污染问题日益突出，全国农村还有约3亿人喝不上干净的水，1.5亿亩耕地遭到污染。农村河流水环境污染严重，其污染主要是由养殖废水、农副加工(如红薯淀粉生产)废水、生活污水等农村有机污水以及农业秸秆、生活垃圾、畜禽粪便等固体废弃物共同污染造成的，据统计，农村地区2015年产生的生活污水约有80亿吨，固体废弃物12亿吨。此外，由于农业集约化耕作(化肥、农药过度使用)，加剧了土壤酸化和土地板结，中国农业科学院研究员张维理指出，我国的农药使用量达130万吨，是世界平均水平的2.5倍，另一方面，每年约有45万吨地膜残留在土壤中，导致我国农田土壤质量退化与污染问题突出，直接影响到粮食产量与农产品安全问题。

另一方面，农业生产不可避免带来秸秆问题，据估算，全国农业秸秆产生量约8.4亿吨/年。农作物秸秆是一种可再生资源，但是目前农作物秸秆的利用率偏低，大量的农作物被弃置或者就地焚烧，不仅侵占大量土地，造成了资源浪费，还破坏大气环境，同时产生的颗粒物、炭黑和有害气体对人体健康也有一定危害，尤其是对呼吸道的危害。生活垃圾、畜禽粪便等固体废弃物也在不同程度上对农村环境造成污染。近年来，对农业固体废弃物资源化利用的研究越来越多，其中用农业固体废弃物制备生物质炭便是研究之一。生物质炭是生物质在厌氧或者缺氧条件下形成的多孔固态物质，生物质炭具有优良的理化性质，具有调节土壤pH和盐基饱和度、增强土壤保水性能，有效固持肥料养分、有效吸附土壤中的阴阳离子、农药和重金属、增大土壤孔隙度积和通气性，降低土壤容重等优势，因而可以作为土壤改良剂，同时也是一种优质的缓释材料，其多孔的性质决定了生物质炭具有很强的吸附能力和缓释能力，在土壤环境中吸附大量污染物，降低污染物进入植物的风险。

虽然养殖废水、农副加工(如红薯淀粉生产)废水、生活污水等农村污水中不含有毒有害污染物，多为氮、磷等营养物质，但排入环境水体会造成水环境富营养化，而直接排放入农田则造成农作物的烧苗、徒长。因此，基于生物质炭的高吸附容量以及很好的缓释效果，本发明以农业秸秆、生活垃圾、畜禽粪便等农业固体废弃物为原料生产的生物质炭，然后对生物质炭进行改性处理提高吸附容量，再对经一定预处理的养殖废水、农副加工(如红薯淀粉生产)废水、生活污水等农村污水进行吸附、过滤等方式处理，富集去除污水中碳、氮、磷等营养物质，制备生物质炭基缓释有机肥，最后回用至农田。该发明可以同时解决农村污水与固体废弃物的污染问题，同时也能有效减少化肥使用量，修复和改良农田土壤质量，具有很好的产业化应用前景，有望取得极大的经济效益、社会效益与环境效益。

发明内容

本发明解决的技术问题是，农业固体废弃物和农村污水不能得到良好的处理和回收利用，造成了一定的环境污染。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种以农业固体废弃物制备生物质炭基缓释有机肥的方法，是将农业固体废弃物经过高温热解后制备出高吸附容量的生物质炭，然后吸附经过处理后的农村有机废水，最后制备出生物质炭基缓释有机肥，具体包括以下步骤：

1)生物质炭制备：把农业固体废弃物破碎至0.5-10cm，放在管式炉中，在300-800℃的温度下热解和炭化处理，处理时间为8-10h，制成生物质炭，热解保护气为氮气；

2)生物质炭改性：对步骤1)得到的生物质炭进行改性处理，所述处理方法为：将生物质炭用水蒸气处理10-30min，再与改性剂按照1:1-5的体积比混合后加入到反应器中，所述改性剂为含有1-3wt％丙烯酸、0.2-0.5wt％烷基磺酸盐、0.1-1wt％TAED的混合物溶液；混料搅拌，时间控制在10-20分钟，升温速度按8-10℃/分钟进行，直到温度达到60-80℃范围，恒温保持1-3.5小时；然后继续升温，升温速率控制在5-10℃/分钟，直到温度达到90-100℃范围，并恒温保持1.2-4.6小时内后出料；然后用水反复洗涤，直到PH值在6-7.5；在进行干燥处理，温控制在130-140℃范围，含水量控制在1-2％，得到改性生物质炭，改性处理后可提高生物质炭对农村有机废水的吸附量；