[发明专利]一种用于畜禽粪便堆肥的重金属钝化剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种用于畜禽粪便堆肥的重金属钝化剂及其制备方法。所述方法包括：利用FeCl₃将生物炭进行改性，得到改性生物炭；将改性后的灭菌生物炭和复合菌剂进行吸附固化后干燥处理，即得。本发明将有助于重金属钝化的生物炭和复合菌剂复合，不仅可以提高重金属的钝化效果，缩短钝化时间，为畜禽粪便重金属钝化提供了高效便捷的技术指导，同时生物炭的使用还可使农业废弃物得到有效利用。

技术领域

本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种用于畜禽粪便堆肥的重金属钝化剂及其制备方法。

背景技术

随着我国现代农业的迅速发展，畜禽养殖的饲料中普遍含有高铜、锌等微量元素添加剂，据统计，我国每年使用的微量元素添加剂为15～18万吨，大约有10万吨左右未被动物利用而随畜禽粪便排入到环境中。有研究表明，猪粪中Cu、Zn含量严重超标，可分别高达1726mg/kg和2286mg/kg。重金属随畜禽粪便施用到土壤中，必然导致农田重金属污染，最终影响农产品的生产安全。堆肥作为畜禽粪便处理利用的一种有效途径，既能有效缓解农业面源污染问题，又能提供一种无害化、资源化的有机肥，同时堆肥过程可以促进重金属钝化。目前，在堆肥过程中加入钝化剂，可提高堆肥过程重金属钝化效率，受到众多学者的普遍关注。常用钝化剂主要包括物理钝化剂、化学钝化剂、生物钝化剂等。龚浩如等在沸石作为钝化剂添加到堆肥过程中，结果显示堆肥结束后，Cu和As的钝化效果分别达到54.79％、34.41％。沈玉君等研发以生物炭和腐殖酸为主的钝化剂，添加后猪粪堆肥后可交换态Cu、Cd的降幅最高分别可达14.49％、19.77％。万利利等在污泥堆肥中添加不同比例的复合微生物菌剂研究中表明，添加10‰的复合微生物菌剂时Zn的可交换态降幅最大，达17.7％。与物理化学钝化材料相比，生物钝化材料的应用具有产物安全稳定、处理时间短，投资低、二次污染少等优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于畜禽粪便堆肥的重金属钝化剂及其制备方法。

本发明所提供的用于畜禽粪便堆肥的重金属钝化剂，由生物炭和微生物菌剂复合而成，是一种通过生物炭富集高密度微生物，将游离的微生物保持在限定的空间区域并能保持活性的技术。

本发明所提供的用于畜禽粪便堆肥的重金属钝化剂，是按照包括下述步骤的方法制备得到的：

1)以农业废弃物为原料制备生物炭，对生物炭进行改性得到改性生物炭；

2)将改性生物炭与固定化培养基混合，得到改性生物炭固定化培养基的混合物；

3)向所述改性生物炭固定化培养基的混合物中接种微生物菌剂，对微生物菌剂进行吸附固定化，离心去除上清液，收集沉淀，冻干，得到重金属钝化剂。

上述方法步骤1)中，所述生物炭以农业废弃物为原料，按照本领域公知的方法制备得到，具体操作为：将农业废弃物在300～700℃的温度下炭化30min～2h，即得。

所述农业废弃物可为：玉米秸秆、木屑、花生壳中的一种或多种。

所制得的生物炭的粒度为60～80目。

利用FeCl₃对生物炭进行改性。

利用FeCl₃对生物炭进行改性的操作为：将FeCl₃·6H₂O溶于水中，加入生物炭，混合均匀，蒸干，将得到的固体烘干，升温至300～700℃恒温1～2h，即可。

其中，生物炭与FeCl₃·6H₂O按质量比为10～30:1(以纯铁质量计)进行改性。

上述方法步骤1)还包括对制得的改性生物炭进行灭菌的操作，所述灭菌具体可为高温蒸汽灭菌。