[发明专利]一种混合基生物炭及其制备方法

说明书

本发明公开了一种混合基生物炭及其制备方法，通过粪便预处理过程、混合过程、预干燥过程、脱水排氧过程、碳化过程、冷却后得到混合基生物炭产品，利用不同类型生物质混合来制备生物炭，既能解决人畜粪便处理困难的问题，又能解决传统生物炭肥效不足的缺点。

技术领域

本发明涉及一种混合基生物炭及其制备方法，属于生物质资源化利用领域。

背景技术

生物炭（biochar）是由生物质在完全或部分缺氧的条件下经过热裂解、炭化产生的一类高度芳香化、难溶性的固态物质。生物炭多拥有疏松多孔的结构，其比表面积巨大。近年来，生物炭作为土壤改良剂、肥料缓释载体在农业上的应用吸引了越来越广泛的关注。广义概念上生物炭属于黑碳（black carbon）的一种。其制备原料来源十分广泛，农林废弃物类：如木屑、果壳、秸秆以及工业和城市生产生活中产生的各类有机废弃物都可以作为制取生物炭的原料，常见的生物炭包括椰壳炭、木炭、秸秆炭、竹炭等。国内也有较多以农林副产物热解获取生物质的专利发明。但这类生物炭虽然具有丰富的多孔结构，但氮、磷、钾等植物营养元素含量极低，在施用中往往需要配合化肥以增强肥效。

人类的生存与发展始终伴随着大量的人及牲畜排泄物的产生，随着人们生活的提高，人畜粪便对环境的污染也日益严重。根据2012年版中国统计年鉴数据显示，2011年年底我国养牛业存栏数10360万头，肉猪存栏数46766万头，羊存栏数28235万头。养殖业的快速发展也带来了大量动物粪便。据估算全国一年可产生超过38亿吨的人畜粪便。人畜粪便中含有大量的有机质和氮、磷、钾等物质，若直接排放，会造成水体污染和富营养化；粪便中含有大量病原体，容易引发大规模传染病的流行；粪便污水中有机质腐烂分解后产生有毒有害气体，发生恶臭。这些均严重污染了土壤、水体、大气和生物群落，并对人体健康产生潜在威胁。虽然人畜粪便种类繁多，但是大都具有含水率高、不易储存、受潮易腐烂等特点，导致运输成本大、储存空间大和处理成本高等问题。因此寻求合适的人畜粪便处理方法具有现实意义和商业化前景。

因此，利用不同类型生物质混合来制备生物炭，既能解决人畜粪便处理困难的问题，又能解决传统生物炭肥效不足的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种混合基生物炭及其制备方法，利用不同类型生物质混合来制备生物炭，既能解决人畜粪便处理困难的问题，又能解决传统生物炭肥效不足的缺点。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种混合基生物炭，包括人畜粪便和农林副产物，人畜粪便和农林副产物体积比为1:0.5~1:3。

同时，本发明还提供了一种混合基生物炭的制备方法，包括以下步骤：

（1）粪便预处理过程：将人畜粪便进行厌氧发酵稳定化处理；

（2）混合过程：将人畜粪便与破碎后的农林废弃物残渣按体积比进行充分混合；

（3）预干燥过程：利用太阳能、风能或生物能对步骤（2）得到的混合物进行干燥脱水；

（4）脱水排氧过程：将步骤（3）得到的混合物放入热解物料仓内，仓内物料填充量大于80%，加热；

（5）碳化过程：将完成排氧过程的热解物料仓升温至碳化温度，在碳化温度下加热1~2h，使物料充分完成碳化；

（6）待反应仓冷却后，即可获得混合基生物炭产品。

优选地，所述步骤（3）中混合物含水率降至低于30%。

优选地，所述脱水排氧过程中物料仓加热温度为150℃~200℃，加热时间为20~60min。

优选地，所述碳化过程升温速度为5~30℃/min。

优选地，所述碳化温度在400℃~550℃。

综上所述，本发明具有以下有益效果：