[发明专利]一种利用猪粪制备改性生物炭的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种利用猪粪制备改性生物炭的方法，包括步骤：(1)取新鲜猪粪，添加质量份数20％～50％的作物秸秆和0.1％～0.2％微生物菌剂，搅拌混匀，调节含水率60％～70％；(2)将处理后的混合原料进行厌氧堆肥发酵15‑20天，再进行干燥；(3)对干燥堆肥混合料喷洒KOH溶液，KOH的添加量为0.5～1％，在缺氧环境中300～500度热裂解2～3h制备成改性生物炭材料。本发明还提供了一种利用猪粪制备改性生物炭的应用，将上述改性生物炭材料可施用于酸性红壤或稻田。本发明通过新鲜猪粪与作物秸秆调配合适的碳氮比，在裂解碳化前进行短期的厌氧堆肥发酵，可杀灭猪粪中的有害微生物并充分降解猪粪中的抗生素，本发明制成的改性生物炭是一种适宜于酸性、贫瘠土壤培肥的改良剂。

技术领域

本发明属于畜禽粪便资源再利用的技术领域，具体涉及一种利用猪粪制备改性生物炭的方法及其应用。

背景技术

近年来，随着规模化和集约化畜禽养殖业的不断发展，产生的大量畜禽粪便对环境造成了严重威胁。畜禽粪便中含有大量的氮磷元素，农用处理是畜禽粪便较好的利用方式，可以充分利用其中的营养元素促进作物生长，增加土壤有机质，提高耕地肥力水平。但由于饲料添加剂和兽药等大量使用，畜禽粪便中常含有较高的抗生素和铜、锌、镉等重金属元素。长期大量的施用猪粪会造成抗生素污染和土壤重金属累积，带来较大的环境风险。残留在畜禽粪便中的抗生素若不经降解排入环境后，可能会诱导土壤微生物产生抗性基因，相关抗性基因在微生物之间的转移有可能导致某些致病菌产生抗药性，从而会对人类造成更大的威胁。

发明内容

针对现有技术中的不足与难题，为了安全利用猪粪等畜禽废弃物，本发明通过猪粪短期厌氧发酵、猪粪低温炭化和添加改性剂等措施，有效降低猪粪中有害成分，实现猪粪资源化利用。通过田间试验表明，施用该改性生物炭材料可以缓解土壤酸化和提高土壤有机质，并提高作物产量。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种利用猪粪制备改性生物炭的方法，包括以下步骤：

(1)取新鲜猪粪，添加质量份数20％～50％的作物秸秆和0.1～0.2％微生物菌剂，搅拌混匀，调节含水率60％～70％；

(2)将步骤(1)处理后的混合原料进行厌氧堆肥发酵15-20天，再进行干燥；

(3)对步骤(2)完成后的干燥堆肥混合料喷洒KOH溶液，KOH的添加量为0.5～1％，在缺氧环境中300～500度热裂解2～3h制备成改性生物炭材料。

微生物菌剂为有机肥发酵过程中允许使用和可接受的复合微生物菌剂，常用的复合微生物菌剂为芽孢杆菌群、酵母菌群、放线菌群或丝状真菌群任意一种或多种混合，作用是促进猪粪等有机物料的发酵腐解。

本发明还提供了一种利用猪粪制备改性生物炭的应用，将上述改性生物炭材料可施用于酸性红壤或稻田，特别是我国南方红壤区域中使用。

上述改性生物炭材料的用量为2000～5000kg/hm²，可单独施用也可以随基肥一起施用，施用时应避免与尿素和酸性肥料混合。

与现有技术相比，本发明有益效果包括：

(1)本发明通过新鲜猪粪与作物秸秆调配合适的碳氮比，在裂解碳化前进行短期的厌氧堆肥发酵，可杀灭猪粪中的有害微生物，同时使猪粪中的抗生素充分降解，通过本发明制成的改性生物炭，呈强碱性，有害成分得到充分降解，富含氮磷钾等营养元素，是一种适宜于酸性、贫瘠土壤培肥的改良剂。

(2)本发明采用猪粪+秸秆为发酵材料，相比现成的制备生物炭材料，可以通过猪粪和秸秆的比例控制材料的碳氮比，通过调整合适的碳氮比可以获得所需的改性生物炭。