一种基于河道底泥炭化生产炭基肥的制作方法技术

本发明专利技术公开一种基于河道底泥炭化生产炭基肥的制作方法。本发明专利技术基于底泥为主的有机废物高温热解炭化后获得生物炭，进一步与有机肥或无机肥混合加工而成。其营养成分与微量元素均高于竹炭或秸秆炭，且生成的生物炭比表面积、总孔体积等关键参数显著好于畜禽粪便生物炭，重金属含量也明显较低。将生物炭与化学或有机肥料混合加工成炭基肥，这样即能获得比表面积大、总孔体积高的骨架结构，又能提高其亲水性与极性，进而增强底泥炭基肥在土壤中的吸附作用，有助于降低土壤污染物的生物有效性、提高有益微生物对土传病害的抑制作用，进一步维持土壤生态平衡。

【技术实现步骤摘要】
一种基于河道底泥炭化生产炭基肥的制作方法
本专利技术属于节能减排和环保领域，利用河道底泥碳化生产炭基肥，涉及城乡有机固体废弃物的资源化利用、以及土壤质量保护等技术，具体是一种基于河道底泥炭化生产炭基肥的制作方法。
技术介绍
随着我国人口的增长，对农作物的需求量越来越大，集约化农业迅速扩大。农药、化肥的大量使用，使土壤板结、盐渍化、土地承载力差、酸性土壤范围广等土壤质量问题日益突出；而有机肥的滥用，又加重土壤的重金属及病害问题，进而直接影响农产品的质量与安全。可见，单纯的有机肥或无机肥施用已不能满足日益提升的环境要求，合理选择及施用肥料，对维持土壤生态系统健康以及土地可持续生产力非常重要。生物炭在烧制过程中，能形成较多的芳香环结构，生物炭由此变得非常紧凑，其比表面积、孔体积都显著增大，但极性和亲水性都有所减弱。近年来，农业工作者将生物炭引入肥料制作生产炭基肥。炭基肥是利用生物炭的多孔性能以及较强的吸附能力，与各种有机养分、无机养分、以及有益微生物巧妙地结合，使化学或有机肥料存在于生物炭表面的孔隙之中，在未改变生物炭骨架结构和官能团种类的基础上，适当增大原子比(H/C、O/C和(N+O)/C)，增强生物炭的亲水性与极性，从而更好地改善土壤团粒结构，提高土壤保水保肥能力及对病害的抵抗力，净化土壤微生态环境。炭基肥的使用，符合国家农业农村部减肥减药的行动，是有利于生态保护的新型绿色生态肥料，更是拯救耕地土壤质量、促进生态平衡的一剂良药。目前，制作生物炭的原材料主要来自有机质含量高的农林废弃物，包括农作物秸秆、竹子、畜禽粪便等。其中，植物秸秆的转化率低影响其大量生产，且制作炭基肥时还需要另外添加微量元素；而畜禽粪便经热解炭化后比表面积、总孔体积、芳香性等关键参数显著低于植物秸秆生物炭，且其中的高浓度重金属会给土壤带来污染。河道底泥中有机质含量高，盐分含量低，且重金属含量显著低于畜禽粪便，不会给土壤添加二次负担。更重要的是，底泥来源广泛且量大，其归宿正是亟待解决的生态环境问题。在此背景下，将河道底泥与适量的竹子或秸秆混合后进行高温热解炭化，获得底泥生物炭，其营养成分与微量元素均高于竹炭或秸秆炭，且生成的生物炭比表面积、总孔体积等关键参数显著好于畜禽粪便生物炭，重金属含量也明显较低。将该生物炭进一步与化学或有机肥料混合加工成炭基肥，这样即能获得比表面积大、总孔体积高的骨架结构，又能提高其亲水性与极性，进而增强底泥炭基肥在土壤中的吸附作用，有助于降低土壤污染物的生物有效性、提高有益微生物对土传病害的抑制作用，是一种环境友好型产品，在农业领域中的应用具有广阔前景，同时也有效解决大量河道底泥的处置问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有
技术介绍
中存在的问题，提供一种基于河道底泥炭化后生产炭基有机肥或炭基无机肥的制作方法，从而获得产率高、微量元素含量高、重金属含量低、可长期施用的环境友好型炭基肥。这不仅解决了大量河道底泥的处理处置问题，还提供一种新型绿色生态肥料，对维持土壤生态系统健康以及土地可持续生产力具有重要意义。本专利技术方法的具体步骤是：步骤(1).采集河道底泥；步骤(2).将河道底泥机械脱水预处理至含水率60-80％，其中含水率用称重法测定；步骤(3).用重铬酸钾容量法-外加热法测定河道底泥有机碳含量；步骤(4).采集秸秆、竹子等农林废弃物，粉碎至5mm左右，待用；步骤(5).将河道底泥与步骤(4)中的农林废弃物混合至有机碳含量达到35％以上，得到底泥混合物；步骤(6).将步骤(5)中的底泥混合物干化至含水率10-20％；步骤(7).将步骤(6)中干化后的底泥混合物放入热解炉，进行无氧条件下的高温热解生成底泥生物炭，为获得最优比表面积、总孔体积等结构参数，高温温度控制在400-500℃，时间持续4-6小时；步骤(8).将步骤(7)中获得的底泥生物炭与有机肥或无机肥混合；所述底泥生物炭与有机肥料的质量比为1：1-5，优选为1：3-5。底泥生物炭与无机肥的质量比为1：0.5-3；其中无机肥为氮肥、磷肥、钾肥的一种或多种。步骤(9).在步骤(8)中混合物中添加粘结剂，经混合、肥料造粒机造粒制备成炭基肥；粘结剂为步骤(8)中混合物重量的0.5-5％。所述粘结剂为氧化淀粉。步骤(10).将步骤(9)中制成的底泥炭基肥施用到土壤0-20cm土层，并进行翻耕，根据土壤本底值以及作物对营养需求量，炭基肥施用量为100-1000千克/公顷不等。本专利技术获得的无机或有机炭基肥，是基于底泥为主的有机废物高温热解炭化后获得生物炭，进一步与有机肥或无机肥混合加工而成。其营养成分与微量元素均高于竹炭或秸秆炭，且生成的生物炭比表面积、总孔体积等关键参数显著好于畜禽粪便生物炭，重金属含量也明显较低。将生物炭与化学或有机肥料混合加工成炭基肥，这样即能获得比表面积大、总孔体积高的骨架结构，又能提高其亲水性与极性，进而增强底泥炭基肥在土壤中的吸附作用，有助于降低土壤污染物的生物有效性、提高有益微生物对土传病害的抑制作用，进一步维持土壤生态平衡，是一种环境友好型产品，在农业领域中的应用具有广阔前景，同时也有效解决大量河道底泥的处置问题。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的分析。实施例1：炭基有机肥实例采集河道底泥并进行脱水预处理后，用称重法测定其含水率为72％，用重铬酸钾容量法-外加热法测定河道底泥有机碳含量为23.2％。将破碎好的竹子与河道底泥混合至有机碳含量达35.7％，混合质量比为底泥：竹子＝6：1。将底泥混合物干化至含水率13％后放入热解炉，进行无氧条件下的高温热解生成底泥生物炭。经比较(表1)，底泥+竹子混合物在450℃条件下热解4小时的产物最佳，生成的生物炭比表面积与总孔体积更大，孔径更小，骨架结构发达于单纯底泥制成的生物炭。将底泥生物炭与有机肥在不同比例下混合，经结构分析及有机组分的原子比测定(H/C、O/C和(N+O)/C)，表明底泥生物炭与有机肥以1：3(质量比)比例混合后最佳(表2)，能提高生物炭的亲水性与极性，进而增强底泥炭基肥在土壤中的吸附作用。之后，添加0.5％(质量比)的粘结剂(氧化淀粉)，经混合、肥料造粒机造粒制成炭基有机肥。表1不同热解温度下生物炭的比表面积、孔体积及孔径温度(℃)比表面积(m2/g)总孔体积(cm3/g)孔径(nm)底泥40021.440.040716.1845033.580.052814.9650035.960.063810.33混合底泥+竹子400110.410.1074.12450124.350.1214.38500本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于河道底泥炭化生产炭基肥的制作方法，其特征在于包括以下步骤：/n步骤(1).采集河道底泥；/n步骤(2).将河道底泥机械脱水预处理至含水率60-80％；/n步骤(3).测定河道底泥有机碳含量；/n步骤(4).采集农林废弃物并粉碎；/n步骤(5).将河道底泥与步骤(4)农林废弃物混合至有机碳含量达到35％以上，得到底泥混合物；/n步骤(6).将步骤(5)中的底泥混合物干化至含水率10-20％；/n步骤(7).将步骤(6)中干化后的底泥混合物放入热解炉，无氧条件下高温热解生成底泥生物炭；温度控制在400-500℃，时间控制在4-6小时；/n步骤(8).将步骤(7)中获得的底泥生物炭与有机肥或无机肥混合；/n所述底泥生物炭与有机肥料的质量比为1：1-5；/n底泥生物炭与无机肥的质量比为1：0.5-3；/n步骤(9).在步骤(8)中混合物中添加粘结剂，经混合、肥料造粒机造粒制备成炭基肥。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于河道底泥炭化生产炭基肥的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤(1).采集河道底泥；
步骤(2).将河道底泥机械脱水预处理至含水率60-80％；
步骤(3).测定河道底泥有机碳含量；
步骤(4).采集农林废弃物并粉碎；
步骤(5).将河道底泥与步骤(4)农林废弃物混合至有机碳含量达到35％以上，得到底泥混合物；
步骤(6).将步骤(5)中的底泥混合物干化至含水率10-20％；
步骤(7).将步骤(6)中干化后的底泥混合物放入热解炉，无氧条件下高温热解生成底泥生物炭；温度控制在400-500℃，时间控制在4-6小时；
步骤(8).将步骤(7)中获得的底泥生物炭与有机肥或无机肥混合；
所述底泥生物炭与有机肥料的质量比为1：1-5；
底泥生物炭与无机肥的质量比为1：0.5-3；
步骤(9).在步骤(8)中混合物中添加粘结剂，经混合、肥料造粒机造粒制备成炭基肥。


2.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：和苗苗，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33