一種恢復(fù)熱脫附后土壤耕作性的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種恢復(fù)熱脫附后土壤耕作性的方法，該方法的步驟是：1)利用熱脫附系統(tǒng)產(chǎn)生的低溫余熱預(yù)熱流態(tài)畜禽糞便；2)將熱預(yù)后的流態(tài)畜禽糞便加入到經(jīng)熱脫附處理后的土壤中，混合均勻，得混合土壤體系A(chǔ)，將混合土壤體系A(chǔ)保溫滅菌30?60min，得無菌混合土壤；3)利用無菌混合土壤余熱預(yù)熱下一批待處理的流態(tài)畜禽糞便；4)向自然冷卻后的無菌混合土壤中加入水、秸稈粉末、復(fù)合微生物菌劑，攪拌均勻，得混合土壤體系B，將混合土壤體系B堆置，常溫下發(fā)酵7?15天。該方法簡單，成本低，能快速提高熱脫附后土壤中的有機質(zhì)含量、氮磷含量和含水率，恢復(fù)熱脫附后土壤的肥力和含水量，從而恢復(fù)熱脫附后土壤的耕作性。
【專利說明】
一種恢復(fù)熱脫附后土壤耕作性的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境保護與土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種恢復(fù)熱脫附后土壤耕作性的方法，該方法可以提高和恢復(fù)通過高溫?zé)崦摳椒ㄐ迯?fù)的有機污染土壤或汞污染土壤的耕作性能，同時實現(xiàn)對畜禽糞便的資源化處置。
【背景技術(shù)】
[0002]熱脫附技術(shù)作為一種非燃燒技術(shù)，污染物處理范圍寬、設(shè)備可移動、修復(fù)后土壤可再利用，特別是對含氯有機物，非氧化燃燒的處理方式可以避免二惡英的生成，廣泛用于有機污染物污染土壤以及汞污染土壤的修復(fù)。
[0003]中國專利申請“汞污染土壤熱脫附及汞回收方法及一體化設(shè)備”(申請?zhí)?201510294274.0)公開了一種汞污染土壤熱脫附修復(fù)的方法。該方法的具體如下:將汞污染土壤破碎后加入氯鹽和水，攪拌制成泥楽，用酸性水溶液調(diào)節(jié)泥楽pH到6.5-7.5，泥楽自然風(fēng)干后進行破碎，將待處理土壤在150-300°C條件下進行熱脫附，自然冷卻下回收汞。然而，該方法對土壤進行150-300°C的加熱后，必然會造成土壤有機質(zhì)的大量流失，熱脫附后的土壤耕作能力顯著下降。
[0004]中國專利申請“兩段式回轉(zhuǎn)窯間接熱脫附裝置”(申請?zhí)?CN201510053096.2)公開了一種修復(fù)有機污染土壤或汞污染土壤的熱脫附裝置。該裝置由進料斗、進料鎖氣器、上層回轉(zhuǎn)窯干燥室、鼓風(fēng)機、下層回轉(zhuǎn)窯熱解析室和出料斗等部分組成。該裝置通過200-650°C的高溫對土壤進行熱解吸處理，對土壤余熱利用后排放。然而，該方法采用的高達650°C的土壤熱解吸條件幾乎會將土壤有機質(zhì)完全熱解或揮發(fā)流失掉，造成熱解吸后土壤的貧瘠，不再適宜進行種植。
[0005]熱脫附法處理后的土壤即使在使用常用的余熱回收后仍然含有較多的熱量，任其在空氣中自然冷卻不符合我國節(jié)能減排的政策。而對土壤中的預(yù)熱進行深度的余熱回收需要增加裝置，加大了熱脫附處理的成本。此外，熱脫附后的土壤為固態(tài)，采用常見的熱交換方法難以達到較好的熱交換效率。
[0006]目前，一方面，由于禽畜養(yǎng)殖業(yè)的飛速發(fā)展，禽畜糞便產(chǎn)生量正逐年提高，如果不加以處理和利用，將會對環(huán)境造成極大的污染。其實禽畜糞便是一類比較優(yōu)質(zhì)的有機肥，特別雞糞，由于雞攝入的飼料并沒有完全消化吸收，約有40 % -70 %的營養(yǎng)物被排出體外，因此雞糞在所有禽畜糞便當(dāng)中養(yǎng)分是最高的。雞糞含純氮、磷(P2O5)、鉀(K2O)約為1.63%、1.54%、0.85%。但是雞糞中的寄生蟲及其卵，以及傳染性的一些病菌通阻礙了雞糞的應(yīng)用。而另一方面，我國的養(yǎng)雞場每天都會產(chǎn)出大量的雞糞，這些雞糞多是含水率達70%甚至80%的濕雞糞，需要經(jīng)過烘干或高溫發(fā)酵后才便于作為有機肥使用。然而發(fā)酵需要占用大量的場地，烘干需要消耗大量的能源，因而目前這些濕雞糞的處置也是我國養(yǎng)雞業(yè)的一個難題。
[0007]另一方面，秸桿露天焚燒在我國屢禁不止，然而秸桿還田卻是一種十分生態(tài)環(huán)保的提高土壤肥力的方法，秸桿能增加土壤的碳源含量以及其它營養(yǎng)物質(zhì)含量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種恢復(fù)熱脫附后土壤耕作性的方法，該方法簡單，成本低，能快速提高熱脫附后土壤中的有機質(zhì)含量、氮磷含量和含水率，恢復(fù)熱脫附后土壤的肥力和含水量，從而恢復(fù)熱脫附后土壤的耕作性。
[0009]實現(xiàn)本發(fā)明上述目的所采用的技術(shù)方案為:
[0010]一種恢復(fù)熱脫附后土壤耕作性的方法，包括如下步驟:
[0011]I)利用熱脫附系統(tǒng)產(chǎn)生的低溫余熱預(yù)熱流態(tài)畜禽糞便，使流態(tài)畜禽糞便的溫度上升至 50-80 °C;
[0012]2)經(jīng)熱脫附處理后的土壤仍具有200°C-650°C的溫度，將熱預(yù)后的流態(tài)畜禽糞便加入到經(jīng)熱脫附處理后的土壤中，熱預(yù)后的流態(tài)畜禽糞便加入的質(zhì)量為經(jīng)熱脫附處理后的土壤質(zhì)量的5 % -25 %，混合均勻，得混合土壤體系A(chǔ)，混合土壤體系A(chǔ)仍具有150 °C-250 °C的溫度，將混合土壤體系A(chǔ)保溫滅菌30-60分鐘，得無菌混合土壤，此時無菌混合土壤仍具有80°C_120°C的溫度；
[0013]3)利用無菌混合土壤余熱預(yù)熱下一批待處理的流態(tài)畜禽糞便，使下一批待處理的流態(tài)畜禽糞便的溫度上升至50°C-80°C，同時使無菌混合土壤的溫度下降至50°C-80°C，再讓無菌混合土壤自然冷卻至40 °C以下；
[0014]4)向自然冷卻后的無菌混合土壤中加入水、秸桿粉末和復(fù)合微生物菌劑，秸桿粉末加入的質(zhì)量為無菌混合土壤質(zhì)量的I %-5%，復(fù)合微生物菌劑加入的質(zhì)量為無菌混合土壤質(zhì)量的O Λ%-1%,攪拌均勻，得混合土壤體系B，混合土壤體系B的含水率為30 %~45% ,將混合土壤體系B堆置，自然發(fā)酵7-15天。
[0015]所述的流態(tài)畜禽糞便為雞糞、豬糞和牛糞中的任意一種，或者任意幾種的組合，流態(tài)畜禽糞便的含水率為70%-200%。
[0016]所述的秸桿粉末的長度為2cm以下。
[0017]步驟4)中，向自然冷卻后的無菌混合土壤中加入的水為回收利用的水，由以下方法回收利用得到:將步驟I)中熱預(yù)熱流態(tài)畜禽糞便過程中產(chǎn)生的蒸汽，以及步驟2)中熱預(yù)后的流態(tài)畜禽糞便與經(jīng)熱脫附處理后的土壤混合、保溫殺菌過程中產(chǎn)生的蒸汽先收集，然后冷凝回收蒸汽中的水蒸汽，再將冷凝回收產(chǎn)生的尾氣用活性炭吸附處理后排放。
[0018]所述的復(fù)合微生物菌劑由褐球固氮菌、巨大芽孢桿菌、植物乳桿菌、放線菌、酵母菌和紅螺菌構(gòu)成，揭球固氣菌(AzotobacferchroococcumBeijerick，ACCC 10002)、巨大芽抱桿菌(Bacillus megaterium，ACCC 10010或ACCC 10011)、植物乳桿菌(LactobacillusPI ant arum，CGMCCl.5 55或ACCC105 33或ACCC10644)、放線菌(Dactylosporangiumsp，ACCC4066 I )、酵母菌(Saccharomyces cerevisiae , ATCC204508 )、紅螺菌(RhodospiriIlumsp,CGMCC 6869)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5%_20%、10%-20%、5%_15%、10%-25%、10%-20%、5%-20%。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果在于:
[0020]I)本發(fā)明通過對熱脫附后土壤的余熱、畜禽糞便和秸桿進行綜合利用，解決了當(dāng)前熱脫附處理后土壤肥力缺乏，無法耕作的問題，在不添加任何化肥的情況下將貧瘠的熱脫附處理土壤轉(zhuǎn)化為適宜耕作土壤，同時畜禽糞便和秸桿這兩種物質(zhì)也實現(xiàn)了資源化利用。
[0021]2)本發(fā)明采用流態(tài)畜禽糞便與固態(tài)的熱脫附處理后的土壤進行熱交換，大幅度提高了對熱脫附處理后的土壤的余熱的利用率，從而提高土壤修復(fù)工程的經(jīng)濟效益。
[0022]3)本發(fā)明方法不僅巧妙簡單，成本低，而且實現(xiàn)了資源化利用和對環(huán)境的保護，適合大范圍地推廣應(yīng)用。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。
[0024]實施例1
[0025]I)利用熱脫附系統(tǒng)產(chǎn)生的低溫余熱預(yù)熱含水率為82%的流態(tài)雞糞，使流態(tài)雞糞的溫度上升至63°C;
[0026]2)經(jīng)熱脫附處理后的土壤的溫度為262°C，將63°C的流態(tài)畜禽糞便加入到經(jīng)熱脫附處理后的土壤中，63°C的流態(tài)畜禽糞便便加入的質(zhì)量為經(jīng)熱脫附處理后的土壤質(zhì)量的13%，混合均勻，得溫度為186 °C的混合土壤體系A(chǔ)，將混合土壤體系A(chǔ)保溫滅菌30分鐘，得溫度為116°C的無菌混合土壤，保溫殺菌不僅能殺滅流態(tài)雞糞便中的病原微生物，還能對混合土壤體系A(chǔ)進行干化；同時先收集該步驟中熱預(yù)熱流態(tài)畜禽糞便過程中產(chǎn)生的蒸汽，以及熱預(yù)后的流態(tài)畜禽糞便與經(jīng)熱脫附處理后的土壤混合、保溫殺菌過程中產(chǎn)生的蒸汽，然后冷凝回收蒸汽中的水蒸汽，再將冷凝回收產(chǎn)生的尾氣用活性炭吸附處理后排放。
[0027]3)利用無菌混合土壤的余熱預(yù)熱下一批待處理的流態(tài)雞糞20分鐘，此時下一批待處理的流態(tài)畜禽糞便與無菌混合土壤的溫度均達到69°C，再讓無菌混合土壤自然冷卻至39°C；
[0028]4)向自然冷卻后的無菌混合土壤中加入步驟2)中冷凝回收的水、粉碎至長度為2cm的秸桿粉末、復(fù)合微生物菌劑，秸桿粉末加入的質(zhì)量為無菌混合土壤質(zhì)量的2%，復(fù)合微生物菌劑加入的質(zhì)量為無菌混合土壤質(zhì)量的0.5%，該復(fù)合微生物菌劑由褐球固氮菌、巨大芽孢桿菌、植物乳桿菌、放線菌、酵母菌和紅螺菌構(gòu)成，褐球固氮菌、巨大芽孢桿菌、植物乳桿菌、放線菌、酵母菌、紅螺菌的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為15%、12%、13%、22%、18%、20%，攪拌均勻，得混合土壤體系B，混合土壤體系B的含水率為30%，將混合土壤體系B堆置，常溫(25±5°C)發(fā)酵10天。
[0029]經(jīng)檢測，發(fā)酵10天后，該土壤中有機質(zhì)含量達到6.2%,總氮含量提高到95mg/Kg，磷(P2O5)含量提高至Ij 113mg/Kg鉀(K2O)含量提高到186mg/Kg，已經(jīng)非常適宜耕種農(nóng)作物。
[0030]實施例2
[0031]I)利用熱脫附系統(tǒng)產(chǎn)生的低溫余熱預(yù)熱含水率為78%的流態(tài)雞糞，使流態(tài)雞糞的溫度上升至57°C;
[0032]2)經(jīng)熱脫附處理后的土壤的溫度為244 °C，將57°C的流態(tài)畜禽糞便加入到經(jīng)熱脫附處理后的土壤中，57°C的流態(tài)畜禽糞便加入的質(zhì)量為經(jīng)熱脫附處理后的土壤質(zhì)量的10%，混合均勻，得溫度為171°C的混合土壤體系A(chǔ)，將混合土壤體系A(chǔ)保溫滅菌30分鐘，得溫度為112°C的無菌混合土壤，保溫殺菌不僅能殺滅流態(tài)雞糞便中的病原微生物，還能對混合土壤體系A(chǔ)進行干化；同時先收集該步驟中熱預(yù)熱流態(tài)畜禽糞便過程中產(chǎn)生的蒸汽，以及熱預(yù)后的流態(tài)畜禽糞便與經(jīng)熱脫附處理后的土壤混合、保溫殺菌過程中產(chǎn)生的蒸汽，然后冷凝回收蒸汽中的水蒸汽，再將冷凝回收產(chǎn)生的尾氣用活性炭吸附處理后排放。
[0033]3)利用無菌混合土壤的余熱預(yù)熱下一批待處理的流態(tài)雞糞20分鐘，此時下一批待處理的流態(tài)畜禽糞便的溫度上升至55°C，無菌混合土壤的溫度下降至66°C，再讓無菌混合土壤自然冷卻至38°C;
[0034]4)向自然冷卻后的無菌混合土壤中加入步驟2)中冷凝回收的水、粉碎至長度為2cm的秸桿粉末、復(fù)合微生物菌劑，秸桿粉末加入的質(zhì)量為無菌混合土壤質(zhì)量的2%，復(fù)合微生物菌劑加入的質(zhì)量為無菌混合土壤質(zhì)量的0.5%，該復(fù)合微生物菌劑由褐球固氮菌、巨大芽孢桿菌、植物乳桿菌、放線菌、酵母菌和紅螺菌構(gòu)成，褐球固氮菌、巨大芽孢桿菌、植物乳桿菌、放線菌、酵母菌、紅螺菌的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為13%、12%、15%、22%、18%、20%，攪拌均勻，得混合土壤體系B，混合土壤體系B的含水率為30%，將混合土壤體系B堆置，常溫(25±5°C)發(fā)酵11天。
[0035]經(jīng)檢測，發(fā)酵11天后，該土壤中有機質(zhì)含量達到6.7%，總氮含量提高到102mg/Kg，磷(P2O5)含量提高到125mg/Kg鉀(K2O)含量提高到174mg/Kg，已經(jīng)非常適宜耕種農(nóng)作物。
【主權(quán)項】
1.一種恢復(fù)熱脫附后土壤耕作性的方法，其特征在于包括如下步驟: 1)利用熱脫附系統(tǒng)產(chǎn)生的低溫余熱預(yù)熱流態(tài)畜禽糞便，使流態(tài)畜禽糞便的溫度上升至50-80 °C； 2)經(jīng)熱脫附處理后的土壤仍具有200°C-650°C的溫度，將熱預(yù)后的流態(tài)畜禽糞便加入到經(jīng)熱脫附處理后的土壤中，熱預(yù)后的流態(tài)畜禽糞便加入的質(zhì)量為經(jīng)熱脫附處理后的土壤質(zhì)量的5%-25%，混合均勻，得混合土壤體系A(chǔ)，混合土壤體系A(chǔ)仍具有150°C-250°C的溫度，將混合土壤體系A(chǔ)保溫滅菌30-60分鐘，得無菌混合土壤，此時無菌混合土壤仍具有80°C-120°C的溫度； 3)利用無菌混合土壤余熱預(yù)熱下一批待處理的流態(tài)畜禽糞便，使下一批待處理的流態(tài)畜禽糞便的溫度上升至50°C-80°C，同時使無菌混合土壤的溫度下降至50°C-80°C，再讓無菌混合土壤自然冷卻至40 °C以下； 4)向自然冷卻后的無菌混合土壤中加入水、秸桿粉末和復(fù)合微生物菌劑，秸桿粉末加入的質(zhì)量為無菌混合土壤質(zhì)量的I，復(fù)合微生物菌劑加入的質(zhì)量為無菌混合土壤質(zhì)量的0.1 % -1 %，攪拌均勻，得混合土壤體系B，混合土壤體系B的含水率為30 %~45%,將混合土壤體系B堆置，自然發(fā)酵7-15天。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恢復(fù)熱脫附后土壤耕作性的方法，其特征在于:所述的流態(tài)畜禽糞便為雞糞、豬糞和牛糞中的任意一種，或者任意幾種的組合，流態(tài)畜禽糞便的含水率為70%-200 %。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恢復(fù)熱脫附后土壤耕作性的方法，其特征在于:所述的秸桿粉末的長度為2cm以下。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恢復(fù)熱脫附后土壤耕作性的方法，其特征在于步驟4)中，向自然冷卻后的無菌混合土壤中加入的水為回收利用的水，由以下方法回收利用得到:將步驟I)中熱預(yù)熱流態(tài)畜禽糞便過程中產(chǎn)生的蒸汽，以及步驟2)中熱預(yù)后的流態(tài)畜禽糞便與經(jīng)熱脫附處理后的土壤混合、保溫殺菌過程中產(chǎn)生的蒸汽先收集，然后冷凝回收蒸汽中的水蒸汽，再將冷凝回收產(chǎn)生的尾氣用活性炭吸附處理后排放。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恢復(fù)熱脫附后土壤耕作性的方法，其特征在于:所述的復(fù)合微生物菌劑由褐球固氮菌、巨大芽孢桿菌、植物乳桿菌、放線菌、酵母菌和紅螺菌構(gòu)成，褐球固氮菌、巨大芽孢桿菌、植物乳桿菌、放線菌、酵母菌、紅螺菌的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5 %-20%,10%-20%、5%-15%、10%-25%、10%-20%、5%-20%。
【文檔編號】C05G1/00GK106034436SQ201610345651
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】李世汩, 洪軍, 陳偉, 程柳, 匡丕樁, 汪萌
【申請人】葛洲壩中固科技股份有限公司