一种用稻秸沼渣基土壤修复剂修复重金属污染土壤的方法技术

本发明专利技术公开了一种用稻秸沼渣基土壤修复剂修复重金属污染土壤的方法。该方法为：以秸秆干法厌氧发酵出料固液分离产生的沼渣作为主原料，添加豆饼和尿素态氮源调节碳氮比后，进行高温好氧堆肥；待堆肥腐熟后，按照一定比例添加枯草芽孢杆菌等有益菌制成土壤修复剂；针对轻中度重金属污染土壤修复，首先切断重金属输入，按照土壤质量的0.5～3.0％添加应用修复剂，混合均匀并稳定至少15天后再进行农作物种植。本发明专利技术中稻秸沼渣与微生物菌剂联合使用，能够有效地吸附固定重金属离子，降低重金属的迁移性和生物有效性。本发明专利技术不仅实现了受重金属轻中度污染土壤的安全利用，促进了农作物增产，同时拓宽了秸秆类农业废弃物的再利用途径。途径。途径。

【技术实现步骤摘要】
一种用稻秸沼渣基土壤修复剂修复重金属污染土壤的方法


[0001]本专利技术属于农业废弃物处理利用以及重金属污染土壤修复的
，具体涉及一种用稻秸沼渣基土壤修复剂修复重金属污染土壤的方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着社会经济的飞速发展，我国工农业水平迅速提升，含有大量重金属的“三废”流入农田，重金属污染形势日益严峻。根据土壤污染程度、农产品质量情况可将农用地进行划分为未污染、轻中度污染和重度污染三个类别。2014年的全国土壤污染状况调查公报显示，全国土壤污染物含量超标率为16.1％，其中轻中度污染土壤点位所占比例为15％。尤其是设施大棚等农田土壤处于封闭或半封闭的状态，富含重金属的肥料等农用物资长年投入导致了重金属超标问题。镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)等重金属的污染造成的土壤退化可导致土壤农产物每年损失约1000万吨。此外，土壤中的重金属还会在作物籽实中进行富集，进而通过食物链进入人体，对人体健康造成了危害，轻中度重金属污染土壤的治理已成为当前研究的热点问题之一。
[0003]根据国务院出台的《土壤污染防治行动计划》，对于轻中度污染农田土壤，实行安全利用方案，采取农艺调控、替代种植等措施降低农产品超标风险。因此，寻求一种价格低廉易得、修复效果好、环境效益高的土壤修复剂是土壤修复改良技术的关键。近年来，秸秆类废弃物因其良好的吸附性能而受到广泛关注，其应用于土壤修复时成本低、效果佳且不影响正常农事操作，亦具有修复土壤轻中度重金属污染的可行性。尤其是稻秸沼渣作为干法厌氧发酵的终端产物之一，发酵后的秸秆具有较大的比表面积和丰富的官能团，可以吸附、交换、络合、沉淀周围环境中的重金属离子，同时沼渣含有植物生长所需的有机质、腐殖质以及氮、磷、钾等营养物质。因此，稻秸沼渣可作为土壤修复剂的一种良好的载体。
[0004]现有的土壤修复剂多以无机填料作为载体，机械性能虽好，但由于其自身不具有任何营养物质，往往需要定期添加营养物质及pH调节剂等，增加了操作的复杂性和成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种无需定期添加营养物质及pH调节剂等，用稻秸沼渣基土壤修复剂修复重金属污染土壤的方法。该方法针对如何将稻秸沼渣制成土壤修复剂作出研究，以期形成绿色农业生产体系，同时为重金属污染土壤的改良修复提供科学参考。该方法基于干法厌氧发酵和重金属污染土壤修复理论，通过秸秆的干法厌氧发酵、土壤修复剂制备以及轻中度重金属污染土壤修复，研究稻秸沼渣堆肥有机质产品对重金属轻中度污染土壤的修复效果，以期提高并改良污染土壤理化性质，提升土壤健康水平。
[0006]本专利技术的技术构思：针对轻中度重金属污染土壤面临的潜在环境和农作物安全问题，本专利技术以土壤边修复边安全利用为原则，将水稻收割后将秸秆打捆堆垛，黄贮并进行干法厌氧发酵；出料固液分离即得到主原料稻秸沼渣，其具有优良的吸附性能，可作为微生物
菌剂的载体。在此基础上，进一步添加豆饼和尿素态氮源将沼渣调节至合适的碳氮比，待堆肥腐熟后添加芽孢杆菌等专有菌剂，重金属离子可在芽孢杆菌等微生物细胞壁或细胞内加以固化、钝化，达到有效降低重金属离子的生物有效性和迁移性的目的，即可将稻秸沼渣制成符合微生物菌剂标准的土壤修复剂。然后，将该土壤修复剂直接施用于轻中度重金属污染农田土壤或设施大棚等耕作层土壤。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]本专利技术一种用稻秸沼渣基土壤修复剂修复重金属污染土壤的方法如下：
[0009]稻秸采收破碎后，喷洒预处理液进行预处理，再堆垛密闭贮存30天以上；然后，进行干法厌氧发酵，干法厌氧发酵稳定运行过程中，控制反应物料C/N不高于40:1，含固率在10～20％，物料停留周期不少于30天；之后，将厌氧发酵后的出料进行固液分离，控制固体部分即稻秸沼渣的含固率在75％以上；将厌氧发酵后经固液分离得到的稻秸沼渣作为生产土壤重金属修复剂的主要原料，通过添加豆饼和尿素态氮源，将稻秸沼渣的碳氮含量比值调节为25
‑
30：1后，进行条垛式高温好氧堆肥30天以上，再控制含水量在30％以下，并进行粉碎；之后，再按照3
‑
5kg/吨的枯草芽孢杆菌、0.3
‑
0.5kg/吨的胶冻样类芽孢杆菌和0.3
‑
0.5kg/吨哈茨木霉的比例添加三种有益菌，经充分搅拌混合后，即得到一种稻秸沼渣基土壤重金属修复剂；然后，将该稻秸沼渣基土壤重金属修复剂直接施用于轻中度重金属污染农田或设施大棚的耕作层土壤，施用量控制为0.5％～3.0％的土壤质量，并根据实际需求适当增加或减少土壤修复剂的用量。
[0010]进一步地，本专利技术的用稻秸沼渣基土壤修复剂修复重金属污染土壤的方法，具体按以下步骤进行：
[0011](一)干法厌氧发酵
[0012]1).黄贮预处理。根据当地农作物生长季节规律，收割水稻秸秆后将其破碎至粒径≤3cm后进行堆垛，边堆垛边喷洒河水或浓度不高于10mg/L的氢氧化钙溶液进行预处理，然后将秸秆进行黄贮，黄贮时间控制在30d以上。
[0013]进一步地，为了保证黄贮的效果，在地面平铺厚度不低于1.2mm的HDPE防渗膜，四周用沙袋垫高；堆垛高度控制在4m左右，单垛占地面积在20m2左右。
[0014]2).干法厌氧发酵。干法厌氧发酵启动阶段，按照15
‑
25％的接种比例接种沼液并一次性投加畜禽粪便(猪粪等)；待产气稳定后，开始连续进料，控制反应物料C/N不高于40，含固率在10～20％，反应温度维持在32
‑
36℃(优选35℃)，物料停留时间不少于30d。稳定运行阶段，控制沼气产量不低于300m3/t TS，若产气量下降，则给予氮源(畜禽粪便等)补充。
[0015]3).物料固液分离。发酵后的物料经出料口进入脱水装置，经固液分离后，沼液部分通过回流泵全部回流至发酵罐进料端；控制稻秸沼渣含水率在28.5～32.5％，作为生产土壤重金属修复剂的主要原料，运至沼渣堆场备用。
[0016](二)土壤修复剂制备
[0017]1).物料氮素补充。根据稻秸沼渣中的氮和有机碳含量检测结果，添加豆饼和尿素态氮源，调节稻秸沼渣的碳氮比为25
‑
30：1，确保后续堆肥过程能够快速启动并顺利进行；
[0018]一般每吨稻秸沼渣中添加45
‑
55公斤豆饼和2
‑
8公斤尿素，优选每吨稻秸沼渣中添加50公斤豆饼和5公斤尿素；
[0019]2).高温好氧堆肥。将混合好的稻秸沼渣物料进行建堆发酵(堆成1.5米左右高和2
米左右宽的条垛式堆肥)、高温腐熟，通过高温腐熟可进一步杀灭材料中的有害菌、蛔虫卵等，同时降解稻秸沼渣中的粗纤维，促进稻秸沼渣的腐熟。在高温腐熟期，每7
‑
10天翻堆一次，高温腐熟1个月以上，获得含水率在28.5～32.5％之间的肥料主原料。
[0020]3).专用菌剂添加。将上述肥料主原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用稻秸沼渣基土壤修复剂修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，稻秸采收破碎后，喷洒预处理液进行预处理，再堆垛密闭贮存30天以上；然后，进行干法厌氧发酵，干法厌氧发酵稳定运行过程中，控制反应物料C/N不高于40:1，含固率在10～20％，物料停留周期不少于30天；之后，将厌氧发酵后的出料进行固液分离，控制固体部分即稻秸沼渣的含固率在75％以上；将厌氧发酵后经固液分离得到的稻秸沼渣作为生产土壤重金属修复剂的主要原料，通过添加豆饼和尿素态氮源，将稻秸沼渣的碳氮含量比值调节为25
‑
30：1后，进行条垛式高温好氧堆肥30天以上，再控制含水量在30％以下，并进行粉碎；之后，再按照3
‑
5kg/吨的枯草芽孢杆菌、0.3
‑
0.5kg/吨的胶冻样类芽孢杆菌和0.3
‑
0.5kg/吨哈茨木霉的比例添加三种有益菌，经充分搅拌混合后，即得到一种稻秸沼渣基土壤重金属修复剂；然后，将该稻秸沼渣基土壤重金属修复剂直接施用于轻中度重金属污染农田或设施大棚的耕作层土壤，施用量控制为0.5～3.0％的土壤质量。2.如权利要求1所述的用稻秸沼渣基土壤修复剂修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，具体按以下步骤进行：(一)干法厌氧发酵1).黄贮预处理：根据当地农作物生长季节规律，收割水稻秸秆后将其破碎至粒径≤3cm后进行堆垛，边堆垛边喷洒河水或浓度不高于10mg/L的氢氧化钙溶液进行预处理，然后将秸秆进行黄贮，黄贮时间控制在30d以上；2).干法厌氧发酵：干法厌氧发酵启动阶段，按照15
‑
25％的接种比例接种沼液并一次性投加畜禽粪便；待产气稳定后，开始连续进料，控制反应物料C/N不高于40，含固率在10～20％，反应温度维持在32
‑
36℃，物料停留时间不少于30d；稳定运行阶段，控制沼气产量不低于300m3/t TS，若产气量下降，则给予氮源补充；3).物料固液分离：发酵后的物料经出料口进入脱水装置，经固液分离后，沼液部分通过回流泵全部回流至发酵罐进料端；控制稻秸沼渣含水率在28.5～32.5％，作为生产土壤重金属修复剂的主要原料，运至沼渣堆场备用：(二)土壤修复剂制备1).物料氮素补充：根据稻秸沼渣中的氮和有机碳含量检测结果，添加豆饼和尿素态氮源，调节稻秸沼渣的碳氮比为25
‑
30：1，确保后续堆肥过程能够快速启动并顺利进行；2).高温好氧堆肥：将混合好的稻秸沼渣物料进行建堆发酵、高温腐熟；在高温腐熟期，每7
‑
10天翻堆一次，高温腐熟1个月以上，获得含水率在28.5～32.5％之间的肥料主原料；3).专用菌剂添加：将上述肥料主原料进行高温烘干至含水...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振旗，林天杰，王晨，黄璐璐，陈小华，徐春花，张敏，沈根祥，张心良，金海洋，杨晓磊，陈晨，
申请(专利权)人：上海市农业技术推广服务中心，
类型：发明
国别省市：