利用木材加工余料及其生物炭促使砂石骨料脱水污泥土壤化的方法技术

本发明专利技术提供了利用木材加工余料及其生物炭促使砂石骨料脱水污泥土壤化的方法，其利用木材加工余料先制取生物炭、腐熟质、木醋肥，而后利用生物炭辅以沸石、阳离子聚丙烯酰胺将砂石骨料脱水污泥处理成粉状污泥，再将粉状污泥、腐熟质混配后施加木醋肥制取优良种植土。采用该方法做制取的优良种植土结构合理、肥效高、保水耐旱性强，重金属含量符合国家及行业标准，适宜于绝大多数的植物生长发育，解决了废弃物占用土地、污染环境等社会问题，缓解了农林土地资源紧张的窘境，具有广阔的应用应用前景。前景。前景。

【技术实现步骤摘要】
利用木材加工余料及其生物炭促使砂石骨料脱水污泥土壤化的方法


[0001]本专利技术属于土壤学
，具体涉及利用木材加工余料及其生物炭促使砂石骨料脱水污泥土壤化的方法。

技术介绍

[0002]木材加工余料包括锯末、刨花、边角料等，主要成分为碳、氧、氢、氮和无机盐，其碳氮比约225：1。作为有机废料，木材加工余料来源广泛、价格低廉、疏松多孔，保水性和生理酸性较强，对土壤改良具有良好促进作用。然而，由于木材加工余料碳氮比极高，碳素不能得到有效降解，且自身含有大量杂菌及致病微生物，因此不宜直接施入土壤。
[0003]砂石骨料脱水污泥是砂石骨料生产系统产生的固体沉积物，宏观上表现为岩粉、纤维等固体粉末及其凝结的絮状体、胶体等形貌，成分上包括硅、铝、铁、钙等无机或重金属元素、微生物等及固化的少量有机质、氮、磷、钾等营养元素，含水率多超过85％。由于砂石骨料脱水污泥粉末细小，遇水成浆、干则成粉，且存在有机质短缺、生物生产量低及重金属富集等弊端，因而不适宜于绝大多数植物的正常生长发育。
[0004]如何恰当把控木材加工余料和砂石骨料脱水污泥理化性质，科学利用木材加工余料营养价值促使砂石骨料脱水污泥土壤化，是降低两者潜在环境风险的有效途径，同时亦可缓解农林土地资源紧张的窘境，其科学理论价值巨大、推广应用前景广阔。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供利用木材加工余料及其生物炭促使砂石骨料脱水污泥土壤化的方法，此方法通过采用木材加工余料及其生物炭改善砂石骨料脱水污泥肥力低下及重金属富集等弊端，二者科学施配，再适当添加其他辅助材料进而土壤化，以为植物生长发育提供优良种植土。
[0006]为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：利用木材加工余料及其生物炭促使砂石骨料脱水污泥土壤化的方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一，木材加工余料预处理：
[0008]1)剔除余料中的非木质素杂质，并将其干燥至含水率≤10％；
[0009]2)将部分余料粉碎至粒径1
‑
2cm，得到生物炭原料；部分粉碎至粒径≤2mm，并用浓度为1.3～1.6％的尿素溶液调节碳氮比至25～30：1，得到腐熟质原料；
[0010]步骤二，生物炭制备：
[0011]1)将生物炭原料送至炭化炉内进行控温限氧热解，得到固体物生物炭，产生的气体经冷凝、静置后，取上层木醋液备用，下层焦油用于制作化工产品；
[0012]2)将固体物生物炭先后在HCL溶液和NaOH溶液中浸泡、振荡1
‑
2h，而后冲洗、烘干、粉碎、筛分，得到改性生物炭颗粒；
[0013]步骤三，固化剂制备：
[0014]取改性生物炭颗粒，并加入固化辅料沸石颗粒与阳离子聚丙烯酰胺，三者按干质量比9～11：0.9～1.1：1.8～2.2混合均匀，得到固化剂；
[0015]步骤四，砂石骨料脱水污泥预处理：
[0016]1)加入完全干化污泥质量1～1.5％的固化剂，并充分混合，通过固化剂的固化稳定作用降低污泥中重金属对植物生长的危害性，得到泥状污泥；
[0017]2)对泥状污泥脱水，含水率降低至8％～10％时粉碎，得到粉状污泥；
[0018]步骤五，腐熟质制备：
[0019]1)取腐熟质原料、发酵菌剂及发酵辅料按干质量比495～505：9.9～10.1：0.99～1.01混合均匀，并投入发酵池，调节初始温度25～30
°
、湿度55～60％，进行好氧发酵30～40d；
[0020]2)发酵期内，每3～5d翻动一次，发酵结束得到含水率为30％～35％的腐熟质；
[0021]步骤六，种植土配制：
[0022]1)取粉状污泥、腐熟质，按干质量比95～105：45～55混合均匀，配制种植土；
[0023]2)取木醋液稀释30～50倍，得到木醋肥，并将其喷洒至种植土，得到终端产品优良种植土。
[0024]步骤二中所述控温限氧热解处理以8～10℃/min的升温速度加热到300～400℃，并保持1～2h，热解期间充填氮气作为保护气。
[0025]步骤二中所述HCL溶液和NaOH溶液浓度均为0.8～1.2mol/L。
[0026]步骤二中所述改性生物炭颗粒粒径≤1.0mm，比表面积为50m2/g～85m2/g。
[0027]步骤三中所述沸石颗粒为pH值7.0～7.5、粒径1.0～1.2mm的多孔性硅酸盐。
[0028]步骤三中所述阳离子聚丙烯酰胺为分子量600～1200万的水溶性高分子聚合物。
[0029]步骤四中所述砂石骨料脱水污泥为砂石骨料生产系统产生的废弃物，主要成分为二氧化硅，粒径＜0.075mm颗粒，体积占比≥85％。
[0030]步骤五中所述发酵菌剂由光合菌、酵母菌、乳酸菌所构成的有益微生物及其胞外酶复合而成，含水率20～30％，有效活菌数≥0.30亿/g。
[0031]步骤五中所述发酵辅料为磷矿粉、硫酸钾、吸水性高分子树脂按干质量比0.9～1.1：0.9～1.1：4.5～5.5混配均匀而成；磷矿粉主要成分为氟磷灰石，粒径0.05～0.07mm；硫酸钾为水溶性钾肥，钾含量≥50％；吸水性高分子树脂pH值6.8～8.0，粒径0.45～0.85mm。
[0032]步骤五中所述腐熟质指标参数：pH值6.3～6.8、有机质含量42～48％、全氮含量2.63～2.87％、全磷含量1.24～1.56％、全钾含量1.16～1.34％。
[0033]步骤六中所述优良种植土指标参数：pH值6.5～7.2、容重1.15～1.45g/cm3、孔隙率53～57％、含水率23～28％、有机质45～55g/kg、全氮2.2～2.5g/kg、有效磷35～45mg/kg、速效钾140～170mg/kg、Cr≤2.5mg/kg、Cu≤30mg/kg、Hg≤2.0mg/kg、Ni≤8.0mg/kg、Zn≤70mg/kg。
[0034]本专利技术有如下有益效果：
[0035]1、本专利技术解决了工程建设废弃物砂石骨料脱水污泥占用土地资源、污染环境等社会问题，实现其资源化、减量化及无害化的利用。
[0036]2、本专利技术将木材加工余料通过制取生物炭及腐熟质两种途径，固化土壤重金属并
改善土壤结构及肥力，促使砂石骨料脱水污泥土壤化。生物炭改性处理增大比表面积和孔容，能有效提高其固化稳定性能；热解产物木醋液富含多种有机化合物，具有增加土壤肥力、促进植物生长的良好功效；发酵菌剂可快速提升堆体温度，降解有毒成分，抑制有害微生物繁殖，加快腐熟速度；硫酸钾补充钾肥的同时形成弱酸性发酵环境，促使磷矿粉逐渐析出有效磷成分，以益于植物吸收利用；吸水性高分子树脂提高土壤水稳性团聚体含量，可减少土壤养分淋溶流失。
[0037]3、本专利技术提供的主要原材料之一砂石骨料脱水污泥主要成分为二氧化硅，是潜在的土壤资源。木材加工余料通过固化重金属、调理结构、提升肥力等多种方式促使砂石骨料脱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用木材加工余料及其生物炭促使砂石骨料脱水污泥土壤化的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，木材加工余料预处理：1）剔除余料中的非木质素杂质，并将其干燥至含水率≤10%；2）将部分余料粉碎至粒径1
‑
2cm，得到生物炭原料；部分粉碎至粒径≤2mm，并用浓度为1.3~1.6%的尿素溶液调节碳氮比至25~30：1，得到腐熟质原料；步骤二，生物炭制备：1）将生物炭原料送至炭化炉内进行控温限氧热解，得到固体物生物炭，产生的气体经冷凝、静置后，取上层木醋液备用，下层焦油用于制作化工产品；2）将固体物生物炭先后在HCL溶液和NaOH溶液中浸泡、振荡1
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2h，而后冲洗、烘干、粉碎、筛分，得到改性生物炭颗粒；步骤三，固化剂制备：取改性生物炭颗粒，并加入固化辅料沸石颗粒与阳离子聚丙烯酰胺，三者按干质量比9~11：0.9~1.1：1.8~2.2混合均匀，得到固化剂；步骤四，砂石骨料脱水污泥预处理：1）加入完全干化污泥质量1~1.5%的固化剂，并充分混合，通过固化剂的固化稳定作用降低污泥中重金属对植物生长的危害性，得到泥状污泥；2）对泥状污泥脱水，含水率降低至8%~10%时粉碎，得到粉状污泥；步骤五，腐熟质制备：1）取腐熟质原料、发酵菌剂及发酵辅料按干质量比495~505：9.9~10.1：0.99~1.01混合均匀，并投入发酵池，调节初始温度25~30℃、湿度55~60%，进行好氧发酵30~40d；2）发酵期内，每3~5d翻动一次，发酵结束得到含水率为30%~35%的腐熟质；步骤六，种植土配制：1）取粉状污泥、腐熟质，按干质量比95~105：45~55混合均匀，配制种植土；2）取木醋液稀释30~50倍，得到木醋肥，并将其喷洒至种植土，得到终端产品优良种植土。2.根据权利要求1所述利用木材加工余料及其生物炭促使砂石骨料脱水污泥土壤化的方法，其特征在于：步骤二中所述控温限氧热解处理以8~10℃/min的升温速度加热到300~400℃，并保持1~2h，热解期间充填氮气作为保护气；步骤二中所述HCL溶液和NaOH溶液浓度均为0.8~1.2mol/L。3.根据权利要求1所述利用木材加工余料及其生物炭促使砂石骨料脱水污泥土壤化的方法，其特征在于：步骤二中所述改性生物炭颗粒粒径≤1.0m...

【专利技术属性】
技术研发人员：晏国顺，周明涛，赵同晖，余凌，李俊琪，申剑，方仲超，邱晓松，朱蒙恩，王世奎，潘炳锟，廖浚成，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：