[发明专利]用于改良退化土壤的混合生物质炭及其制备方法

说明书

本发明涉及一种可用于改良退化土壤的混合生物质炭及其制备方法，该混合生物质炭由质量比为7∶3的黑木耳菌糠和鸡粪混合物的生物质炭和玉米秸秆生物质炭混合而成；所述黑木耳菌糠和鸡粪混合物的生物质炭由质量比为黑木耳菌糠∶鸡粪＝1∶2.5的混合粉在300‑350℃无氧条件下热裂解2‑3小时获得，所述玉米秸秆生物质炭由玉米秸秆粉在550‑600℃无氧条件下热裂解2‑3小时后，经过臭氧氧化0.5‑1小时获得。该混合生物质炭，同时具有土壤固碳、营养物质缓释、重金属固定等功能并具有较低有毒炭化副产物含量的特性。

技术领域：本发明涉及农业废物物资源化利用技术领域，具体一种可用于改良退化土壤的混合生物质炭及其制备方法。

背景技术：在缺氧或厌氧条件下进行热裂解来制备生物质炭是玉米秸秆资源化利用的一个重要途径，由于玉米秸秆营养元素缺乏，因此玉米秸秆生物质炭的应用范围窄，主要是用于土壤固碳以及用来生产生物质炭基有机肥等。黑木耳菌糠是栽培黑木耳后的剩余基质，由于黑木耳在生长过程中将木质素转化为纤维素或半纤维素，并且吸收大量的营养元素，因此黑木耳菌糠具有氨基酸、菌体多糖含量高，木质素和Na、K、Ca、Mg等离子含量低以及密度低等特点，在养殖废弃物除臭和生产生物质炭方面具有明显的优势。随着养鸡场规模化程度的增加，鸡粪中的氨和硫化氢等臭味物质以及重金属、类固醇激素、抗生素抗性菌株和抗性基因、有害的虫卵和致病菌等的危害性日益严重，可以利用菌糠来降低鸡粪中挥发性臭味物质的释放，而将鸡粪制备成生物质炭又可固定重金属、消除抗生素抗性菌及其抗性基因、杀灭虫卵和致病菌，但由于鸡粪尤其是鸡粪生物质炭中的氮、碱金属和其他盐分的含量非常高，导致使用单一鸡粪制备的生物质炭时存在营养失衡和容易产生二次污染的缺点，而高温制备鸡粪生物质炭时又会导致氮及锌的大量损失、生物质炭碱性过高以及营养物质利用率低的问题。

传统上利用农业废弃物制备生物质炭主要是考虑到土壤固炭功能，由于养殖废弃物中营养物质丰富，并且随着我国农田化肥减施政策的实施，因此在生物质炭利用上如果兼顾土壤固炭和提供营养物质的双重功能会更具现实意义。鸡粪中营养物质含量丰富，而黑木耳菌糠中营养元素含量较少，因此将二者复合制备生物质炭可以实现功能互补，均衡营养，从而克服单一使用带来的各种问题。低温快速热裂解制备的生物质炭由于裂解不完全，碳骨架结构中含有较多的脂肪族开链结构的组分，水溶性强，生物可利用性高。而高温慢速热裂解制备的生物质炭的主要组分是难溶性的芳香族化合物，生物可利用性低，在环境中的稳定性高。因此需要根据原料中营养物质的含量情况来采用相应的热裂解温度和升温速度来制备相应的生物质炭，从而可克服使用单一生物质炭时可能产生的各种弊端，实现生物质炭的功能互补和更高层次的资源化利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于改良退化土壤的混合生物质炭及其制备方法，该混合生物质炭，同时具有土壤固碳、营养物质缓释、重金属固定等功能并具有较低有毒炭化副产物含量的特性。

本发明用于改良退化土壤的混合生物质炭，由质量比为7∶3的黑木耳菌糠和鸡粪混合物的生物质炭和玉米秸秆生物质炭混合而成；所述黑木耳菌糠和鸡粪混合物的生物质炭由质量比为黑木耳菌糠∶鸡粪＝1∶2.5的混合粉在300-350℃无氧条件下热裂解2-3小时获得，所述玉米秸秆生物质炭由玉米秸秆粉在550-600℃无氧条件下热裂解2-3小时后，经过臭氧氧化0.5-1小时获得。

本发明用于改良退化土壤的混合生物质炭的制备方法，包括以下步骤：

a.将黑木耳菌糠风干含水率达10％以下、粉碎、过2mm孔径筛后，与鸡粪混合均匀，黑木耳菌糠与鸡粪的干重比为1∶2.5，再次风干至含水率小于10％时粉碎、过2mm筛后以30-35℃/min的升温速度在300-350℃无氧条件下热裂解2-3小时，制得黑木耳菌糠和鸡粪混合物的生物质炭；

b.将玉米秸秆收获后风干，含水率低于10％时，机械粉碎后过2mm孔径筛，以10-15℃/min的升温速度在550-600℃无氧条件下热裂解2-3小时，待冷却后在通入臭氧的容器中进行氧化0.5-1小时后，空气中放置10-15min，制得玉米秸秆生物质炭；