[发明专利]一种改性沼渣生物炭耦合微生物菌剂及其应用

说明书

本发明提供一种改性沼渣生物炭耦合微生物菌剂及其应用，涉及好氧堆肥添加剂领域，包括制取沼渣生物炭以及对沼渣生物炭予以改性；其中，制取沼渣生物炭包括将秸秆沼渣于105℃下烘至含水率至10％以内，将其破碎成段，于600℃的氮气环境下热解40分钟后停止加热并冷却至室温，随后筛选，于干燥箱中105℃下烘干，制得沼渣生物炭；本发明中改性沼渣生物炭具有丰富的孔隙点、大比表面积，含氧基团等结构功能特性，可通过大量负电荷可以与重金属发生反应，与重金属离子进行络合反应，从而可以钝化重金属，使其从活性较高的形态向活性较低的形态转化，减少重金属有效态含量。

技术领域

本发明涉及好氧堆肥添加剂领域，尤其涉及一种改性沼渣生物炭耦合微生物菌剂及其应用。

背景技术

好氧堆肥是资源化处理处置畜禽粪污的重要途径之一，当前，为提高畜禽养殖的经济效益、缩短生产周期，会在饲料中添加Cu、As、Fe、Zn等元素，导致在利用以畜禽粪便为主要原料时易造成重金属污染，而对于降低好氧堆肥中重金属含量，在于改变畜禽粪便中重金属存在形态，降低其可移动性和可利用性，为此添加孔隙结构发达、比表面积较大，离子交换能力强的生物炭与重金属发生反应，来钝化重金属，或是利用生物炭表面诸如羟基、羧基这类的含氧基团与重金属离子进行络合反应，来减少重金属有效态含量。

沼渣作为沼气发酵后剩余的固体物质，含有丰富的有机质、腐殖酸、N、P、K和微量元素等重要营养成分，其作为肥料在改善土壤肥力上有重要作用，加之，富含木质纤维素的沼渣有较高碳含量，是制备优质生物炭功能材料之一，与其他原料炭相比，沼渣经过厌氧消化后，一定程度上打破了木质纤维素结构，以形成发达的孔隙结构，但以纯沼渣作为碳基的生物炭，仍具有多孔性和活性差等缺陷，对重金属钝化效果有限，需进一步对其进行改性，另外，有通过微生物方法中生物吸附、重金属还原、胞外沉淀、生物矿化等功能实现对重金属的钝化，据此，提出改性沼渣生物炭耦合微生物菌剂的技术，来综合降低以畜禽粪污为主要原料的好氧堆肥中重金属污染风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性沼渣生物炭耦合微生物菌剂及其应用，以解决上述技术问题。

本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：

一种改性沼渣生物炭的制备方法，包括制取沼渣生物炭以及对沼渣生物炭予以改性；

其中，制取沼渣生物炭包括将秸秆沼渣于105℃下烘至含水率至10％以内，将其破碎成段，于600℃的氮气环境下热解40分钟后停止加热并冷却至室温，随后筛选，于干燥箱中105℃下烘干，制得沼渣生物炭；

沼渣生物炭予以改性包括将生物炭置于容器内，按浸渍比1∶2加入50％磷酸溶液，搅拌均匀，静置24小时后，将该混合溶液转移至马弗炉内，在N2环境中以500℃热解2小时，取出冷却后，用去离子水冲洗至pH值无变化，再放置在50℃烘箱内烘干，研磨备用以制得改性沼渣生物炭。

一种微生物菌剂制备方法，包括对蜡样芽孢杆菌以及胶质芽孢杆菌的菌种予以活化，并在活化后扩大培养。

优选的，将蜡样芽孢杆菌于第一培养基中，在37℃条件下，以180r/min培养36小时，获得蜡样芽孢杆菌的种子液；

将胶质芽孢杆菌于第二培养基中，在37℃条件下，120r/min培养36h，获得胶质芽孢杆菌的种子液；

将经菌种活化的蜡样芽孢杆菌的种子液和胶质芽孢杆菌种子液分别接种于第一培养基和第二培养基中，在培养温度为37℃的发酵罐中逐级扩大培养，扩大过程按5％～10％的比例转接，并在发酵液中的有效活菌数为10⁹个/mL及以上时终止培养，获得蜡样芽孢杆菌的发酵液。

优选的，按重量份数计，第一培养基组成成分包括牛肉膏5g、蛋白胨10g、NaCl 5g，蒸馏水1L；