一种发酵调节磷石膏制备盐碱地土壤改良剂方法

摘要

本发明涉及固废资源化利用技术领域，尤其是一种发酵调节磷石膏制备盐碱地土壤改良剂方法，利用磷石膏调整含水率研磨，实现氟、磷等若干养分充分裸露出来，再利用鸡粪烘干，稳定鸡粪中的养分含量，且保障加入到磨料内后，能够吸收并调节磨料的含水量，达到满足发酵处理要求，再利用装袋密封发酵处理，提升了土壤改良剂施用到盐碱地土壤中后，能够减低土壤盐分含量，降低pH值，有助于缓解盐碱地对农作物的影响，促进农作物正常生长。

说明书

技术领域

本发明涉及固废资源化利用技术领域，尤其是一种发酵调节磷石膏制备盐碱地土壤改良剂方法。

背景技术

磷石膏是湿法磷酸工艺所排放出来的工业废渣，一般每生产1吨湿法磷酸(以P

目前，磷石膏资源化综合利用得到了初步研究，且取得了相应的成效，使得磷石膏被广泛应用于建材、化工、农业方面，例如：在建材方面，将磷石膏作为原料生产砌块、保温砖、水泥等；在化工方面，将磷石膏作为原料生产硫酸、造纸等；在农业方面，将磷石膏作为原料制备肥田剂、土壤改良剂、土壤调理剂等。其中，由于建材、化工等方面所需要采用的硫铁矿、天然石膏等原料易得，品相相比磷石膏更加优异，且价格低廉，导致磷石膏在建材、化工领域应用量并不显著；同时将磷石膏用于农业方面却取得了可喜的效果，加快了磷石膏在农业方面的应用。然而，磷石膏应用于农业方面依然面临着众多难题，例如：磷石膏中含有少量的氟、重金属等污染物，使得应用于农业中后，会随着雨水冲刷进入到土壤环境中，导致土壤受到污染。

鉴于此，本研究团队着眼于磷石膏在农业应用方面存在的诸多缺陷，开展磷石膏用于土地综合整治和生态修复技术及应用示范(黔科合服企[2018]4011)立项研究，确定立项研究方向(如图1所示)：①以磷石膏作为原料，将磷石膏高温无害化处理，加大磷石膏消纳量，制备成土壤改良剂；②以磷石膏作为原料添加制备农用肥；③以磷石膏作为原料，针对盐碱地制备改良剂；④以磷石膏作为原料，利用重结晶法改性制备土壤调理剂。

基于上述立项研究方向，本研究由项目组成员田娟负责，侧重将磷石膏作为原料发酵制备适宜盐碱地土壤改良的改良剂，并对现有技术中关于磷石膏为原料发酵制备盐碱地用改良剂方面的技术进展进行检索分析，可知：已经出现了将磷石膏发酵或者与发酵料进行混合制备盐碱地改良剂的，例如：专利申请号为201310262124.2公开了能够有效降低盐碱土壤pH，起到疏松土壤，改善土壤结构和通气状态的土壤改良剂，将磷石膏干燥-粉碎成石膏粉；将废菌包和酒糟干燥粉碎，混合均匀发酵，翻堆发酵10-30天后，再将磷石膏加入混合均匀，加水调节，堆置发酵，干燥，得到土壤改良剂，具有改善土壤碱性环境，缓解土壤对作物生长的限制，促进了作物生长。该法中能够大量使用磷石膏，加快磷石膏的消纳，但是对盐碱地土壤改良性能依然较差，改良效果依然不理想。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种发酵调节磷石膏制备盐碱地土壤改良剂方法，简化磷石膏用于盐碱地土壤改良剂制备的工艺，降低改良剂制备成本，且改善改良剂对盐碱地土壤改良效果，加大改良剂的应用范围，提升磷石膏用量，加快磷石膏堆存量消纳，减轻磷化工企业负担。

具体是通过以下技术方案得以实现的：

本发明创造的目的之一是提供发酵调节磷石膏制备盐碱地土壤改良剂方法，包括如下步骤：

(1)将磷石膏加入研磨机中，调整含水率并研磨制备成磨料；

(2)将鸡粪烘干至恒重；

(3)将鸡粪与磨料按照质量比为4:1-2搅拌混合均匀，装袋，密封，放置于自然环境中发酵至少30天，烘干，即得。

为了能够向磷石膏中补充有机质和水分，优选，所述的步骤(1)，是采用沼液调整含水率，且所述沼液与所述磷石膏的液固质量比为1:0.5-1。

为了保障发酵制备土壤改良剂的性能优异，优选，所述的步骤(1)，研磨后还包括过100目筛。

为了避免温度过高导致有机质受损，温度过低导致烘干时间较长，工艺周期长等缺陷，优选，所述的步骤(2)，是采用60℃的恒温烘干至恒重。更优选，所述的步骤(3)，烘干是采用温度为60℃，搅拌速度为100r/min下烘干至恒重。

本发明创造的目的之二在于提供上述方法制备的盐碱地土壤改良剂。

本发明创造的目的之三在于提供上述方法制备的盐碱地土壤改良剂在盐碱地改良中的应用，使用时，将盐碱地土壤改良剂与盐碱地土壤按照质量比1:30拌合均匀。

与现有技术相比，本发明创造的技术效果体现在：

①利用磷石膏调整含水率研磨，实现氟、磷等若干养分充分裸露出来，再利用鸡粪烘干，稳定鸡粪中的养分含量，且保障加入到磨料内后，能够吸收并调节磨料的含水量，达到满足发酵处理要求，再利用装袋密封发酵处理，提升了土壤改良剂施用到盐碱地土壤中后，能够减低土壤盐分含量，降低pH值，有助于缓解盐碱地对农作物的影响，促进农作物正常生长。

②本发明创造工艺流程简单，易于操作和控制，易于产业化实施，且利用鸡粪、沼液中存在的微生物，采用装袋密封后的厌氧发酵处理，保障了土壤改良剂能够对盐碱地土壤补充养分的同时，改善盐碱地土壤结构，降低盐分含量，降低pH值，缓解对农作物生长的影响，有助于保障农作物正常生长。

附图说明

图1为本发明创造所在项目立项研究的整体研究方向示意图。

图2为本发明创造工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。

实施例1

将磷石膏按照液固质量比为1:0.5加水在研磨机中研磨制备成磨料(过100目筛)，将鸡粪采用60℃恒温烘干至恒重，得干鸡粪；将干鸡粪与磨料按照质量比为2:1混合均匀，采用塑料袋装袋后，密封塑料袋袋口，自然环境中放置发酵30天，再采用60℃恒温、100r/min搅拌速度烘干至恒重，即得。

实施例2

如图2所示，磨料制备所加的水采用从沼气池内分离出来的沼液代替，其他按照实施例1的制备方式进行制备，即得。

实施例3

如图2所示，磨料制备时，液固质量比为1:1混合研磨，且干鸡粪与磨料质量比为4:1混合，其他步骤按照实施例2的制备方式进行制备，即得。

对比例1：直接采用磷石膏作为土壤改良剂。

对比例2：直接采用实施例1制备的干鸡粪作为土壤改良剂。

为了能够充分验证本发明创造所得的土壤改良剂对盐碱地适应性改良的效果，本研究团队在试验室内进行土壤碱性污染改良试验，具体试验过程和结果如下所述：

盐分隔离试验：

试验时间：2020年6月-10月；

试验地点：贵州省化工研究院试验室；

试验土壤：从贵州省化工研究院办公楼旁的菜地里采集；

试验方法：取直径为4cm，长度为20cm的塑料管，将塑料管一端封堵，并从塑料管的另一端先灌入1cm深的土壤，再向其中灌入3cm深的土壤改良剂，再采用土壤灌入至距离塑料管管口1cm处，再将塑料管封堵的一端(底端)打开；灌入填充所采用的土壤改良剂分别为实施例1-3，对比例1和对比例2所得的土壤改良剂。

取直径为20cm，深度为30cm的塑料盆，在塑料盆盆口上搭设若干用于固定塑料管的固定架，再将塑料管竖直安装在固定架上，使得塑料管底端距离塑料盆底部的距离为1cm，再向塑料盆内注入碳酸氢钠溶液(浓度为0.2mol/L)，注入量使得碳酸氢钠溶液的深度达到20cm，待处理时间达到24h后，将位于土壤改良剂层上端1cm深度之上的土壤倒出，采用2倍重量的去离子水，以1000r/min搅拌处理10min后，过滤掉固体物质，取溶液分析pH值和电导率，其结果如表1所示。

离子交换试验：

将土壤改良剂与土壤按照质量比为1:30搅拌混合，得到拌合土壤；按照盐分隔离试验进行塑料管内灌入土壤操作，先采用土壤灌入塑料管1cm深，再采用拌合土壤灌入至距离管口1cm处，其他按照盐分隔离试验操作进行操作，测定溶液的pH值和电导率，其结果如表1所示。

本发明创造研究者在试验过程，采用不添加任何土壤改良剂进行处理组作为空白组，经对空白组处理检测得知：pH为9.52，电导率(EC)为1095μs/cm。

表1

由表1数据可知，本发明创造所得土壤改良剂能够有效降低土壤pH和电导率，降低土壤盐碱化程度，减轻盐碱地对农作物所带来的影响；且本发明创造经过补充了鸡粪等有机质成分，能够向需要改良的盐碱地土壤中补充有机质成分，达到促进农作物生长的目的。对于在本发明创造其他未尽事宜，本领域技术人员可以参照现有技术或者本领域技术人员所熟知的公知常识，常规技术手段加以实现。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。