包含廢白土的重金屬汙染鹽鹼地治理劑及鹽鹼地治理方法與流程

2023-10-10 00:33:19

本發明涉及一種土壤治理劑，特別涉及一種重金屬汙染鹽鹼地治理劑。
背景技術：
：土壤鹽鹼化對土壤理化性質破壞比較大，極不利於許多作物的生長，容易造成作物缺苗或死亡，從而阻礙農業經濟的發展。鹽鹼地由於含鹽量多，有機質量少，酸鹼度高，使土壤腐殖質遭到淋失，土壤結構受到破壞，表現為溼時黏，幹時硬，土表常有白色鹽分積澱，通氣、透水不良，嚴重的會造成植物萎蔫、中毒和爛根死亡。另外，土壤鹼性太大，影響到土壤中的磷、鐵、錳、硼、鋅等營養元素的有效性，易造成大量氮、磷、鉀主要元素以及鐵、鈣、硼等微量元素的缺乏。據統計，中國鹽鹼土面積約有20多萬平方公裡，大約佔我國國土總面積的2.1％。我國到目前為止大約還有80％左右鹽鹼土沒有得到開發利用。在土地資源日益緊張的今天，大面積鹽鹼荒地的開發利用和土壤鹽鹼化的防治已經成為影響我國經濟和社會可持續發展的重要問題。現有的常用的治理方法有化學改良、物理改良、有機肥改良以及生物改良等。土壤改良劑的品種有例如礦物類、有機質、人工合成高分子化合物、有益微生物製劑、硫-膨潤土等。這些改良劑多為普通的液體肥料﹑農家肥或有機質，養分含量比較低，雖能為土壤補充一定的養分，但忽略了土壤理化性質的改善，養分不易釋放，既不治標也不治本。有益微生物製劑種類繁多，大多數已報導或生產的微生物菌劑的改良效果一般，主要是微生物菌劑在鹽鹼地土壤環境下難以存活和繁殖從而限制了其作用發揮，有的微生物菌劑雖然效果較好，但是價格昂貴。cn106278705a公開了一種鹽鹼地改良專用有機肥及其製備方法和應用，有機肥由以下重量百分比的組分組成：食用油脂脫色廢白土90％～92％，中微量元素1％～6％，鹽鹼地改良材料2％～9％；中微量元素由以下重量百分比的組分組成：硫酸鉀35～65％、硫酸銨30～60％、硫酸鋅1～4％、硼砂0.5～2％；鹽鹼地改良材料由以下重量百分比的組分組成：脫硫石膏粉70～100％、硫黃粉0～30％。有機肥的製備方法為：將食用油脂脫色廢白土、中微量元素和鹽鹼地改良材料按照所述的重量百分比混合攪拌均勻，然後添加經過稀釋的ph值酸性調理劑，攪拌混合均勻，調整混合物的ph值為3～4，得鹽鹼地改良專用有機肥，ph值酸性調理劑由以下重量百分比的組分組成：味精生產廢水60～80％、鋼鐵工業h2so4酸洗廢液10～20％、鋼鐵工業hcl酸洗廢液10～20％，ph值酸性調理劑的用量為混合物總重量的5-20％。該專利的有機肥首次在鹽鹼地改良中使用食用油脂脫色廢白土，但是其並未對食用油脂脫色廢白土中油脂的含量進行說明。同時，其採用鋼鐵工業鹽酸和硫酸洗廢液調節ph，因為鋼鐵酸洗廢液裡面含有cr，這會導致大量的cr進入土壤，造成土壤的二次汙染，而且往廢白土中加入鹽酸和硫酸廢液，將廢白土中的微生物全部殺死，破壞微生物的生長的環境，廢白土中的多餘的油脂不能被微生物分解，同時也不能將其轉化成植物易吸收的營養物質，廢白土中的大量營養元素不能被植物吸收利用。此外，廢白土添加量高達90％以上，且油脂未經消耗，含有大量的營養元素，一次性施肥過多，會造成植物的徒長，妨礙花芽形成和開花，此外配方整體上不利於土壤團粒形成。總結而言，該專利的有機肥雖然採用廢白土為原料，但是卻沒有對廢白土進行很好的利用，不能從根本上解決鹽鹼地的治理要求。cn103320137b公開了一種複合微生物菌素鹽鹼地改良劑，所述的改良劑包括微生物、有機液及基質。所述的微生物包括枯草芽孢桿菌(bacillussubtilis)和巨大芽孢桿菌(bacillusmegaterium)，所述的枯草芽孢桿菌和巨大芽孢桿菌的重量份數比為：枯草芽孢桿菌60～80；巨大芽孢桿菌20～40，所述枯草芽孢桿菌為所述枯草芽孢桿菌為枯草芽孢桿菌cgmcc7296、枯草芽孢桿菌cgmcc7297、枯草芽孢桿菌cgmcc7298的混合物；所述巨大芽孢桿菌為cgmcc7337。所述的有機液中包括所述的微生物菌劑發酵產生的蛋白酶，脂肪酶，α-澱粉酶，胺基酸。所述的基質包括雞糞或牛糞、褐煤、磷礦粉、麥飯石。所述的雞糞或牛糞經過200～400℃高溫滅菌；所述的褐煤含20％的腐殖酸；所述磷礦粉、麥飯石均在300目以上。該專利配方複雜，生產不便，添加了大量微生物生長需要的營養物質，成本較高，且鹽鹼地的板結環境下，微生物生長和繁殖受限，治理效果不佳。相比一般的鹽鹼地，重金屬汙染的鹽鹼地的改良治理更為困難，一是汙染物在土壤中移動性差、滯留時間長、不能自然降解、稀釋、流動，會隨著時間的延長在鹽鹼地中越發富集，危害鹽鹼地中種植的植物；二是由於鹽含量高且呈鹼性，植物成活率很低，自然改良極慢。提供一種低成本且能夠從根本上解決重金屬汙染鹽鹼地治理要求的改良劑及治理方法具有重要意義。技術實現要素：本發明的目的之一是提供一種改進的包含廢白土的重金屬汙染鹽鹼地治理劑，該治理劑能夠有效實現重金屬汙染鹽鹼地治理，從根本上解決重金屬汙染鹽鹼地的治理要求，同時本發明成本低。本發明同時還提供一種重金屬汙染鹽鹼地的治理方法，該方法操作方便且可有效實現重金屬汙染鹽鹼地治理。本發明為實現上述目的，本發明採取的一種技術方案如下：一種包含廢白土的重金屬汙染鹽鹼地治理劑，以重量百分比計，其原料配方包括包括廢白土65-80％、複合微生物菌劑0.5-2％、edta4-6％、過磷酸鈣5-10％、鈣鎂磷肥8-15.5％以及香菇多糖1-3％，所述的複合微生物菌劑為枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、側孢芽孢桿菌、涇陽鏈黴菌、膠凍樣芽孢桿菌按培養液體積比為1:1.2-1.6:0.5-0.7:1.2-1.5:0.6-0.9組成的混合物。優選地，複合微生物菌劑為枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、側孢芽孢桿菌、涇陽鏈黴菌、膠凍樣芽孢桿菌培養液的體積比為1:1.4-1.5:0.5-0.6:1.2-1.3:0.8-0.9組成的混合物。最優選地，枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、側孢芽孢桿菌、涇陽鏈黴菌、膠凍樣芽孢桿菌培養液的體積比為1:1.5:0.6:1.3:0.8。根據本發明，所述廢白土為油脂脫色處理廢白。油脂精煉過程中，一般加活性白土進行脫色，油脂脫色處理後被分離出來的白土含有20-30％的油。對於這些含有20-30％的油的白土，一些廠家會進行二次深度壓榨，獲得混合油和含油5-8％的含油廢白土。本發明可以採用這些含20-30％油的廢白土或含油5-8％的廢白土。然而，作為本發明的優選方案，優選採用含油率為12wt％-15wt％的廢白土，一方面，經過發明人大量實驗研究表明，含油率為10wt％-18wt％的廢白土能夠很好的所述的複合微生物的繁殖提供很好的生長環境，用含油率為5-8％的廢白土與微生物混合，不夠支持長期微生物的生長，需要額外再添加營養物質才能保證微生物的正常生長，如用不經過二次處理的廢白土與微生物混合，將其施到鹽鹼地土壤中，微生物會來不及分解，導致大量的油脂充斥在土壤中，這樣會導致大量的空氣不能進來，造成了微生物不能正常生長。另一方面，發明人發現由經過脫色後的含有20-30％的廢白土經過常溫物理壓榨可獲得含油率為12-15％的廢白土。因此，特別優選12-15％的廢白土作為本發明的原料，可以實現成本最低化(油脂精煉過程中，通常使用油重2-5％的白土進行脫色，經過脫色後的廢白土中一般吸附有20-50％的油脂，然後再對脫色後的廢白土進行二次處理，降低裡面油脂的含量，目前市場的處理工藝主要有溶劑萃取法、高溫物理壓榨法，其中溶劑萃取法處理過的廢白土，其裡面的含油率比較低，基本上油脂都被萃取出來，但會造成大量的溶劑的使用和浪費，同時由於使用大量溶劑，增加大量的處理成本，造成處理廢白土經濟效益不高；經過高溫物理壓榨法處理廢白土，其裡面的含油率大概在5-8％左右，這種方法需要用天然氣加熱，也會增加處理成本，採用常溫物理壓榨可以大幅降低成本)的同時取得最優的效果。根據本發明，組成上述原料配方的各組分單獨包裝。本發明還提供一種重金屬汙染鹽鹼地治理方法，其採用本發明上述的包含廢白土的重金屬汙染鹽鹼地治理劑，且包括如下步驟：(1)將複合微生物菌劑加入到廢白土中，控制溫度為28-35℃保持3-5周，使微生物繁殖，得到治理劑a組份；(2)將過磷酸鈣作為治理劑b組份，將其均勻撒在鹽鹼地的表面，然後進行翻耕和撒水，保持5-15天；(3)將edta、鈣鎂磷肥和香菇多糖作為改良劑c組份，將其均勻撒在鹽鹼地的表面，然後進行翻耕和撒水，保持5-10天；(4)將治理劑a組份均勻撒在經過步驟(3)處理的鹽鹼地的表面，並進行翻耕，使混合均勻，保持5-10天。首先將b組份加入到土壤中，一方面可以調節土壤ph，另一方面可以活化和激活土壤中的重金屬，同時過磷酸鈣可以部分絡合土壤中的重金屬，然後將c組份加入到土壤中進行土壤重金屬的固化穩定化，最後再將a組份加入，進一步吸附和固化土壤中的重金屬離子，從而能夠最大限度處理土壤中的重金屬離子，達到治理目的。進一步地，所述複合微生物菌劑的製備方法為：將枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、側孢芽孢桿菌、涇陽鏈黴菌、膠凍樣芽孢桿菌的菌粉分別經過激活和馴化培養後製成各自的培養液，然後將培養液混合均勻即得。枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、側孢芽孢桿菌、涇陽鏈黴菌、膠凍樣芽孢桿菌的菌粉均是已知道的，可通過商購獲得，激活和馴化培養方法按照並已知的程序或廠家建議的方式進行。優選地，每克所述治理劑a組份中，枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、側孢芽孢桿菌、涇陽鏈黴菌、膠凍樣芽孢桿菌的活菌數分別大於3.5x108、2.7x108、3.5x107、3.0x108和2.0x108。進一步地，步驟(1)中，在保持過程中，每周翻動3-4次通氣。且優選保持3周。進一步地，步驟(2)中，翻耕深度為18-25cm，優選為約20cm。撒水以使翻耕土層溼潤即可。優選地，該步驟中保持5-10天。進一步地，步驟(3)中，翻耕深度為18-25cm，優選為約20cm。優選地，該步驟中保持5-7天。進一步地，步驟(4)中，翻耕深度為18-25cm，優選為約20cm。根據本發明，治理劑的投加量可根據土壤的鹽鹼度和重金屬汙染情況相應添加。一般的，治理劑的投加量為150-200kg/畝。與現有技術相比，本發明的有益效果如下：(1)廢白土呈酸性，能夠與呈鹼性的鹽鹼地中和，配合微生物的使用，能夠有效的降低鹽鹼地土壤的ph值，同時廢白土在土壤中可以為微生物提供繁殖所需要的營養元素且同時不會造成營養過多而造成植物徒長。(2)本發明經過實驗研究發現，將枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、側孢芽孢桿菌、涇陽鏈黴菌、膠凍樣芽孢桿菌按特定比例混合後，可以在廢白土存在下，在鹽鹼地的環境中達到協同生長和繁殖，如果缺少膠凍芽孢桿菌，菌劑中的地衣芽孢桿菌、側孢芽孢桿菌和涇陽鏈黴菌基本無法存活發現，如果除去地衣芽孢桿菌，在混合培養混合菌劑時會有大量的雜菌產生，從而抑制菌劑中有益菌的生長，造成個批次之間的菌劑的質量不穩定，造成對鹽鹼地修復效果達不到要求，這幾種菌劑的復配，能夠提高其協同耐抗鹼能力，能夠在鹽鹼地土壤中很好的發酵，支持在鹽鹼地上植物的生長。(3)本發明配方中，過磷酸鈣中的鈣離子、鈣鎂磷肥中的鈣離子和廢白土中鈣離子可與鹽鹼地中碳酸根離子和碳酸氫根離子發生化學反應，生成碳酸鈣和碳酸氫鈣，其中碳酸鈣不溶於水，碳酸氫鈣微溶於水，碳酸鈣和碳酸氫鈣的性質可以促使土壤形成球粒結構，球粒結構可以包裹部分鈉離子，同時降低土壤的容重，增加土壤的通水性，使得土壤中的重金屬離子與edta和磷酸根形成沉澱，能夠有效的降低土壤中的重金屬離子，配方中香菇多糖可以促進植物對土壤中的營養元素進行吸收，抑制土壤土傳疾病的傳播。全部配方組分協同作用，有效改良鹽鹼地土壤和去除重金屬。(4)配方中所用的原料最終都轉化為植物生長可吸收利用的元素，不會造成土壤的二次汙染，且其中實現了廢白土的資源再利用，有助於減少環境汙染。具體實施方式以下結合具體的實施例對本發明做進一步詳細的說明，實施例中未註明的條件為本領域常規的條件。在述及物質的用量或投加量或含量時，除非特別說明，均指重量。以下實施例中用到的複合微生物菌劑，製備方法如下：微生物菌通過商購獲得，並在使用前按照已知的程序或廠家建議的方式進行激活和馴化培養，然後將枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、側孢芽孢桿菌、涇陽鏈黴菌、膠凍樣芽孢桿菌培養液按照體積比1:1.5:0.6:1.3:0.8復配在一起，控制溫度在28-32℃即可。實施例1本例提供一種重金屬汙染鹽鹼地治理劑，以重量百分比計，其原料配方包括廢白土70％、複合微生物菌劑1％、edta5％、過磷酸鈣8％、鈣鎂磷肥13％以及香菇多糖3％。其中廢白土含油率為約13-14％。各組分獨立包裝。實施例2本例提供一種重金屬汙染鹽鹼地治理劑，以重量百分比計，其原料包括廢白土80％、複合微生物菌劑1.5％、edta4％、過磷酸鈣5％、鈣鎂磷肥8％以及香菇多糖1.5％。其中廢白土含油率為約12-13％。各組分獨立包裝。實施例3本例提供一種重金屬汙染鹽鹼地治理劑，其基本同實施例1，不同的是，其中廢白土含油率為約6-8％。實施例4本例提供一種重金屬汙染鹽鹼地治理劑，其基本同實施例1，不同的是，其中廢白土含油率為約20-22％。對比例1本例提供一種重金屬汙染鹽鹼地治理劑，其基本同實施例1，不同的是，其中複合微生物菌劑為枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、側孢芽孢桿菌、涇陽鏈黴菌按比例1:1.5:0.6:1.3混合組成。對比例2本例提供一種重金屬汙染鹽鹼地治理劑，其基本同實施例1，不同的是，其中複合微生物菌劑為枯草芽孢桿菌、側孢芽孢桿菌、涇陽鏈黴菌、膠凍芽孢桿菌按比例1:0.6:1.3:0.8混合組成。對比例3本例提供一種重金屬汙染鹽鹼地治理劑，以重量百分比計，其原料配方包括廢白土72％、複合微生物菌劑1％、過磷酸鈣9％、鈣鎂磷肥14％以及香菇多糖4％，其中廢白土含油率為約13-14％。各組分獨立包裝。實施例5利用實施例1-4以及對比例1-3的治理劑進行重金屬汙染鹽鹼地治理試驗，具體如下：1.實驗鹽鹼地情況：山西省大同市天鎮縣三十鋪鄉蘭玉堡村中度鹽鹼土壤，其ph值在8.5左右，將鹽鹼地劃分為8個等面積區域，每個區域0.05畝。2.供試作物：水稻，2016年4月下旬播種，8月下旬收穫。3.治理劑用量：180kg/畝。4.供試方法：先對鹽鹼地進行治理，然後在治理後的土地上種植作物，其中治理方法如下：將各配方中的複合微生物菌劑加入到廢白土中，控制溫度為約30-32℃保持3周，得到治理劑a組份，測其中活菌數，結果參見表1；將過磷酸鈣作為改良劑b組份，將其均勻撒在鹽鹼地的表面，然後進行翻耕和撒水，保持10天；然後將edta、鈣鎂磷肥和香菇多糖作為改良劑c組份，將其均勻撒在鹽鹼地的表面，然後進行翻耕20cm和撒水(潤溼即可)，保持7天；最後將改良劑a組份均勻撒在鹽鹼地的表面，並進行翻耕20cm，使混合均勻，保持7天，土地改良即完成。檢測土壤各項指標，結果參見表2，其中重金屬指標見表3。表1表2表3序號鎘(mg/kg)鉻(mg/kg)鉛(mg/kg)汞(mg/kg)銅(mg/kg)空白土壤0.4989290.997.150.396158.55實施例10.2426228.560.330.226846.56實施例20.2381239.359.100.255847.02實施例30.3124271.583.120.312450.15實施例40.3958269.280.360.324250.83對比例10.4059273.189.150.341155.15對比例20.3945278.688.460.352155.86對比例30.2601227.469.990.283050.16進一步對治理完成後的土壤按照常規的作物進行常規種植和施肥管理，在水稻插秧前，結合整地，田間管理和水分管理按日常操作，對作物的各項指標進行檢測，結果參見表4。表4序號株高(cm)穴數/m3穗數/m3穗長(cm)產量(kg/畝)實施例188.73050517.8689.8實施例288.43050318.1697.9實施例383.83043913.5429.9實施例484.63042914.2462.5對比例184.43043415.7539.4對比例282.73044915.1446.8對比例386.33047217.0631.6以上試驗結果表明，採用本發明配方的治理劑及治理方法成功實現對重金屬汙染鹽鹼地的治理，治理效果顯著。當前第1頁12