[发明专利]一种牛粪制备土壤改良剂的方法和系统

说明书

本发明提供的一种牛粪制备土壤改良剂的方法，其先将牛粪与牛尿分开，然后对牛粪中的纤维素通过纤维素分解菌群进行分解，分解发酵后的牛粪固态残留物干燥后进行无氧热解，制备生物质炭；牛粪进行分解发酵的产物通过常规的酵母发酵方法生产乙醇，降低反应液中的单糖的含量且提高其中的有机物的种类；酵母发酵后的反应液进行水热反应，生成具有较低的生物降解速度同时又具有大量极性基团的高聚物，水热反应产物与肥料、特定的高聚物粉末混匀后与生物质炭混合，烘干后得到土壤改良剂。该土壤改良剂可以富集重金属离子，且可以在一定范围内调节土壤肥力。本发明还提供了一种牛粪制备土壤改良剂的系统。

技术领域

本发明属于循环农业技术领域，涉及一种牛粪制备土壤改良剂的方法和系统。

背景技术

养牛场，尤其是工业化的养牛场会产生大量的牛粪，牛粪中不仅含有大量的未消化完全的饲料，而且还会自然发酵产生甲烷和二氧化硫等气体，为了避免环境污染和提高资源利用率，现在一般对牛粪进行回收利用。常规的回收利用途径包括堆肥、发酵产沼并制备液态肥、制备饲料。然而，堆肥对牛粪的利用率比较低，周期长；制备饲料对牛粪的处理要求高，且产生其他废物，因此最高效地利用方式为发酵产沼并制备液态肥。然而，发酵产沼并制备液态肥时，产生的沼泥的利用率并不高，许多处理系统在处理时将沼泥直接作为肥料或进行堆肥处理，并没有充分利用沼泥中的有机物。且现有的应用方法中，基本都是将牛粪作为能源或肥料利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种牛粪制备土壤改良剂的方法，能够将牛粪制备成为土壤改良剂，降低土壤中的重金属含量。

本发明的目的还在于提供一种牛粪制备土壤改良剂的系统，以便高效地利用牛粪制备土壤改良剂。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种牛粪制备土壤改良剂的方法，包括步骤：

1）搜集牛粪并分离出尿液；

2）分离尿液后的牛粪通过纤维素分解菌群进行分解发酵，获得牛粪分解混合物；

3）牛粪分解混合物进行固液分离，分别得到牛粪固态残留物和牛粪分解液；

4）牛粪固态残留物干燥后进行无氧热解，制备生物质炭；

牛粪分解液通过酵母菌进行发酵，得到牛粪发酵液；牛粪发酵液经蒸馏除去乙醇后，进行水热反应，得到水热反应液；向水热反应液中加入步骤1）分离的尿液、腐殖酸钠、聚丙烯酸羟乙酯粉末、富马酸—丙烯磺酸共聚体粉末和聚半胱氨酸丙烯酯粉末，混合浓缩后得到改性液态肥；

其中，按照质量计，腐殖酸钠为生物质炭的1%~3%；聚丙烯酸羟乙酯粉末和富马酸—丙烯磺酸共聚体粉末总计为生物质炭的1%~3%；聚半胱氨酸丙烯酯粉末为生物质炭的2%~5%；生物质炭为步骤1）中分离尿液后的牛粪的干重的45%~60%；

5）将改性液态肥与生物质炭混合，烘干后得到土壤改良剂。

优选地，在步骤2）中，所述纤维素分解菌群为从牛瘤胃或羊瘤胃获得的菌群。

优选地，在步骤2）中，分离尿液后的牛粪通过纤维素分解菌群分解的方法为：将分离尿液后的牛粪、玉米粉、大豆粕和纤维素分解菌群混合物加入到预置发酵基液的无氧反应釜中，25~40℃发酵3~8天；其中，所述发酵基液包括0.1~0.3g/L的氯化镁、0.2~0.3g/L的硫酸钾、0.05~0.1g/L的氯化钙、0.3~0.5g/L的硝酸铵；分离尿液后的牛粪在发酵基液的量为50~100g/L，玉米粉的重量为分离尿液后的牛粪的10%~15%，大豆粕的重量为分离尿液后的牛粪的3%~10%。

优选地，在步骤3）中，分离得到的牛粪固态残留物通过步骤2）所述方法进行二次分解。