利用废白土的重金属污染盐碱地治理剂及盐碱地治理方法 |
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| 申请号 | CN201710205955.4 | 申请日 | 2017-03-31 | 公开(公告)号 | CN106905984A | 公开(公告)日 | 2017-06-30 |
| 申请人 | 上海立昌环境工程股份有限公司; | 发明人 | 许海; 高素萍; 谢爱军; 常立; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种利用废白土的重金属污染盐 碱 地治理剂和治理方法，治理剂的原料配方包括废白土50‑70％、复合 微 生物 菌剂0.5‑2％、腐植酸10‑15％、2‑疏基苯并噻唑4‑6％、芸苔素内酯0.05％‑0.1％以及 硅 酸镁 铝 13.95‑28.6％，所述的复合微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、泾阳链霉菌、胶冻样芽孢杆菌按培养液体积比为1:1.2‑1.6:0.5‑0.7:1.2‑1.5:0.6‑0.9组成的混合物。采用本发明治理剂并结合本发明治理方法能够有效实现盐碱地特别是重金属污染盐碱地的改良，从根本上解决盐碱地的治理要求，同时本发明成本低，可实现资源再利用，降低环境污染。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种利用废白土的重金属污染盐碱地治理剂，其特征在于：以重量百分比计，所述重金属污染盐碱地治理剂的原料配方包括废白土50-70％、复合微生物菌剂0.5-2％、腐植酸 |
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| 说明书全文 | 利用废白土的重金属污染盐碱地治理剂及盐碱地治理方法技术领域背景技术[0002] 土壤盐碱化对土壤理化性质破坏比较大，极不利于许多作物的生长，容易造成作物缺苗或死亡，从而阻碍农业经济的发展。盐碱地由于含盐量多，有机质量少，酸碱度高，使土壤腐殖质遭到淋失，土壤结构受到破坏，表现为湿时黏，干时硬，土表常有白色盐分积淀，通气、透水不良，严重的会造成植物萎蔫、中毒和烂根死亡。另外，土壤碱性太大，影响到土壤中的磷、铁、锰、硼、锌等营养元素的有效性，易造成大量氮、磷、钾主要元素以及铁、钙、硼等微量元素的缺乏。据统计，中国盐碱土面积约有20多万平方公里，大约占我国国土总面积的2.1％。我国到目前为止大约还有80％左右盐碱土没有得到开发利用。在土地资源日益紧张的今天，大面积盐碱荒地的开发利用和土壤盐碱化的防治已经成为影响我国经济和社会可持续发展的重要问题。 [0003] 现有的常用的治理方法有化学改良、物理改良、有机肥改良以及生物改良等。土壤改良剂的品种有例如矿物类、有机质、人工合成高分子化合物、有益微生物制剂、硫-膨润土等。这些改良剂多为普通的液体肥料﹑农家肥或有机质，养分含量比较低，虽能为土壤补充一定的养分，但忽略了土壤理化性质的改善，养分不易释放，既不治标也不治本。有益微生物制剂种类繁多，大多数已报道或生产的微生物菌剂的改良效果一般，主要是微生物菌剂在盐碱地土壤环境下难以存活和繁殖从而限制了其作用发挥，有的微生物菌剂虽然效果较好，但是价格昂贵。 [0004] CN106278705A公开了一种盐碱地改良专用有机肥及其制备方法和应用，有机肥由以下重量百分比的组分组成：食用油脂脱色废白土90％～92％，中微量元素1％～6％，盐碱地改良材料2％～9％；中微量元素由以下重量百分比的组分组成：硫酸钾35～65％、硫酸铵30～60％、硫酸锌1～4％、硼砂0.5～2％；盐碱地改良材料由以下重量百分比的组分组成： 脱硫石膏粉70～100％、硫黄粉0～30％。有机肥的制备方法为：将食用油脂脱色废白土、中微量元素和盐碱地改良材料按照所述的重量百分比混合搅拌均匀，然后添加经过稀释的pH值酸性调理剂，搅拌混合均匀，调整混合物的pH值为3～4，得盐碱地改良专用有机肥，pH值酸性调理剂由以下重量百分比的组分组成：味精生产废水60～80％、钢铁工业H2SO4酸洗废液10～20％、钢铁工业HCL酸洗废液10～20％，pH值酸性调理剂的用量为混合物总重量的5- 20％。该专利的有机肥首次在盐碱地改良中使用食用油脂脱色废白土，但是其并未对食用油脂脱色废白土中油脂的含量进行说明。同时，其采用钢铁工业盐酸和硫酸洗废液调节pH，因为钢铁酸洗废液里面含有Cr，这会导致大量的Cr进入土壤，造成土壤的二次污染，而且往废白土中加入盐酸和硫酸废液，将废白土中的微生物全部杀死，破坏微生物的生长的环境，废白土中的多余的油脂不能被微生物分解，同时也不能将其转化成植物易吸收的营养物质，废白土中的大量营养元素不能被植物吸收利用。此外，废白土添加量高达90％以上，且油脂未经消耗，含有大量的营养元素，一次性施肥过多，会造成植物的徒长，妨碍花芽形成和开花，此外配方整体上不利于土壤团粒形成。总结而言，该专利的有机肥虽然采用废白土为原料，但是却没有对废白土进行很好的利用，不能从根本上解决盐碱地的治理要求。 [0005] CN103320137B公开了一种复合微生物菌素盐碱地改良剂，所述的改良剂包括微生物、有机液及基质。所述的微生物包括枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)和巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)，所述的枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌的重量份数比为：枯草芽孢杆菌60～80；巨大芽孢杆菌20～40，所述枯草芽孢杆菌为所述枯草芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌CGMCC7296、枯草芽孢杆菌CGMCC7297、枯草芽孢杆菌CGMCC7298的混合物；所述巨大芽孢杆菌为CGMCC 7337。所述的有机液中包括所述的微生物菌剂发酵产生的蛋白酶，脂肪酶，α-淀粉酶，氨基酸。所述的基质包括鸡粪或牛粪、褐煤、磷矿粉、麦饭石。所述的鸡粪或牛粪经过200～400℃高温灭菌；所述的褐煤含20％的腐殖酸；所述磷矿粉、麦饭石均在300目以上。该专利配方复杂，生产不便，添加了大量微生物生长需要的营养物质，成本较高，且盐碱地的板结环境下，微生物生长和繁殖受限，治理效果不佳。 [0006] 相比一般的盐碱地，重金属污染的盐碱地的改良治理更为困难，一是污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能自然降解、稀释、流动，会随着时间的延长在盐碱地中越发富集，危害盐碱地中种植的植物；二是由于盐含量高且呈碱性，植物成活率很低，自然改良极慢。提供一种低成本且能够从根本上解决重金属污染盐碱地治理要求的改良剂及治理方法具有重要意义。 发明内容[0007] 本发明的目的之一是提供一种改进的利用废白土的重金属污染盐碱地治理剂，该治理剂能够有效实现重金属污染盐碱地治理，从根本上解决重金属污染盐碱地的治理要求，同时本发明成本低。 [0008] 本发明同时还提供一种重金属污染盐碱地的治理方法，该方法操作方便且可有效实现重金属污染盐碱地治理。 [0009] 本发明为实现上述目的，本发明采取的一种技术方案如下： [0010] 一种利用废白土的重金属污染盐碱地治理剂，以重量百分比计，其原料配方包括包括废白土50-70％、复合微生物菌剂0.5-2％、腐植酸10-15％、2-疏基苯并噻唑4-6％、芸苔素内酯0.05％-0.1％以及硅酸镁铝13.95-28.6％，所述的复合微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、泾阳链霉菌、胶冻样芽孢杆菌按培养液体积比为1:1.2-1.6:0.5-0.7:1.2-1.5:0.6-0.9组成的混合物。 [0011] 优选地，复合微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、泾阳链霉菌、胶冻样芽孢杆菌培养液的体积比为1:1.4-1.5:0.5-0.6:1.2-1.3:0.8-0.9组成的混合物。最优选地，枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、泾阳链霉菌、胶冻样芽孢杆菌培养液的体积比为1:1.5:0.6:1.3:0.8。 [0012] 根据本发明，所述废白土为油脂脱色处理废白。油脂精炼过程中，一般加活性白土进行脱色，油脂脱色处理后被分离出来的白土含有20-30％的油。对于这些含有20-30％的油的白土，一些厂家会进行二次深度压榨，获得混合油和含油5-8％的含油废白土。本发明可以采用这些含20-30％油的废白土或含油5-8％的废白土。然而，作为本发明的优选方案，优选采用含油率为12wt％-15wt％的废白土，一方面，经过发明人大量实验研究表明，含油率为10wt％-18wt％的废白土能够很好的所述的复合微生物的繁殖提供很好的生长环境，用含油率为5-8％的废白土与微生物混合，不够支持长期微生物的生长，需要额外再添加营养物质才能保证微生物的正常生长，如用不经过二次处理的废白土与微生物混合，将其施到盐碱地土壤中，微生物会来不及分解，导致大量的油脂充斥在土壤中，这样会导致大量的空气不能进来，造成了微生物不能正常生长。另一方面，发明人发现由经过脱色后的含有20-30％的废白土经过常温物理压榨可获得含油率为12-15％的废白土。因此，特别优选12- 15％的废白土作为本发明的原料，可以实现成本最低化(油脂精炼过程中，通常使用油重2- 5％的白土进行脱色，经过脱色后的废白土中一般吸附有20-50％的油脂，然后再对脱色后的废白土进行二次处理，降低里面油脂的含量，目前市场的处理工艺主要有溶剂萃取法、高温物理压榨法，其中溶剂萃取法处理过的废白土，其里面的含油率比较低，基本上油脂都被萃取出来，但会造成大量的溶剂的使用和浪费，同时由于使用大量溶剂，增加大量的处理成本，造成处理废白土经济效益不高；经过高温物理压榨法处理废白土，其里面的含油率大概在5-8％左右，这种方法需要用天然气加热，也会增加处理成本，采用常温物理压榨可以大幅降低成本)的同时取得最优的效果。 [0013] 根据本发明，组成上述原料配方的各组分单独包装。 [0014] 本发明还提供一种重金属污染盐碱地治理方法，其采用本发明上述的利用废白土的重金属污染盐碱地治理剂，且包括如下步骤： [0015] (1)将复合微生物菌剂加入到废白土中，控制温度为28-35℃保持3-5周，使微生物繁殖，得到治理剂A组份； [0016] (2)将腐植酸作为治理剂B组份，将其均匀撒在盐碱地的表面，然后进行翻耕和撒水，保持5-15天； [0017] (3)将硅酸镁铝以及2-疏基苯并噻唑和芸苔素内酯作为改良剂C组份，将其均匀撒在盐碱地的表面，然后进行翻耕和撒水，保持5-15天； [0018] (4)将治理剂A组份均匀撒在经过步骤(3)处理的盐碱地的表面，并进行翻耕，使混合均匀，保持5-10天。 [0019] 首先将B组份加入到土壤中，一方面可以调节土壤的pH，另一方面可以活化和激活土壤中的重金属，然后将C组份加入到土壤中进行土壤重金属的固化稳定化，以及土壤团里结构的形成，最后再将A组份加入，进一步吸附和固化土壤中的重金属离子，从而能够最大限度处理土壤中的重金属离子，达到治理目的。 [0020] 所述复合微生物菌剂的制备方法为：将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、泾阳链霉菌、胶冻样芽孢杆菌的菌粉分别经过激活和驯化培养后制成各自的培养液，然后将培养液混合均匀即得。枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、泾阳链霉菌、胶冻样芽孢杆菌的菌粉均是已知道的，可通过商购获得，激活和驯化培养方法按照并已知的程序或厂家建议的方式进行。 [0021] 优选地，每克所述治理剂A组份中，枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、泾阳链霉菌、胶冻样芽孢杆菌的活菌数分别大于3.5x108、2.7x108、3.5x107、3.0x108和8 2.0x10。 [0022] 进一步地，步骤(1)中，在保持过程中，每周翻动3-4次通气。且优选保持3周。 [0023] 进一步地，步骤(2)中，翻耕深度为18-25cm，优选为约20cm。撒水以使翻耕土层湿润即可。优选地，该步骤中保持5-10天。 [0024] 进一步地，步骤(3)中，翻耕深度为18-25cm，优选为约20cm。优选地，该步骤中保持5-7天。 [0025] 进一步地，步骤(4)中，翻耕深度为18-25cm，优选为约20cm。 [0026] 根据本发明，治理剂的投加量可根据土壤的盐碱度和重金属污染情况相应添加。一般的，治理剂的投加量为150-200kg/亩。 [0027] 与现有技术相比，本发明的有益效果如下： [0028] (1)废白土呈酸性，能够与呈碱性的盐碱地中和，配合微生物的使用，能够有效的降低盐碱地土壤的pH值，同时废白土在土壤中可以为微生物提供繁殖所需要的营养元素且同时不会造成营养过多而造成植物徒长。 [0029] (2)本发明经过实验研究发现，将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、泾阳链霉菌、胶冻样芽孢杆菌按特定比例混合后，可以在废白土存在下，在盐碱地的环境中达到协同生长和繁殖，如果缺少胶冻芽孢杆菌，菌剂中的地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌和泾阳链霉菌基本无法存活发现，如果除去地衣芽孢杆菌，在混合培养混合菌剂时会有大量的杂菌产生，从而抑制菌剂中有益菌的生长，造成个批次之间的菌剂的质量不稳定，造成对盐碱地修复效果达不到要求，这几种菌剂的复配，能够提高其协同耐抗碱能力，能够在盐碱地土壤中很好的发酵，支持在盐碱地上植物的生长。 [0030] (3)本发明配方中，硅酸镁铝具有独特的三维空间链式结构及特殊的针、棒状晶体结构，因而有不同寻常的胶体和吸附性能，其一方面可以调节盐碱地的pH，另一方面可以通过离子交换吸附土壤中的重金属，大量的AL3+进入到土壤，和水在土壤中形成AL(OH)3胶体，促使土壤的团粒结构形成，疏松土壤，可以达到保水肥土，同时大量的空气进入到土壤，有利于微生物的繁殖，并且加快微生物对重金属的降解速度和降解效率。配方中芸苔素内酯能明显改善品质，增加糖份和果实重量。同时还能提高作物的抗旱，抗寒能力，缓解作物遭受病虫害，药害，肥害，冻害的症状。配方中添加腐植酸，一方面可以降低盐碱地土壤的pH，另一方面可以改善微生物在盐碱地的生存环境，同时也可以为植物的生长提供大量的生长元素。配方中2-疏基苯并噻唑，其与许多金属离子(如Hg2+、Ni2+、Cu2+、Pb2+、Cd2+)能形成稳定的螯合物，从而能够降低土壤中的重金属，达到修复目的。全部配方组分协同作用，有效改良盐碱地土壤和去除重金属。 [0031] (4)配方中所用的原料最终都转化为植物生长可吸收利用的元素，不会造成土壤的二次污染，且其中实现了废白土的资源再利用，有助于减少环境污染。 具体实施方式[0032] 以下结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明，实施例中未注明的条件为本领域常规的条件。在述及物质的用量或投加量或含量时，除非特别说明，均指重量。以下实施例中用到的复合微生物菌剂，制备方法如下：微生物菌通过商购获得，并在使用前按照已知的程序或厂家建议的方式进行激活和驯化培养，然后将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、泾阳链霉菌、胶冻样芽孢杆菌培养液按照体积比1:1.5:0.6:1.3:0.8复配在一起，控制温度在28-32℃即可。 [0033] 实施例1 [0034] 本例提供一种重金属污染盐碱地治理剂，以重量百分比计，其原料配方包括废白土60％、复合微生物菌剂1％、腐植酸11％、2-疏基苯并噻唑4％、芸苔素内酯0.05％以及硅酸镁铝23.95％。其中废白土含油率为约13-14％。各组分独立包装。 [0035] 实施例2 [0036] 本例提供一种重金属污染盐碱地治理剂，以重量百分比计，其原料包括废白土70％、复合微生物菌剂1.5％、腐植酸10％、2-疏基苯并噻唑4％、芸苔素内酯0.1％以及硅酸镁铝14.4％。其中废白土含油率为约12-13％。各组分独立包装。 [0037] 实施例3 [0038] 本例提供一种重金属污染盐碱地治理剂，其基本同实施例1，不同的是，其中废白土含油率为约6-8％。 [0039] 实施例4 [0040] 本例提供一种重金属污染盐碱地治理剂，其基本同实施例1，不同的是，其中废白土含油率为约20-22％。 [0041] 对比例1 [0042] 本例提供一种重金属污染盐碱地治理剂，其基本同实施例1，不同的是，其中复合微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、泾阳链霉菌按比例1:1.5:0.6:1.3混合组成。 [0043] 对比例2 [0044] 本例提供一种重金属污染盐碱地治理剂，其基本同实施例1，不同的是，其中复合微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、泾阳链霉菌、胶冻芽孢杆菌按比例1:0.6:1.3:0.8混合组成。 [0045] 对比例3 [0046] 本例提供一种重金属污染盐碱地治理剂，以重量百分比计，其原料配方包括原料配方包括废白土60％、复合微生物菌剂1％、腐植酸13％、芸苔素内酯0.05％以及硅酸镁铝25.95％，其中废白土含油率为约13-14％。各组分独立包装。 [0047] 实施例5 [0048] 利用实施例1-4以及对比例1-3的治理剂进行重金属污染盐碱地治理试验，具体如下： [0049] 1.实验盐碱地情况：山西省大同市天镇县三十铺乡兰玉堡村中度盐碱土壤，其pH值在8.5左右，将盐碱地划分为8个等面积区域，每个区域0.05亩。 [0051] 3.治理剂用量：180kg/亩。 [0052] 4.供试方法：先对盐碱地进行治理，然后在治理后的土地上种植作物，其中治理方法如下：将各配方中的复合微生物菌剂加入到废白土中，控制温度为约30-32℃保持3周，得到治理剂A组份，测其中活菌数，结果参见表1；将腐植酸作为改良剂B组份，将其均匀撒在盐碱地的表面，然后进行翻耕和撒水，保持10天；然后将硅酸镁铝以及2-疏基苯并噻唑和芸苔素内酯作为改良剂C组份，将其均匀撒在盐碱地的表面，然后进行翻耕20cm和撒水(润湿即可)，保持7天；最后将改良剂A组份均匀撒在盐碱地的表面，并进行翻耕20cm，使混合均匀，保持7天，土地改良即完成。检测土壤各项指标，结果参见表2，其中重金属指标见表3。 [0053] 表1 [0054] [0055] [0056] 表2 [0057] [0058] 表3 [0059]序号 镉(mg/kg) 铬(mg/kg) 铅(mg/kg) 汞(mg/kg) 铜(mg/kg) 空白土壤 0.4089 270.3 87.14 0.3963 58.64 实施例1 0.2923 212.3 59.22 0.2468 45.36 实施例2 0.2889 216.9 53.61 0.2686 44.98 实施例3 0.3186 243.6 71.16 0.3041 53.13 实施例4 0.3453 246.3 68.69 0.3012 56.23 对比例1 0.3781 266.3 80.22 0.3014 56.12 对比例2 0.3645 265.1 79.35 0.3115 58.87 对比例3 0.3215 228.4 60.59 0.2835 46.21 [0060] 进一步对治理完成后的土壤按照常规的作物进行常规种植和施肥管理，在水稻插秧前，结合整地，田间管理和水分管理按日常操作，对作物的各项指标进行检测，结果参见表4。 [0061] 表4 [0062]序号 株高(cm) 穴数/m3 穗数/m3 穗长(cm) 产量(kg/亩) 实施例1 87.8 30 496 18.0 682.8 实施例2 89.0 30 494 18.3 719.2 实施例3 83.5 30 430 13.7 514.1 实施例4 84.3 30 418 14.4 558.2 对比例1 84.4 30 423 15.9 597.8 对比例2 82.3 30 438 15.3 542.3 对比例3 86.2 30 463 17.2 667.6 [0063] 以上试验结果表明，采用本发明配方的治理剂及治理方法成功实现对重金属污染盐碱地的改良，改良效果显著。 |
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