本發(fā)明屬于土壤修復
技術領域：
，涉及一種用于修復土壤的含有高效清潔有機質的土壤修復劑及其使用方法。
背景技術：
：土壤是一個動態(tài)的自然系統，由以下幾部分組成：無機礦物顆粒(沙、淤泥和粘土、礫石、石頭和巖石)、有機物、空氣、水分和活體生物。土壤是多種動物及細菌和真菌等微生物的棲息地，從而維持著生物的活性、多樣性和生產力。土壤退化有著不同的表現形式，如：水土流失、土壤鹽漬化、養(yǎng)分枯竭、土壤生物多樣性喪失、土壤污染、土壤板結、有機質流失、土壤固封等。而清潔無毒害的有機質是健康土壤的關鍵要素，清潔無害的有機質可以讓土壤維持多樣化的生物群落，這些生物群落有助于控制植物病害、害蟲以及雜草等有害生物；有機質通過對土壤持水力和養(yǎng)分承載力產生的積極影響來改善土壤結構，并最終提高作物產量。一般采用補充土壤有機質的手段是使用有機肥，但是我國目前農用有機肥料的制作工藝幾千年不變，仍以畜禽糞便為原料進行堆肥發(fā)酵為主，操作過程污染嚴重，且不能達到完全滅活的效果，往往病原菌和蟲害危害嚴重。其原料中的畜禽糞便往往含有抗生素等有害成分，大量連續(xù)使用會進一步加大土壤污染、從而危害到食品安全。因此，需要一種高含有機質的、且清潔的物料，來滿足人們日益提高的對食品安全的需求。農業(yè)生產及其產品消費產生了大量的城鄉(xiāng)有機廢棄物，如餐廚垃圾、畜禽糞便、農作物秸稈、藍藻、植廢。這些有機生物固廢由于惡臭難以加工，而且含有微生物細菌、蟲卵、病毒等有毒、有害物質，農民也缺乏處理造肥積極性，因此導致長期以來這些有機廢棄物沒有回到農田，使得我國農田有機質含量大大減少，化肥和農藥用量大大增加，耕地質量逐年降低，影響到我國農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，農業(yè)農村廢棄物亟需得到有效治理，形成可持續(xù)的循環(huán)生態(tài)鏈。當前我國有待修復的土壤總面積已經超過可種植總面積的40％，各個相關地方政府、農業(yè)主管部門、環(huán)保部門、食品安全部門壓力非常大，但受制于技術瓶頸，沒有好的解決方案；因此，需要高效的物料資源、以及應用技術來修復土壤。目前，我國的城鎮(zhèn)化建設工作剛剛起步，大量青壯年勞力前往城市，農村、農業(yè)適齡勞動力短缺甚至因此造成大面積土地荒蕪是一個不爭的事實，因此，需要一種高效省工的物料資源，來應對農、林業(yè)生產大量的有機質補充過程中的省工需求。技術實現要素：本發(fā)明的目的在于突破現有的原料、技術、應用瓶頸，提供一種利用城鄉(xiāng)有機固體廢棄物作原料，采用亞臨界水解處理技術得到的，最終能用于修復有機質缺少、板結和團粒結構不良、荒漠化、受化肥和農藥污染土壤的含有高效清潔有機質的土壤修復劑及其使用方法。本發(fā)明的技術方案如下：一種含有高效清潔有機質的土壤修復劑，它是以秸稈、木屑、稻殼、植物廢棄物、餐廚垃圾、藍藻、畜禽糞便、病死動物和畜禽殘體中的任意一種或任意幾種為原料，經除雜、粉碎、配料，之后在180-320℃的溫度、2.0-3.8Mpa的壓力下，經亞臨界水解處理90-120min后得到的尾產物；該尾產物中含有高效清潔有機質，所述高效清潔有機質的含量以干基計達到70％以上。進一步地，上述含有高效清潔有機質的土壤修復劑中：總養(yǎng)分氮+五氧化二磷+氧化鉀含量≥4％，微量元素Fe+Mn+Cu+Zn+B+Ca+Mg+Si含量≥1％，pH值5-7；鎘、鉛、砷、鉻、汞等對農業(yè)土壤有害重金屬、抗生素、多氯聯苯及其他有害物質含量遠遠低于國家限制性標準，蛔蟲卵死亡率100％，臭味完全消除，未檢出大腸桿菌及其他有害生物群。上述含有高效清潔有機質的土壤修復劑的產品質量指標如下:項目產品質量指標有機質含量(以干基計)/(％)≥70總養(yǎng)分含量(氮+五氧化二磷+氧化鉀)(％)≥4總氨基酸含量(％)≥20總腐殖質含量(％)≥40微量元素含量(Fe+Mn+Cu+Zn+B+Ca+Mg+Si)/(％)≥1酸堿度(pH值)5-7重金屬含量、抗生素、多氯聯苯及其他有害物質含量遠遠低于國家限制性標準大腸桿菌及其他有害生物群未檢出臭味完全消除蛔蟲卵死亡率(％)100上述含有高效清潔有機質的土壤修復劑的使用方法：所述含有高效清潔有機質的土壤修復劑，可應用于農業(yè)種植和林業(yè)種植領域，可用于土壤的有機質補充、土壤板結修復、土壤團粒結構修復、土壤沙化修復、土壤荒漠化修復、土壤鹽堿化修復、化肥農藥重金屬等無機物殘留高等的修復改良。所述含有高效清潔有機質的土壤修復劑在不同應用領域、不同用途方向上的用法、用量如下表：其中，撒施旋耕方法為：直接地表撒施后，再用旋耕機攪拌入土，即從地表層深入到地下30公分土層均勻布撒。亞臨界水處理技術(HydrolysisProcessingSystem，即亞臨界水水解處理系統，簡稱HPS技術)是一種新的有機生物固廢處理技術。亞臨界水常指溫度在180℃-350℃之間的壓縮液態(tài)水，水中的H+和OH-接近弱酸和弱堿，具有酸催化和堿催化的功能，亞臨界水的介電常數大大降低而具有超電離特性，極性降低，具有同時溶解有機物和無機物的超溶解特性，此外還具有優(yōu)良傳質性能和綠色環(huán)保等優(yōu)點。利用亞臨界水處理技術可使植物的纖維素類、木質素、淀粉類等有機廢棄物快速分解為小分子結構，同時有效殺滅所有有害病菌。亞臨界水處理技術(亦稱有機固體廢棄物水解處理系統，即HPS技術)處理農作物秸稈、餐廚垃圾、畜禽糞便以及其他有機固體廢棄物的原理如下：水的臨界溫度TC＝374.2℃，臨界壓力為PC＝22.1MPa。當體系的溫度和壓力超過臨界點時，稱為超臨界水。當體系的溫度處于150～370℃，壓力處于0.4～22.1MPa,稱為亞(近)臨界水。亞臨界水解反應是利用了水在高溫高壓環(huán)境下的反應。根據亞臨界水解反應原理，有機物料進入到亞臨界水反應釜中充分反應，有機物在高溫高壓下被迅速分解，生成小分子的有機物；有機固廢中的細菌病毒被徹底殺滅；有毒物質被降解，大分子有機物被降解為小分子。另外，亞臨界水還可以分解環(huán)境污染物質，將其無害化。由于亞臨界水解反應不依靠有機溶媒那樣的化學物質，而是將水作為溶劑使用，因此對環(huán)境可以說是溫和安全的。亞臨界水處理產物的有機質含量跟原料來源有關，終產物的除菌、滅活程度與處理溫度、壓力有關；處理時間合適，保證了亞臨界水處理反應完全徹底，使有機物分解形成清潔的小分子有機質。本發(fā)明通過選擇合適的原料，控制合適的處理溫度、壓力和處理時間，使得經亞臨界水高溫高壓無害化處理后的尾產物含高效清潔有機質的含量高達70％，使滅菌滅活率≥99.99％，由此使該尾產物既可以作為肥料使用以增加土壤肥力，又可以作為土壤修復劑使用，對土壤的各種問題進行修復、改良。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明利用城鄉(xiāng)有機廢棄物作為原料，經亞臨界水處理后得到的是高含有機質的尾產物，既處理了有機固廢污染物，解決了環(huán)保問題；同時尾產物中的有機質能修復、改良受損和受污染的土壤(有機質可以防止農作物對土壤中重金屬的吸收，阻隔重金屬、有機污染物的遷移，同時還能吸附化肥、農藥的有害成分，對土壤重金屬污染、化肥過量、農藥污染有鈍化、封鎖、吸附作用)；并且，高溫高壓無害化滅菌滅活處理后的尾產物高含有機質(大于70％)，既可以還田作為肥料以增加土壤肥力，這種清潔的無害化處理徹底的有機質又對土壤種植和食物鏈安全提供了保證；而這些分子鏈更小的有機質，對比一般工藝獲得的有機質，用量更少、效用更高、省工方便。還有，這種清潔、高含有機質的物料，非常適宜于各種有益微生物的生長，從根本上修復土壤的生物活性，改善團粒結構。本發(fā)明采用亞臨界水處理技術生產的含有高效清潔有機質的土壤修復劑對土壤各種問題的修復、改良具有以下特點和優(yōu)勢：1、“以廢治廢”：以生物質(有機固廢的原料)廢棄物制備的有機質，用于土壤中污染物的穩(wěn)定化修復，可以大大降低修復成本。其中，生物質廢棄物是指餐廚垃圾、藍藻、畜禽糞便、農作物秸稈、木屑、稻殼、植物廢棄物、病死動物和畜禽殘體等材料。而作為農業(yè)大國，我國擁有豐富的此類資源，每年僅被焚燒的農作物秸桿就有約10億噸。2、清潔的有機質：由于工藝技術的特殊性，可以快速高效進行規(guī)模化處理，并獲得清潔無害的有機質，這在食品鏈安全受到威脅的今天尤其重要。3、高含量、高效的有機質：其高含量有機質是由其工藝特殊性決定的，該工藝得到的物料，有機質含量普遍超過70％(遠大于一般處理技術獲得的產物)，部分超過90％，而且分解徹底均勻。高效的有機質物料，同樣由工藝決定，其亞臨界水水解工藝將大分子鏈的有機物分解為小分子有機物，而小分子結構更加有利于其在土壤中發(fā)揮作用。高含量、高效的有機質物料，對于發(fā)展現代農業(yè)尤其重要，所帶來的用量更少、省工方便，在農業(yè)農村勞動力嚴重匱乏的今天意義深遠，直接關系到國家的農業(yè)現代化、農業(yè)可持續(xù)發(fā)展、城鎮(zhèn)化建設發(fā)展。具體實施方式以下結合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。當選用內部容量為5m3的處理裝置時，經儲料，破碎，分揀，計量共四個步驟后，向反應釜內邊投入3噸有機生物固廢(原料)。完成投料后，向反應釜內部輸送高溫高壓水蒸汽，待反應釜內部溫度和壓力分別達到160℃和1.6Mpa時，有機物料開始進行分解反應，將溫度持續(xù)控制在180-320℃范圍，壓力持續(xù)控制在2.0-3.8Mpa范圍，反應90-120min后，HPS加水分解處理結束(即反應終止)，放出尾產物到出料倉，淀粉、纖維素(碳水化合物)類被分解為葡萄糖；蛋白質類被分解為氨基酸；脂肪類被分解為高級脂肪酸和脂肪醇，其他碳氫類高分子結構的物質大多被分解為碳和氫等基礎的短鏈分子結構；即有機原料被小分子化。然后經自然冷卻后包裝，即得到含有高效清潔有機質的土壤修復劑。經上述處理后可得1到1.5噸的含有高效清潔有機質的土壤修復劑(含水率：35％左右)。經相關技術檢測，其重金屬含量遠低于國家限制性標準，不含雜菌，含有大、中、微量元素，可以作為高效的土壤修復劑或有機肥使用，更可作為有益微生物菌種的理想繁殖介質。上述得到的含有高效清潔有機質的土壤修復劑，可用于土壤的有機質補充、土壤板結修復、土壤團粒結構修復、土壤沙化修復、土壤荒漠化修復、土壤鹽堿化修復、化肥農藥重金屬等無機物殘留高等的修復改良。以下是該含有高效清潔有機質的土壤修復劑在土壤修復改良方面的應用試驗數據統計結果：試驗土壤pH值測定結果從上表可見，使用高效清潔有機質的土壤修復劑可明顯降低土壤PH值，對修復鹽堿化土壤具有較大潛力。試驗土壤酶活性的測定結果試驗土壤微生物的測定結果從以上兩表可見，使用本發(fā)明的高效清潔有機質的土壤修復劑，可明顯增加土壤酶活性及土壤微生物數量，這兩者是土壤肥沃的重要指標，這兩個指標越高，說明土壤越肥沃。由此可見本發(fā)明的高效清潔有機質的土壤修復劑能促進土壤團粒結構形成，增加土壤肥沃性。以下是幾個具體的應用實例：實施例1一種含有高效清潔有機質的土壤修復劑，它是以餐廚垃圾為原料，經除雜、粉碎、配料，之后在300℃的溫度、2.4Mpa的壓力下，經亞臨界水處理120min后得到的尾產物；上述含有高效清潔有機質的土壤修復劑的質量指標如下:項目質量指標有機質含量(以干基計)/(％)87.11總養(yǎng)分含量(氮+五氧化二磷+氧化鉀)(％)4.1總氨基酸含量(％)22.3總腐殖質含量(％)43.1微量元素含量(Fe+Mn+Cu+Zn+B+Ca+Mg+Si)/(％)1.2酸堿度(pH值)5.1重金屬含量、抗生素、多氯聯苯等其他有害物質遠遠低于國家限制性標準大腸桿菌及其他有害生物群未檢出臭味完全消除蛔蟲卵死亡率(％)100將上述含有高效清潔有機質的土壤修復劑以每畝600kg用于沿海區(qū)域鹽堿化較重土壤中。使用前植株生長不良，作物產量極低。之后其土壤PH值從原來的8.1降至7.3，土壤疏松生物多樣性增加。植物生長優(yōu)良，產量提高13％。實施例2一種含有高效清潔有機質的土壤修復劑，它是以農作物畜禽糞便、秸稈(1:1)為原料，經除雜、粉碎、配料，之后在220℃的溫度、2.8Mpa的壓力下，經亞臨界水處理90min后得到的尾產物；上述含有高效清潔有機質的土壤修復劑的質量指標如下:項目質量指標有機質含量(以干基計)/(％)80.23總養(yǎng)分含量(氮+五氧化二磷+氧化鉀)(％)4.33氨基酸含量(％)25.12腐殖質含量(％)41.46微量元素含量(Fe+Mn+Cu+Zn+B+Ca+Mg+Si)/(％)1.3酸堿度(pH值)6.3重金屬含量、抗生素、多氯聯苯等其他有害物質遠遠低于國家限制性標準大腸桿菌及其他有害生物群未檢出臭味完全消除蛔蟲卵死亡率(％)100將上述含有高效清潔有機質的土壤修復劑以每畝200kg用于有機質貧乏的土壤中，其每畝200公斤的用量相當于3000公斤普通有機肥的效果，且清潔無害。實施例3一種含有高效清潔有機質的土壤修復劑，它是以餐廚廢棄物、秸稈(2:1)為原料，經除雜、粉碎、配料，之后在180℃的溫度、2.0Mpa的壓力下，經亞臨界水處理110min后得到的尾產物；上述含有高效清潔有機質的土壤修復劑的質量指標如下:項目質量指標有機質含量(以干基計)/(％)85.6總養(yǎng)分含量(氮+五氧化二磷+氧化鉀)(％)5.45氨基酸含量(％)25.67腐殖質含量(％)48.35微量元素含量(Fe+Mn+Cu+Zn+B+Ca+Mg+Si)/(％)0.67酸堿度(pH值)5.8重金屬含量、抗生素、多氯聯苯等其他有害物質遠遠低于國家限制性標準大腸桿菌及其他有害生物群未檢出臭味完全消除蛔蟲卵死亡率(％)100將上述含有高效清潔有機質的土壤修復劑以每畝300kg用于沙質且貧瘠的土壤中，使用前土壤植物產量極低，使用后產量增加20％。土壤團粒結構初步形成，保水性增加。實施例4一種含有高效清潔有機質的土壤修復劑，它是以木屑、植物廢棄物為原料，經除雜、粉碎、配料，之后在280℃的溫度、2.6Mpa的壓力下，經亞臨界水處理100min后得到的尾產物；上述含有高效清潔有機質的土壤修復劑的質量指標如下:項目質量指標有機質含量(以干基計)/(％)71.5總養(yǎng)分含量(氮+五氧化二磷+氧化鉀)(％)5.33氨基酸含量(％)24.14腐殖質含量(％)40.15微量元素含量(Fe+Mn+Cu+Zn+B+Ca+Mg+Si)/(％)1.02酸堿度(pH值)6重金屬含量、抗生素、多氯聯苯等其他有害物質遠遠低于國家限制性標準大腸桿菌及其他有害生物群未檢出臭味完全消除蛔蟲卵死亡率(％)100將上述含有高效清潔有機質的土壤修復劑以每畝800kg用于重金屬偏高的土壤中，使用前后結果如下。由上表可知，含有高效清潔有機質的土壤修復劑可明顯改良被重金屬污染的土壤。實施例5一種含有高效清潔有機質的土壤修復劑，它是以藍藻、秸稈為原料，經除雜、粉碎、配料，之后在300℃的溫度、3.5Mpa的壓力下，經亞臨界水處理100min后得到的尾產物；上述含有高效清潔有機質的土壤修復劑的質量指標如下:項目質量指標有機質含量(以干基計)/(％)75.61總養(yǎng)分含量(氮+五氧化二磷+氧化鉀)(％)5.45氨基酸含量(％)22.34腐殖質含量(％)41.56微量元素含量(Fe+Mn+Cu+Zn+B+Ca+Mg+Si)/(％)1.3酸堿度(pH值)6.6重金屬含量、抗生素、多氯聯苯等其他有害物質遠遠低于國家限制性標準大腸桿菌及其他有害生物群未檢出臭味完全消除蛔蟲卵死亡率(％)100將上述含有高效清潔有機質的土壤修復劑以每畝250kg用于板結、團粒結構不良的土壤中，使用前土壤植物產量極低，使用后產量增加15％。土壤團粒結構初步形成，保水性增加。實施例6一種含有高效清潔有機質的土壤修復劑，它是以病死動物和禽畜殘體、秸稈(1:2)為原料，經除雜、粉碎、配料，之后在320℃的溫度、3.8Mpa的壓力下，經亞臨界水處理90min后得到的尾產物；上述含有高效清潔有機質的土壤修復劑的質量指標如下:項目質量指標有機質含量(以干基計)/(％)90.1總養(yǎng)分含量(氮+五氧化二磷+氧化鉀)(％)5.54氨基酸含量(％)30.15腐殖質含量(％)44.15微量元素含量(Fe+Mn+Cu+Zn+B+Ca+Mg+Si)/(％)1.3酸堿度(pH值)6.45重金屬含量、抗生素、多氯聯苯等其他有害物質遠遠低于國家限制性標準大腸桿菌及其他有害生物群未檢出臭味完全消除蛔蟲卵死亡率(％)100將上述含有高效清潔有機質的土壤修復劑以每畝500kg用于次生鹽漬化且板結嚴重的設施大棚土壤中。使用前植株生長不良，枯萎枯死嚴重。之后其土壤PH值從原來的7.8降至7.2，土壤疏松生物多樣性增加。植物生長優(yōu)良，產量提高22％。當前第1頁1 2 3