一种土壤改良剂及其制备方法

技术领域

本发明属于土壤改良剂技术领域，具体涉及一种土壤改良剂及其制备方法，核心步骤为：生化处理过程设计和生态重建过程设计，制备得到新型的土壤改良剂。本发明解决了固含6-8%的发酵菌丝产业化步骤和工艺方法，该设计和方法能够有效利用工业和农业废物，生产新型土壤改良剂作为有机肥料原料，延长了发酵产品的产业链，解决了企业的环保问题，具有很大的经济价值。

背景技术

环保行业是一个绿色低碳的前瞻性行业，充分利用生物法和多种理化方法解决环保的三废问题，环保技术开发是当前科技高速发展的趋势，充分利用生态系统分解者（微生物和蚯蚓）实现地球生态环境平衡和屏障作用，是真正的绿色和低碳技术，也是当前实现碳达峰、碳中和的最有效的技术途径。

工业生产过程产生的固废一直是制约工业发展的重大难题，尤其是在处理技术方面，缺乏创新性的理论和能够转化的技术成果。对于各种固废的再循环利用，国家政策已经开始转变，国家和地方工业相关部门对绿色发展专项支持力度也在加大。近年来国家对农业秸秆的处理，尤其是科研方面投入了大量资金支撑秸秆的再利用研发问题，但是进展缓慢，能够产业化利用的项目并不多，大量的秸秆在农田粉碎直接回填导致病虫害严重，焚烧导致空气问题，也不利于资源化利用。国外在能源再生和技术研发方面，时间较早，进展较快，生产菌渣可在技术处理后作为工业原料。国内近几年政策发生变化，提倡循环利用， 无害化、减量化、资源化集成技术。

危废的处理上，环保生产污泥和抗生素菌渣虽然不能作为农用有机肥及原料，但通过进一步的抗生素脱毒和基因片段消化后，可以作为园林绿化、矿山修复、沙漠化土壤改良等营养基质来使用。利用红蚯蚓的养殖及扩大工艺，建立活性原料的微生态处理工艺，提高材料的脱毒效果，实现二次生化处理。微生物菌剂和生态复合肥是一种低炭、纯天然、无害、无污染的生物原料，属于变废为宝的绿色产业，提高菌渣和秸秆的附加值，利用科技创新的前沿技术增加生产企业的生产效益，进一步增强医药企业可持续发展。

迄今为止，人们发现17各种类微生物具有絮凝性，活性污泥中存在细菌、真菌、霉菌、放线菌等各类生物絮凝菌株。利用活性污泥采集和分离絮凝微生物成本低，效率高，而且活性污泥中本身具有的良好絮凝沉降能力，对大肠杆菌、酵母以及工业废水处理有机好的絮凝和脱色效果，对菌悬液的絮凝速度快、用量少、效果好，对胶体和溶液均有良好的絮凝效果在水处理和过程中直接应用，无需复杂的分离和培养工艺。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种土壤改良剂及其制备方法，该制备方法包括：生化处理过程设计、脱水与处理过程设计、生态重建过程设计、产品加工与分类，制备得到的三种类型的土壤改良剂和一种生态型生物饲料或工业原料。本发明解决了固含6-8%的发酵菌丝产业化方法，提高了发酵菌丝作为生产固废的经济价值，利用三级生化池反应，同时实现厌氧培养、细胞分解和生物脱毒，利用生产余热回收或农业秸秆后，引入益生生物或微生态分解者进行扩增培养，最后进行产品质量加工，产生新型的土壤改良剂。

本发明的制备方法能够有效利用工业和农业废物，生产新型土壤改良剂作为有机肥料原料，解决了企业的环保问题，同时延长了发酵产品的产业链，具有很大的经济价值。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案，一种土壤改良剂的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：

1）生化处理过程设计：发酵菌丝和自然活性污泥进行营养性筛选富集后，进行三级生化培养和反应，经过压滤形成含水率为70-80%的压滤泥饼；

2）脱水预处理过程设计：利用生产预热进行风干热杀或与秸秆进行混合发酵，降低物料的含水量；

3）生态重建过程设计：物料中引入新的微生物或分解者进行新的生态群落培养或扩增；

4）产品加工与分类：物料进行产品形成设计或后续处理，形成不同的包装分类。

在本发明优选的实施方案中，步骤1）中，自然活性污泥来源于生物法处理污水的膜池末端浓缩活性污泥；所述的发酵菌丝为固含量为6-8%的发酵菌丝。

在本发明优选的实施方案中，步骤1）中，自然活性污泥应在弱酸性（pH3.0-6.0）的发酵菌丝中进行适应性筛选和富集培养。

在本发明优选的实施方案中，步骤1）中，发酵菌丝和自然活性污泥进行三级生化反应后，应达到的效果包括：厌氧培养后自然沉降率大于65%，枯草芽孢杆菌生测抗性抑菌圈无。

在本发明优选的实施方案中，步骤2）中，利用生产余热回收形成的60-75℃自然循环热风对压滤泥饼进行瞬间干燥热杀，获得嗜热微生物群体，控制物料含水量在40-60%之间。

在本发明优选的实施方案中，步骤2）中，压滤泥饼保持正常生物活性，和农作物粉碎秸秆以1:05至1:1进行混合后，进行二次秸秆的分解和发酵，控制物料含水量在40-60%之间。

在本发明优选的实施方案中，步骤3）中，含有嗜热微生物群体的物料可接入多种益生菌群进行混合固态培养。

在本发明优选的实施方案中，步骤3）中，秸秆培养物中加入红蚯蚓进行养殖和扩增，形成新的微生态培养物。

在本发明优选的实施方案中，步骤4）中，混合固态培养物在发酵床培养48-72h后，与农作物秸秆粉碎物进行混合，常温造粒获得含水20-30%的I型活性载体土壤改良剂。

在本发明优选的实施方案中，步骤4）中，混合固态培养物在12-24h直接分装培养后，装袋常温发酵获得无定型活性菌剂，形成II型活性载体土壤改良剂。

在本发明优选的实施方案中，步骤4）中，红蚯蚓微生态培养物形成的分解物进行生物分离后，获得的微生态有机成分作为III型微生态土壤改良剂。

在本发明优选的实施方案中，红蚯蚓微生态培养物形成的分解物进行生物分离后，获得的蚯蚓可作为生产生态型生物饲料原料，或作为其他工业原料。

与现有技术相比，本发明通过利用发酵菌体蛋白和农业废弃物秸秆为原料，对原材料进行多种生化处理技术研究，综合回收生产余热，开发废弃有机物资源化绿色工艺，制订新型的土壤改良剂生产工艺流程，解决企业可持续化发展瓶颈。本发明一方面能够把目前生物农药的绿色生产工艺提高到一个更高层次水平，另一方面能够提供一个更有效的土壤改良方案，加快国家黄河保护计划以及西北地区土壤保护政策的落实。

更为具体的，本发明的技术方案的有益效果在于：

1）利用活性污泥进行自然筛选和分离，获得优势生产菌群，进行扩大培养，建立菌体蛋白厌氧生化工艺和流程，为菌体蛋白生化压滤提供预处理工艺。

2）利用微生态养殖工艺，利用红蚯蚓的养殖及扩大工艺，建立活性原料的微生态处理工艺，提高材料的脱毒效果，实现二次生化处理。

3) 利用从自然和家畜肠道获得高活力强适应性的野生菌种，通过微生物混合培养，建立混合发酵模型，解决菌渣的再利用清洁生产工艺，实现变废为宝的工业路线。

4) 在固态发酵和微生态养殖工艺中，利用秸秆作为支撑材料和原料的两重作用，解决供氧和水分控制问题，实现秸秆的高效降解和利用，解决秸秆的利用的工艺路线问题。

5) 本发明制备得到的土壤改良剂能够提供高活性土壤微生物群落，具有快速改良卤化土壤和沙土化土壤的多重效果，在贫瘠化土壤中有明显的植物生长促进效果。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步说明, 附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围：

图1 为本发明的工艺流程图；

图2 为本发明制备得到的III型微生态土壤改良剂；

图3为本发明制备得到的II型无载体活性土壤改良剂；

图4 为本发明制备得到的I型活性载体土壤改良剂。

具体实施方式

本发明实质性特点可以从以下实施例中体现，但这些实施例仅作为说明，而不限制该发明的实施方式。

本发明的具体工艺流程如图1所示。

实施例1

1）取来源于生物法处理污水的膜池末端浓缩活性污泥，按0.5:1-1:1的体积或质量比例，添加弱酸性（pH3.0-6.0）的发酵菌丝，搅拌培养3-7d进行适应性筛选和富集培养后，进入三级生化培养和反应，厌氧培养后自然沉降率大于65%，枯草芽孢杆菌生测抗性抑菌圈无，物料经过压滤形成含水量75-85%泥饼；

2）利用生产余热回收形成的60-75℃自然循环热风对压滤泥饼进行瞬间干燥热杀，获得嗜热微生物群体，控制物料含水量在40-60%之间；

3) 物料中接入工业来源或自然筛选得到酵母菌、芽孢杆菌等益生菌群进行混合或单独的固态培养；

4) 在发酵床培养48-72h后，与农作物秸秆粉碎物进行混合，常温造粒获得I型活性载体土壤改良剂，控制含水量在20-30%，酵母菌和芽孢杆菌的活性微生物含量在每克1-10亿个之间。

实施例2

1）取来源于生物法处理污水的膜池末端浓缩活性污泥，按0.5:1-1:1的体积或质量比例，添加弱酸性（pH3.0-6.0）的发酵菌丝，搅拌培养3-7d进行适应性筛选和富集培养后，进入三级生化培养和反应，厌氧培养后自然沉降率大于65%，枯草芽孢杆菌生测抗性抑菌圈无，物料经过压滤形成含水量75-85%泥饼；

2）利用生产余热回收形成的60-75℃自然循环热风对压滤泥饼进行瞬间干燥热杀，获得嗜热微生物群体，控制物料含水量在40-60%之间；

3) 物料中接入工业来源或自然筛选得到酵母菌、芽孢杆菌等益生菌群进行混合或单独的固态培养；

4) 培养12-24h后，直接进行分装培养，装袋常温发酵获得无定型活性菌剂，形成II型活性载体土壤改良剂，含水量控制在40-50%之间，袋内存储时间在7-15d内，酵母菌和芽孢杆菌的活性微生物含量在每克1-10亿个之间。

实施例3

1）取来源于生物法处理污水的膜池末端浓缩活性污泥，按0.5:1-1:1的体积或质量比例，添加弱酸性（pH3.0-6.0）的发酵菌丝，搅拌培养3-7d进行适应性筛选和富集培养后，进入三级生化培养和反应，厌氧培养后自然沉降率大于65%，枯草芽孢杆菌生测抗性抑菌圈无，物料经过压滤形成含水量75-85%泥饼；

2）压滤泥饼保持正常生物活性，和农作物粉碎秸秆以1:0.5至1:1进行混合后，进行二次秸秆的分解和发酵，控制物料含水量在40-60%之间；

3) 秸秆培养物中加入红蚯蚓进行养殖和扩增，形成新的微生态培养物；

4) 微生态培养物进行生物分离后，获得的微生态有机成分作为III型微生态土壤改良剂，含水量控制在40%以内，具有部分微生物菌剂特征；

5）蚯蚓可直接作为生产生态型生物饲料的原料，或作为其他工业原料。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。在不脱离本发明构思的前提下，对这些已描述的实施方式作出的若干替代或变型，都应当视为属于本发明的保护范围。