[發(fā)明專利]一種稻田土壤與腐熟堆肥混合型甲烷生物濾料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410373096.6
• 申請(qǐng)日: 2014-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN105311951B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李國(guó)學(xué);杜龍龍;鄧輝;袁京
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D53/84
• 分類號(hào): B01D53/84;B01D53/72;C05F17/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11245
• 代理人: 關(guān)暢,王春霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種稻田土壤與腐熟堆肥混合型甲烷生物濾料，屬于環(huán)境污染控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，由于全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與人類活動(dòng)的加劇，大量二氧化碳、氧化亞氮、甲烷等氣體排入大氣中。其中CH₄是溫室效應(yīng)僅次于CO₂的一種溫室氣體，對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)約占15％，是導(dǎo)致全球變暖的重要因素之一。因此，有效控制或減少CH₄的人為排放成為減緩溫室效應(yīng)的關(guān)鍵之一。

為減低CH₄的排放，國(guó)內(nèi)外的研究者們做了大量的嘗試。目前，CH₄減排技術(shù)主要有CH₄氣體能源回收、火炬焚燒以及生物氧化技術(shù)。甲烷生物氧化是一種潛在的低成本CH₄減排技術(shù)，其核心就是低價(jià)、高效、穩(wěn)定性強(qiáng)的甲烷生物濾料。研究表明，填埋場(chǎng)覆蓋土、花園泥土等多類土壤及腐熟堆肥等材料都具有自發(fā)性的甲烷生物氧化能力。其中，土壤被認(rèn)為是最為廉價(jià)的甲烷生物濾料，但不同來源土壤的CH₄去除性能差異顯著，大多數(shù)土壤的CH₄去除性能較差。稻田是大氣CH₄的重要排放源，全球稻田甲烷年排放量為30Tg，可占大氣甲烷來源的39％～51％。稻田CH₄排放是稻田土壤中CH₄的產(chǎn)生、氧化以及向大氣傳輸這3個(gè)過程相互作用的結(jié)果，盡管稻田土壤以淹水還原條件為主，但在土水界面及根土界面也存在氧化區(qū)域，導(dǎo)致稻田中產(chǎn)生的CH₄在排放至大氣前，約90％已被距土表0～10cm土層中的甲烷營(yíng)養(yǎng)菌所氧化。因此，表層(距土表0～10cm的土層)稻田土壤是天然高效的甲烷微生物的天然接種菌劑，垃圾填埋場(chǎng)目前也把土壤作為垃圾填埋場(chǎng)作業(yè)面的覆蓋土和終場(chǎng)覆蓋土，缺點(diǎn)是稻田土壤使用量略大，故占體積較高，孔隙度稍差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種稻田土壤與腐熟堆肥混合型甲烷生物濾料，本發(fā)明所提供的甲烷生物濾料由稻田土壤和腐熟堆肥相結(jié)合，添加了氮源，明顯提高了濾料的甲烷去除率，并且顯著增強(qiáng)了濾料在相同內(nèi)甲烷去除能力。

本發(fā)明提供的甲烷生物濾料，由稻田土壤、腐熟堆肥和氮源組成；所述氮源可為銨態(tài)氮和硝態(tài)氮；

所述稻田土壤與所述腐熟堆肥的質(zhì)量比可為50～100：0～50，但所述稻田土壤的添加量不為100，所述腐熟堆肥的添加量不為零；

所述銨態(tài)氮的添加量可為0～100mg/Kg所述甲烷生物濾料，但不為零；

所述硝態(tài)氮的添加量可為0～200mg/Kg所述甲烷生物濾料，但不為零；

所述銨態(tài)氮和所述硝態(tài)氮的添加量均以氮元素的量計(jì)；

所述甲烷生物濾料的質(zhì)量含水率可為20％～50％。

上述的甲烷生物濾料，所述稻田土壤可為常年種植水稻的土壤，具體可為取自新疆石河子市北湖的稻田土壤；

所述“常年種植水稻的土壤”指的是連續(xù)種植水稻5年以上的土壤。

上述的甲烷生物濾料，所述稻田土壤為淹水期時(shí)，采集土層深度可為0～10cm的表層土壤。

上述的甲烷生物濾料，所述稻田土壤的粒徑不大于2mm。

上述的甲烷生物濾料，所述腐熟堆肥可為由作物秸稈與畜禽糞便經(jīng)堆制腐解得到的腐熟堆肥；

所述作物秸稈為玉米秸稈、麥秸、稻草、豆秸或油菜秸；

所述作物秸稈與畜禽糞便質(zhì)量比可為3～10：1，具體可為6：1。

上述的甲烷生物濾料，所述堆制腐解的過程如下：由所述作物秸稈和所述畜禽糞便混合得到堆體，在通風(fēng)或翻堆條件下，該堆體自發(fā)升溫至50℃以上維持5～7天；然后不再通風(fēng)或者翻堆，經(jīng)過二次發(fā)酵堆至完全腐熟即可，二次發(fā)酵的時(shí)間可為10～20天。

上述的甲烷生物濾料，所述腐熟堆肥的粒徑不大于2mm。

上述的甲烷生物濾料，所述銨態(tài)氮以NH₄Cl或(NH₄)₂SO₄的形式添加；

所述硝態(tài)氮以KNO₃、NaNO₃或CaNO₃的形式添加。

上述的甲烷生物濾料，由所述稻田土壤、所述腐熟堆肥、所述銨態(tài)氮和所述硝態(tài)氮組成；

所述稻田土壤與所述腐熟堆肥的質(zhì)量比為80～100：0～20、90：10或80：20，但所述稻田土壤的添加量不為100，所述腐熟堆肥的添加量不為零；