一种基于复合微生物的土壤修复剂及制备方法与流程

1.本发明属于土壤修复技术领域，尤其涉及一种基于复合微生物的土壤修复剂及制备方法。


背景技术：

2.目前，土壤修复改良剂是一种新型性状为粉剂的生物菌种，具有繁殖快速、生命力强、安全无毒、耐高温，在造粒烘干过程中不失活，能长期保存等特点；含有丰富且高价值活性菌，具有改良土壤结构的功效。由多种益生菌组成，使土壤内有益菌群大量增加恢复土壤微生物群落的多样性，透气性加强，有效解决土壤板结问题，改良土壤微生态环境。然而，现有土壤修复剂采用的枯草芽孢杆菌对土壤的去污效果差；同时，现有修复方法存在修复时间较长、稳定效果不强、影响土质等问题。因此，亟需设计一种新的土壤修复剂。
3.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
4.(1)现有的土壤修复剂采用的枯草芽孢杆菌对土壤的去污效果差。
5.(2)现有修复方法存在修复时间较长、稳定效果不强、影响土质等问题。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于复合微生物的土壤修复剂及制备方法。
7.本发明是这样实现的，一种基于复合微生物的土壤修复剂的制备方法，所述基于复合微生物的土壤修复剂的制备方法包括以下步骤：
8.步骤一，进行枯草芽孢杆菌的制备：利用蛋白胨、氯化钠、牛肉浸粉以及蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养液；将枯草芽孢杆菌接种到牛肉膏蛋白胨培养液，活化，离心，加入预处理的远红外细菌屋，培养，得固定化枯草芽孢杆菌；
9.步骤二，进行纳米多孔矿物载体的预处理：将制备得到的纳米多孔矿物载体采用酸或碱溶液进行处理后，置于离心装置内进行3～5次离心，经洗涤后，将纳米多孔矿物载体在60～120℃的温度下干燥6～24h，备用；
10.步骤三，进行原料的称取：按照质量份数分别称取有机发酵物30份、生物有机肥15份、纳米多孔矿物载体12份、蛋白肽10份、可降解树脂8份、膨润土8份、海藻粉6份、壳聚糖5份、黄腐酸钾4份以及枯草芽孢杆菌2份备用；
11.步骤四，进行土壤修复剂的制备：将可降解树脂和壳聚糖粉碎过筛后加水，再加入有机发酵物、生物有机肥、蛋白肽、膨润土、海藻粉、黄腐酸钾和枯草芽孢杆菌发酵，将发酵产物加入纳米多孔矿物载体中，得到土壤修复剂。
12.进一步，所述步骤一中的枯草芽孢杆菌的制备方法包括：
13.(1)配制牛肉膏蛋白胨培养液：选取蛋白胨11g、氯化钠6g、牛肉浸粉4g，调节ph值至7.5，加入1000ml蒸馏水中，搅拌加热至溶解，于120～125℃条件下高压灭菌15～30min，得牛肉膏蛋白胨培养液；
14.(2)活化枯草芽孢杆菌：在无菌的条件下取一环枯草芽孢杆菌接种到牛肉膏蛋白胨培养液中，在30℃下恒温摇床培养24～36h，得枯草芽孢杆菌菌悬液；
15.(3)将长为2mm、宽为2mm的远红外细菌屋用浓度为0.1mol/l的hcl浸泡2～4h后，用去离子水冲洗至中性，烘干；
16.(4)将30g经过步骤三处理的远红外细菌屋放入100ml牛肉膏蛋白胨培养液中，取20ml步骤二得到的枯草芽孢杆菌菌悬液进行离心，获得菌体沉淀；
17.(5)在无菌的环境下将菌体沉淀加入到含有远红外细菌屋的牛肉膏蛋白胨培养液中，在30℃恒温培养箱中固定培养36～48h，得到固定化枯草芽孢杆菌。
18.进一步，所述步骤二中的预处理的酸或碱为盐酸、硫酸、硝酸、氢氧化钠或氢氧化钾中的任意一种；所述纳米多孔矿物载体的制备方法包括：
19.(1)将膨胀珍珠岩、海泡石、球粘土、白炭黑和碳化硅微粉混合并搅拌均匀得初混料，再加入初混料质量0.2～0.4％的聚丙烯酸，搅拌均匀；
20.(2)在球磨机中加水，将步骤(1)得到的混合物粉碎并混合2～4h后，再加入谷糠粉，混合40～60min后出磨，脱去水分后制成粉体或泥膏；
21.(3)以滚动法搪粒工艺成型或湿法可塑挤出工艺成型，制成圆球状或拉西环状，烘干后于窑炉内在800～900℃下煅烧3～6h，得纳米多孔矿物载体。
22.进一步，所述步骤三中的生物有机肥的制备方法包括：
23.(1)将菌棒置于粉碎装置中进行粉碎并过30～40目筛，得到粉碎的菌棒；将废弃、腐烂的柑橘收集起来进行破碎，得到烂柑子；
24.(2)将动物粪便、粉碎的菌棒、油枯和腐秆剂均匀混合，得到混合料；将烂柑子进行固液分离得到的柑橘汁液接入混合料内，得发酵物料；
25.(3)向所述发酵物料中加入腐秆剂，升温至70～75℃，每天翻堆1～2次，发酵7～14天，降温至30℃，发酵至含水量小于30％得到生物有机肥。
26.进一步，所述步骤四中的土壤修复剂的制备方法包括：
27.(1)将可降解树脂和壳聚糖通过粉碎搅拌机粉碎，研磨并过180～200目筛；将过筛得到的粉末搅拌均匀得到混合物，加入同量水得到混合溶液；
28.(2)将有机发酵物、生物有机肥、蛋白肽、膨润土、海藻粉以及黄腐酸钾投入至所述混合溶液中，于1300rpm的转速搅拌40min，得混合物料；
29.(3)向步骤(2)得到的混合物料中加入枯草芽孢杆菌并在35℃的环境中发酵2天，将发酵产物加入纳米多孔矿物载体中，得到土壤修复剂。
30.本发明的另一目的在于提供一种应用所述基于复合微生物的土壤修复剂的制备方法制备得到的基于复合微生物的土壤修复剂，所述基于复合微生物的土壤修复剂按照质量份数计由有机发酵物20～40份、生物有机肥15～20份、纳米多孔矿物载体12～16份、蛋白肽10～15份、可降解树脂8～12份、膨润土7～8份、海藻粉6～9份、壳聚糖5～6份、黄腐酸钾3～5份、枯草芽孢杆菌2～4份组成。
31.进一步，所述生物有机肥按照质量份数计，由动物粪便50～60份、菌棒25～35份、油枯8～12份、烂柑子5～10份、腐秆剂4～8份组成。
32.进一步，所述多孔矿物载体为沸石、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、凹凸棒石、海泡石、球粘土或硅藻土中的任意一种或多种的组合物；
33.所述可降解树脂为聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯或聚羟基脂肪酸酯中的任意一种或多种的组合物。
34.本发明的另一目的在于提供一种实施所述基于复合微生物的土壤修复剂的土壤修复方法，所述土壤修复方法包括：
35.(1)通过实验检测获得待处理的土壤，并通过粉碎研磨设备将待处理的土壤破碎、研磨，并调节土壤的ph值；
36.(2)向所述土壤修复剂中加入水配置成土壤修复剂水溶液，并将配置好的所述土壤修复剂水溶液与土壤按照预设比例进行多次淋洗；
37.(3)将淋洗完成后的土壤经通风、加热，获得修复好的土壤。
38.进一步，所述土壤的ph值调节至7；
39.所述土壤修复剂水溶液中所述螯合剂的浓度为0.05mol/l；
40.所述预设比例为所述土壤与所述土壤修复剂的固液比为1：10～12；
41.所述淋洗次数为3～5次。
42.结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
43.第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
44.本发明通过枯草芽孢杆菌的制备方法制备的枯草芽孢杆菌大大提高了土壤的去污能力；同时，本发明提供的土壤修复方法修复周期短，最快3天、最慢7天即可完成符合国家要求的污染土壤修复过程，相较于固化修复、植物修复等耗时较长的土壤修复方法可节省大量时间。本发明修复效果好，对镉、硝基苯等多种污染物的脱除率都在98％以上。另外，本发明对环境影响小，使用的均是低毒无毒物质，减小了对土壤和周边环境的二次污染。
45.第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
46.本发明提供的基于复合微生物的土壤修复剂的制备方法简单易操作，能够提高土壤修复装置的整体环保性、安全性以及实用性，减轻环境污染。
附图说明
47.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
48.图1是本发明实施例提供的基于复合微生物的土壤修复剂制备方法流程图；
49.图2是本发明实施例提供的生物有机肥的制备方法流程图；
50.图3是本发明实施例提供的土壤修复方法流程图。
具体实施方式
51.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明
进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
52.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于复合微生物的土壤修复剂及制备方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
53.一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
54.本发明实施例提供的基于复合微生物的土壤修复剂按照质量份数计由有机发酵物20～40份、生物有机肥15～20份、纳米多孔矿物载体12～16份、蛋白肽10～15份、可降解树脂8～12份、膨润土7～8份、海藻粉6～9份、壳聚糖5～6份、黄腐酸钾3～5份、枯草芽孢杆菌2～4份组成。
55.本发明实施例提供的生物有机肥按照质量份数计，由动物粪便50～60份、菌棒25～35份、油枯8～12份、烂柑子5～10份、腐秆剂4～8份组成。
56.本发明实施例提供的多孔矿物载体为沸石、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、凹凸棒石、海泡石、球粘土或硅藻土中的任意一种或多种的组合物。
57.本发明实施例提供的可降解树脂为聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯或聚羟基脂肪酸酯中的任意一种或多种的组合物。
58.如图1所示，本发明实施例提供的基于复合微生物的土壤修复剂制备方法包括以下步骤：
59.s101，进行枯草芽孢杆菌的制备：利用蛋白胨、氯化钠、牛肉浸粉以及蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养液；将枯草芽孢杆菌接种到牛肉膏蛋白胨培养液，活化，离心，加入预处理的远红外细菌屋，培养，得固定化枯草芽孢杆菌；
60.s102，进行纳米多孔矿物载体的预处理：将制备得到的纳米多孔矿物载体采用酸或碱溶液进行处理后，置于离心装置内进行3～5次离心，经洗涤后，将纳米多孔矿物载体在60～120℃的温度下干燥6～24h，备用；
61.s103，进行原料的称取：按照质量份数分别称取有机发酵物30份、生物有机肥15份、纳米多孔矿物载体12份、蛋白肽10份、可降解树脂8份、膨润土8份、海藻粉6份、壳聚糖5份、黄腐酸钾4份以及枯草芽孢杆菌2份备用；
62.s104，进行土壤修复剂的制备：将可降解树脂和壳聚糖粉碎过筛后加水，再加入有机发酵物、生物有机肥、蛋白肽、膨润土、海藻粉、黄腐酸钾和枯草芽孢杆菌发酵，将发酵产物加入纳米多孔矿物载体中，得到土壤修复剂。
63.本发明实施例提供的步骤s101中的枯草芽孢杆菌的制备方法包括：
64.(1)配制牛肉膏蛋白胨培养液：选取蛋白胨11g、氯化钠6g、牛肉浸粉4g，调节ph值至7.5，加入1000ml蒸馏水中，搅拌加热至溶解，于120～125℃条件下高压灭菌15～30min，得牛肉膏蛋白胨培养液；
65.(2)活化枯草芽孢杆菌：在无菌的条件下取一环枯草芽孢杆菌接种到牛肉膏蛋白胨培养液中，在30℃下恒温摇床培养24～36h，得枯草芽孢杆菌菌悬液；
66.(3)将长为2mm、宽为2mm的远红外细菌屋用浓度为0.1mol/l的hcl浸泡2～4h后，用去离子水冲洗至中性，烘干；
67.(4)将30g经过步骤三处理的远红外细菌屋放入100ml牛肉膏蛋白胨培养液中，取
20ml步骤二得到的枯草芽孢杆菌菌悬液进行离心，获得菌体沉淀；
68.(5)在无菌的环境下将菌体沉淀加入到含有远红外细菌屋的牛肉膏蛋白胨培养液中，在30℃恒温培养箱中固定培养36～48h，得到固定化枯草芽孢杆菌。
69.本发明实施例提供的步骤s102中的预处理的酸或碱为盐酸、硫酸、硝酸、氢氧化钠或氢氧化钾中的任意一种，纳米多孔矿物载体的制备方法包括：
70.(1)将膨胀珍珠岩、海泡石、球粘土、白炭黑和碳化硅微粉混合并搅拌均匀得初混料，再加入初混料质量0.2～0.4％的聚丙烯酸，搅拌均匀；
71.(2)在球磨机中加水，将步骤(1)得到的混合物粉碎并混合2～4h后，再加入谷糠粉，混合40～60min后出磨，脱去水分后制成粉体或泥膏；
72.(3)以滚动法搪粒工艺成型或湿法可塑挤出工艺成型，制成圆球状或拉西环状，烘干后于窑炉内在800～900℃下煅烧3～6h，得纳米多孔矿物载体。
73.如图2所示，本发明实施例提供的步骤s103中的生物有机肥制备方法包括：
74.s201，将菌棒置于粉碎装置中进行粉碎并过30～40目筛，得到粉碎的菌棒；将废弃、腐烂的柑橘收集起来进行破碎，得到烂柑子；
75.s202，将动物粪便、粉碎的菌棒、油枯和腐秆剂均匀混合，得到混合料；将烂柑子进行固液分离得到的柑橘汁液接入混合料内，得发酵物料；
76.s203，向发酵物料中加入腐秆剂，升温至70～75℃，每天翻堆1～2次，发酵7～14天，降温至30℃，发酵至含水量小于30％得到生物有机肥。
77.本发明实施例提供的步骤s104中的土壤修复剂的制备方法包括：
78.(1)将可降解树脂和壳聚糖通过粉碎搅拌机粉碎，研磨并过180～200目筛；将过筛得到的粉末搅拌均匀得到混合物，加入同量水得到混合溶液；
79.(2)将有机发酵物、生物有机肥、蛋白肽、膨润土、海藻粉以及黄腐酸钾投入至所述混合溶液中，于1300rpm的转速搅拌40min，得混合物料；
80.(3)向步骤(2)得到的混合物料中加入枯草芽孢杆菌并在35℃的环境中发酵2天，将发酵产物加入纳米多孔矿物载体中，得到土壤修复剂。
81.如图3所示，本发明实施例提供的土壤修复方法包括：
82.s301，通过实验检测获得待处理的土壤，并通过粉碎研磨设备将待处理的土壤破碎、研磨，并调节土壤的ph值；
83.s302，向土壤修复剂中加入水配置成土壤修复剂水溶液，并将配置好的土壤修复剂水溶液与土壤按照预设比例进行多次淋洗；
84.s303，将淋洗完成后的土壤经通风、加热，获得修复好的土壤。
85.本发明实施例提供的土壤的ph值调节至7；土壤修复剂水溶液中螯合剂的浓度为0.05mol/l；土壤与土壤修复剂的固液比为1：10～12；淋洗次数为3～5次。
86.二、应用实施例。为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用的应用实施例。
87.实施例1
88.本发明实施例提供的基于复合微生物的土壤修复剂按照质量份数计由有机发酵物20份、生物有机肥15份、纳米多孔矿物载体12份、蛋白肽10份、可降解树脂8份、膨润土7份、海藻粉6份、壳聚糖5份、黄腐酸钾4份、枯草芽孢杆菌3份组成。
89.应用：将本发明实施例制得的基于复合微生物的土壤修复剂，按照每亩50kg用量撒施在ph约为5的土壤表面，然后耕地即可。
90.实施例2
91.本发明实施例提供的基于复合微生物的土壤修复剂按照质量份数计由有机发酵物25份、生物有机肥16份、纳米多孔矿物载体13份、蛋白肽11份、可降解树脂10份、膨润土7份、海藻粉6份、壳聚糖5份、黄腐酸钾4份、枯草芽孢杆菌3份组成。
92.应用：将本发明实施例制得的基于复合微生物的土壤修复剂，按照每亩40kg用量撒施在ph约为5的土壤表面，然后耕地即可。
93.实施例3
94.本发明实施例提供的基于复合微生物的土壤修复剂按照质量份数计由有机发酵物27份、生物有机肥18份、纳米多孔矿物载体12份、蛋白肽10份、可降解树脂8份、膨润土7份、海藻粉6份、壳聚糖5份、黄腐酸钾3份、枯草芽孢杆菌4份组成。
95.应用：将本发明实施例制得的基于复合微生物的土壤修复剂，按照每亩30kg用量撒施在ph约为5的土壤表面，然后耕地即可。
96.本发明通过枯草芽孢杆菌的制备方法制备的枯草芽孢杆菌大大提高了土壤的去污能力；同时，本发明提供的土壤修复方法修复周期短，最快3天、最慢7天即可完成符合国家要求的污染土壤修复过程，相较于固化修复、植物修复等耗时较长的土壤修复方法可节省大量时间。本发明修复效果好，对镉、硝基苯等多种污染物的脱除率都在98％以上。另外，本发明对环境影响小，使用的均是低毒无毒物质，减小了对土壤和周边环境的二次污染。
97.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。