CN106957659A - 一种高土壤电阻率环境接地工程专用土壤改良剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高土壤电阻率环境接地工程专用土壤改良剂的制备方法，属于接地材料技术领域。本发明首先将硅藻土与沼液混合发酵，在侵蚀硅藻土表面，丰富其表面孔隙结构的同时，使沼液中有机质被硅藻土吸附，再经无氧炭化使有机质在硅藻土孔隙中形成具有导电性的炭化支撑结构，再将炭化后的硅藻土、泥炭及陶土混合球磨后接种蚯蚓，制得预制混合料，以提高保水性能，再利用自制液体培养基富集培养固氮鱼腥藻，将培养后的产物离心分离，并将下层沉淀物与预制混合料、腐植酸等混合，经真空冷冻干燥后即得高土壤电阻率环境接地工程专用土壤改良剂。

Description

一种高土壤电阻率环境接地工程专用土壤改良剂的制备方法

技术领域

本发明公开了一种高土壤电阻率环境接地工程专用土壤改良剂的制备方法，属于接地材料技术领域。

背景技术

变电站接地网的作用是为系统、设备和人身提供安全保障和稳定的运行环境。在此前提下，有效延长其使用寿命、降低工程造价是地网设计的重点所在。接地系统的性能涵盖多方面，包括导电性、稳定性、耐腐性以及电阻值和安全电压等。接地电阻和安全电压是对接地网的量化值，其数值高低直接关系到变电站的安全程度，故对接地网的接地电阻和安全电压的技术要求是变电站接地网建设的重点。

随着土地资源的稀缺以及对偏远地区的开发，变电站总占地面积越来越小，一些变电站建在了山区、丘陵地带，这就带来了小面积接地网与要求泄流日益提高的短路电流的突出矛盾。山区或丘陵地带的变电站，土壤电阻率又常常较高，这样按照传统方式进行接地设计和施工时，接地电阻无法达到接地安全的要求，也使安全电压高于允许值。为了效益而盲目投入运行会带来极大的安全隐患，因接地不好造成的安全事故时有发生，因此，需要进一步才去安全有效、经济合理的降低接地电阻措施，同时满足安全电压的要求。

常见的传统接地降阻方法有加降阻剂、打深井和外引扩面三种。降阻剂成型基本是固化或胶状，实际降阻效果是增大接地导体的截面，改善接地体和土壤的接触，其降阻幅度非常有限，况且大多数降阻剂对接地体有较大的腐蚀作用；站内打深井接地的效果因土质结构而异，由于深层地址结构基本是岩石，电阻率大大超过表层，其接地效果差，作用基本被原接地网等效半球所屏蔽；而通过外引扩面需要庞大的征地费用，而且辅助安全措施难以保障实施。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对传统高土壤电阻率环境采用的降阻剂降阻效果有限，且降阻效果持续时间短，在运行过程中易带来极大的安全隐患的问题，提供了一种以预制混合料和固氮鱼腥藻培养产物复配，辅以腐植酸等制得高土壤电阻率环境接地工程专用土壤改良剂的方法。本发明首先将硅藻土与沼液混合发酵，在侵蚀硅藻土表面，丰富其表面孔隙结构的同时，使沼液中有机质被硅藻土吸附，再经无氧炭化使有机质在硅藻土孔隙中形成具有导电性的炭化支撑结构，再将炭化后的硅藻土、泥炭及陶土混合球磨后接种蚯蚓，制得预制混合料，以提高保水性能，再利用自制液体培养基富集培养固氮鱼腥藻，将培养后的产物离心分离，并将下层沉淀物与预制混合料、腐植酸等混合，经真空冷冻干燥后即得高土壤电阻率环境接地工程专用土壤改良剂。本发明所得土壤改良剂在使用过程中，在现场与水混匀后即可使用，产品中的微生物可利用空气中的氮气及二氧化碳在光照条件下实现自养，且使用过程中，产品可紧紧粘附于金属接地体表面，降低接地电阻，在提高土壤保水性能的同时，增加土壤中的电解质含量，从而提高土壤的导电性能，有效解决了传统降阻剂降阻效果差，持续时间短的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）称取400～500g硅藻土，倒入盛有2～3L沼液的发酵罐中，于温度为35～37℃，转速为200～300r/min，恒温密闭发酵6～8h，再将发酵罐内物料过滤，收集滤饼，并将所得滤饼置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的滤饼转入炭化炉，以10～15mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，于温度为500～550℃条件下，保温炭化3～5h，随炉冷却至室温，出料，得炭化硅藻土；

（2）依次称取200～300g上述所得炭化硅藻土，800～1000g泥炭，80～100g陶土，倒入盛有800～1000mL水的球磨罐中，球磨混合80～120min后，将球磨罐中物料堆放于避光通风处，并向堆放的物料中接种200～300g蚯蚓，进行蚯蚓养殖5～7天，在养殖过程中，每隔8～12h向堆放物料表面喷洒60～80mL水，待蚯蚓养殖结束，分离去除蚯蚓，得预制混合料，备用；

（3）量取300～400mL自制液体培养基，倒入锥形瓶中，再向锥形瓶中接种2～4g固氮鱼腥藻，再将锥形瓶置于摇床中，于温度为30～32℃，光照强度为1100～1200lx，转速为130～150r/min条件下，连续培养10～15天，待连续培养结束，将锥形瓶中物料转入离心机，离心分离，收集下层沉淀物；所述自制液体培养基是由0.8～1.0g磷酸氢二钾，0.3～0.5g磷酸二氢钠，0.2～0.4g硫酸镁，0.06～0.08g硫酸亚铁，0.02～0.04g氯化钙，0.01～0.03g氯化锰，0.001～0.003g硫酸铜，与1000～1200mL去离子水混合而成；

（4）按重量份数计，在混料机中依次加入300～500份步骤（2）备用预制混合料，6～8份上述所得下层沉淀物，4～6份硫酸铵，200～300份水，80～120份腐植酸，40～50份琼脂，于室温条件下，以400～600r/min转速搅拌混合3～5h，再经真空冷冻干燥后，封装保存，即得高土壤电阻率环境接地工程专用土壤改良剂。

本发明的应用方法：首先挖好接地坑，将接地极垂直树立于接地坑中心，并将接地极与接地线焊接，再将本发明所得高土壤电阻率环境接地工程专用土壤改良剂倒入接地坑中，将接地极完全覆盖，再于混合料表面回填600～800mm原土，随后再向回填的原土表面施加所用土壤改良剂质量0.8～2.0倍的水，再向回填的原土表面铺设一层厚度为100～150mm碎石，即可。经检测，使用本发明所得土壤改良剂改造后，土壤可吸附自身重量3～5倍的水，在使用过程中常年保持湿润状态，且使用后土壤接地电阻由90～120Ω降至3～5Ω，经8～10个月的跟踪测试，土壤电阻率保持在480～500Ω·m，接地电阻保持在8Ω以下。

本发明的有益效果是：

（1）本发明所得高土壤电阻率环境接地工程专用土壤改良剂可有效吸附与接地体表面，防止接地体氧化，提高接地体使用寿命；

（2）本发明利用表层的固氮鱼腥藻在弱光条件下的光合自养，提供提供营养物质，供给接地体附近微生物繁殖使用，可长期保持土壤较低的电阻率，满足安全电压的使用要求。

具体实施方式

称取400～500g硅藻土，倒入盛有2～3L沼液的发酵罐中，于温度为35～37℃，转速为200～300r/min，恒温密闭发酵6～8h，再将发酵罐内物料过滤，收集滤饼，并将所得滤饼置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的滤饼转入炭化炉，以10～15mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，于温度为500～550℃条件下，保温炭化3～5h，随炉冷却至室温，出料，得炭化硅藻土；依次称取200～300g上述所得炭化硅藻土，800～1000g泥炭，80～100g陶土，倒入盛有800～1000mL水的球磨罐中，球磨混合80～120min后，将球磨罐中物料堆放于避光通风处，并向堆放的物料中接种200～300g蚯蚓，进行蚯蚓养殖5～7天，在养殖过程中，每隔8～12h向堆放物料表面喷洒60～80mL水，待蚯蚓养殖结束，分离去除蚯蚓，得预制混合料，备用；量取300～400mL自制液体培养基，倒入锥形瓶中，再向锥形瓶中接种2～4g固氮鱼腥藻，再将锥形瓶置于摇床中，于温度为30～32℃，光照强度为1100～1200lx，转速为130～150r/min条件下，连续培养10～15天，待连续培养结束，将锥形瓶中物料转入离心机，离心分离，收集下层沉淀物；所述自制液体培养基是由0.8～1.0g磷酸氢二钾，0.3～0.5g磷酸二氢钠，0.2～0.4g硫酸镁，0.06～0.08g硫酸亚铁，0.02～0.04g氯化钙，0.01～0.03g氯化锰，0.001～0.003g硫酸铜，与1000～1200mL去离子水混合而成；按重量份数计，在混料机中依次加入300～500份备用预制混合料，6～8份上述所得下层沉淀物，4～6份硫酸铵，200～300份水，80～120份腐植酸，40～50份琼脂，于室温条件下，以400～600r/min转速搅拌混合3～5h，再经真空冷冻干燥后，封装保存，即得高土壤电阻率环境接地工程专用土壤改良剂。

实例1

称取400g硅藻土，倒入盛有2L沼液的发酵罐中，于温度为35℃，转速为200r/min，恒温密闭发酵6h，再将发酵罐内物料过滤，收集滤饼，并将所得滤饼置于烘箱中，于温度为105℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的滤饼转入炭化炉，以10mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，于温度为500℃条件下，保温炭化3h，随炉冷却至室温，出料，得炭化硅藻土；依次称取200g上述所得炭化硅藻土，800g泥炭，80g陶土，倒入盛有800mL水的球磨罐中，球磨混合80min后，将球磨罐中物料堆放于避光通风处，并向堆放的物料中接种200g蚯蚓，进行蚯蚓养殖5天，在养殖过程中，每隔8h向堆放物料表面喷洒60mL水，待蚯蚓养殖结束，分离去除蚯蚓，得预制混合料，备用；量取300mL自制液体培养基，倒入锥形瓶中，再向锥形瓶中接种2g固氮鱼腥藻，再将锥形瓶置于摇床中，于温度为30℃，光照强度为1100lx，转速为130r/min条件下，连续培养10天，待连续培养结束，将锥形瓶中物料转入离心机，离心分离，收集下层沉淀物；所述自制液体培养基是由0.8g磷酸氢二钾，0.3g磷酸二氢钠，0.2g硫酸镁，0.06g硫酸亚铁，0.02g氯化钙，0.01g氯化锰，0.001g硫酸铜，与1000mL去离子水混合而成；按重量份数计，在混料机中依次加入300份备用预制混合料，6份上述所得下层沉淀物，4份硫酸铵，200份水，80份腐植酸，40份琼脂，于室温条件下，以400r/min转速搅拌混合3h，再经真空冷冻干燥后，封装保存，即得高土壤电阻率环境接地工程专用土壤改良剂。

首先挖好接地坑，将接地极垂直树立于接地坑中心，并将接地极与接地线焊接，再将本发明所得高土壤电阻率环境接地工程专用土壤改良剂倒入接地坑中，将接地极完全覆盖，再于混合料表面回填600mm原土，随后再向回填的原土表面施加所用土壤改良剂质量0.8倍的水，再向回填的原土表面铺设一层厚度为100mm碎石，即可。经检测，使用本发明所得土壤改良剂改造后，土壤可吸附自身重量3倍的水，在使用过程中常年保持湿润状态，且使用后土壤接地电阻由90Ω降至3Ω，经8个月的跟踪测试，土壤电阻率保持在480Ω·m，接地电阻保持在7Ω。

实例2

称取450g硅藻土，倒入盛有2L沼液的发酵罐中，于温度为36℃，转速为280r/min，恒温密闭发酵7h，再将发酵罐内物料过滤，收集滤饼，并将所得滤饼置于烘箱中，于温度为108℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的滤饼转入炭化炉，以12mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，于温度为520℃条件下，保温炭化4h，随炉冷却至室温，出料，得炭化硅藻土；依次称取260g上述所得炭化硅藻土，900g泥炭，90g陶土，倒入盛有900mL水的球磨罐中，球磨混合100min后，将球磨罐中物料堆放于避光通风处，并向堆放的物料中接种260g蚯蚓，进行蚯蚓养殖6天，在养殖过程中，每隔10h向堆放物料表面喷洒70mL水，待蚯蚓养殖结束，分离去除蚯蚓，得预制混合料，备用；量取350mL自制液体培养基，倒入锥形瓶中，再向锥形瓶中接种3g固氮鱼腥藻，再将锥形瓶置于摇床中，于温度为31℃，光照强度为1150lx，转速为140r/min条件下，连续培养12天，待连续培养结束，将锥形瓶中物料转入离心机，离心分离，收集下层沉淀物；所述自制液体培养基是由0.9g磷酸氢二钾，0.4g磷酸二氢钠，0.3g硫酸镁，0.07g硫酸亚铁，0.03g氯化钙，0.02g氯化锰，0.002g硫酸铜，与1100mL去离子水混合而成；按重量份数计，在混料机中依次加入400份备用预制混合料，7份上述所得下层沉淀物，5份硫酸铵，260份水，100份腐植酸，45份琼脂，于室温条件下，以500r/min转速搅拌混合4h，再经真空冷冻干燥后，封装保存，即得高土壤电阻率环境接地工程专用土壤改良剂。

首先挖好接地坑，将接地极垂直树立于接地坑中心，并将接地极与接地线焊接，再将本发明所得高土壤电阻率环境接地工程专用土壤改良剂倒入接地坑中，将接地极完全覆盖，再于混合料表面回填700mm原土，随后再向回填的原土表面施加所用土壤改良剂质量1.2倍的水，再向回填的原土表面铺设一层厚度为120mm碎石，即可。经检测，使用本发明所得土壤改良剂改造后，土壤可吸附自身重量4倍的水，在使用过程中常年保持湿润状态，且使用后土壤接地电阻由100Ω降至4Ω，经9个月的跟踪测试，土壤电阻率保持在490Ω·m，接地电阻保持在6。

实例3

称取500g硅藻土，倒入盛有3L沼液的发酵罐中，于温度为37℃，转速为300r/min，恒温密闭发酵8h，再将发酵罐内物料过滤，收集滤饼，并将所得滤饼置于烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的滤饼转入炭化炉，以15mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，于温度为550℃条件下，保温炭化5h，随炉冷却至室温，出料，得炭化硅藻土；依次称取300g上述所得炭化硅藻土，1000g泥炭，100g陶土，倒入盛有1000mL水的球磨罐中，球磨混合120min后，将球磨罐中物料堆放于避光通风处，并向堆放的物料中接种300g蚯蚓，进行蚯蚓养殖7天，在养殖过程中，每隔12h向堆放物料表面喷洒80mL水，待蚯蚓养殖结束，分离去除蚯蚓，得预制混合料，备用；量取400mL自制液体培养基，倒入锥形瓶中，再向锥形瓶中接种4g固氮鱼腥藻，再将锥形瓶置于摇床中，于温度为32℃，光照强度为1200lx，转速为150r/min条件下，连续培养15天，待连续培养结束，将锥形瓶中物料转入离心机，离心分离，收集下层沉淀物；所述自制液体培养基是由1.0g磷酸氢二钾，0.5g磷酸二氢钠，0.4g硫酸镁，0.08g硫酸亚铁，0.04g氯化钙，0.03g氯化锰，0.003g硫酸铜，与1200mL去离子水混合而成；按重量份数计，在混料机中依次加入500份备用预制混合料，8份上述所得下层沉淀物，6份硫酸铵，300份水，120份腐植酸，50份琼脂，于室温条件下，以600r/min转速搅拌混合5h，再经真空冷冻干燥后，封装保存，即得高土壤电阻率环境接地工程专用土壤改良剂。

首先挖好接地坑，将接地极垂直树立于接地坑中心，并将接地极与接地线焊接，再将本发明所得高土壤电阻率环境接地工程专用土壤改良剂倒入接地坑中，将接地极完全覆盖，再于混合料表面回填800mm原土，随后再向回填的原土表面施加所用土壤改良剂质量2.0倍的水，再向回填的原土表面铺设一层厚度为150mm碎石，即可。经检测，使用本发明所得土壤改良剂改造后，土壤可吸附自身重量5倍的水，在使用过程中常年保持湿润状态，且使用后土壤接地电阻由120Ω降至5Ω，经10个月的跟踪测试，土壤电阻率保持在500Ω·m，接地电阻保持在5Ω。

Claims (1)

1.一种高土壤电阻率环境接地工程专用土壤改良剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）称取400～500g硅藻土，倒入盛有2～3L沼液的发酵罐中，于温度为35～37℃，转速为200～300r/min，恒温密闭发酵6～8h，再将发酵罐内物料过滤，收集滤饼，并将所得滤饼置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的滤饼转入炭化炉，以10～15mL/min速率向炉内通入氮气，在氮气保护状态下，于温度为500～550℃条件下，保温炭化3～5h，随炉冷却至室温，出料，得炭化硅藻土；

（2）依次称取200～300g上述所得炭化硅藻土，800～1000g泥炭，80～100g陶土，倒入盛有800～1000mL水的球磨罐中，球磨混合80～120min后，将球磨罐中物料堆放于避光通风处，并向堆放的物料中接种200～300g蚯蚓，进行蚯蚓养殖5～7天，在养殖过程中，每隔8～12h向堆放物料表面喷洒60～80mL水，待蚯蚓养殖结束，分离去除蚯蚓，得预制混合料，备用；

（3）量取300～400mL自制液体培养基，倒入锥形瓶中，再向锥形瓶中接种2～4g固氮鱼腥藻，再将锥形瓶置于摇床中，于温度为30～32℃，光照强度为1100～1200lx，转速为130～150r/min条件下，连续培养10～15天，待连续培养结束，将锥形瓶中物料转入离心机，离心分离，收集下层沉淀物；所述自制液体培养基是由0.8～1.0g磷酸氢二钾，0.3～0.5g磷酸二氢钠，0.2～0.4g硫酸镁，0.06～0.08g硫酸亚铁，0.02～0.04g氯化钙，0.01～0.03g氯化锰，0.001～0.003g硫酸铜，与1000～1200mL去离子水混合而成；

（4）按重量份数计，在混料机中依次加入300～500份步骤（2）备用预制混合料，6～8份上述所得下层沉淀物，4～6份硫酸铵，200～300份水，80～120份腐植酸，40～50份琼脂，于室温条件下，以400～600r/min转速搅拌混合3～5h，再经真空冷冻干燥后，封装保存，即得高土壤电阻率环境接地工程专用土壤改良剂。