CN108380651A - 一种土壤的修复方法 - Google Patents

Abstract

一种土壤的修复方法，其特征在于，包括将表层的已污染的土壤添加生物菌及秸杆搅拌混合均匀后摊铺到较深一层，较深一层的未被污染的土壤与污泥碳和秸杆按比例混合摊铺到表层，所述较深一层土壤与表层土壤之间设置一薄层秸杆。本发明提供的方法利用农作物的秸杆对污染的土壤进行修复，不仅节省资源，而且给农作物生长提供了养料。

Description

一种土壤的修复方法

技术领域

本发明涉及一种土壤的修复方法，属于土壤治理技术领域。

背景技术

随着工业化生产的发展以及城市化速度的加快,土壤承受着越来越多的来自于工厂和人类活动产生的废水、废渣和废气。如果这些废弃物得不到及时有效的处理便会随着雨水渗入到土壤中,当这些污染物累积到超过土壤的自净能力的程度时就会引起土质的严重恶化,形成土壤污染。耕地土壤污染的主要原因是在农业生产过程中过度使用农药、化肥等化学品。据环境保护部和国土资源部发布的关于我国首次土壤污染调查公告显示,全国近两成的耕地污染检测超标,土壤污染治理迫在眉睫。土壤污染可分为无机物污染、有机物污染和复合型污染,针对国内不同的污染类型,研究人员从物理、化学和生物三个方向入手已研究出一系列的修复技术。但是，现有技术中提供的方法均没有充分利用农作物的秸杆。

发明内容

为克服现有技术中所存在的缺点，本发明的发明目的是提供一种土壤的修复方法，其利用农作物的秸杆对污染的土壤进行修复，不仅节省资源，而且给农作物生长提供了养料。

为实现所述发明目的，本发明提供一种土壤的修复方法，其特征在于，包括将表层的已污染的土壤添加生物菌及秸杆搅拌混合均匀后摊铺到较深一层，较深一层的未被污染的土壤与污泥碳和秸杆按比例混合摊铺到表层，所述较深一层土壤与表层土壤之间设置一薄层秸杆。

优选地，未被污染的土壤、污泥碳和秸杆的体积比为8-10：1-2： 0.5-1。

优选地，摊铺到表层的土壤为25到35厘米。

优选地，污泥碳的形成包括：将设定重量份的污泥、秸杆和已发酵的混料进行混合形成混合物；将混合物在发酵器中进行发酵从而产生生物气及发酵混料；利用生物气通过蒸汽产生装置对水进行加热而生成水蒸汽；利用碳化装置在设置压力及水蒸汽的作用下对发酵的混料进行碳化。

优选地，污泥、秸杆和已发酵的混料的重量份分别为：含水量为44-50%的污泥50-60重量份；秸杆：30-40重量份；已发酵的混料：10-20重量份。

优选地，碳化装置中加入高温蒸汽的温度140℃-280℃，碳化装置中的压力在2200-2800KPa之间。

与现有技术相比，本发明提供的方法利用农作物的秸杆对污染的土壤进行修复，不仅节省资源，而且给农作物生长提供了养料。

附图说明

图1是本发明提供的污泥的水解碳化处理系统的示意图；

图2是本发明提供的发酵装置的组成示意图；

图3是本发明提供的发电机的组成示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，所示实施例仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。应该理解，当我们称元件被“连接”到另一元件时，它可以直接连接到其他元件，或者也可以存在中间元件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，本申请文件中所用术语，应该被理解为具有与现有技术一致的意义，除非在本申请文件被特定定义，否则不会用极端化的含义来解释。

本发明提供一种土壤的修复方法，其包括将表层的已污染的土壤添加生物菌及秸杆搅拌混合均匀后摊铺到较深一层，较深一层的未被污染的土壤与污泥碳和秸杆按比例混合摊铺到表层，所述较深一层土壤与表层土壤之间设置一薄层秸杆，该秸杆的厚度约2-5cm；该秸杆、与表层中的秸杆和较深一层土壤中的秸杆相配合给生物菌导入空气，便于生物菌生长，以降解已污染土壤中的有害物质。未被污染的土壤、污泥碳和秸杆的体积比为8-10：1-2： 0.5-1。摊铺到表层的土壤为20到30厘米。

本发明中，将未被污染的土壤、污泥碳和秸杆混合形成耕作层和犁底层，其中，耕作层约20cm左右，犁底层约10cm左右，犁底层位于耕作层下面，由于耕作层混入了污泥碳，便于给农作物提供营份，而表层中的秸杆及由于其导气性，将空气导入到已摊摊铺到较深一层污染土壤，便于生物菌生长。

本发明中，由于在污染层和表层之间设置一层秸杆层，隔离了有害物质被植物吸收。另外，随着时间的变化，土壤中秸杆慢慢腐烂，慢慢转化成有机肥料。当生物菌将污染土壤中的有害物质降解完时，秸杆基本腐烂，表层的土壤和深一层的土壤形成一体，土壤修复完成。本发明中，生物菌优选土霉菌。

上述方法中所使用的污泥碳通过有机污泥的水解碳化处理系统而生成，下面描述本发明提供的污泥的水解碳化处理系统。

图1是本发明提供的污泥的水解碳化处理系统，如图1所示，根据本发明一实施例，本发明提供的污泥的水解碳化处理系统包括混合器1、发酵装置2、蒸汽产生装置3和碳化装置4，其中所述混合器1用于将设定重量份的污泥、秸杆和已发酵混料进行混合形成混合物，并输入到发酵装置2进行发酵从而产生生物气及发酵混料；所述蒸汽产生装置1利用生物气将水加热以生成水蒸汽；所述碳化装置4在设置压力及水蒸汽的作用下对发酵的混料进行碳化，生成污泥碳。碳化装置中加入高温蒸汽的的温度140℃-280℃，碳化装置中的压力在2200-2800KPa之间，优选，高温蒸汽的温度为180℃，碳化装置中的压力在2500KPa。

根据本发明一个实施例式混合器包括圆筒形壳体，所述壳体为双层结构，其中包括内筒和设置有在内筒外的外筒，内筒内部形成圆筒形空腔。在圆筒形内筒的中央沿轴向设置有空心的轴，所述轴上设置有空心的螺旋形肋，螺旋形肋内具有螺旋形空腔；高温蒸汽导入到圆筒双层结构形成的空腔、轴的空腔和螺旋形空腔内以对混合器的物料进行加热。所述加热温度为25°C到45°C。优选地，污泥、秸杆和已发酵的混料的重量份分别为：含水量为44-50%的污泥50-60重量份；秸杆：30-40重量份；已发酵的混料：10-20重量份，优选地，含水量为44-50%的污泥55重量份；秸杆：35重量份；已发酵的混料：10重量份。

根据本发明一实施例，污泥的水解碳化处理系统还包括汽轮机8、发电机6和离合器7，所述汽轮机8的输出轴通过离合器7与发电机6的动办输入轴相连。本发明中，在蒸汽产生装置3的排出蒸汽的管路中设置有分流阀11，其将蒸汽产生装置排出的蒸汽至少分成两路，第一路经控制阀10给汽轮机提供蒸汽，第二路用于给碳化装置4提供蒸汽。处理系统还包括控制器5和转速传感器9，转速传感器9用于测量发电机转子的角速度，并将角速度信息传送给控制器5，所述控制器5根据转子的角速度信息控制控制阀10和离合器7的工作状态。

根据本发明一个实施例，处理系统还包括混合阀12，其用于将分流阀11中分流的第二路蒸汽与从汽轮机中排出的蒸汽进行混合。

根据一个实施例，所述秸杆优选水稻、玉米、花生等秸杆，在将秸杆输入到发酵装置前，先对作物秸杆进行处理，优选用6%-10%的氢氧化钠碱液预处理秸杆，优选地，选用6%的氢氧化钠碱液预处理秸杆。

图2是本发明提供的发酵装置的组成示意图，如图2所示，根据本发明一个实施例，所述发酵装置至少包括用于容纳物混合物的容器21、混气阀22和循环泵23，所述容器21为包括外筒和设置在外筒内的内筒的双层结构，所述外筒上设置有进气口26和排气口27，所述进气口26处设置有第一单向阀，蒸汽只能进，不能出；所述排气口处设置第二单向阀，蒸汽只能通过其排出而不能流入；混气阀22的第一接口经管路连接于循环泵23的排气口，混气阀22的第二接口连通于容器21的进气口；混气阀的第三接口连通接于蒸汽产生装置的进汽口，蒸气产生装置3的排气口、容器21的排气口均与循环泵23的进气口相连。在容器21的进气支路处或者排气支路中设置有温度传感器24，用于测量导入到容器中的蒸汽的温度，通过为保证容器21的发酵温度为35摄氏度到45摄氏度之间，更优选地为40摄氏度，导入到双层结构之间的空腔的温度为45摄氏度到55摄氏度，更优选地。在加入蒸汽的环路中还设置有压力传感器25，其用于测量环路中的汽压。

有机污泥、秸杆和已发酵混料在容器21中发酵，产生了生物气，如沼气。该气体从容器中排出到储存器中。本发明中，利用沼气对水加热形高温蒸汽，利用高温蒸汽进行发电及对碳化装置、发酵装置进行加热。本发明中，由于将部分已发酵的混料再与新导入的污泥和秸杆混合再发酵，加快了发酵速度和效率，与不加入已发酵混料的情况相比，效率提高了60%以上。

根据本发明一个实施例，还可以从已发酵的混料中通过分离装置13提取生物菌，如木霉菌，以用作生物修改土壤的填加剂。将分离了生物菌的物料再送入碳化装置进行碳化。

图3是本发明提供的发电机的组成示意图，如图3所示，所述发电机包括：所述发电机至少包括发电机至少包括外壳、置于外壳内的定子和转子，定子至少包括N个线圈，如线圈67，所述N个线圈组成一个圆环并置于转子外周；所述转子包括动力输入轴61，设置在动力输入轴61上并与动力输入轴的同心的大转子，所述大转子包括同心设置且依次嵌套的四个圆环，所述四个圆环从内到外依次金属钕环62、特氟龙环63、永磁体环64和铜环65，所述永磁体64上部为N极性，下部为S极性；所述转子还包括M个小转子，如小转子66，所述转子为圆柱体，从内到外依次为金属钕环、特氟龙环、永磁体环和铜环，小转子的永磁体上部为S极，下部为N极。M和N均大于1。

本发明中，设置有转速传感器9，通常设置在外壳内，并置于大转子上方或下方，用于测量大转子的转速，当大转子的角速度小于设定值时，包括起始时，控制器5给离合器7和控制阀10提供控制信号，使控制阀10导通，给汽轮机8供气，汽轮机8工作，同时，给离合器7提供信号，使汽轮机8输出轴与发电机6的动力输入轴结合，发电机的大转子旋转，发电机的动力输入轴在汽轮机8的驱动下驱动大转子旋转，所述小转子与大转子之间会产生磁悬浮，从而作无摩擦滑动，小转子产生自转，并在小转子周围产生旋转的交变磁场，设置在小转子外周的定子感应线圈就感应出了电流，以提供给负载电能；当大转子的角速度大于或等离于设定值时，控制器5给离合器7和控制阀10提供控制信号，使控制阀10断开，停止给汽轮机8供气，汽轮机8停止工作，同时，给离合器7提供信号，使汽轮机8输出轴与发电机6的轴离合，发电机6的大转子在惯性和与小转子的相互的作用下旋转，所述小转子与大转子之间会产生磁悬浮，从而作无摩擦滑动，小转子产生自转，并在小转子周围产生旋转的交变磁场，设置在小转子外周的定子感应线圈还能感应出电流，以提供给负载电能，重复上述过程，发电机6持续向负载供电，如此设置大大地节省了为发电而需要消耗的外部能源。

需要说明的是，本文中所称的“一个实施例”或者“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或者特性包括在本发明的至少一个实施例中。此外，请注意，这里“在一个实施例中”的词语例子不一定全指同一个实施例。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包括”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，仅是为了区别。

此外，还应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明所要求的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (6)

1.一种土壤的修复方法，其特征在于，包括将表层的已污染的土壤添加生物菌及秸杆搅拌混合均匀后摊铺到较深一层，较深一层的未被污染的土壤与污泥碳和秸杆按比例混合摊铺到表层，所述较深一层土壤与表层土壤之间设置一薄层秸杆。

2.根据权利要求1的土壤的修复方法，其特征在于，未被污染的土壤、污泥碳和秸杆的体积比为8-10：1-2： 0.5-1。

3.根据权利要求2所述的土壤的修复方法，其特征在于，摊铺到表层的土壤为25到35厘米。

4.根据权利要求3所述的土壤的修复方法，其特征在于，污泥碳的形成包括：将设定重量份的污泥、秸杆和已发酵的混料进行混合形成混合物；将混合物在发酵器中进行发酵从而产生生物气及发酵混料；利用生物气通过蒸汽产生装置对水进行加热而生成水蒸汽；利用碳化装置在设置压力及水蒸汽的作用下对发酵的混料进行碳化。

5.根据权利要求4所述的土壤的修复方法，其特征在于，污泥、秸杆和已发酵的混料的重量份分别为：含水量为44-50%的污泥50-60重量份；秸杆：30-40重量份；已发酵的混料：10-20重量份。

6.权利要求5所述的污泥的水解碳化处理方法，其特征在于，碳化装置中加入高温蒸汽的温度为140℃-280℃，碳化装置中的压力在2200-2800KPa之间。