CN111871592A - 一种流化浮选分离回收农田残膜的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农田残膜回收再利用技术领域，具体涉及一种流化浮选分离回收农田残膜的方法及装置。该装置包括依次设置的流化制备池、流化浮选池和残膜收集池，所述流化制备池为流化浮选池提供流化溶液，所述流化浮选池的顶部转动设置有浮选网板，浮选网板带动残膜向残膜收集池收集，残膜收集池的底部设有残膜过滤网。回收方法包括步骤1：残膜粉碎与田间杂物筛选；步骤2：流化浮选，2.1流化溶液的制备，2.2残膜流化浮选；步骤3：残膜冲洗与收集；步骤4：烘干处理，即得到回收残膜。本发明对回收后的农田残膜与残茬、土块等田间杂物进行流化浮选分离，再清洗干燥，得到干净可再回收利用的碎膜，达到了农田残膜干净可回收再利用的目标。

Description

一种流化浮选分离回收农田残膜的方法及装置

技术领域

本发明涉及农田残膜回收再利用技术领域，具体涉及一种流化浮选分离回收农田残膜的方法及装置。

背景技术

残膜污染属于农业面源污染，目前，农田残膜的污染日益严重。机械化回收是解决农田残膜污染的最主要方式。然而，残膜污染的综合治理主要集中关注于机械收膜作业、降解膜的推广应用上，对回收后残膜的资源化再利用未能提出明确的解决思路，因此，造成了回收后残膜大量堆积于田间地头，部分农户采取田间填埋、焚烧的方式，造成了严重的二次污染。回收后残膜处理难的问题进一步增大了田间残膜回收的难度与积极性，只有解决好回收后残膜的加工再利用问题，残膜才能“变废为宝”，得到真正循环利用。机械化回收后残膜由于破损严重，夹杂较多的田间土块、沙石、作物残茬等田间杂物，形成了残膜混合物，这类残膜混合物物理特性难以准确测量，再加工成塑料颗粒的成本较高，分离技术难度较大；另外残膜混合物集中燃烧发电热效率低，大量田间杂物难以细化成发电所需的颗粒燃料，回收利用价值低，因此有效分离残膜混合物，使残膜干净能加工再利用，才能彻底解决残膜二次污染问题。虽然现有技术中已有关于农田残膜分离方法的记载，例如：(中国发明专利CN2015101

35802.8残膜分离清洗装置)主要是采用筛分方法进行残膜分离，但并不能将残膜与其他田间杂物分离干净。

发明内容

本发明针对农田残膜分离困难，回收后残膜中夹杂较多的田间土块、沙石、作物残茬等田间杂物，残膜与田间杂物难以分离，残膜回收再利用的问题，提供一种利用残膜与残茬的密度差异、残膜密度较轻易于浮选的原理，提供一种流化浮选分离回收农田残膜的方法及装置。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

首先，本发明提供一种流化浮选分离回收农田残膜的装置，包括依次设置的流化制备池、流化浮选池和残膜收集池，所述流化制备池为流化浮选池提供流化溶液，所述流化浮选池的顶部转动设置有浮选网板，浮选网板带动残膜向残膜收集池收集，残膜收集池的底部设有残膜过滤网。

作为优选方案，所述流化制备池的底部设置有水泵，与所述水泵连接的水管的出水口设置在流化浮选池的上方。

作为优选方案，所述流化制备池中还设置有搅拌桨，用以搅拌流化溶液。

作为优选方案，所述流化浮选池的高度高于残膜收集池的高度。

本发明还提供了利用上述的一种流化浮选分离回收农田残膜装置回收农田残膜的方法，包括以下步骤：

步骤1：残膜粉碎与田间杂物筛选：将回收后的残膜进行粉碎，然后进行初筛以去除部分田间杂物；

步骤2：流化浮选：

2.1流化溶液的制备：在流化制备池(1)中制备流化溶液；

2.2残膜流化浮选：先将流化溶液增压2分钟，再将增压后的流化溶液接入流化浮选池(4)中，加入量为流化浮选池(4)容量的1/2，然后向流化浮选池(4)中加入待分离残膜，形成流化混合物，使流化浮选池(4)的容量达到3/4；继续向流化浮选池(4)中加入流化溶液，翻转浮选网板(2)，浮选网板(2)带动表层残膜流入至残膜收集池(6)，完成流化分选；

步骤3：残膜冲洗与收集：对残膜收集池(6)收集到的残膜进行冲洗、收集；

步骤4：烘干处理：先步骤3得到的残膜取出，自然风干后热风干燥，即得到回收残膜。

作为优选方案，步骤1中粉碎后残膜大小约为4～7cm²。

作为优选方案，所述流化溶液为氯化钠溶液，由纯净水和氯化钠按照由纯净水和氯化钠按照质量比10：1制备而成，具体的，向制备池加入纯净水后，按照质量比加入氯化钠，以120r/min匀速搅拌20min，制备成氯化钠溶液。

作为优选方案，步骤4具体为：先将收集池内残膜取出，自然风干1小时，再采取热风干燥方式，设置干燥温度为40℃，将收集池内残膜水平180°平铺，干燥风速1.4m/s，干燥时间为30分钟后停止，即得回收残膜。

作为优选方案，所述残膜过滤网的网孔大小与残膜粉碎后的大小以及残膜回收量呈线性关系，该线性关系按公式(1)计算：

公式(1)中，z_l为网孔大小，单位为mm；x₁为一次残膜回收量，单位为kg；m_n为平均残膜碎片大小，单位为mm；b为试验拟合系数，取值为2.7542。

作为优选方案，所述一次残膜回收量不大于200kg。

本发明技术方案具有以下有益效果：

1、本发明对回收后的农田残膜与残茬、土块等田间杂物进行流化浮选分离，再清洗干燥，得到干净可再回收利用的碎膜，达到了农田残膜干净可回收再利用的目标。

2、本发明的流化浮选分离回收农田残膜的装置，包括依次设置的流化制备池、流化浮选池和残膜收集池，流化制备池用以制备流化溶液，并向流化浮选池提供流化状态的溶液，流化浮选池通过上方转动设置的浮选网板即可向残膜收集池收集残膜。

3、本发明将流化制备池中的流化溶液先增压2分钟，再将增压后的流化溶液接入流化浮选池中，加入量为流化浮选池1/2容量后停止，此时流化溶液处于流化状态，接着快速加入待分离残膜残茬至流化浮选池中，使流化浮选池容量达到3/4，形成流化混合物，流化溶液会产生上升气流将带动混合物中密度较小的微塑料等碎片向流化浮选池表层浮动，该步骤实现了残膜的流化浮选。

附图说明

图1为本发明一种流化浮选分离回收农田残膜的装置的结构示意图。

图2为本发明一种流化浮选分离回收农田残膜的流化制备池的结构示意图。

图中，1-流化制备池，2-浮选网板，3-转轴，4-流化浮选池，5-残膜过滤网，6-残膜收集池，7-出水口，8-入水口，9-隔板，10-水泵，11-水管，12-安装孔，13-搅拌轴，14-搅拌叶。

具体实施方式

以下结合说明附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。

实施例1

如图1～2所示，一种流化浮选分离回收农田残膜的装置，包括依次设置的流化制备池1、流化浮选池4和残膜收集池6。

所述流化制备池1为流化浮选池4提供流化溶液6，流化制备池1的一侧设置有入水口8、底部设置有水泵10，与所述水泵10连接的水管11的出水口设置在流化浮选池4的上方。流化制备池1上方固定设置有隔板9，隔板9上开设有安装孔，用以安装搅拌桨，具体的，搅拌桨的搅拌轴13通过安装孔12设置，使得搅拌叶14位于流化制备池1中，用以搅拌流化溶液。搅拌桨通过搅拌电机提供动力。

所述流化浮选池4的顶部转动设置有浮选网板2，浮选网板2为带有网孔的板状结构，具体的，流化浮选池4的顶部架设有转轴3，转轴3上穿设有浮选网板2，浮选网板2能够绕转轴3转动，并带动其中的残膜向残膜收集池6收集。

残膜收集池6的底部设有残膜过滤网5，残膜收集池的高度低于流化浮选池的高度，使得浮选网板2可以将残膜顺利收集至残膜收集池6。残膜收集池6的两侧设有出水口7，可将多余流化溶液排出至循环利用系统。

使用时，先在流化制备池中制备流化溶液，将流化溶液充满流化制备池1内部。启动水泵10，使流化溶液进入流化浮选池4，由于残膜与残茬等田间杂物具有不同的密度，在流化浮选池4的流化溶液作用下，残膜发生漂浮，残茬等田间杂物向流化溶液底部下沉，浮选网板2带动残膜向残膜收集池6收集，实现分离过程，接着通过冲洗并烘干后得到分离后的干净残膜。

实施例2

一种流化浮选分离回收农田残膜的方法，具体的操作如下：

步骤1，残膜粉碎与残茬等田间杂物的筛选。

将回收后的残膜在粉碎机内粉碎，粉碎刀片转速设置为3000r/min，粉碎时间为8分钟，粉碎后残膜大小约为4～7cm²，以便于进一步流化处理。接着粉碎后的残膜通过过筛网初筛，具体的，筛网孔径为2cm，采用离心滚筒方式以1500r/min的速度旋转初筛，去除残膜中含有的大质量土块、棉杆等田间杂物，但较小杂物不能被去除。

步骤2，流化浮选。

2.1流化溶液的制备。

将自来水进行沉淀1小时处理后变为纯净水，通过入水口接入流化制备池。流化制备池中加入纯净水后，加入氯化钠(NaCl)，其中纯净水与氯化钠(NaCl)的质量比为10：1，按此比例加入氯化钠后启动搅拌桨，以120r/min匀速搅拌20min，制备成氯化钠(NaCl)溶液，即为流化溶液。

2.2残膜流化浮选。

启动流化制备池底部水泵，先使氯化钠溶液在水泵作用下增压2分钟，再将增压后的氯化钠溶液接入流化浮选池中，加入量为流化浮选池1/2容量后停止水泵。此时氯化钠溶液在水压作用下处于流化状态，接着快速加入步骤1得到的待分离残膜至流化浮选池中，使流化浮选池容量达到3/4，形成流化混合物，NaCl溶液会产生上升气流带动混合物中密度较小的微塑料等碎片向表层浮动。此时，启动水泵，继续向流化浮选池中增加NaCl溶液，使上层飘浮残膜碎片持续向上层飘浮(此即为空气诱导溢流方法，AIO)，再转动浮选网板，浮选网板带动表层残膜流入至残膜收集池，具体的，浮选网板的长度和宽度都小于流化浮选池，当流化浮选池内液体大于3/4时，浮选网板通过300r/min的转速，能将流化浮选池内液体中及液体表层的大部分残膜碎片带动至残膜收集池，完成流化分选。流化浮选池内液体是持续供给的，大于池容积的液体将流向收集池，进行循环。

步骤3，残膜冲洗与收集。

残膜收集池底部设置有残膜过滤网，其网孔大小设置与残膜粉碎后的大小以及残膜回收量呈线性关系，可按试验拟合公式(1)计算：

公式(1)中，z_l为网孔大小，单位为mm；x₁为一次残膜回收量，单位为kg，一次残膜回收量不大于200kg；m_n为平均残膜碎片大小，单位为mm；b为试验拟合系数，取值为2.7542。

公式(1)即为网孔大小计算依据。通过网孔优化试验，测试得到最优残膜回收量、平均残膜碎片大小与网孔大小之间的关系，如表1所示，其中一次残膜回收量不大于200kg，。试验结果如下：

表1残膜收集池底部网孔大小分布计算试验结果

序号	残膜回收量(kg)	平均残膜碎片大小(mm)	网孔大小(mm)
				1	100	5.1	2.07038
2	150	5.8	3.75
				3	180	6.5	4.8145
4	200	6.7	5.96366

采用网孔大小为z_l的残膜过滤网过滤，再用循环水管，在水管压力为0.1Mpa的条件下将残膜进行冲洗10分钟后收集，等待烘干处理。

步骤4，烘干处理。

先将收集池内残膜取出，自然风干1小时，然后残膜水平180°平铺，采取热风干燥方式干燥，热风干燥的干燥温度为40℃，干燥风速1.4m/s，干燥时间为30分钟，此时的残膜为可再生制成塑料的原料。

Claims (10)

1.一种流化浮选分离回收农田残膜的装置，其特征在于，包括依次设置的流化制备池(1)、流化浮选池(4)和残膜收集池(6)，所述流化制备池(1)为流化浮选池(4)提供流化溶液，所述流化浮选池(4)的顶部转动设置有浮选网板(2)，浮选网板(2)带动残膜向残膜收集池(6)收集，残膜收集池(6)的底部设有残膜过滤网(5)。

2.根据权利要求1所述的一种流化浮选分离回收农田残膜的装置，其特征在于，所述流化制备池(1)的底部设置有水泵(10)，与所述水泵(10)连接的水管(11)的出水口设置在流化浮选池(4)的上方。

3.根据权利要求1所述的一种流化浮选分离回收农田残膜的装置，其特征在于，所述流化制备池(1)中还设置有搅拌桨，用以搅拌流化溶液。

4.根据权利要求1所述的一种流化浮选分离回收农田残膜的装置，其特征在于，所述流化浮选池(4)的高度高于残膜收集池(6)的高度。

5.利用权利要求1所述的一种流化浮选分离回收农田残膜装置回收农田残膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：残膜粉碎与田间杂物筛选：将回收后的残膜进行粉碎，然后进行初筛以去除部分田间杂物；

步骤2：流化浮选：

2.1流化溶液的制备：在流化制备池(1)中制备流化溶液；

2.2残膜流化浮选：先将流化溶液增压2分钟，再将增压后的流化溶液接入流化浮选池(4)中，加入量为流化浮选池(4)容量的1/2，然后向流化浮选池(4)中加入待分离残膜，形成流化混合物，使流化浮选池(4)的容量达到3/4；继续向流化浮选池(4)中加入流化溶液，翻转浮选网板(2)，浮选网板(2)带动表层残膜流入至残膜收集池(6)，完成流化分选；

步骤3：残膜冲洗与收集：对残膜收集池(6)收集到的残膜进行冲洗、收集；

步骤4：烘干处理：先步骤3得到的残膜取出，自然风干后热风干燥，即得到回收残膜。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤1中粉碎后残膜大小约为4～7cm²。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述流化溶液为氯化钠溶液，由纯净水和氯化钠按照由纯净水和氯化钠按照质量比10：1制备而成，具体的，向制备池加入纯净水后，按照质量比加入氯化钠，以120r/min匀速搅拌20min，制备成氯化钠溶液。

8.根据权利要求5所述的方法，步骤4具体为：先将收集池内残膜取出，自然风干1小时，再采取热风干燥方式，设置干燥温度为40℃，将收集池内残膜水平180°平铺，干燥风速1.4m/s，干燥时间为30分钟后停止，即得回收残膜。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述残膜过滤网(5)的网孔大小与残膜粉碎后的大小以及残膜回收量呈线性关系，该线性关系按公式(1)计算：

公式(1)中，z_l为网孔大小，单位为mm；x₁为一次残膜回收量，单位为kg；m_n为平均残膜碎片大小，单位为mm；b为试验拟合系数，取值为2.7542。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述一次残膜回收量不大于200kg。

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