CN112552129A - 用于水稻种植土壤镉污染的修复剂及其制备方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于水稻种植土壤镉污染的修复剂，主要包括以下重量份的原料：吲哚乙酸6‑8份、赤霉素4‑6份、氯吡苯脲5‑8份、虾蟹壳10‑13份、肥料35‑55份、野生苋6‑8份、皂素溶液7‑9份、洒石酸6‑8份、调节菌8‑10份；本发明通过将虾蟹壳放入虾蟹壳处理机构内进行处理制备出可溶于水的羧化壳聚糖，通过野生苋处理机构得到提取液，并将肥料分层平铺在发酵罐内，并在每层肥料之间放置特定的菌种和修复成分，对肥料进行发酵处理，再将发酵好的发酵混合肥料加入吲哚乙酸、赤霉素、氯吡苯脲，使修复后的土壤更有助于水稻的生长，本发明操作简单，成本较低，且不会造成土壤的二次污染，适合广泛推广。

Description

用于水稻种植土壤镉污染的修复剂及其制备方法及其装置
技术领域
本发明涉及土壤污染治理技术领域，尤其涉及用于水稻种植土壤镉污染的修复剂及其制备方法及其装置。
背景技术
土壤本来是各类废弃物的天然收容所和净化处理场所，土壤接纳污染物，并不表示土壤即受到污染，只有当土壤中收容的各类污染物过多，影响和超过了土壤的自净能力，从而在卫生学上和流行病学上产生了有害的影响，才表明土壤受到了污染。造成土壤污染的原因很多，如工业污泥、垃圾农用、污水灌溉、大气中污染物沉降，大量使用含重金属的矿质化肥和农药等等，镉(Cd)其迁移性强、毒性大、极易被作物吸收和积累，是自然界中毒性最大的重金属元素之一。土壤中重金属污染特别是镉污染成为目前要解决的突出环境问题。
中国土壤污染已对土地资源可持续利用与农产品生态安全构成威胁。全国受有机污染物污染的农田已达3600万公顷，全国受重金属污染土地达2000万公顷，其中严重污染土地超过70万公顷，其中13万公顷土地因镉含量超标而被迫弃耕。正因为如此，中国的污染土壤修复研究，正经历着由实验室研究向实用阶段的过渡，即将进入一个快速、全面的治理时期。
土壤修复是指利用物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解和转化土壤中的污染物，使其浓度降低到可接受水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质。从根本上说，污染土壤修复的技术原理可包括为：改变污染物在土壤中的存在形态或同土壤的结合方式，降低其在环境中的可迁移性与生物可利用性；降低土壤中有害物质的浓度。
目前的土壤修复剂制作较为复杂，原料成本较高，且大量化学元素的添加，导致土壤的二次污染，且目前制备土壤修复剂的堆肥材料大部分为购买现成，其修复效果单一，对水稻土壤的修复效果尤其不佳。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了用于水稻种植土壤镉污染的修复剂及其制备方法及其装置。
本发明的技术要点为：
用于水稻种植土壤镉污染的修复剂，主要包括以下重量份的原料：吲哚乙酸6-8份、赤霉素4-6份、氯吡苯脲5-8份、虾蟹壳10-13份、肥料35-55份、野生苋6-8份、皂素溶液7-9份、洒石酸6-8份、调节菌8-10份。
进一步的，所述的原料制备水稻种植土壤镉污染的修复剂的方法，主要包括以下步骤：
S1、原料预处理
虾蟹壳放入虾蟹壳处理机构内进行处理：将虾蟹壳在盐酸溶液中浸泡清洗，去除其表面的泥土和杂物，将清洗后的虾蟹壳放入冷冻室，设置冷冻温度-35～-25℃进行冷冻30min，将冷冻后的虾蟹壳放入研磨机内进行研磨，研磨出80-100目的虾蟹壳粉末，将研磨出的虾蟹壳粉末在干燥机内干燥处理，使其水分蒸干后放入离心机内，并向离心机内加入质量浓度为20％的氢氧化钡溶液，氢氧化钡溶液和虾蟹壳粉末的质量比为：1∶4，通过加热器使氢氧化钡溶液温度升高至70-85℃后使粉末和氢氧化钡溶液进行混合离心，设置转速3500-5000r/min，离心时间为10-15min，制备出甲壳糖，将甲壳糖进行羧化处理，制备出可溶于水的羧化壳聚糖，羧化壳聚糖具有良好的生物相容性、生物降解性的高分子材料，其含有大量氨基、羟基等活性基团能与土壤中的镉元素等重金属离子进行螯合，发生吸附作用；
提取野生苋提取液：将野生苋放入野生苋处理机构内，通过所述野生苋处理机构内碾磨机构进行碾磨，将野生苋研磨成碎渣并研磨出野生苋的汁液，并将汁液和残渣进行收集，将收集的残渣加入至盛有95-105℃的蒸馏水、质量浓度为70％的乙醇和质量浓度为60％的丙酮的混合溶液的容器内，蒸馏水、质量浓度为70％的乙醇和质量浓度为60％的丙酮按照质量比为：5∶2∶3，反复多次提取，直至浸出液颜色变淡，将浸出液和研磨出的汁液混合，制成野生苋混合液，接着将制成的野生苋混合液除去乙醇和丙酮加入至浓缩机内并浓缩处理，并将野生苋混合的pH调至7-7.5后放入离心机进行离心处理，设置转速为：4000-4500r/min，离心时间为：15-20min，取离心后野生苋混合液的上清液为提取液，完成野生苋提取液的制备；
S2、肥料预处理
将S1中40％的肥料平铺至发酵罐内的底面上，在所述40％的肥料上表面均匀的淋上S1中所制备出的野生苋提取液，并均匀的撒上50％的调节菌，通过搅拌机构进行搅拌，再将30％的肥料堆在所述40％的肥料上，将剩余的调节菌和S1中制备的羧化壳聚糖均匀的撒在所述30％的肥料的上表面，通过搅拌机构进行搅拌，将最后剩余的30％的肥料堆积在所述搅拌好的30％的肥料上，并在其表面上均匀的撒上50％的皂素溶液；
S3、混合肥料堆肥
将发酵罐内的温度提升至45-55℃，持续3-5h，再将温度提升至55-65℃，持续1-1.5h，打开发酵罐内的翻堆机构，对发酵罐的肥料进行翻堆处理，在翻堆机构开始翻堆时加入剩余的皂素溶液和洒石酸，翻堆发酵持续时间设置为：4-6h，温度设置为35-45℃，制备出发酵混合肥料；
S4、堆肥肥料处理
将S3中制备好的发酵混合肥料内加入吲哚乙酸、赤霉素、氯吡苯脲，搅拌机搅拌20-25min，将搅拌好的发酵混合肥料进行干燥处理，干燥后的发酵混合肥料进行粉碎分装，即完成修复剂的制备，吲哚乙酸、赤霉素、氯吡苯脲，可促进水稻发芽生长，提高水稻细胞分裂素活性、促进水稻细胞分裂、分化、蛋白质合成，并可提高水稻的光合作用。
进一步的，S2中所述肥料为西红柿残株和黄瓜残株组成，且西红柿残株和黄瓜残株按照重量比为：2∶3，西红柿残株和黄瓜残株的成本较低，且作为果蔬类的发酵肥料可提供水稻生长必须的营养元素，所制备的肥料更利于水稻萌芽和生长。
进一步的，S3和S4中所述皂素溶液的浓度为：2-2.5％(wt)，所述皂素溶液的pH值为5.2，所述皂素溶液的温度为28℃，因为皂素易溶于热水，设置溶液pH值为5.2，温度为28℃，更利于皂素的溶解，使皂素更有效的溶于肥料之中。
进一步的，所述调节菌为：根瘤菌和乙醇乳弧菌，且所述根瘤菌和所述乙醇乳弧菌的摩尔比为5∶3，根瘤菌具有较好的固氮能力，可保护肥料发酵时充足的氮源，且乙醇乳弧菌为互养菌门厌氧细菌，其可对根瘤菌起到辅助作用的同时完成肥料的发酵，使发酵后的肥料更加肥沃。
进一步的，S3中翻堆机构在对肥料进行翻堆时，设置翻堆频率为：25-30次/h。为调节菌提供充足的发酵时间，经过翻堆可使肥料发酵更加均匀。
进一步的，上述所述的修复剂制备的装置，主要包括：虾蟹壳处理机构、野生苋处理机构、用于肥料发酵的发酵罐，所述野生苋处理机构包括：碾磨机构、连接所述碾磨机构设置的容器、连通所述容器设置的浓缩机，所述发酵罐包括：搅拌机构和翻堆机构，所述搅拌机构包括：贯穿设置在所述发酵罐顶部中间的伸缩轴和设置在所述伸缩轴上的搅拌轴，虾蟹壳处理机构包括：冷冻室、研磨机、干燥机和离心机，伸缩轴控制搅拌轴进行肥料搅拌，保证发酵罐内空间的利用率。
更进一步的，其特征在于，所述碾磨机构包括：圆形的碾磨盘和与所述碾磨盘相匹配的碾磨盖，所述碾磨盖通过中心的驱动轴转动设置在所述碾磨盘上，所述碾磨盘上设置有多个滤槽，每个所述滤槽上端开设碾槽，底端贯穿出所述碾磨盘并设置滤液口，所述每个滤槽之间设置倾斜的溢液坡，所述碾磨盖上设置有多个碾轮和刷子，每个碾轮均滑动设置在所述碾槽内，所述刷子位于所述溢液坡上方，所述碾磨盖上设置进料口，野生苋通过所述进料口进入碾磨盖和碾磨盘之间的进料坡后进入滤槽，采用外圈低内圈高的碾磨盘，并在碾磨盘上设置碾槽，保证野生苋可受到充分的碾压，提高野生苋的出汁率。
更进一步的，所述碾磨盘的外圈设置有漏液槽，所述漏液槽底端设置有漏液口，每个所述碾轮上均设置有多个锥形的碾柱，漏液槽可供碾磨盘滑动，也可收集溢出的汁液，防止汁液溢出，导致浪费和装置污染。
更进一步的，所述翻堆机构包括：支架、转动设置在所述支架上的第一摇杆、转动设置在所述支架上的转轴、转动设置在所述转轴上的滑轨、滑动设置在所述滑轨上且一端与所述第一摇杆转动连接的第二摇杆、固定连接在所述第二摇杆另一端上的铁锨，可肥料的底部完成翻堆，保证肥料均匀的发酵。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
第一，本发明通过成本较低的虾蟹壳制备出可溶于水的羧化壳聚糖，通过在成本较低的野生苋中提取其提取液，且提取步骤简单，操作方便，制备出的羧化壳聚糖具有良好的生物相容性、生物降解性的高分子材料，其含有大量氨基、羟基等活性基团能与土壤中的镉元素等重金属离子进行螯合，发生吸附作用，野生苋的提取液可提高水稻的生长速度，将野生苋和羧化壳聚糖和调节菌分层在肥料中混合发酵，并在发酵好的混合肥料内加入吲哚乙酸、赤霉素、氯吡苯脲，不仅可提高修复剂对镉元素的去除效果的同时提高水稻的发芽率和产量。
第二，本发明通过设置碾磨机构，使野生苋通过所述进料口进入一个进料坡后进入滤槽，通过碾轮在碾槽内滑动，对野生苋进行碾压，采用外圈低内圈高的碾磨盘，并在每个滤槽之间设置溢液坡，采用刷子在溢液坡上刷动，保证野生苋可受到充分的碾压，提高野生苋的出汁率，并通过一个翻堆机构对的第一摇杆带动第二摇杆开始运动，第二摇杆在滑轨上滑动，滑轨通过转轴灵活转动，使滑轨上连接的铁锨进行翻堆运动，可肥料从最底部完成翻堆，保证肥料均匀的发酵。
附图说明
图1是本发明野生苋处理机构内部结构的主视图；
图2是本发明发酵罐内部结构示意图；
图3是本发明翻堆机构运动中的结构示意图；
图4是本发明翻堆机构运动前的结构示意图；
图5是本发明虾蟹壳处理机构内部结构示意图。
其中，1、虾蟹壳处理机构，11、冷冻室，12、研磨机，13、干燥机，14、离心机，2、野生苋处理机构，21、碾磨机构，211、碾磨盖，212、碾磨盘，213、滤槽，2131、碾槽，2132、滤液口，214、溢液坡，215、漏液槽，2151、漏液口，216、碾轮，2161、碾柱，217、刷子，218、进料口，219、进料坡，22、容器，23、浓缩机，3、发酵罐，31、搅拌机构，311、搅拌轴，312、伸缩轴，32、翻堆机构，321、支架，322、第一摇杆，323、滑轨，324、转轴，325、第二摇杆、326、铁锨，4、驱动轴。
具体实施方式
实施例1：
用于水稻种植土壤镉污染的修复剂，主要包括以下重量份的原料：吲哚乙酸6份、赤霉素4份、氯吡苯脲5份、虾蟹壳10份、肥料35份、野生苋8份、皂素溶液9份、洒石酸8份、调节菌10份。
所述的用于水稻种植土壤镉污染的修复剂，其制备方法，主要包括以下步骤：
S1、原料预处理
虾蟹壳放入虾蟹壳处理机构1内进行处理：将虾蟹壳在盐酸溶液中浸泡清洗，去除其表面的泥土和杂物，将清洗后的虾蟹壳放入冷冻室，设置冷冻温度-35℃进行冷冻30min，将冷冻后的虾蟹壳放入研磨机内进行研磨，研磨出85目的虾蟹壳粉末，将研磨出的虾蟹壳粉末在干燥机内干燥处理，使其水分蒸干后放入离心机内，并向离心机内加入质量浓度为20％的氢氧化钡溶液，氢氧化钡溶液和虾蟹壳粉末的质量比为：1∶4，通过加热器使氢氧化钡溶液温度升高至80℃后使粉末和氢氧化钡溶液进行混合离心，设置转速4000r/min，离心时间为15min，制备出甲壳糖，将甲壳糖进行羧化处理，制备出可溶于水的羧化壳聚糖；
提取野生苋提取液：将野生苋放入野生苋处理机构2内，通过所述野生苋处理机构2内碾磨机构21进行碾磨，将野生苋研磨成碎渣并研磨出野生苋的汁液，并将汁液和残渣进行收集，将收集的残渣加入至盛有100℃的蒸馏水、质量浓度为70％的乙醇和质量浓度为60％的丙酮的混合溶液的容器22内，蒸馏水、质量浓度为70％的乙醇和质量浓度为60％的丙酮按照质量比为：5∶2∶3，反复多次提取，直至浸出液颜色变淡，将浸出液和研磨出的汁液混合，制成野生苋混合液，接着将制成的野生苋混合液除去乙醇和丙酮加入至浓缩机23内并浓缩处理，并将野生苋混合的pH调至7后放入离心机进行离心处理，设置转速为：4500r/min，离心时间为：20min，取离心后野生苋混合液的上清液为提取液，完成野生苋提取液的制备；
S2、肥料预处理
将S1中40％的肥料平铺至发酵罐3内的底面上，在所述40％的肥料上表面均匀的淋上S1中所制备出的野生苋提取液，并均匀的撒上50％的调节菌，通过搅拌机构31进行搅拌，再将30％的肥料堆在所述40％的肥料上，将剩余的调节菌和S1中制备的羧化壳聚糖均匀的撒在所述30％的肥料的上表面，通过搅拌机构31进行搅拌，将最后剩余的30％的肥料堆积在所述搅拌好的30％的肥料上，并在其表面上均匀的撒上50％的皂素溶液；
S3、混合肥料堆肥
将发酵罐3内的温度提升至45℃，持续3h，再将温度提升至65℃，持续1.5h，打开发酵罐内的翻堆机构32，对发酵罐3的肥料进行翻堆处理，在翻堆机构32开始翻堆时加入剩余的皂素溶液和洒石酸，翻堆发酵持续时间设置为：4h，温度设置为35℃，制备出发酵混合肥料；
S4、堆肥肥料处理
将S3中制备好的发酵混合肥料内加入吲哚乙酸、赤霉素、氯吡苯脲，搅拌机搅拌25min，将搅拌好的发酵混合肥料进行干燥处理，干燥后的发酵混合肥料进行粉碎分装，即完成修复剂的制备。
此次实施例中的肥料为猪、羊粪便。
S3和S4中所述皂素溶液的浓度为：1.8％，所述皂素溶液的pH值为5，且皂素溶液温度未经处理。
所述调节菌为：根瘤菌。
S3中翻堆机构32的翻堆频率为：45次/h。
所述修复剂制备的制备装置，主要包括：虾蟹壳处理机构1、野生苋处理机构2、用于肥料发酵的发酵罐3，所述野生苋处理机构2包括：碾磨机构21、连接所述碾磨机构21设置的容器22、连通所述容器22设置的浓缩机23，所述发酵罐3包括：搅拌机构31和翻堆机构32，所述搅拌机构31包括：贯穿设置在所述发酵罐3顶部中间的伸缩轴312和设置在所述伸缩轴312上的搅拌轴311，虾蟹壳处理机构1包括：冷冻室11、研磨机12、干燥机13和离心机14。
所述碾磨机构21包括：圆形的碾磨盘212和与所述碾磨盘212相匹配的碾磨盖211，所述碾磨盖211通过中心的驱动轴4转动设置在所述碾磨盘212上，所述碾磨盘212上设置有多个滤槽213，每个所述滤槽213上端开设碾槽2131，底端贯穿出所述碾磨盘212并设置滤液口2132，所述每个滤槽213之间设置倾斜的溢液坡214，所述碾磨盖211上设置有多个碾轮216和刷子217，每个碾轮216均滑动设置在所述碾槽2131内，所述刷子217位于所述溢液坡214上方，所述碾磨盖211上设置进料口218，野生苋通过所述进料口218进入碾磨盖211和碾磨盘212之间的进料坡219后进入滤槽213。
所述碾磨盘212的外圈设置有漏液槽215，所述漏液槽215底端设置有漏液口2151，每个所述碾轮216上均设置有多个锥形的碾柱2161。
所述翻堆机构32包括：支架321、转动设置在所述支架321上的第一摇杆322、转动设置在所述支架321上的转轴324、转动设置在所述转轴324上的滑轨323、滑动设置在所述滑轨323上且一端与所述第一摇杆322转动连接的第二摇杆325、固定连接在所述第二摇杆325另一端上的铁锨326。
使用翻堆机构32进行翻堆时：第一摇杆322带动第二摇杆325开始运动，第二摇杆325在滑轨323上滑动，滑轨323通过转轴324灵活转动，使滑轨323上连接的铁锨326进行翻堆运动。
通过检测器对土壤中镉元素进行检测，再将本次实施例制备的修复剂作用于待修复的土壤中，经过6d后，再通过检测器对土壤中镉元素进行检测，计算出本次实施例的修复剂对镉元素的去除率为：98.6％。
实施例2：
与所述实施例1不同之处在于
用于水稻种植土壤镉污染的修复剂，主要包括以下重量份的原料：吲哚乙酸7份、赤霉素5份、氯吡苯脲7份、虾蟹壳12份、肥料45份、野生苋7份、皂素溶液8份、洒石酸7份、调节菌9份。
所述的用于水稻种植土壤镉污染的修复剂，其制备方法主要包括以下步骤：
S1、原料预处理
虾蟹壳放入虾蟹壳处理机构1内进行处理：将虾蟹壳在盐酸溶液中浸泡清洗，去除其表面的泥土和杂物，将清洗后的虾蟹壳放入冷冻室，设置冷冻温度-30℃进行冷冻30min，将冷冻后的虾蟹壳放入研磨机内进行研磨，研磨出85目的虾蟹壳粉末，将研磨出的虾蟹壳粉末在干燥机内干燥处理，使其水分蒸干后放入离心机内，并向离心机内加入质量浓度为20％的氢氧化钡溶液，氢氧化钡溶液和虾蟹壳粉末的质量比为：1∶4，先去除虾蟹壳粉末的水分是为了保证氢氧化钡溶液不会被虾蟹壳粉末中的水分稀释，通过加热器使氢氧化钡溶液温度升高至80℃后使粉末和氢氧化钡溶液进行混合离心，设置转速4000r/min，离心时间为15min，制备出甲壳糖，将甲壳糖进行羧化处理，制备出可溶于水的羧化壳聚糖；
提取野生苋提取液：将野生苋放入野生苋处理机构2内，通过所述野生苋处理机构2内碾磨机构21进行碾磨，将野生苋研磨成碎渣并研磨出野生苋的汁液，并将汁液和残渣进行收集，将收集的残渣加入至盛有100℃的蒸馏水、质量浓度为70％的乙醇和质量浓度为60％的丙酮的混合溶液的容器22内，蒸馏水、质量浓度为70％的乙醇和质量浓度为60％的丙酮按照质量比为：5∶2∶3，反复多次提取，直至浸出液颜色变淡，将浸出液和研磨出的汁液混合，制成野生苋混合液，接着将制成的野生苋混合液除去乙醇和丙酮加入至浓缩机23内并浓缩处理，并将野生苋混合的pH调至7.3后放入离心机进行离心处理，设置转速为：4500r/min，离心时间为：20min，取离心后野生苋混合液的上清液为提取液，完成野生苋提取液的制备；
S2、肥料预处理
将S1中40％的肥料平铺至发酵罐3内的底面上，在所述40％的肥料上表面均匀的淋上S1中所制备出的野生苋提取液，并均匀的撒上50％的调节菌，通过搅拌机构31进行搅拌，再将30％的肥料堆在所述40％的肥料上，将剩余的调节菌和S1中制备的羧化壳聚糖均匀的撒在所述30％的肥料的上表面，通过搅拌机构31进行搅拌，将最后剩余的30％的肥料堆积在所述搅拌好的30％的肥料上，并在其表面上均匀的撒上50％的皂素溶液；
S3、混合肥料堆肥
将发酵罐3内的温度提升至50℃，持续3h，再将温度提升至55℃，持续1h，打开发酵罐内的翻堆机构32，对发酵罐3的肥料进行翻堆处理，在翻堆机构32开始翻堆时加入剩余的皂素溶液和洒石酸，翻堆发酵持续时间设置为：5h，温度设置为40℃，制备出发酵混合肥料；
通过检测器对土壤中镉元素进行检测，再将本次实施例制备的修复剂作用于待修复的土壤中，经过6d后，再通过检测器对土壤中镉元素进行检测，计算出本次实施例的修复剂对镉元素的去除率为：98.8％。
实施例3：
与所述实施例2不同之处在于
用于水稻种植土壤镉污染的修复剂，主要包括以下重量份的原料：吲哚乙酸8份、赤霉素6份、氯吡苯脲8份、虾蟹壳13份、肥料55份、野生苋6份、皂素溶液7份、洒石酸6份、调节菌8份。
S1、原料预处理
虾蟹壳放入虾蟹壳处理机构1内进行处理：将虾蟹壳在盐酸溶液中浸泡清洗，去除其表面的泥土和杂物，将清洗后的虾蟹壳放入冷冻室，设置冷冻温度-35℃进行冷冻30min，将冷冻后的虾蟹壳放入研磨机内进行研磨，研磨出85目的虾蟹壳粉末，将研磨出的虾蟹壳粉末在干燥机内干燥处理，使其水分蒸干后放入离心机内，并向离心机内加入质量浓度为20％的氢氧化钡溶液，氢氧化钡溶液和虾蟹壳粉末的质量比为：1∶4，通过加热器使氢氧化钡溶液温度升高至80℃后使粉末和氢氧化钡溶液进行混合离心，设置转速4000r/min，离心时间为15min，制备出甲壳糖，将甲壳糖进行羧化处理，制备出可溶于水的羧化壳聚糖；
提取野生苋提取液：将野生苋放入野生苋处理机构2内，通过所述野生苋处理机构2内碾磨机构21进行碾磨，将野生苋研磨成碎渣并研磨出野生苋的汁液，并将汁液和残渣进行收集，将收集的残渣加入至盛有100℃的蒸馏水、质量浓度为70％的乙醇和质量浓度为60％的丙酮的混合溶液的容器22内，蒸馏水、质量浓度为70％的乙醇和质量浓度为60％的丙酮按照质量比为：5∶2∶3，反复多次提取，直至浸出液颜色变淡，将浸出液和研磨出的汁液混合，制成野生苋混合液，接着将制成的野生苋混合液除去乙醇和丙酮加入至浓缩机23内并浓缩处理，并将野生苋混合的pH调至7.5后放入离心机进行离心处理，设置转速为：4500r/min，离心时间为：20min，取离心后野生苋混合液的上清液为提取液，完成野生苋提取液的制备；
S3、混合肥料堆肥
将发酵罐3内的温度提升至55℃，持续5h，再将温度提升至65℃，持续1.5h，打开发酵罐内的翻堆机构32，对发酵罐3的肥料进行翻堆处理，在翻堆机构32开始翻堆时加入剩余的皂素溶液和洒石酸，翻堆发酵持续时间设置为：6h，温度设置为45℃，制备出发酵混合肥料；
通过检测器对土壤中镉元素进行检测，再将本次实施例制备的修复剂作用于待修复的土壤中，经过6d后，再通过检测器对土壤中镉元素进行检测，计算出本次实施例的修复剂对镉元素的去除率为：99.2％。
实施例4：
与所述实施例3不同之处在于
S2中所述肥料为西红柿残株和黄瓜残株组成，且西红柿残株和黄瓜残株按照重量比为：2∶3。
通过检测器对土壤中镉元素进行检测，再将本次实施例制备的修复剂作用于待修复的土壤中，经过6d后，再通过检测器对土壤中镉元素进行检测，计算出本次实施例的修复剂对镉元素的去除率为：99.4％。
实施例5：
与所述实施例4不同之处在于
S3和S4中所述皂素溶液的浓度为：2.5％(wt)，所述皂素溶液的pH值为5.2，所述皂素溶液的温度为28℃。
通过检测器对土壤中镉元素进行检测，再将本次实施例制备的修复剂作用于待修复的土壤中，经过6d后，再通过检测器对土壤中镉元素进行检测，计算出本次实施例的修复剂对镉元素的去除率为：99.6％。
实施例6：
与所述实施例5不同之处在于
所述调节菌为：根瘤菌和乙醇乳弧菌，且所述根瘤菌和所述乙醇乳弧菌的摩尔比为5∶3。
通过检测器对土壤中镉元素进行检测，再将本次实施例制备的修复剂作用于待修复的土壤中，经过6d后，再通过检测器对土壤中镉元素进行检测，计算出本次实施例的修复剂对镉元素的去除率为：99.7％。
实施例7：
与所述实施例6不同之处在于
S3中翻堆机构32在对肥料进行翻堆时，设置翻堆频率为：25次/h。
通过检测器对土壤中镉元素进行检测，再将本次实施例制备的修复剂作用于待修复的土壤中，经过6d后，再通过检测器对土壤中镉元素进行检测，计算出本次实施例的修复剂对镉元素的去除率为：99.8％。
通过上述实施例1至实施例3得出，实施例3中制备出的修复剂对土壤中镉元素的去除率最高，通过实施例3至实施例7得出，西红柿和黄瓜按照重量比2∶3的比值组成的肥料可提高修复剂的除镉效果，浓度为：2.5％，pH值为5.2，温度为28℃的皂液溶液可提高修复剂的除镉效果，由摩尔比为5∶3的根瘤菌和乙醇乳弧菌制备成的调节菌可提高修复剂的除镉效果，翻堆机构翻堆的频率过快会使调节菌对发酵肥料的发酵效果降低，从而导致修复剂的除镉效果降低。

Claims (10)

1.用于水稻种植土壤镉污染的修复剂，其特征在于，主要包括以下重量份的原料：吲哚乙酸6-8份、赤霉素4-6份、氯吡苯脲5-8份、虾蟹壳10-13份、肥料35-55份、野生苋6-8份、皂素溶液7-9份、洒石酸6-8份、调节菌8-10份。
2.根据权利要求1所述的用于水稻种植土壤镉污染的修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、原料预处理
虾蟹壳放入虾蟹壳处理机构(1)内进行处理：将虾蟹壳在盐酸溶液中浸泡清洗，去除其表面的泥土和杂物，将清洗后的虾蟹壳放入冷冻室，设置冷冻温度-35～-25℃进行冷冻30min，将冷冻后的虾蟹壳放入研磨机内进行研磨，研磨出80-100目的虾蟹壳粉末，将研磨出的虾蟹壳粉末在干燥机内干燥处理，使其水分蒸干后放入离心机内，并向离心机内加入质量浓度为20％的氢氧化钡溶液，氢氧化钡溶液和虾蟹壳粉末的质量比为：1∶4，氢氧化钡溶液通过加热器使氢氧化钡溶液温度升高至70-85℃后使粉末和氢氧化钡溶液进行混合离心，设置转速3500-5000r/min，离心时间为10-15min，制备出甲壳糖，将甲壳糖进行羧化处理，制备出可溶于水的羧化壳聚糖；
提取野生苋提取液：将野生苋放入野生苋处理机构(2)内，通过所述野生苋处理机构(2)内碾磨机构(21)进行碾磨，将野生苋研磨成碎渣并研磨出野生苋的汁液，并将汁液和残渣进行收集，将收集的残渣加入至盛有95-105℃的蒸馏水、质量浓度为70％的乙醇和质量浓度为60％的丙酮的混合溶液的容器(22)内，蒸馏水、质量浓度为70％的乙醇和质量浓度为60％的丙酮按照质量比为：5∶2∶3，反复多次提取，直至浸出液颜色变淡，将浸出液和研磨出的汁液混合，制成野生苋混合液，接着将制成的野生苋混合液除去乙醇和丙酮加入至浓缩机(23)内并浓缩处理，并将野生苋混合的pH调至7-7.5后放入离心机进行离心处理，设置转速为：4000-4500r/min，离心时间为：15-20min，取离心后野生苋混合液的上清液为提取液，完成野生苋提取液的制备；
S2、肥料预处理
按重量百分比计，将S1中40％的肥料平铺至发酵罐(3)内的底面上，在所述40％的肥料上表面均匀的淋上S1中所制备出的野生苋提取液，并均匀的撒上50％的调节菌，通过搅拌机构(31)进行搅拌，再将30％的肥料堆在所述40％的肥料上，将剩余的调节菌和S1中制备的羧化壳聚糖均匀的撒在所述30％的肥料的上表面，通过搅拌机构(31)进行搅拌，将最后剩余的30％的肥料堆积在所述搅拌好的30％的肥料上，并在其表面上均匀的撒上50％的皂素溶液；
S3、混合肥料堆肥
将发酵罐(3)内的温度提升至45-55℃，持续3-5h，再将温度提升至55-65℃，持续1-1.5h，打开发酵罐内的翻堆机构(32)，对发酵罐(3)的肥料进行翻堆处理，在翻堆机构(32)开始翻堆时加入剩余的皂素溶液和洒石酸，翻堆发酵持续时间设置为：4-6h，温度设置为35-45℃，制备出发酵混合肥料；
S4、堆肥肥料处理
将S3中制备好的发酵混合肥料内加入吲哚乙酸、赤霉素、氯吡苯脲，搅拌机搅拌20-25min，将搅拌好的发酵混合肥料进行干燥处理，干燥后的发酵混合肥料进行粉碎分装，即完成修复剂的制备。
3.根据权利要求2所述的用于水稻种植土壤镉污染的修复剂的制备方法，其特征在于，S2中所述肥料为西红柿残株和黄瓜残株组成，且西红柿残株和黄瓜残株按照重量比为：2∶3。
4.根据权利要求2所述的用于水稻种植土壤镉污染的修复剂及其制备方法，其特征在于，S3和S4中所述皂素溶液的浓度为：2-2.5％(wt)，所述皂素溶液的pH值为5.2，所述皂素溶液的温度为28℃。
5.根据权利要求1所述的用于水稻种植土壤镉污染的修复剂及其制备方法，其特征在于，所述调节菌为：根瘤菌和乙醇乳弧菌，且所述根瘤菌和所述乙醇乳弧菌的摩尔比为5∶3。
6.根据权利要求2所述的用于水稻种植土壤镉污染的修复剂的制备方法，其特征在于，S3中翻堆机构(32)在对肥料进行翻堆时，设置翻堆频率为：25-30次/h。
7.一种制备如权利要求1-6任意一项所述修复剂的制备装置，其特征在于，主要包括：虾蟹壳处理机构(1)、野生苋处理机构(2)、用于肥料发酵的发酵罐(3)，所述野生苋处理机构(2)包括：碾磨机构(21)、连接所述碾磨机构(21)设置的容器(22)、连通所述容器(22)设置的浓缩机(23)，所述发酵罐(3)包括：搅拌机构(31)和翻堆机构(32)，所述搅拌机构(31)包括：贯穿设置在所述发酵罐(3)顶部中间的伸缩轴(312)和设置在所述伸缩轴(312)上的搅拌轴(311)，虾蟹壳处理机构(1)包括：冷冻室(11)、研磨机(12)、干燥机(13)和离心机(14)。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述碾磨机构(21)包括：圆形的碾磨盘(212)和与所述碾磨盘(212)相匹配的碾磨盖(211)，所述碾磨盖(211)通过中心的驱动轴(4)转动设置在所述碾磨盘(212)上，所述碾磨盘(212)上设置有多个滤槽(213)，每个所述滤槽(213)上端开设碾槽(2131)，底端贯穿出所述碾磨盘(212)并设置滤液口(2132)，所述每个滤槽(213)之间设置倾斜的溢液坡(214)，所述碾磨盖(211)上设置有多个碾轮(216)和刷子(217)，每个碾轮(216)均滑动设置在所述碾槽(2131)内，所述刷子(217)位于所述溢液坡(214)上方，所述碾磨盖(211)上设置进料口(218)，野生苋通过所述进料口(218)进入碾磨盖(211)和碾磨盘(212)之间的进料坡(219)后进入滤槽(213)。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述碾磨盘(212)的外圈设置有漏液槽(215)，所述漏液槽(215)底端设置有漏液口(2151)，每个所述碾轮(216)上均设置有多个锥形的碾柱(2161)。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述翻堆机构(32)包括：支架(321)、转动设置在所述支架(321)上的第一摇杆(322)、转动设置在所述支架(321)上的转轴(324)、转动设置在所述转轴(324)上的滑轨(323)、滑动设置在所述滑轨(323)上且一端与所述第一摇杆(322)转动连接的第二摇杆(325)、固定连接在所述第二摇杆(325)另一端上的铁锨(326)。
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