CN113967390A - 土壤改良剂的制备装置及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种土壤改良剂的制备装置及制备方法，其采用的原料为利用木质纤维疏解剂生产木质纤维过程中的溶出物废液；本发明包括：木片疏解装置、挤压浓缩装置、集水沉淀池、污泥沉淀池、预脱水装置、压滤脱水装置、干燥装置及滤液槽；制备方法包括木质纤维疏解浓缩阶段、泥水分离阶段和污泥脱水干燥阶段。本发明土壤改良剂的制备装置制备的土壤改良剂，能改善土壤的透气性，增加植物的植株生长，增强植物抗倒伏能力；土壤改良剂中的硫酸钾、氯化钾不仅能够活化板结土壤，改善作物产品品质；还能增加纤维作物及棉花的纤维长度、强度、细度，调整水果的糖酸比，增加其维生素C的含量，改善果菜的形状、大小、色泽和风味，增强其耐贮性。
Description
技术领域
本发明涉及土壤改良剂领域，具体的说，是涉及一种土壤改良剂的制备装置及制备方法。
背景技术
从上世纪七十年代末开始，由于化学肥料的过度使用我国耕地出现了不同程度的土壤问题。土壤板结、土壤酸化、土壤盐渍化、土传病害等一系列问题相继而生。土壤改良剂则可通过改善土壤物理性质(降低容重，增加孔隙度，调节三相比，提高地温，持水能力，增加水力传导)、增加土壤肥力(钾元素，促进释放硫、硼、钼等营养元素，促进无机磷移动)、增加土壤微生物和酶活性进而达到改良土壤的目的。
目前土壤改良剂主要分为天然改良剂，合成改良剂，天然-合成共聚物改良剂和生物改良剂四种。而作为二十一世纪的清洁可再生资源—木质纤维生产中的废弃物即是最好的天然改良剂来源。以往木质纤维多采用价格低廉的氢氧化钠制取，该方法虽高效、快捷，但产生的废液中残留有大量的氢氧化钠成分，对氢氧化钠成分加以回收利用是目前多数企业的选择，但回收设备投资大、能耗高、收益低；还有研究对废液中的固形物采用堆肥发酵的方法制备土壤改良剂，但制备周期长，占用场地大，且需添加对土壤有益的钾、钙、磷等元素；而本土壤改良剂的制备方法简单，快速，不仅有效解决了堆肥发酵方法制备周期长及堆放场地受限的问题，还有效解决了氢氧化钠回收投资大、能耗高及收益低的问题，且土壤改良剂中的钾钙元素施用于土壤还能有效促进作物的生长。
发明内容
针对上述现有技术中的木质纤维生产中氢氧化钠回收投资大、能耗高、收益低及废液固形物堆肥发酵制备土壤改良剂制备周期长，占地面积大的不足，本发明提供一种简单快速的土壤改良剂的制备装置及制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种土壤改良剂的制备装置，
包括：木片疏解装置、挤压浓缩装置、集水沉淀池、污泥沉淀池、预脱水装置、压滤脱水装置、干燥装置及滤液槽；
所述木片疏解装置的出口与木片挤压浓缩装置的入口连接；
所述木片挤压浓缩装置的排水口与集水沉淀池的入口连接；
所述集水沉淀池上设有上清液出口和污泥出口；
所述上清液出口与木片疏解装置的入口连接；
所述污泥出口与污泥沉淀池的入口连接；
所述污泥沉淀池的污泥出口与预脱水装置的入口连接；
所述预脱水装置的污泥出口与压滤脱水装置的入口连接；
所述预脱水装置的排水口与滤液槽的入口连接；
所述压滤脱水装置的排水口与滤液槽的入口连接；
所述压滤脱水装置的污泥出口与干燥装置的入口连接；
所述压滤脱水装置的排水口与滤液槽的入口连接；
所述滤液槽的出口则与集水沉淀池入口连接。
优选的，木片疏解装置设有木片入口和纤维疏解剂入口。
优选的，污泥沉淀池上设有污泥入口和稀酸入口。
所述预脱水装置为圆网浓缩机。压滤脱水装置为双网压滤机。
优选的，干燥装置包括：供热设备、烘干主机、引风机、传动装置、输送设备、除尘设备、上料卸料装置及热量回收装置。
一种土壤改良剂制备装置制备土壤改良剂的方法，包括如下步骤：
(1)木质纤维疏解浓缩阶段：木片经纤维疏解剂处理后放料，经螺旋挤压机挤压和高浓盘磨机磨解后，再经多圆盘浓缩机浓缩，浓缩后的纤维即为木质纤维；
(2)泥水分离阶段：对挤压浓缩后的滤液进行收集，泵入集水沉淀池，静置澄清，上层清液经循环泵回用于木质纤维再生产，判别下层沉积物K2O的含量是否符合工艺要求，若不符合要求，通过污泥持续沉积补给直至符合要求；符合要求，抽入污泥沉淀池中，开动搅拌装置并缓慢加入计量的稀酸；
(3)污泥脱水干燥阶段：经检测污泥pH值为中性后进预脱水装置，之后再经压滤脱水进入烘干系统，待水分低于60％即为所需的土壤改良剂产品，即可装袋，入库。
优选的，于木质纤维疏解剂包括以下组份：K2O、KOH、K2CO3、K2SiO3、CaO中的一种或几种复配，质量百分浓度在10～50％，水占比为50～90％，纤维疏解剂相对于木片用量为：1％～30％。
优选的，开动搅拌装置并缓慢加入计量的稀酸，调节pH值为中性，其中所述的稀酸是H2SO4、HCL或H3PO4中的一种或几种复配。
优选的，搅拌装置的转速为20～40转/分。
优选的，所述的预脱水装置为圆网浓缩机，预脱水后的污泥水份为80～90％。
优选的，所述的压滤脱水装置为双网压滤机，压滤脱水后的污泥水份为70～80％。
优选的，所述的烘干系统加热温度100～300℃，加热时间30～120min；在水分≤60％的情况下计量、装袋。
本发明相对现有技术的有益效果：
本发明一种土壤改良剂的制备装置及制备方法，经疏解剂处理植物纤维后的溶出物除了含有上述木素、半纤维素，果胶、多糖等溶出物外，还有残留的钾、钙等元素化合物，且无氢氧化钠残留，是制备土壤改良剂的最好原料。
本发明土壤改良剂的制备装置制备的土壤改良剂，能增加植物的植株生长，增强植物抗倒伏能力；土壤改良剂中的硫酸钾、氯化钾不仅能够活化板结土壤，改善作物产品品质；还能增加纤维作物及棉花的纤维长度、强度、细度，调整水果的糖酸比，增加其维生素C的含量，改善果菜的形状、大小、色泽和风味，增强其耐贮性；且该制备方法简单快速，克服了传统堆肥发酵制备周期长，占地面积大的弊端。
附图说明
图1是土壤改良剂的制备装置的工艺流程示意图。
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明：
附图1可知，一种土壤改良剂的制备装置，
包括：木片疏解装置、挤压浓缩装置、集水沉淀池、污泥沉淀池、预脱水装置、压滤脱水装置、干燥装置及滤液槽；
所述木片疏解装置的出口与木片挤压浓缩装置的入口连接；
所述木片挤压浓缩装置的排水口与集水沉淀池的入口连接；
所述集水沉淀池上设有上清液出口和污泥出口；
所述上清液出口与木片疏解装置的入口连接；
所述污泥出口与污泥沉淀池的入口连接；
所述污泥沉淀池的污泥出口与预脱水装置的入口连接；
所述预脱水装置的污泥出口与压滤脱水装置的入口连接；
所述预脱水装置的排水口与滤液槽的入口连接；
所述压滤脱水装置的排水口与滤液槽的入口连接；
所述压滤脱水装置的污泥出口与干燥装置的入口连接；
所述压滤脱水装置的排水口与滤液槽的入口连接；
所述滤液槽的出口则与集水沉淀池入口连接。
优选的，木片疏解装置设有木片入口和纤维疏解剂入口。
优选的，污泥沉淀池上设有污泥入口和稀酸入口。
所述预脱水装置为圆网浓缩机。压滤脱水装置为双网压滤机。
优选的，干燥装置包括：供热设备、烘干主机、引风机、传动装置、输送设备、除尘设备、上料卸料装置及热量回收装置。
一种土壤改良剂制备装置制备土壤改良剂的方法，包括如下步骤：
(1)木质纤维疏解浓缩阶段：木片经纤维疏解剂处理后放料，经螺旋挤压机挤压和高浓盘磨机磨解后，再经多圆盘浓缩机浓缩，浓缩后的纤维即为木质纤维；
(2)泥水分离阶段：对挤压浓缩后的滤液进行收集，泵入集水沉淀池，静置澄清，上层清液经循环泵回用于木质纤维再生产，判别下层沉积物K2O的含量是否符合工艺要求，若不符合要求，通过污泥持续沉积补给直至符合要求；符合要求，抽入污泥沉淀池中，开动搅拌装置并缓慢加入计量的稀酸；
(3)污泥脱水干燥阶段：经检测污泥pH值为中性后进预脱水装置，之后再经压滤脱水进入烘干系统，待水分低于60％即为所需的土壤改良剂产品，即可装袋，入库。
优选的，于木质纤维疏解剂包括以下组份：K2O、KOH、K2CO3、K2SiO3、CaO中的一种或几种复配，质量百分浓度在10～50％，水占比为50～90％，纤维疏解剂相对木片用量为：1％～30％。
优选的，开动搅拌装置并缓慢加入计量的稀酸，调节pH值为中性，其中所述的稀酸是H2SO4、HCL或H3PO4中的一种或几种复配。
优选的，搅拌装置的转速为20～40转/分。
优选的，所述的预脱水装置为圆网浓缩机，预脱水后的污泥水份为80～90％。
优选的，所述的压滤脱水装置为双网压滤机，压滤脱水后的污泥水份为70～80％。
优选的，所述的烘干系统加热温度100～300℃，加热时间30～120min；在水分≤60％的情况下计量、装袋。
一种木质纤维疏解剂，包括以下质量百分比的组份：
氧化钾15％；
氢氧化钾15％；
碳酸钾15％；
硅酸钾4％；
氧化钙1％；
软水占比为50％。
一种木质纤维疏解剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)反应罐中先注入软水，然后将氧化钙加入反应罐中，边加边搅拌，使之充分反应；
(2)再依次将氧化钾、氢氧化钾和碳酸钾分别加入反应好的氧化钙溶液中，搅拌均匀；
(3)最后将硅酸钾添加至上述溶液中，搅拌均匀后冷却至常温。
一种木质纤维疏解剂的应用方法，包括以下步骤：
(1)洗涤疏解阶段：所用材料为木片，木片经水力洗涤器洗涤后进入连续蒸煮器，纤维疏解剂则通过计量泵泵入蒸煮器喷洒于木片表面，纤维疏解剂质量为木片质量的8％；通过螺旋叶片的推送作用，带动木片与疏解剂均匀混合，蒸煮器温度维持在85～90℃，恒温保持45～47min；
(2)挤压磨解阶段：后经螺旋输送机推送进入螺旋挤压机挤压，再经高浓度盘磨磨解后即得所需木质纤维。
一种木质纤维疏解剂，包括以下质量百分比的组份：
氧化钾15％；
氢氧化钾20％；
碳酸钾10％；
硅酸钾4.5％；
氧化钙0.5％；
软水占比为50％。
一种木质纤维疏解剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)反应罐中先注入软水，然后将氧化钙加入反应罐中，边加边搅拌，使之充分反应；
(2)再依次将氧化钾、氢氧化钾和碳酸钾分别加入反应好的氧化钙溶液中，搅拌均匀；
(3)最后将硅酸钾添加至上述溶液中，搅拌均匀后冷却至常温。
一种木质纤维疏解剂的应用方法，包括以下步骤：
(1)洗涤疏解阶段：所用材料为竹片，竹片经水力洗涤器洗涤后进入连续蒸煮器，纤维疏解剂则通过计量泵泵入蒸煮器喷洒于竹片表面，纤维疏解剂质量为竹片质量的20％；
通过螺旋叶片的推送作用，带动木片与疏解剂均匀混合，蒸煮器温度维持在95～100℃，恒温保持48～50min；
(2)挤压磨解阶段：后经螺旋输送机推送进入螺旋挤压机挤压，再经高浓度盘磨磨解后即得所需木质纤维。
经由本发明制备的土壤改良剂理化指标如表1所示。
表1土壤改良剂的理化指标。
| 序号 | 项目 | 限值 |
| 1 | 含水率/％ | ≤60 |
| 2 | pH | 6.5～7.5 |
| 3 | 有机质(以干基计)/％ | ≥20 |
| 4 | K2O含量/％ | ≥4.8 |
由于采用木质纤维疏解剂制取木质纤维，这些废液中主要含有木素、半纤维素、果胶、多糖等溶出物及残留的氢氧化钾、氢氧化钙化学成分。
表2木质纤维废液中各成分含量
| 序号 | 项目 | 含量(％) |
| 1 | 木素 | 25～30 |
| 2 | 半纤维素 | 20～25 |
| 3 | 果胶 | 1～2 |
| 4 | 多糖 | 8～10 |
| 5 | 钾离子 | 13～15 |
| 6 | 钙离子 | 1～2 |
本发明土壤改良剂的制备装置制备的土壤改良剂，钾钙元素是植物生长过程中所必需的化学元素。钙元素能增加植物的植株生长，增强植物抗倒伏能力；利用钾元素可以制得含有硫酸钾、氯化钾的土壤改良剂。硫酸钾、氯化钾是我国农业所需要的重要肥料之一，并且在世界钾肥市场中占有很大的市场份额。硫酸钾、氯化钾不仅能够活化板结土壤，改善作物产品品质(诸如提高粮食作物蛋白质的含量，提高油料作物的粗脂肪和棕榈酸含量及薯类和糖料作物淀粉和糖分的含量)；还能增加纤维作物及棉花的纤维长度、强度、细度，调整水果的糖酸比，增加其维生素C的含量，改善果菜的形状、大小、色泽和风味，增强其耐贮性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明的技术方案范围内。
Claims (10)
1.一种土壤改良剂的制备装置，其特征在于，
包括：木片疏解装置、挤压浓缩装置、集水沉淀池、污泥沉淀池、预脱水装置、压滤脱水装置、干燥装置及滤液槽；
所述木片疏解装置的出口与木片挤压浓缩装置的入口连接；
所述木片挤压浓缩装置的排水口与集水沉淀池的入口连接；
所述集水沉淀池上设有上清液出口和污泥出口；
所述上清液出口与木片疏解装置的入口连接；
所述污泥出口与污泥沉淀池的入口连接；
所述污泥沉淀池的污泥出口与预脱水装置的入口连接；
所述预脱水装置的污泥出口与压滤脱水装置的入口连接；
所述预脱水装置的排水口与滤液槽的入口连接；
所述压滤脱水装置的排水口与滤液槽的入口连接；
所述压滤脱水装置的污泥出口与干燥装置的入口连接；
所述压滤脱水装置的排水口与滤液槽的入口连接；
所述滤液槽的出口则与集水沉淀池入口连接。
2.根据权利要求1所述土壤改良剂的制备装置，其特征在于木片疏解装置设有木片入口和纤维疏解剂入口；所述污泥沉淀池上设有污泥入口和稀酸入口。
3.根据权利要求1所述土壤改良剂的制备装置，其特征在于干燥装置包括：供热设备、烘干主机、引风机、传动装置、输送设备、除尘设备、上料卸料装置及热量回收装置。
4.一种权利要求1至3任意一项所述土壤改良剂制备装置的制备土壤改良剂的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)木质纤维疏解浓缩阶段：木片经纤维疏解剂处理后放料，经螺旋挤压机挤压和高浓盘磨机磨解后，再经多圆盘浓缩机浓缩，浓缩后的纤维即为木质纤维；
(2)泥水分离阶段：对挤压浓缩后的滤液进行收集，泵入集水沉淀池，静置澄清，上层清液经循环泵回用于木质纤维再生产，判别下层沉积物K2O的含量是否符合工艺要求，若不符合要求，通过污泥持续沉积补给直至符合要求；符合要求，抽入污泥沉淀池中，开动搅拌装置并缓慢加入计量的稀酸；
(3)污泥脱水干燥阶段：经检测污泥pH值为中性后进预脱水装置，之后再经压滤脱水进入烘干系统，待水分低于60％即为所需的土壤改良剂产品，即可装袋，入库。
5.根据权利4所述的土壤改良剂制备装置制备土壤改良剂的方法，其特征在于：木质纤维疏解剂包括以下组份：K2O、KOH、K2CO3、K2SiO3、CaO中的一种或几种复配，质量百分浓度在10～50％，水占比为50～90％，纤维疏解剂相对木片用量为：1％～30％。
6.根据权利5所述的土壤改良剂制备装置制备土壤改良剂的方法，其特征在于开动搅拌装置并缓慢加入计量的稀酸，调节pH值为中性，其中所述的稀酸是H2SO4、HCL或H3PO4中的一种或几种复配。
7.根据权利5所述的土壤改良剂制备装置制备土壤改良剂的方法，其特征在于搅拌装置的转速为20～40转/分。
8.根据权利5所述的土壤改良剂制备装置制备土壤改良剂的方法，其特征在于所述的预脱水装置为圆网浓缩机，预脱水后的污泥水分为80～90％。
9.根据权利5所述的土壤改良剂制备装置制备土壤改良剂的方法，其特征在于所述的压滤脱水装置为双网压滤机，压滤脱水后的污泥水分为70～80％；所述的烘干系统加热温度为100～300℃，加热时间为30～120min；在水分≤60％的情况下计量、装袋。
10.一种土壤改良剂，其特征在于，包括以下质量百分比的组份：
木素 13～16％；
半纤维素 8～10％；
多糖 3～6％；
氧化钾 4.8～5.2％；
钙元素 0.2～0.4％；
微量元素 0.1～0.2％；
水不溶物 10～15％；
水≤60％。
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