一种生态修复土壤基质的制备方法及设备与流程

本发明涉及土壤修复，尤其涉及一种生态修复土壤基质的制备方法及设备。

背景技术：

1、为了对土壤污染进行治理和加以利用，现有技术已经开发研究了许多针对性的土壤基质，用以对污染进行治理，包括有将原来污染土壤进行处理生成的土壤基质，利用生物质原料制备的生态土壤基质等，但是现有的土壤基质作用于污染土壤中，对于污染土壤的改善并不乐观。

2、中国专利公开号：cn114128592a公开了一种本发明涉及山体修复技术领域，特别涉及一种山体修复用土壤基质及其制备方法及应用。所述土壤基质由以下重量分数的组分组成：淤泥30％-45％；聚合硫酸铝铁：0.05％-0.1％；改性玉米秸秆纤维素：0.02％-0.2％；苯乙烯-丙烯酸酯乳液：0.1％-1％；土壤填充剂：5％-15％；肥料：0.2％-0.5％；水：余量。本发明还包括一种制备山体修复用土壤基质的方法和应用，所述土壤基质用于山体土壤植被修复。本发明将河底淤泥再生为土壤基质进行山体植被修复，实现淤泥的减量化和无害化的同时，用于修复山体，保证山体的植被覆盖率，减少水土流失。由此可见，现有技术的土壤基质在制备过程中对制备过程控制不精准导致对污染土壤的处理效率低的问题。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种生态修复土壤基质的制备方法及设备，用以克服现有技术中对土壤制备过程控制不精准导致对污染土壤的处理效率低的问题。

2、为实现上述目的，本发明一方面提供一种生态修复土壤基质的制备方法，包括：

3、步骤s1、将生物质原料在粉碎装置中粉碎后与有机肥按照预设质量比例导入混合釜混合均匀制得混合物料；

4、步骤s2、在所述混合釜中加入微生物菌剂混合搅拌均匀后导入发酵罐中并在厌氧环境下发酵25d制得有机混合物料；

5、步骤s3、将所述有机混合物料经灭菌装置在120℃~150℃高温环境下灭菌处理预设时长制得灭菌后的有机混合物料；

6、步骤s4、通过破碎装置将风化岩石破碎过筛后得到风化岩石微粒；

7、步骤s5、将所述风化岩石微粒与灭菌后的有机混合物料置入反应釜中并在反应釜中加入表面活性剂和螯合剂加压搅拌制得所述生态修复土壤基质；

8、其中，当制备所述生态修复土壤基质时，根据风化岩石微粒的平均粒径确定所述反应釜的工作方式，并在对应工作方式下，确定所述反应釜的压力、搅拌转速和搅拌时长；并当搅拌所述生态修复土壤基质达到搅拌时长时，检测所述生态修复土壤基质的黏稠度以确定所述生态修复土壤基质是否达标，以及当确定制备的所述生态修复土壤基质未达标时计算所述风化岩石的平均膨胀系数以根据该平均膨胀系数确定对所述反应釜的工作方式的调整方式。

9、进一步地，当通过破碎装置将风化岩石破碎过筛后得到风化岩石微粒时，取预设重量的所述风化岩石微粒并将所述风化岩石微粒平铺在检测台上通过工业相机对风化岩石微粒进行拍摄以根据拍摄图像确定风化岩石微粒的平均粒径，并根据该平均粒径和预设平均粒径的比对结果确定所述反应釜的工作方式，所述工作方式包括所述平均粒径小于等于预设平均粒径下确定的第一工作方式和所述平均粒径大于预设平均粒径下确定的第二工作方式。

10、进一步地，当确定所述反应釜以第一工作方式制备所述生态修复土壤基质时，确定以第一压力和第一转速加压搅拌制备所述生态修复土壤基质，并根据以下公式计算第一搅拌时长，设定

11、，

12、其中，t1为第一搅拌时长，t为预设搅拌时长，d0为所述预设平均粒径，d为所述平均粒径。

13、进一步地，当确定所述反应釜以第二工作方式制备所述生态修复土壤基质时，确定以第二压力f2和第二转速v2加压搅拌制备所述生态修复土壤基质，并根据以下公式计算第二搅拌时长，设定

14、，

15、其中，t2为第二搅拌时长，t为预设搅拌时长，d0为所述预设平均粒径，d为所述平均粒径。

16、进一步地，当制备所述生态修复土壤基质完成时，通过设置在所述反应釜中的粘稠度检测仪检测所述生态修复土壤基质的黏稠度，并当该黏稠度不属于预设黏稠度范围时确定制备完成的所述生态修复土壤基质未达标，同时确定对相应工作方式的调整方式。

17、进一步地，当确定对相应工作方式的调整方式时，根据所述风化岩石的平均膨胀系数与平均膨胀系数标准的比对结果确定对所述工作方式的若干调整方式，若干所述调整方式包括对所述反应釜的搅拌转速进行调整的第一调整方式和对所述反应釜的压力进行调整的第二调整方式。

18、进一步地，当确定对相应工作方式的调整方式时，根据以下公式计算所述风化岩石的平均膨胀系数，设定

19、，

20、其中，p为平均膨胀系数，rai为第i个一类风化岩石的膨胀量，wai为第i个一类风化岩石的体积，rbj为第j个二类风化岩石的膨胀量，wbj为第j个二类风化岩石的体积。

21、进一步地，当确定以第一调整方式对所述工作方式进行调整时，根据所述黏稠度与预设黏稠度范围的比对结果确定对所述反应釜的搅拌转速调整时的转速调节系数。

22、进一步地，当确定以第二调整方式对所述工作方式进行调整时，根据所述黏稠度与预设黏稠度范围的比对结果确定对所述反应釜的压力调整时的压力调节系数。

23、本发明另一方面提供一种生态修复土壤基质的制备方法的设备，包括：

24、粉碎装置，其为刀片式粉碎机，用以将所述生物质原料进行粉碎；

25、混合釜，其设置在粉碎装置的下方，用以将粉碎的生物质原料和有机肥按照预设质量比例进行混合；

26、发酵罐，其设置在所述混合釜的一侧且与所述混合釜经管道连接，用以将所述混合釜中的混合物料加入微生物菌剂后进行发酵，所述混合釜和所述发酵罐之间的管道上设置有输送泵；

27、反应釜，其设置在远离所述混合釜的所述发酵罐的一侧，用以在发酵完成的有机混合物料中加入表面活性剂和螯合剂并加压搅拌制得生态修复土壤基质；

28、传送带，其设置在所述反应釜的上部右侧，用以将风化岩石颗粒输送至反应釜中；

29、破碎装置，其设置所述传送带的上部，该破碎装置包括破碎辊和筛网，所述破碎装置用以对风化岩石进行破碎过筛以形成风化岩石微粒；

30、其中，所述发酵罐中设置有搅拌桨，且搅拌桨与电机连接的轴上设置有若干气孔，所述发酵罐上部经气管连接有一蒸汽发生器，蒸汽发生器产生热的蒸汽经管气管和气孔输送至发酵罐中对发酵罐中的有机混合物料进行灭菌。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过将生物质原料与有机肥混合后发酵，得到有机混合物料，从而为制备的土壤基质提供肥力基础，从而保证污染土壤的肥力基础，并对有机混合物料进行灭菌处理，保证有机混合物料中的菌类不会对土壤基质的后续制备过程和对后续植物生长造成影响；

32、尤其，本发明通过将风化岩石进行破碎后，过筛得到风化岩石微粒，并将风化岩石微粒与有机混合物料混合，风化岩石微粒的不规则多孔结构与有机混合物料混合后，可以吸收有机混合物料的有机成分，为污染土壤提供肥力需求，并通过将风化岩石微粒与有机混合物料在反应釜中加压搅拌，反应釜的搅拌桨在加压状态下对大粒径的风化岩石微粒进行剪切，以使大粒径的风化岩石微粒进一步分化成小粒径的风化岩石，以使吸收更多得有机物，并且通过剪切操作可以使风化岩石微粒与有机混合物料的分散更加均匀，增加风化岩石微粒的分散程度；风化岩石微粒在与有机混合物料混合后，吸收有机混合物料中的水分，进而通过对反应釜进行加压剪切，使风化岩石微粒的不规则孔隙扩大，以吸收更多的有机物，同时风化岩石微粒的硬度也会因加压而增大，在后续将土壤基质与污染土壤混合时，起到疏松土壤的目的，从而使植物能够更好的生长，从而提高对污染土壤的处理效率。

33、进一步地，本发明在反应釜中将风化岩石微粒与有机混合物料混合时，通过对风化岩石微粒进行粒径检测，从而得到筛选的风化岩石微粒的平均粒径，以根据该平均粒径确定反应釜的工作方式，通过该平均粒径确定反应釜工作时对风化岩石微粒与有机混合物料混合搅拌时的搅拌时长，从而实现根据风化岩石微粒的实际状况对制备过程的精准控制，提高制备生态修复土壤基质的效率，从而提高对污染土壤的处理效率。

34、进一步地，本发明在制备生态修复土壤基质时，通过获取反应釜中已经混合完成的生态修复土壤基质的黏稠度，从而根据黏稠度确定是否对反应釜的工作方式进行调整，提高了对制备过程的控制精度，从而提高了制备生态修复土壤基质的效率，从而提高对污染土壤的处理效率。黏稠度可以表征风化岩石微粒与有机混合物料的混合程度，黏稠度小于预设黏稠度范围或大于预设黏稠度范围的情况下，则说明风化岩石并未与有机混合物料完全混合或者风化岩石并未完全吸收有机混合物料中的水分从而得到膨胀，因此可判定制备的生态修复土壤基质未达标。

35、进一步地，本发明在确定制备的生态修复土壤基质未达标时，通过对风化岩石的膨胀系数进行确定，从而根据风化岩石在湿度环境中的膨胀系数，以使确定对反应釜的工作方式的调整方式，提高了对制备过程的控制精度，从而提高了制备生态修复土壤基质的效率，从而提高对污染土壤的处理效率。