生物质炭耦合微生物的土壤改良剂制备系统的制作方法

本发明涉及生物质资源利用和土壤改良领域，尤其涉及一种生物质炭耦合微生物的土壤改良剂制备系统。

背景技术：

随着经济的持续发展，人类对土壤不合理利用导致土壤退化问题日益严重，主要表现为土壤硬化、盐碱化、酸化、化学污染和侵蚀等，严重限制了土地的生产力。

全世界拥有耕地7.3亿hm²，但平均每年有近500万hm²的土地退化而不能生产粮食。因此，如何保持土壤质量、改善酸碱土壤、解除土壤毒性、减少土传病害传播，成为人们关注的焦点。

改良土壤性状有多种办法，如深耕细作与少耕免耕相结合、扩种绿肥、增施有机肥、合理轮作、稻秆还田及覆盖等措施，而应用土壤改良剂则是快速改善土壤环境、修复退化土壤的重要措施之一，它可以促进土壤团粒的形成、改良土壤结构、提高肥力、保护耕层土壤、改善土壤保水保肥性、提高粮食产量。

同时，我国作为农业大国，农作物秸秆等生物质类废弃物资源十分丰富，以生物质类废弃物为原料做土壤有机质肥是资源化利用的新途径。

生物质炭是生物质在缺氧或厌氧条件下经炭化热裂解所得的一类具有高度芳香化物质。生物质炭主要是以碳、氢、氧元素组成，其次是灰分元素，主要是钾、钙、钠、镁、硅、硫等矿质元素及其他一些元素，生物质炭碳含量很高，一般为40-75％。研究表明，生物质炭具有复杂的多孔隙结构和较大的比表面积，对质地较粘土壤可增大土壤通透性，改善土壤结构；施入土壤可吸附更多的水分和养分离子，提高土壤持水性能和养分吸持能力，提高养分利用率；同时生物质炭一般呈黑色，多孔隙结构可吸收一定量可溶性有机化合物、矿物质及水分，施入土壤可增深土壤颜色，增加土壤吸热能力。通过添加部分微生物可明显改善土壤微生物群落结构，同样提高土壤改良剂效果，使土壤肥力呈缓慢而恒稳提高。

因此，如何将废弃生物质合理利用起来，并达到改善土地质量，是亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明实施方式提供的生物质炭耦合微生物的土壤改良剂制备系统，包括原料预处理装置、热解炭化装置、微生物扩培装置、输送调配装置和plc控制装置，原料预处理装置包括原料破碎结构和调质搅拌结构，生物质类废弃物经原料破碎结构破碎后，加入调质剂，在调质搅拌结构中进行调质预处理；热解炭化装置包括热解炭化炉，调质预处理后的生物质类废弃物在热解炭化炉中炭化并进入破碎装置进行破碎；微生物扩培装置包括微生物发酵罐，微生物发酵罐内设置有ph探头、orp探头、温控探头、do探头和搅拌结构，微生物发酵罐外部连接有通氧控制结构，微生物发酵罐下方设置有微生物菌剂储存罐，微生物菌剂储存罐可以暂存微生物菌剂，输送调配装置包括相互连接的循环传送带和输送传送带，输送传送带上方设置有微生物喷淋结构，输送传送带和循环传送带的连接处设置有滚筒搅拌结构；plc控制装置电性连接原料预处理装置、热解炭化装置、微生物扩培装置和输送调配装置。

本发明中的生物质类废弃物热解炭化形成的多孔隙结构，生物质炭加快对土壤化学性质的改良，同时微生物菌剂加速土壤有机物的分解转化，吸收微生物菌剂，改善土壤微生物代谢情况，增强土壤肥力和代谢。同时，本发明集生物质预处理、炭化、微生物扩培、输送调配为一体，可连续生产、产生量大、产品稳定，可进行规模化应用。

进一步地，调质搅拌结构连通有调质物料仓，调质物料仓中预存有调质剂。

进一步地，调质搅拌结构通过螺旋进料结构连接热解炭化炉，热解炭化炉底部设置有加热结构，热解炭化炉中设置有温度探头，热解炭化炉上设置有压力表和泄压阀，热解炭化炉的底部连接有载气进气结构，顶部开设有热解气出口，热解气出口连接有热解气燃烧结构，热解气燃烧结构连接有换热部件和尾气处理部件。

进一步地，热解炭化炉底部设置有螺旋出料结构，螺旋出料结构下方依次设置有冷却部件和破碎部件，破碎部件连接输送传送带。

进一步地，微生物发酵罐顶部开设有进料口，上部设置有显示屏，罐体设置有保温层。

进一步地，滚筒搅拌结构下方设置有低温干燥结构，出料经低温干燥处理后得到土壤改良剂。

本发明实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的生物质炭耦合微生物的土壤改良剂制备系统的结构示意图。

附图说明：1原料破碎结构、2调质物料仓、3调质搅拌结构、4螺旋进料结构、5热解炭化炉、6载气进气结构、7压力表、8热解气出口、9泄压阀、10加热结构、11热解气燃烧结构、12温度探头、13螺旋出料结构、14冷却部件、15尾气处理部件、16换热部件、30微生物发酵罐、31进料口、32微生物菌剂储存罐、17orp探头、18显示屏、19ph探头、33do探头、34温度探头、20搅拌结构、21保温层、22通氧控制结构、23破碎部件、24微生物喷淋结构、25循环传送带、26输送传送带、27滚筒搅拌结构、28低温干燥结构、29plc控制装置。

具体实施方式

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1，本发明实施方式提供的本发明实施方式提供的生物质炭耦合微生物的土壤改良剂制备系统，包括原料预处理装置、热解炭化装置、微生物扩培装置、输送调配装置和plc控制装置。

原料预处理装置包括原料破碎结构1和调质搅拌结构，生物质类废弃物经原料破碎结构1破碎后，根据原料特性加入调质剂，在调质搅拌结构中进行调质预处理。调质搅拌结构连通有调质物料仓2，调质物料仓2中预存有调质剂。

热解炭化装置包括热解炭化炉5，调质预处理后的生物质类废弃物在热解炭化炉5中炭化并进入破碎装置进行破碎。调质搅拌结构通过螺旋进料结构4连接热解炭化炉5，热解炭化炉5底部设置有加热结构10，热解炭化炉5中设置有温度探头12，热解炭化炉5上设置有压力表7和泄压阀9，热解炭化炉5的底部连接有载气进气结构6，顶部开设有热解气出口8，热解气出口8连接有热解气燃烧结构，热解气燃烧结构11连接有换热部件和尾气处理部件15，热解炭化产生的可燃热解气及微量焦油可随烟气作为双气燃烧机的燃料进入热解气燃烧结构作为燃料，然后通过换热部件16进行余热利用，给微生物扩培装置发酵罐保温。

热解炭化炉5底部设置有螺旋出料结构13，螺旋出料结构下方依次设置有冷却部件14和破碎部件23，破碎部件连接输送传送带。

微生物扩培装置包括微生物发酵罐30，微生物发酵罐顶部开设有进料口31，上部设置有显示屏18，罐体设置有保温层21，内部设置有ph探头19、orp探头17、do探头33(溶氧探头)、温控探头34、和搅拌结构20，微生物发酵罐外部连接有通氧控制结构22，微生物发酵罐下方设置有微生物菌剂储存罐，微生物菌剂储存罐32可以暂存微生物菌剂，本发明中设置了3个，可平行培养储存多种微生物菌剂。

输送调配装置包括相互连接的循环传送带和输送传送带，输送传送带上方设置有微生物喷淋结构24，输送传送带26和循环传送带25的连接处设置有滚筒搅拌结构27。滚筒搅拌结构下方设置有低温干燥结构28，出料经低温干燥处理后得到土壤改良剂。

plc控制装置29电性连接原料预处理装置、热解炭化装置、微生物扩培装置和输送调配装置。

本发明中的生物质类废弃物热解炭化形成的多孔隙结构，生物质炭加快对土壤化学性质的改良，同时微生物菌剂加速土壤有机物的分解转化，吸收微生物菌剂，改善土壤微生物代谢情况，增强土壤肥力和代谢。同时，本发明集生物质预处理、炭化、微生物扩培、输送调配为一体，可连续生产、产生量大、产品稳定，可进行规模化应用。

实施例

将生物质类玉米秸秆和大豆秸秆取部分放入原料破碎结构1，破碎至粒径15mm左右；

然后从调质物料仓2中加入一定量的催化剂和塑化剂进行调质预处理；

调质搅拌混合均匀放置一段时间，通过螺旋进料结构4将预处理的秸秆螺旋输送至热解炭化炉5中，设置秸秆在热解炭化炉5中进行梯度升温，保持炭化温度550℃，进行3h脱氧炭化处理，将处理完的木质炭粉通过螺旋出料结构，输送至冷却部件进行冷却，冷却一定时间后放至破碎部件进行破碎至5mm左右的细粒状；

在微生物扩培装置中先后进行枯草芽孢杆菌和苏云金芽孢杆菌扩大培养，分别配置一定的培养基加入微生物发酵罐，并分别设置37℃和35℃温度条件进行培养，观察培养期间的温度、溶氧情况、ph、orp指标情况，枯草芽孢杆菌菌剂扩培完成后暂存至微生物菌剂储存罐储存，苏云金芽孢杆菌菌剂扩培完成暂存在平行的微生物菌剂储存罐。

破碎的细粒生物质炭分通过传送输送带传输，并通过plc控制装置调节一定喷淋速度，向传送带喷淋枯草芽孢杆菌，之后输送至滚筒搅拌结构进行搅拌，并进一步循环至循环传送带进行二次的苏云金芽孢杆菌菌剂喷淋，再次经滚筒搅拌结构混合搅拌后出料，低温干燥后得到土壤改良剂；

装置产生的热解气和少量焦油气化随热解烟气进入热解气焚烧结构作为燃料，然后通过换热部件进行余热利用给微生物扩培装置发酵罐保温，同时烟气进入烟气处理装置处理达标排放；

整个装置根据第一次运行条件设置plc控制参数，之后按照plc自动控制进行下一批次的生产。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。