利用農林剩余物制備生物質炭改良酸性水稻土的系統技術方案

本實用新型專利技術公開一種利用農林剩余物制備生物質炭改良酸性水稻土的系統，主要為了克服現有酸性水稻土存在的土壤肥力退化和酸度較高的問題、以及實現大規模農林剩余物的資源化而進行的設計。本實用新型專利技術利用農林剩余物制備生物質炭改良酸性水稻土的系統利用生物質炭制備機構以農林剩余物為原料制備生物質炭，再將制備好的所述生物質炭與水稻土利用混合機構混勻，然后將混合均勻后的生物質炭和水稻土采用生化培養裝置進行生化培養；其工藝簡單，操作控制方便，生產成本較低；不僅減少了農林剩余物不合理堆置對環境造成的污染影響，還由于生物質炭本身具有的堿度，可以有效減輕供試水稻土酸度和酸性毒害。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種利用農林剩余物制備生物質炭改良酸性水稻土的系統。
技術介紹
據國土資源部2009年發布的《中國耕地質量等級調查與評定》調查顯示，我國耕地質量狀況并不理想，土壤肥力總體水平偏低。在我國南方，稻田是典型農業生態系統，種植面積約3000萬hm2，占全國耕地總面積的1/4，生產著中國44％的糧食。但是，大量的施用化肥農藥已造成嚴重的土壤環境污染，致使我國南方酸化性土壌的面積和酸化程度呈逐漸増加趨勢。土壤酸化過程中氮肥的大量淋失，在増加農業成本的同時，也引起了水體富營養化、地下水污染等嚴重的環境問題。因此，建立和研發安全、環保、高效的土壌改良技術及產品，成為酸化土壤環境生態修復的關鍵。隨著科學技術的不斷進步和農村經濟快速發展，包括農作物秸稈在內的各種農林剩余物總量和種類顯著增加，農林剩余物的高效處理及資源化利用已成為制約農業可持續發展的一個難題。我國是傳統農業大國，據統計，中國農業每年可產生各類作物秸稈生物量7億多噸。但目前我國農業剩余物的利用率仍然較低，每年有高達50％的秸稈被露天焚燒，焚燒的濃煙嚴重影響大氣環境質量，對人體健康將會產生不良影響。此外，我國地域幅員遼闊，每年產生的林業剩余物有近3.5億噸；這些廢棄生物質的不合理處置，造成資源浪費的同時，也會增加火災發生風險。因此，隨著人們環保意識的增強、對再生資源利用以及生態環境安全的重視，尋求高效、低碳、生態、環保的廢棄生物質處理技術顯得尤為重要。生物質炭化技術是近年來新興的農林剩余物資源化利用技術，它可以將農林剩余物炭化并以穩定固態物質的形式存在。生物質炭具有比表面積大，孔隙結構發達，高度穩定性和較強吸附能力，以及富含多種有機官能團等特性。研究表明，生物質炭對全球碳的生物地球化學循環和緩解全球氣候變化具有重要影響。同時，生物質炭在改良土壤與肥料增效方面也具有良好作用，可以作為土壤改良劑施用到田間。此外，生物質炭的添加對土壤環境也會產生其他方面的影響，如提高土壤對營養元素的固持能力、降低土壤酸度和有毒元素對植物的毒性、提高土壤養分有效性、增強土壤的保水能力和通氣狀況、改善土壤團聚結構、為土壤微生物提供易分解有機化合物和適宜棲息場所，能夠刺激微生物活動，提高其生物量和活性，從而促進土壤物質循環過程和作物生長。
技術實現思路
為了克服現有酸性水稻土存在的土壤肥力退化和酸度較高、以及大規模農林剩余物的資源化利用的問題，本技術提供一種利用農林剩余物有效、合理改善土壤酸性問題的利用農林剩余物制備生物質炭改良酸性水稻土的系統。為達到上述目的，本技術一種利用農林剩余物制備生物質炭改良酸性水稻土的系統，所述系統至少包括生物質炭制備機構、混合機構和生化培養機構；其中，所述生物質炭制備裝置用于以農林剩余物為原料制備生物質炭；所述混合裝置用于將生物質炭與水稻土混合均勻；所述生化培養裝置用于將混合均勻后的生物質炭和水稻土進行生化培養。進一步地，所述生物質炭制備機構至少包括清洗裝置、烘干裝置、粉碎裝置、炭化裝置、研磨裝置和篩選裝置；其中，所述清洗裝置用來將農林剩余物用水和鹽酸清洗干凈；所述烘干裝置用于將清洗后的農林剩余物烘干；所述粉粹裝置用于將烘干后的農林剩余物粉粹成小段；所述炭化裝置用于將粉碎成小段的農林剩余物炭化制成生物質炭；所述研磨裝置用于將制成的生物質炭研磨成粉末；所述篩選裝置用于篩選研磨后的生物質炭，獲得20～100目的生物質炭。進一步地，所述混合機構包括稱量裝置、混勻裝置；其中，所述稱量裝置用于稱量生物質炭和水稻土的重量，將生物質炭與水稻土按質量百分比為0.5％～2.5％混合；所述混勻裝置用于攪拌混合后的生物質炭與水稻土將其混合均勻。進一步地，所述生化培養機構至少包括恒溫裝置、時間記錄裝置、培養裝置、濕度檢測裝置；所述恒溫裝置用于為生物質炭和水稻土混合物提供生化培養的恒溫條件；所述時間記錄裝置用于記錄培養時間；所述培養裝置用于容納生物質炭和水稻土混合物；所述濕度檢測裝置用于檢測培養過程中生物質炭和水稻土混合物的濕度。進一步地，所述系統還包括水稻土風干裝置、水稻土篩選裝置；其中，所述水稻土風干裝置用于將水稻土晾曬風干；所述水稻土篩選裝置用于篩選適宜粒徑的風干水稻土。進一步地，所述生物質炭制備機構還包括保護氣體裝置、溫控裝置；其中，所述保護氣體裝置用于向所述炭化裝置中通入氮氣形成絕氧環境；所述溫控裝置用于控制炭化裝置的升溫速率為5～10℃/min，并控制升溫完成后所述炭化裝置的溫度為300℃～700℃，并控制炭化裝置在300℃～700℃條件下維持4～8小時。進一步地，所述炭化裝置為炭化爐；所述研磨裝置為球磨機；所述篩選裝置為20～100目尼龍篩。進一步地，所述恒溫裝置為恒溫生化培養箱；所述培養裝置為600ml塑料培養瓶。進一步地，所述水稻土篩選裝置為2mm篩。本技術利用農林剩余物制備生物質炭改良酸性水稻土的系統先將農林剩余物利用生物質炭制備機構制備成生物質炭，再將生物質炭與風干水稻土用混合機構混合后在生化培養機構中培養。其制備工藝和使用方法簡單，操作控制方便，生產成本較低；不僅減少了農林剩余物不合理堆置對環境造成的污染影響，還可以帶來良好的社會經濟效益和推廣應用價值。生物質炭本身具有的堿度，可以有效減輕供試水稻土酸度和酸性毒害；生物質炭因較大的比表面積和多孔結構，更容易聚集吸附營養元素，促進有益微生物的生長，從而提高土壤肥力質量和生產力，進而有利于作物的生長，實現農林業剩余物的資源化管理與循環利用。附圖說明圖1是本技術利用農林剩余物制備生物質炭改良酸性水稻土的系統的工作流程圖。圖2是利用不同農林剩余物熱解得到5種生物質炭的基本理化性質，A、B、C、D和E分別表示水稻秸稈炭、花生秸稈炭、馬尾松枝炭、玉米秸稈炭、竹炭，同一列中不同小寫字母表示樣品間在0.05水平差異達到顯著(TukeyHSD,SPSS18.0)；圖3是實施例1五種不同生物質炭0.8％添加量下，對酸性水稻土肥力特性的影響；圖4為實施例2五種不同生物質炭1.5％添加量下，對酸性水稻土肥力特性的影響。具體實施方式下面結合說明書附圖對本技術做進一步的描述。本技術利用農林剩余物制備生物質炭改良酸性水稻土的系統包括生物質炭制備機構、混合機構、生化培養機構、水稻土風干裝置和水稻土篩選裝置。所述生物質炭制備機構包括清洗裝置、烘干裝置、粉碎裝置、炭化裝置、研磨裝置、篩選裝置、保護氣體裝置和溫控裝置；所述混合機構包括稱量裝置、混勻裝置；所述生化培養機構至少包括恒溫裝置、時間記錄裝置、培養裝置、濕度檢測裝置。作為一種可選實施例，本實施例用農林剩余物制備生物質炭改良酸性水稻土的系統，采用的炭化裝置為炭化爐，研磨裝置為球磨機；生物質炭的篩選裝置為20～100目尼龍篩；所述恒溫裝置為恒溫生化培養箱；所述培養裝置為600ml塑料培養瓶；所述水稻土篩選裝置為2mm篩。本技術利用農林剩余物制備生物質炭改良酸性水稻土的系統的工作過程為：步驟1：以農林剩余物為原料采用生物質炭制備機構制備生物質炭。收集不同來源農林剩余物(水稻秸稈、花生秸稈、馬尾松枝、玉米秸稈或竹片)，利用清洗裝置用水和鹽酸將其清洗干凈，清洗干凈后的農林剩余物通過粉粹裝置其剪碎成0.5-3cm的小段，進一步采用烘干裝置將本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用農林剩余物制備生物質炭改良酸性水稻土的系統，其特征在于：所述系統至少包括生物質炭制備機構、混合機構和生化培養機構；其中，所述生物質炭制備裝置用于以農林剩余物為原料制備生物質炭；所述混合裝置用于將生物質炭與水稻土混合均勻；所述生化培養裝置用于將混合均勻后的生物質炭和水稻土進行生化培養。

【技術特征摘要】
1.一種利用農林剩余物制備生物質炭改良酸性水稻土的系統，其特征在于：所述系統至少包括生物質炭制備機構、混合機構和生化培養機構；其中，所述生物質炭制備裝置用于以農林剩余物為原料制備生物質炭；所述混合裝置用于將生物質炭與水稻土混合均勻；所述生化培養裝置用于將混合均勻后的生物質炭和水稻土進行生化培養。2.根據權利要求1所述的利用農林剩余物制備生物質炭改良酸性水稻土的系統，其特征在于：所述生物質炭制備機構至少包括清洗裝置、烘干裝置、粉碎裝置、炭化裝置、研磨裝置和篩選裝置；其中，所述清洗裝置用來將農林剩余物用水和鹽酸清洗干凈；所述烘干裝置用于將清洗后的農林剩余物烘干；所述粉碎裝置用于將烘干后的農林剩余物粉粹成小段；所述炭化裝置用于將粉碎成小段的農林剩余物炭化制成生物質炭；所述研磨裝置用于將制成的生物質炭研磨成粉末；所述篩選裝置用于篩選研磨后的生物質炭。3.根據權利要求1所述的利用農林剩余物制備生物質炭改良酸性水稻土的系統，其特征在于：所述混合機構包括稱量裝置、混勻裝置；其中，所述稱量裝置用于稱量生物質炭和水稻土的重量；所述混勻裝置用于攪拌混合后的生物質炭與水稻土將其混合均勻。4.根據權利要求1所述的利用農林剩余物制備生物質炭改良酸性水稻土的系統，其特征在于：所述生化培養機構至少包括恒溫裝置、時間記錄裝置、培養裝置、濕度檢測裝置；所述恒溫裝置用于為生物質炭和水稻土...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李明，詹茂華，程寒飛，項萌，王浩，
申請(專利權)人：中冶華天工程技術有限公司，中冶華天安徽節能環保研究院有限公司，
類型：新型
國別省市：安徽;34