本发明涉及土壤治理设备,尤其是一种农田土壤微塑料分离装置。
背景技术:
1、农田土壤中微塑料的来源十分广泛,主要包括农用地膜降解、有机肥施用、塑料垃圾填埋、污泥回用等途径。农用地膜随着时间的推移在光降解、氧化、机械破碎的作用下形成粒径更小的微塑料颗粒(<5mm),这种颗粒称为微塑料。其中残留的农膜对土壤环境造成很大的危害。近期,研究发现土壤中的微塑料通过生物吞食或植物吸收进入食物链,危害人体健康。同时,微塑料不仅可以进入哺乳动物的大脑,还可以进入人体血液之中,已经成为了一种不可忽视的新型污染物。
2、目前土壤微塑料的提取方法多样,包括:密度分离法、静电分选法、油提法、酸碱消解和氧化法等。而上述分离方法中,密度分离法是目前应用最广、成本最低、对土壤破坏较少的分离方法。因此,为了在大体积土壤中,低成本且高效的去除微塑料且减少对土壤的破坏,本装置将采用密度分离法,密度分离法是一种物理分离方法,利用密度差异进行分离。
3、密度分离法中,提取和浮选环节需要高浓度的盐溶液,而其中nacl溶液是欧洲海洋框架战略指南msfd推荐且最为常用的微塑料提取剂,具有成本低、无毒害作用的特点,同时其对微塑料的提取率可达到90%以上。但nacl会造成土壤的盐渍化,影响作物生长,所以在分离土壤微塑料过程中,对土壤中nacl的去除是非常关键的。
4、公开号为cn115283126a的中国发明专利申请公开了一种土壤中微塑料的提取装置及方法,该装置包括土壤破碎单元、注液单元、浮选单元、搅拌器、抽滤单元、浮选液循环单元。该方法包括将土壤进行破碎,将破碎后的土壤导入浮选单元,向浮选单元中注入浮选液,直到浸没过土壤;搅拌土壤和浮选液,使其混合均匀;静置,直到土壤在浮选单元中充分沉降,微塑料与土壤明显分层;继续注入浮选液,使浮选单元中的浮选液溢流,上层微塑料随之溢流至抽滤单元,抽滤单元对溢流出的含有塑料微粒的浮选液进行抽滤,分离出塑料微粒。本发明能够从土壤中提取出较为纯净的微塑料,且单次处理土壤量较大,节省人力及时间成本,浮选液可循环利用。
5、上述装置和方法虽然将提取出了土壤中的微塑料,但是对提取微塑料后的土壤却并未进行除盐处理,也就是未去除土壤中的nacl,会造成土壤盐渍化影响后续土壤的种植使用;其次上述装置并未考虑到微塑料进入土壤后,会在微生物的作用下产生生物膜覆盖,这会让增加微塑料的黏性使其难以从土壤中分离出,进而影响浮选效率。
技术实现思路
1、发明目的:本发明的目的是提供一种不仅能提取土壤中微塑料,还能循环利用提取液去除提取微塑料后的土壤中的盐分的农田土壤微塑料分离装置,其次还能提高微塑料的提取效果。
2、技术方案:本发明所述的农田土壤微塑料分离装置,包括离心装置、送料装置和过滤装置,其中离心装置和过滤装置形成微塑料的循环过滤系统;在过滤装置后依次连通有超滤膜和淡水储存室,淡水储存室和超滤膜与离心装置、过滤装置形成土壤的循环除盐系统。
3、基于上述方案,通过超滤膜将过滤完微塑料的溶液中的盐分与水分离开,进而提取出淡水,当过滤完离心装置中所有上清液后,就可以将淡水储存室中的淡水抽至离心装置中用于溶解土壤中的盐分,溶解完盐分的溶液可以再经过过滤装置和超滤膜,进一步过滤残留的微塑料然后再分离得到纯水进入淡水储存室,上述过程可以反复进行,直至土壤中盐分浓度达标为止,这样反复处理既能提高微塑料的提取效果,又能去除土壤中的盐分,避免盐渍化,而且淡水由用于提取微塑料的盐溶液分离得来,可以反复利用,避免从外界引入大量淡水,节约了资源。
4、作为优选,所述离心装置内设有盐分电导率仪和超声波发射装置。
5、设施盐分电导率仪,可以直接测量离心装置中溶液的盐分浓度,以方便确认土壤中盐分浓度是否达标;设置超声波发射装置可以通过超声波破坏微塑料表面的生物膜,降低微塑料表面黏性,使其更容易被提取出。
6、作为优选,所述过滤装置与超滤膜之间还连通有盐水储存室,盐水储存室与离心装置和过滤装置形成微塑料的循环过滤系统。
7、设置盐水储存室可以让过滤完微塑料的盐水有个缓存区域,这样当离心装置不需要抽调过滤后的盐水作为补充的时候,也不会因为无法及时完成盐水分离,造成盐水在过滤装置和淡水储存室之间堵塞,造成过大水压损坏装置。
8、作为优选,所述盐水储存室与超滤膜之间设有第一闸门。
9、设置第一闸门可以在对土壤进行除盐操作前先关闭,避免盐水被分离成淡水,从而确保盐水储存室中有足够的盐水能抽回至离心装置对微塑料进行反复循环提取,提高提取效果,当完成微塑料提取后再打开第一闸门将盐水分离为淡水,抽调淡水去除土壤中的盐分。
10、作为优选,所述盐水储存室内设有活性炭板,与离心装置的连通管底部位于活性炭板下方。
11、活性炭板能吸附有机物和盐水中的部分固体颗粒,吸附后的盐水再经过超滤膜能避免这些杂质长期通过超滤膜对其造成损害;与离心装置的连通管底部设置在活性炭下方也能确保抽调复用的盐水能保持纯净度,避免有过多杂质影响微塑料的提取效果。
12、作为优选,所述过滤装置与盐水储存室之间的连通管上、盐水储存室和淡水储存室与离心装置的连通管上均设有离心泵。
13、设置离心泵能加速水在过滤装置和盐水储存室之间的流动,也能将盐水储存室和淡水储存室中的液体抽调回离心装置实现重复利用,降低了资源消耗。
14、作为优选,所述离心装置侧面与过滤装置处设有用于过滤土壤颗粒的第一滤网。
15、设置第一滤网可以过滤掉大部分土壤颗粒,避免土壤颗粒堵塞后续过滤装置,影响微塑料的正常过滤。
16、作为优选,所述离心装置与过滤装置的连通口位于离心装置的上侧。
17、连通口设置在离心装置的上侧是因为上清液要从连通口流入过滤装置中,设置的过低会使得离心装置中液面过低,无法处理更多的土壤,而设置在上侧则可以处理更多的土壤,提高处理效率。
18、作为优选,所述离心装置上设有与送料装置相匹配的闸门。
19、这样能避免离心装置在离心处理过程中有部分液体从送料装置与离心装置的连通处甩出。
20、作为优选,所述离心装置底部设有出料口。
21、通过出料口可以将提取完微塑料并去除盐分的土壤由离心装置底部直接排出,更加方便。
22、作为优选,所述送料装置采用带式输送机。
23、采用带式输送机能使土壤更均匀的输送进离心装置中,避免大量土壤同时堆积在一起直接输送至离心装置中,在离心装置中发生堆积粘连,增加离心分离的难度。
24、有益效果:本发明相对于现有技术,其显著效果为:通过在过滤装置后设置超滤膜分离出淡水在淡水储存室中,在过滤完离心装置中上清液里的微塑料后,可以将淡水抽回离心装置去除土壤中的盐分,避免土壤的盐渍化,而提取液重复利用还节约了资源;其次,设置超声波发射装置能破坏微塑料表面的生物膜,提高微塑料提取效率。
1.一种农田土壤微塑料分离装置,包括离心装置(1)、送料装置(2)和过滤装置(3),其中离心装置(1)和过滤装置(3)形成微塑料的循环过滤系统;其特征在于:在过滤装置(3)后依次连通有超滤膜(5)和淡水储存室(4),淡水储存室(4)和超滤膜(5)与离心装置(1)、过滤装置(3)形成土壤的循环除盐系统。
2.根据权利要求1所述的一种农田土壤微塑料分离装置,其特征在于:所述离心装置(1)内设有盐分电导率仪(1-1)和超声波发射装置(1-2)。
3.根据权利要求1所述的一种农田土壤微塑料分离装置,其特征在于:所述过滤装置(3)与超滤膜(5)之间还连通有盐水储存室(6),盐水储存室(6)与离心装置(1)和过滤装置(3)形成微塑料的循环过滤系统。
4.根据权利要求3所述的一种农田土壤微塑料分离装置,其特征在于:所述盐水储存室(6)与超滤膜(5)之间设有第一闸门。
5.根据权利要求4所述的一种农田土壤微塑料分离装置,其特征在于:所述盐水储存室(6)内设有活性炭板(6-1)。
6.根据权利要求1所述的一种农田土壤微塑料分离装置,其特征在于:所述离心装置(1)侧面与过滤装置(3)处设有用于过滤土壤颗粒的第一滤网(1-3)。
7.根据权利要求1所述的一种农田土壤微塑料分离装置,其特征在于:所述离心装置(1)与过滤装置(3)的连通口位于离心装置(1)的上侧。
8.根据权利要求1所述的一种农田土壤微塑料分离装置,其特征在于:所述离心装置(1)上设有与送料装置(2)相匹配的第二闸门。
9.根据权利要求1所述的一种农田土壤微塑料分离装置,其特征在于:所述离心装置(1)底部设有出料口(1-4)。
10.根据权利要求1所述的一种农田土壤微塑料分离装置,其特征在于:所述送料装置(2)采用带式输送机。