种植土壤改良的装置、方法和应用与流程

本发明涉及生态环境修复，具体而言，涉及一种种植土壤改良的装置、方法和应用。背景技术：1、采煤沉陷作为一种典型的地质灾害，其特征主要表现为地面塌陷、地裂缝、山体滑坡、泥石流、地下水位下降及其对地表环境的破坏等。随着煤矿开采范围的不断扩大，塌陷破坏的土地日益增多，若是没有采取必要措施，将会造成更严重的水土流失问题，并导致对生态环境产生破坏。2、针对采煤沉陷区土地变形、土壤养分流失的问题，需要改变地表粗糙度，减缓地表径流，提升水土保持效果，促进植被与生物多样性恢复的地形整治工程技术，对采煤沉陷区迅速恢复植被，改善生态环境有着重要的意义。3、采煤沉陷对生态环境的影响直接体现在其对矿区土壤质量的影响上，土壤易板结，导致土壤保水保肥的能力差，不利于矿区修复种植区域的植被生长，种植的作物生长缓慢。技术实现思路1、本发明的主要目的在于提供一种种植土壤改良的装置、方法和应用，以解决现有技术中矿区土壤板结的问题。2、为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种种植土壤改良的装置，该装置内设置有产气管道；产气管道包括发酵管道和肥料性气体管道；按物料流动方向，发酵管道包括依次连通的第一入料竖直管道和第一充气水平管道；通过第一入料竖直管道将发酵性气体产气原料输入至第一充气水平管道中；肥料性气体管道包括一氧化氮管道和氨气管道；按物料流动方向，一氧化氮管道包括依次连通的第二入料竖直管道和第二充气水平管道；通过第二入料竖直管道将一氧化氮产气原料输入到第二充气水平管道中；按物料流动方向，氨气管道包括依次连通的第三入料竖直管道和第三充气水平管道，通过第三入料竖直管道将氨气产气原料输入到第三充气水平管道中；第一充气水平管道、第二充气水平管道和第三充气水平管道的顶部均设有排气孔；发酵管道、一氧化氮管道和氨气管道分别独立铺设于种植土壤的下方。3、进一步地，第一充气水平管道、第二充气水平管道和第三充气水平管道与第一入料竖直管道、第二入料竖直管道和第三入料竖直管道相互连通的端口为连通端，另一端为封闭端；优选地，封闭端的水平高度均低于连通端；优选地，第一充气水平管道设置有相互连通的两条或多条支管；更优选地，第一充气水平管道设置有相互连通的三条支管。4、进一步地，排气孔上均固接有过滤网。5、为了实现上述目的，根据本发明的第二个方面，提供了一种种植土壤的改良方法，该改良的方法包括：a)在植物种植区块的种植土壤下方铺设上述任一种种植土壤改良的装置；b)向种植土壤改良装置的产气管道中充入相应的产气原料，以产生发酵气体、氨气和一氧化氮；c)发酵气体、氨气和一氧化氮通过排气孔进入种植土壤中对种植土壤进行改良。6、进一步地，产气原料包括发酵原料、氨气产气原料和一氧化氮产气原料。7、进一步地，一氧化氮原料包括金属粉末、酸和反应剂；优选地，将金属粉末与反应剂混合充入一氧化氮管道后，再加入酸，产生一氧化氮；优选地，金属粉末和反应剂的体积比为20～24：70；更优选地，金属粉末和反应剂的体积比为20：70；优选地，一氧化氮产气原料充入一氧化氮管道的体积与一氧化氮管道的体积比为0.5～1:2；优选地，金属粉末包括铜粉；优选地，酸包括硝酸；优选地，反应剂包括水；更优选地，将铜粉与水混合充入一氧化氮管道后，再加入硝酸，产生一氧化氮。8、进一步地，氨气产气原料包括铵盐和碱溶液；优选地，将铵盐充入氨气管道后，再充入碱溶液，产生氨气；优选地，铵盐包括氯化铵；优选地，碱溶液的浓度为0.1～0.2mol//l；优选地，碱溶液中的碱包括氢氧化钠或氢氧化钾；更优选地，向氨气管道中充入第二产气原料包括：将氯化铵充入氨气管道后，再充入氢氧化钠溶液，产生氨气。9、进一步地，土壤改良的方法还包括：在种植土壤上方铺洒土壤改良剂；优选地，土壤改良剂包括第一土壤添加剂和第二土壤添加剂；优选地，第一土壤添加剂的结构包括内核结构和包覆内核结构的外壳结构；优选地，第一土壤添加剂的内核结构由黄土、沙土和煤基固废形成；优选地，第一土壤添加剂的外壳结构由聚丙烯酰胺-乳酸和壳聚糖交联形成；优选地，第一土壤添加剂包括黄土10～20份、沙土5～10份、煤基固废7～15份、聚丙烯酰胺-乳酸30～50份和壳聚糖30～40份；优选地，第二土壤添加剂包括改性膨润土和甘草渣；优选地，第二土壤添加剂包括改性膨润土30～40份和甘草渣20～30份；优选地，改性膨润土的制备方法包括：将膨润土、活性碳和氧化锌按照质量比为10：2～3：1的比例加入水中，依次进行超声混合和干燥，获得改性膨润土。10、进一步地，发酵管道和肥料性气体管道不再产生气体，向发酵管道和肥料性气体管道中均充入碳酸氢钠溶液，直至种植土壤的ph值为7～7.5。11、为了实现上述目的，根据本发明的第三个方面，提供了一种上述任一种土壤改良装置。或上述任一种土壤改良方法在改良矿区土壤中的应用。12、应用本发明的技术方案，提供了一种种植土壤改良的装置，该装置内设置的包括发酵管道和肥料性气体管道，能够产生有利于种植土壤疏松，且有利于植物根系生长的气体，通过排气孔进入至种植土壤中，对种植土壤进行改良，能够改善矿区土壤的板结现象。技术特征：1.一种种植土壤改良的装置，其特征在于，所述装置内设置有产气管道(16)；2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一充气水平管道(2)、所述第二充气水平管道(4)和所述第三充气水平管道(6)与所述第一入料竖直管道(1)、所述第二入料竖直管道(3)和所述第三入料竖直管道(5)相互连通的端口为连通端，另一端为封闭端；3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述排气孔(7)上均固接有过滤网(11)。4.一种种植土壤的改良方法，其特征在于，所述改良的方法包括：5.根据权利要求4所述的改良方法，其特征在于，所述产气原料包括发酵原料、氨气产气原料和一氧化氮产气原料。6.根据权利要求5所述的改良方法，其特征在于，所述发酵原料包括厌氧菌和发酵性废料的混合物：7.根据权利要求5所述的改良方法，其特征在于，所述一氧化氮原料包括金属粉末、酸和反应剂；8.根据权利要求5所述的改良方法，其特征在于，所述氨气产气原料包括铵盐和碱溶液；9.根据权利要求4所述的改良方法，其特征在于，所述土壤改良的方法还包括：在所述种植土壤上方铺洒土壤改良剂；10.根据权利要求4所述的改良方法，其特征在于，当所述发酵管道和所述肥料性气体管道不再产生气体时，向所述发酵管道和所述肥料性气体管道中均充入碳酸氢钠溶液，直至所述种植土壤的ph值为7～7.5。11.权利要求1-3中任一项所述的种植土壤改良的装置，或权利要求4-10中任一项所述的种植土壤的改良方法在改良矿区土壤中的应用。技术总结本发明提供了一种种植土壤改良的装置、方法和应用。该种植土壤改良的装置内设置有产气管道，该产气管道包括发酵管道和肥料性气体管道；其中，肥料性气体管道包括一氧化氮管道和氨气管道；发酵管道、一氧化氮管道和氨气管道分别独立铺设于种植土壤的下方。能够解决现有技术中矿区土壤板结的问题，适用于生态环境修复技术领域。技术研发人员：杨利平,郭洋楠,李博,李志伟,常建鸿,郑佳丽受保护的技术使用者：国能神东煤炭集团有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/5/10