用于邊坡生態修復的衣物纖維處理裝置及邊坡生態修復方法
1.本發明涉及水土保持技術領域，特別涉及一種用于邊坡生態修復的衣物纖維處理裝置及邊坡生態修復方法。
背景技術：
2.隨著經濟社會的快速發展，中國的基本建設速度加快，因實施交通、水利、礦山、電力等建設項目而形成了大量的裸露坡面。這些裸露坡面不僅影響了生態環境景觀，有些還存在地質災害隱患，影響主體綠化工程的安全穩定。由此，很多地方開始大力開展邊坡綠化。
3.邊坡綠化采用噴播技術，噴播技術是近年來我國新型的綠化方式，大大降低了人工成本，提高綠化速度，加快我國邊坡綠化。
4.噴播是一種適用于風化程度較高的巖土邊坡和土夾石邊坡綠化的新型技術；它利用特制噴射機將草種、保水劑等有機基材噴射到坡面上，有機材在壓力的作用下與坡面緊密結合，形成一層可供植物生長發育的基質層。噴播對土壤厚度的要求，根據邊坡的具體情況而定，通常為10-30cm；在噴射中通常會加入狗牙根、高羊茅、紫穗槐等草種，在較短的時間內達到理想的綠化效果。
5.中國專利號cn112715093b提供一種巖石邊坡的生態修復方法，向巖石邊坡噴播第一營養基和第二營養基，第一營養基形成位于底部與巖石邊坡接觸的第一基質層，第二營養基形成位于第一基質層上方的第二基質層，第一基質層的厚度是第二基質層厚度的3～5倍；第二營養基包括種子。雖然生態修復方法可以有效改善土壤的工程性質，比如提高土壤的抗壓強度，究其原理也為微生物誘導碳酸鈣沉淀，會讓砂土變得更脆，這一缺點通常通過添加秸稈、鋸末、竹粉竹屑、蔗渣、椰糠和棕櫚等植物纖維進行改善，但是一方面植物纖維的改善程度有限，隨著植物纖維的增加，纖維過多會擠壓巴氏芽孢桿菌以及其代謝產物碳酸鈣在砂顆粒間的分布，導致固化效果欠佳。
技術實現要素：
6.本發明所要解決的技術問題是提供一種用于邊坡生態修復的衣物纖維處理裝置及邊坡生態修復方法，用衣物紡織品破碎后的纖維來代替植物纖維，能夠更加有效地提高邊坡的抗剪強度和貫入強度，可以顯著減少水土流失，利于邊坡生態恢復。
7.為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種用于邊坡生態修復的衣物纖維處理裝置，包括機架，所述機架上設有設備箱和切割倉，設備箱頂部開口，切割倉內設有切割筒，切割筒外側設有切割刀具，切割筒通過驅動電機驅動，切割倉上部一側設有進料口，下部一側設有排料口，設備箱內從上至下依次設置第一傳送帶和第二傳送帶，第二傳送帶為網帶輸送機，設備箱端部設有供第一傳送帶和第二傳送帶穿過的通槽，第一傳送帶的排料端設置在進料口一側，第二傳送帶的進料端設置在排料口下方，第二傳送帶的排料端設有回轉軸，回轉軸外側設有翻轉爪，回轉軸設置在第一傳送帶的進料端，設備箱設有取
料門。
8.優選的方案中，所述機架底部設有萬向輪，機架通過固定機構進行固定，固定結構包括與機架連接的固定塊，固定塊上設有與調節螺桿配合的螺紋孔，調節螺桿下端設有固定盤，上端設有轉動輪，所述固定盤底部設有防滑墊。
9.優選的方案中，所述取料門上設有觀察窗。
10.優選的方案中，所述機架上設有若干立板，設備箱設置在立板上，位于端部的立板和設備箱之間設有限位板，立板之間設有穩定板，穩定板與機架之間設有支撐板。
11.優選的方案中，所述機架底部設有固定板，固定板之間設有連接板。
12.本發明還提供一種邊坡生態修復方法，包括如下步驟：s1：獲取衣物纖維；s2：制備黃豆脲酶粗提取液：稱取干燥的黃豆，粉碎，以鋼篩篩出豆粉，并將豆粉加入反應釜中，再加入乙醇溶液，充分搖勻，然后加入離心機中進行離心，此時上清液為黃豆脲酶粗提取液；s3：制備黃豆脲酶提取液：將黃豆脲酶粗提取液通過交聯葡聚糖層析柱，再用磷酸緩沖液作為洗脫劑，將分子量大的脲酶洗脫，獲得黃豆脲酶提取液；s4：將s1中獲得的衣物纖維和s3中獲得的黃豆脲酶提取液以及生物炭、沸石混合形成基質材料；s5：在施工前，對需要進行生態修復的土質邊坡體進行實地勘察，清除作業面雜物及松動巖塊，然后根據土質邊坡的面積以及坡度，計算基質材料和泥炭土材料用量；s6：將s5中基質材料、泥炭土與植物種子混合均勻，且植物種子的體積占基質材料和泥炭土混合物體積的2％～3％，然后使用客土噴播專用設備將基質材料、泥炭土與植物種子的混合物噴播至需要進行生態修復的土質邊坡體表面，使得噴播后基質材料、泥炭土與植物種子的混合物層厚度達到10～20cm，植物種子為高羊茅、白三葉、結縷草、狗牙根、早熟禾、葎草、爬山虎、迎春和荊條中的一種或多種；s7：待s6施工完成靜置后，噴灑與黃豆脲酶提取液等量的膠結液；s8：在s7施工完成24h后，每隔24h重復s7步驟一遍，2～3遍后檢測邊坡坡面固結情況，若固結情況理想則完成施工，若固結情況未達到需求，則再次重復s7步驟1～2遍。
13.優選的方案中，所述步驟一中，啟動電機，電機帶動切割筒轉動，將廢舊衣物投入第一傳送帶上，第一傳送帶將廢舊衣物投入切割倉內，切割刀具對廢舊衣物進行初步打碎，從排料口排出至第二傳送帶上，第二傳送帶將初步打碎后的廢舊衣物輸送至回轉軸位置，翻轉爪將初步打碎后的廢舊衣物回轉輸送至第一傳送帶上，第一傳送帶將其輸送至切割倉內繼續進行粉碎，循環操作，符合大小要求的衣物纖維從第二傳送帶的網孔落料至設備箱內，通過取料門取出。
14.優選的方案中，所述s2中每克豆粉需要添加10ml的30％乙醇溶液，并且在對豆粉與乙醇溶液的混合物放入離心機提取之前，需要先將豆粉與乙醇溶液的混合物放置冰箱在4℃的環境下保存24h。
15.優選的方案中，所述s4中衣物纖維、黃豆脲酶提取液、生物炭、沸石的體積比為衣物纖維：黃豆脲酶提取液：生物炭：沸石＝0.2：100：5：5。
16.優選的方案中，所述s7中的膠結液由尿素和氯化鈣配置而成，首先將尿素和氯化
鈣按照摩爾濃度比1：1混合，再向混合物的內部加入無菌水，直至形成0.5mol/l～0.75mol/l的混合溶液。
17.本發明提供的一種用于邊坡生態修復的衣物纖維處理裝置及邊坡生態修復方法，具有以下有益效果：1、本發明通過使用衣物紡織品破碎后的纖維來代替植物纖維，相較于植物纖維衣物紡織品破碎后的纖維韌性更高、抗剪強度更高、纖維長度更長，并且由于衣物紡織品的密度更低，能夠更好的與土壤、巴氏芽孢桿菌以及其代謝產物碳酸鈣融合，大幅提高纖維添加的上限；衣物紡織品破碎后的纖維代替植物纖維后，協同黃豆脲酶和膠結液固化，能夠更加有效地提高土壤的抗壓強度、抗拉強度、破壞應變以及降低脆性指數。
18.2、通過使用衣物紡織品破碎后的纖維來代替植物纖維，秸稈、鋸末、竹粉竹屑、蔗渣、椰糠和棕櫚等植物纖維具有成熟的利用工藝，是加工木板、床墊等的主要原材料，而衣物作為我們生活中必不可少的物品，每年都存在大量的廢棄污染，大量的舊衣物送至垃圾場被焚燒，污染著空氣，給環境帶來不可估量的危害，雖然針織類衣物能夠拆解后再編織，但清洗、拆解、染、編織等一系列流程，相較于紡織全新的服裝成本更高，而使用衣物紡織品破碎后的纖維來代替植物纖維能夠為衣物紡織品提供全新的成本更低、更為安全環保的利用方式。
19.3、本發明的衣物纖維處理裝置，在對衣物進行初步破碎完成后，能夠再次將初步破碎后的衣物送入切割倉內進行切割，從而自動對衣物進行反復破碎，直至衣物破碎后的纖維能夠滿足邊坡生態修復的需要，而無需人工手動反復加料，使用更加方便。
20.4、本發明的邊坡生態修復方法，邊坡地上生物量、全氮、全磷等生物生態指標相對于空白對照也都有了顯著的增加，能夠提高邊坡的抗剪強度、貫入強度、全氮和全磷含量，對地上生物量的增加也具有一定的促進作用，對于邊坡生態的改進效果都有效果。可以顯著減少水土流失，利于邊坡生態恢復，能夠快速實現坡面復綠，而且造價相比傳統噴混措施大幅降低，可以推廣應用。
附圖說明
21.下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明：圖1為本發明的整體結構示意圖；圖2為設備箱內部結構示意圖；圖3為切割倉內部結構示意圖；圖4為固定機構的結構示意圖；圖5為圖1中a處的放大圖；圖6為固定板的安裝示意圖；圖中：機架1，設備箱2，切割倉3，切割筒4，切割刀具5，驅動電機6，第一傳送帶7，第二傳送帶8，回轉軸9，翻轉爪10，萬向輪11，固定塊12，調節螺桿13，固定盤14，轉動輪15，防滑墊16，立板17，限位板18，穩定板19，支撐板20，固定板21，連接板22，取料門201，觀察窗202，進料口301，排料口302。
具體實施方式
22.如圖1～5所示，一種用于邊坡生態修復的衣物纖維處理裝置，包括機架1，所述機架1上設有設備箱2和切割倉3，切割倉3為筒狀結構，設備箱2頂部開口，切割倉3內設有切割筒4，切割筒4外側設有切割刀具5，切割筒4的轉軸通過軸承轉動安裝在切割倉內，切割筒4通過驅動電機6驅動，驅動電機6通過電機支座設置在機架上，切割倉3上部一側設有進料口301，下部一側設有排料口302，設備箱2內從上至下依次設置第一傳送帶7和第二傳送帶8，第二傳送帶8為網帶輸送機，網帶輸送機的孔徑根據需要的纖維的大小進行選擇，第一傳送帶7和第二傳送帶8的輸送方向相反，設備箱2端部設有供第一傳送帶7和第二傳送帶8穿過的通槽，第一傳送帶7的排料端設置在進料口301一側，第二傳送帶8的進料端設置在排料口302下方，第二傳送帶8的排料端上側設有回轉軸9，回轉軸9通過電機驅動，第二傳送帶8的排料端與設備箱2之間的縫隙不能夠使廢舊衣物通過，回轉軸9外側設有翻轉爪10，回轉軸9設置在第一傳送帶7的進料端，設備箱2設有取料門201，取料門201上設有門把手，方便開合，取料門201上設有觀察窗202，方便對設備箱內2內的運行情況進行觀測。
23.優選的，所述機架1底部設有萬向輪11，方便整個設備的移動，機架1通過固定機構進行固定，固定機構設置為多個，在本實施例中，固定結構為四個，固定結構包括與機架1連接的固定塊12，固定塊12上設有與調節螺桿13配合的螺紋孔，調節螺桿13下端設有固定盤14，上端設有轉動輪15，所述固定盤14底部設有防滑墊16。
24.通過擰動轉動輪15使調節螺桿13轉動，從而帶動固定盤14進行上下移動，當設備移動至目標位置，上下調整固定盤14的位置，對設備進行固定。
25.優選的，所述機架1上設有若干立板17，設備箱2設置在立板17上，位于端部的立板17和設備箱2之間設有限位板18，立板17之間設有穩定板19，穩定板19與機架1之間設有支撐板20。通過設置立板17以及穩定板19，提高機架1的穩定性。
26.優選的，所述機架1底部設有固定板21，固定板21之間設有連接板22。對機架1底部進行進一步加固。
27.一種邊坡生態修復方法，包括如下步驟：s1：獲取衣物纖維，通過衣物纖維處理裝置進行衣物纖維制取。
28.具體的，啟動電機11，電機11帶動切割筒4轉動，將廢舊衣物投入第一傳送帶7上，第一傳送帶7將廢舊衣物投入切割倉3內，切割刀具5對廢舊衣物進行初步打碎，從排料口302排出至第二傳送帶8上，第二傳送帶8將初步打碎后的廢舊衣物輸送至回轉軸9位置，翻轉爪10將初步打碎后的廢舊衣物回轉輸送至第一傳送帶7上，第一傳送帶7將其輸送至切割倉3內繼續進行粉碎，循環操作，符合大小要求的衣物纖維從第二傳送帶8的網孔落料至設備箱2內，通過取料門201取出。
29.s2：制備黃豆脲酶粗提取液：稱取干燥的黃豆，粉碎，以100目鋼篩篩出豆粉，并將豆粉加入反應釜中，再加入30％乙醇溶液，充分搖勻30min，然后加入離心機中進行離心，以3000r/min離心15min，此時上清液為黃豆脲酶粗提取液。
30.優選的，每克豆粉需要添加10ml的30％乙醇溶液，并且在對豆粉與乙醇溶液的混合物放入離心機提取之前，需要先將豆粉與乙醇溶液的混合物放置冰箱在4℃的環境下保存24h。
31.s3：制備黃豆脲酶提取液：將黃豆脲酶粗提取液通過交聯葡聚糖senhadexg－150
層析柱，再用ph＝6.8的磷酸緩沖液作為洗脫劑，將分子量大的脲酶洗脫，獲得黃豆脲酶提取液。
32.s4：將s1中獲得的衣物纖維和s3中獲得的黃豆脲酶提取液以及生物炭、沸石混合形成基質材料。
33.衣物纖維、黃豆脲酶提取液、生物炭、沸石的體積比為衣物纖維：黃豆脲酶提取液：生物炭：沸石＝0.2：100：5：5。
34.s5：在施工前，對需要進行生態修復的土質邊坡體進行實地勘察，清除作業面雜物及松動巖塊，對坡面轉角處及坡頂的棱角進行修整，使之呈弧形，盡可能將作業面平整，然后根據土質邊坡的面積以及坡度，計算基質材料和泥炭土材料用量。按照約2l/m2估算所需基質材料，并按照0.8kg/m2估算所需的泥炭土體積。
35.s6：將s5中基質材料、泥炭土與植物種子混合均勻，且植物種子的體積占基質材料和泥炭土混合物體積的2％～3％，然后使用客土噴播專用設備將基質材料、泥炭土與植物種子的混合物噴播至需要進行生態修復的土質邊坡體表面，使得噴播后基質材料、泥炭土與植物種子的混合物層厚度達到10～20cm，植物種子為高羊茅、白三葉、結縷草、狗牙根、早熟禾、葎草、爬山虎、迎春和荊條中的一種或多種。
36.s7：待s6施工完成靜置12h后，噴灑與黃豆脲酶提取液等量的膠結液。膠結液由尿素和氯化鈣配置而成，首先將尿素和氯化鈣按照摩爾濃度比1：1混合，再向混合物的內部加入無菌水，直至形成0.5mol/l～0.75mol/l的混合溶液。
37.s8：在s7施工完成24h后，每隔24h重復s7步驟一遍，2～3遍后檢測邊坡坡面固結情況，若固結情況理想則完成施工，若固結情況未達到需求，則再次重復s7步驟1～2遍。
38.具體的通過以下實施步驟進行驗證操作：準備四個邊坡模型，邊坡模型主體砌筑在不銹鋼制成的試驗箱中，試驗箱內部尺寸為100cm
×
40cm
×
20cm(長
×
寬
×
高)，試驗箱下部設有用于導流坡面徑流的導流槽和用于收集坡面徑流的集水桶。向試驗箱中用分層夯實的方法填入紫土形成一定傾角的邊坡，預先向邊坡噴灑1.25l/m2的清水使之接近自然邊坡狀態。
39.將衣物纖維、黃豆脲酶提取液、生物炭、沸石的體積比為衣物纖維：黃豆脲酶提取液：生物炭：沸石＝0.2：100：5：5的比例混合成基質材料，再將基質材料、泥炭土與植物種子按照基質材料：泥炭土：沸石＝10：4：0.3的比例混合均勻形成噴播材料。將尿素和氯化鈣按照摩爾濃度比1：1混合，再向混合物的內部加入無菌水，直至形成0.5mol/l的膠結液。
40.實驗邊坡1處理：使用客土噴播機將噴播材料噴播至砂質邊坡1表面，使噴播后的邊坡加固劑的厚度為10cm，12h后噴灑等量的膠結液，并重復1次。
41.對比邊坡2處理：用客土噴播機將噴播材料噴播至砂質邊坡2表面，使噴播后的邊坡加固劑的厚度為10cm，12h后噴灑等量的膠結液，并重復2次對比邊坡3處理：用客土噴播機將噴播材料噴播至砂質邊坡3表面，使噴播后的邊坡加固劑的厚度為10cm，12h后噴灑等量的膠結液，并重復3次。
42.對比邊坡4處理：將邊坡1中的噴播材料換為等量紫土拌合清水。
43.7天后測量使用微型十字板剪切儀測量邊坡的表面抗剪強度，使用推拉計測量表面貫入強度，通過梅花取樣測量坡面五個不同部位的強度取平均值，土體表面抗剪強度和表面貫入強度都重要的邊坡變形指標，對邊坡穩定具有重要意義。30天后按照土壤農化分
析方法統計邊坡上的生物量和下層土壤中的肥力以及地上生物量。土壤肥力通過環刀取樣，通過雙酸消煮和連續型流動分析儀分析進行測量土壤的全氮和全磷指標。
44.結果顯示，實驗邊坡1的平均表面抗剪強和表面貫入強度是對照邊坡4的2～3倍，同時地上生物量、全氮、全磷等生物生態指標相對于空白對照也都有了顯著的增加，其中地上生物量和全氮的增加效果最顯著，分別是對比邊坡4的4.4倍和8.5倍。由對照邊坡2、3和對照邊坡4相比，可以看出，重復使用此邊坡修復技術，能夠提高邊坡的抗剪強度、貫入強度、全氮和全磷含量，對地上生物量的增加也具有一定的促進作用，對于邊坡生態的改進效果都有效果。由此可以得出，本發明可以顯著減少水土流失，利于邊坡生態恢復，能夠快速實現坡面復綠，而且造價相比傳統噴混措施大幅降低，可以推廣應用。表1邊坡加固實驗試驗結果項目抗剪強度貫入強度地上生物量tn(全氮)tp(全磷)實驗邊坡1113.80kpa172.31kpa92.45g/m210.32g/kg1.27g/kg對比邊坡2152.23kpa221.54kpa101.22g/m217.11g/kg1.55g/kg對比邊坡3203.37kpa275.04kpa131.19g/m225.42g/kg1.83g/kg對比邊坡445.74kpa51.30kpa2.21g/m21.23g/kg0.65g/kg
