一種園林沙化土壤結(jié)構(gòu)改良劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種園林沙化土壤結(jié)構(gòu)改良劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市化進程的加快，中國城市污水污泥的數(shù)量也在急劇增加，我國每年排放的干污泥約為5.0X106t。大量的污泥因無穩(wěn)定合理的處置出路，侵占人們本來就緊張的生活空間，并造成二次污染。因此，污泥問題已經(jīng)引起世界各國政府的高度重視，污泥處理與利用技術(shù)的研宄也成為專家學(xué)者關(guān)注的重要環(huán)保課題。
[0003]目前，國內(nèi)外對污泥的處理處置方法主要包括填埋、焚燒、土地利用和污泥農(nóng)用以及用作建材等。在美國，污泥已廣泛被用作肥料和土壤改良劑，其污泥土地利用的比例也從1989年的42%上升至2010年的55%。歐盟對污泥的處置超過1/3為農(nóng)用，而歐洲各個國家也制訂了適合本國國情的污泥處置技術(shù)路線。目前丹麥和法國主要以污泥農(nóng)用為主，愛爾蘭、葡萄牙等國污泥農(nóng)用的比例也逐步增加。日本制定了大區(qū)域污泥處理處置和資源化利用的ACE計劃，將污泥的土地利用列為首先。
[0004]中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研宄所郭廣慧2006年從全國選取98個城市污泥樣品，對其養(yǎng)分含量進行了測定，有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀的平均含量分別為280、29.6、22.2和5.83g/kg，且全氮和全磷含量顯著高于豬糞、牛糞和雞糞。因此，用污泥作土壤改良劑其養(yǎng)分含量是肯定的。陳同斌團隊對國內(nèi)外報道中國城市污泥重金屬含量的文獻(2006-2013年)進行了整理分析，研宄發(fā)現(xiàn)中國城市污泥中Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr、Ni的平均含量依次為 283.5，78.0, 925.7，5.8，2.8，15.7，136.9，63.6mg/kg,而我國城市污泥土地利用標(biāo)準(zhǔn) GB4284-84 (pH 彡 6.5) Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr、Ni 的平均含量依次為 500，1000, 1000, 20, 15，75，1000, 200 mg/kg，均未超標(biāo)；同時，該團隊對不同地區(qū)(華東、華南、華中、華北、西北、西南、東北)的城市污泥重金屬含量進行了比較分析，研宄發(fā)現(xiàn)本發(fā)明所在的西北地區(qū)污泥中Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr、Ni的平均含量依次為193.6，101.9，551.7，3.7，O, O, 186.5，37.7 mg/kg，也均未超標(biāo)。這一統(tǒng)計數(shù)據(jù)基本代表我國城市污泥中重金屬含量的范圍，但是由于部分數(shù)據(jù)是較早以前的分析結(jié)果，這些重金屬含量數(shù)據(jù)比目前的偏高。因此，可以說將城市污泥應(yīng)用于土地利用是安全的，尤其應(yīng)用于園林綠化土壤不存在任何風(fēng)險。
[0005]本發(fā)明人于2010年先后對蘭州、白銀、會寧等多個縣(市)污水處理廠進行了調(diào)研，在調(diào)研過程中偶然發(fā)現(xiàn)污泥中含有70%以上的聚丙烯酰胺，這正是本發(fā)明所要挖掘的興趣所在。眾所周知，聚丙烯酰胺是一種高分子化合物，對沙化土壤具有很好的保水保肥效果，但因其價格較高，很難在生產(chǎn)中大面積推廣應(yīng)用。另外，由于污泥含有臭味、含有很多的病原微生物和部分有機污染物及重金屬、不便于運輸，很難被真正的應(yīng)用于土壤改良上來。為此，在調(diào)研過程中本發(fā)明人設(shè)想，如果將城市污泥進行無害化處理，充分利用其含有較高的聚丙烯酰胺改良沙化土壤結(jié)構(gòu)該多好?。?br>基于此，本發(fā)明人對污泥中的重金屬含量進行了文獻調(diào)研，在確認其土地利用安全的基礎(chǔ)上，在實驗室和溫室開展了一系列的污泥發(fā)酵工藝優(yōu)化和配方篩選試驗，在園林綠化帶上進行了驗證，最終成功研制出了一種園林沙化土壤結(jié)構(gòu)改良劑，解決了直接將污泥應(yīng)用含有臭味、不便于運輸、病原微生物含量較高等諸多難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供了一種園林沙化土壤結(jié)構(gòu)改良劑；
本發(fā)明的另一目的是提供上述改良劑的制備工藝；
本發(fā)明的又一目的是提供上述改良劑的應(yīng)用方法。
[0007]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來具體實現(xiàn):
一種園林沙化土壤結(jié)構(gòu)改良劑，由城市污泥、泥炭、牛糞、腐殖酸、磷二銨、農(nóng)用稀土、鈣基膨潤土組成。
[0008]作為優(yōu)選方案，上述的園林沙化土壤結(jié)構(gòu)改良劑，由如下各配方組分按重量份比例構(gòu)成:城市污泥50?80份、泥炭6?20份、牛糞5?20份、腐殖酸2?15份、磷二銨2?15份、農(nóng)用稀土 0.05?5份、鈣基膨潤土 0.1?5份。
[0009]進一步優(yōu)選的，上述的園林沙化土壤結(jié)構(gòu)改良劑，由如下各配方組分按重量份比例構(gòu)成:城市污泥60份、泥炭10份、牛糞15份、腐殖酸8份、磷二銨5份、農(nóng)用稀土 0.5份、鈣基膨潤土 1.5份。
[0010]上述的園林沙化土壤結(jié)構(gòu)改良劑的制備方法，由以下步驟組成:
1)將城市污泥晾曬干化，粉碎備用；
2)將步驟I)所得的城市污泥、泥炭、牛糞、腐殖酸按比例稱取，采用半坑式堆積法堆發(fā)酵至肥中的有機物就大部分形成腐殖質(zhì)，即可；
3)將步驟2)所得的混合物經(jīng)半濕物料粉碎機粉碎混合，加入配方量的磷二銨、農(nóng)用稀土、鈣基膨潤土，經(jīng)攪拌機攪拌，再進入造粒機造粒，烘干篩分包裝即得成品。
[0011]其中，步驟2)如果堆肥的溫度驟然下降，則應(yīng)及時補充水分，待堆肥的溫度降低到40 °C以下時，高溫堆肥中的有機物就大部分形成腐殖質(zhì)了，表明此步驟完成。其目的是去除污泥的臭味、病原微生物和部分有機污染物。
[0012]優(yōu)選的，所述步驟2)中發(fā)酵的溫度為20?70 °C，進一步優(yōu)選55°C。
[0013]優(yōu)選的，所述步驟2)中發(fā)酵5-15天，當(dāng)堆肥出現(xiàn)溫度驟然下降的情況時，及時補充水分。
[0014]優(yōu)選的，所述步驟2)中采用半坑式堆積法物料的鋪設(shè)順序為:先鋪一層泥碳，再鋪一層牛糞，然后蓋一層腐植酸，最后再蓋一層城市污泥，堆積。
[0015]上述的園林沙化土壤結(jié)構(gòu)改良劑的使用方法，采用以下施用方法:
①基施:在園林苗木種植前，在地表均勻撒施400-1000kg/畝沙化土壤結(jié)構(gòu)改良劑后，深翻后，把地表耙平即可移栽或種植苗木；
②追施:在苗木生長期，每次灌水前在苗木根部撒施100-200kg/畝沙化土壤結(jié)構(gòu)改良劑，灌水即可。
土地沙漠化是當(dāng)今世界人類共同面臨的一個重大環(huán)境及社會問題，是地球的癌癥，對我國的危害也十分驚人。因此，將城市污泥用于沙化土壤進行結(jié)構(gòu)改良，可以促進人與自然的和諧發(fā)展，具有非常重要的科學(xué)意義。
[0016]但是由于污泥的化學(xué)成份十分復(fù)雜，含有病原體、重金屬和有毒有害有機污染物等有害成份，制約著污泥的資源化利用。鑒于此，本申請人圍繞污泥生產(chǎn)沙化土壤結(jié)構(gòu)改良劑進行了多年的試驗研宄，對污泥生產(chǎn)改良劑的配方及其生產(chǎn)工藝進行了優(yōu)化篩選，成功篩選出了園林沙化土壤結(jié)構(gòu)改良劑。
[0017]砂質(zhì)土壤一般砂粒含量在55%以上，俗語叫沙化土壤，其土壤肥力的典型特征是蓄水力弱，養(yǎng)分含量少，保肥力較差，土溫變化較快，但通氣性和透水性良好。由于砂質(zhì)土含砂粒多，粒間孔隙一般較大，因之水分很容易滲入。為此，本改良劑主要針對砂質(zhì)土壤的特點，利用污泥中的高分子化合物提供蓄水保墑能力；利用污泥中粘粒含量較高彌補砂質(zhì)土壤粘粒含量較低的缺點；利用泥碳、牛糞、腐植酸和磷二銨改善砂質(zhì)土壤養(yǎng)分貧瘠的狀況；利用農(nóng)用稀土促進植物生長。因此，可以說該改良劑主要是針對沙化土壤的特點“量體定做”的，該改良劑適合于所有的沙化土壤，但在本發(fā)明中將其應(yīng)用范圍縮小界定于“園林沙化土壤”，主要目的是將其環(huán)境風(fēng)險降低最小。
[0018]本發(fā)明研制的沙化土壤結(jié)構(gòu)改良劑在甘肅省勞教二所和蘭州新區(qū)園林綠化帶沙化土壤試驗結(jié)果表明:施用沙化土壤結(jié)構(gòu)改良劑400-800kg/畝，種植綠化帶的早熟禾和白三葉草生長量和密度迅速增加，金葉女貞和紫葉小檗的新梢