申请日2012.08.08
公开(公告)日2012.11.28
IPC分类号A01B79/02
摘要
一种脱水污泥改良苏打型盐碱土的方法，它涉及改良苏打型盐碱土的方法，本发明要解决现有污水处理厂产生的脱水污泥在处置时会有能耗高、费用高、操作不便、污染大气环境和浪费脱水污泥资源的问题。本发明中一种脱水污泥改良苏打型盐碱土的方法通过如下步骤来实现：一、选地并挖排水沟;二、将城市污水处理厂脱水污泥施加于苏打型盐碱土地上并种植紫花苜宿;三、将紫花苜宿作为绿肥就地翻压于待改良的苏打型盐碱土地上并二次施加城市污水处理厂脱水污泥;四、连续二年重复步骤二和三进行改良，完成对苏打型盐碱土地的改良过程。本发明可应用于城市污水处理工程领域及苏打型盐碱土的改良工程领域。
权利要求书
1.一种脱水污泥改良苏打型盐碱土的方法，其特征在于它是通过以下步骤实现的：
一、选择一块苏打型盐碱土地，平整土地后，分别于该土地的横向和纵向开挖排水沟， 横向间隔为5m，纵向间隔为4m，沟宽为8cm~12cm，沟深18cm~22cm，以地表至地表以下 15cm~20cm之间的土层作为改良土层;
二、于春季，取城市污水处理厂脱水污泥，风干晾晒至脱水污泥含水量为52%~59%，按 9.5kg/m2~11.5kg/m2的施用量，将脱水污泥施加于此苏打型盐碱土地上，采用机械翻混方法将 脱水污泥翻至地表至地表以下15cm~20cm之间的土层中，然后种植耐盐型绿肥作物紫花苜宿;
三、于当年生长季结束前30天进行收割，并将1/8~1/4的紫花苜宿作为绿肥就地翻压， 然后再次向此块苏打型盐碱土地施加城市污水处理厂脱水污泥，施用量为4kg/m2~6kg/m2，并 用机械翻混方法将脱水污泥翻至地表至地表以下15cm~20cm之间的土层中，过冬修养;
四、接下来两年，重复步骤二和步骤三，完成对苏打型盐碱土地的改良过程。
2.如权利要求1所述的一种脱水污泥改良苏打型盐碱土的方法，其特征在于步骤一中沟 宽为9cm~11cm，沟深19cm~21cm，以地表至地表以下17cm~19cm之间的土层作为改良土层。
3.如权利要求1所述的一种脱水污泥改良苏打型盐碱土的方法，其特征在于步骤一中沟 宽为10cm，沟深20cm，以地表至地表以下18cm之间的土层作为改良土层。
4.如权利要求1、2或3所述的一种脱水污泥改良苏打型盐碱土的方法，其特征在于步 骤二中取城市污水处理厂脱水污泥，风干晾晒至脱水污泥含水量为54%~58%。
5.如权利要求1、2或3所述的一种脱水污泥改良苏打型盐碱土的方法，其特征在于步 骤二中取城市污水处理厂脱水污泥，风干晾晒至脱水污泥含水量为56%。
6.如权利要求4所述的一种脱水污泥改良苏打型盐碱土的方法，其特征在于步骤二中按 10kg/m2~11kg/m2的施用量，将脱水污泥施加于此苏打型盐碱土地上，采用机械翻混方法将脱 水污泥翻至地表至地表以下17cm~19cm之间的土层中。
7.如权利要求4所述的一种脱水污泥改良苏打型盐碱土的方法，其特征在于步骤二中按 10.5kg/m2的施用量，将脱水污泥施加于此苏打型盐碱土地上，采用机械翻混方法将脱水污泥 翻至地表至地表以下18cm之间的土层中。
8.如权利要求6所述的一种脱水污泥改良苏打型盐碱土的方法，其特征在于步骤三中将 1/7~1/5的紫花苜宿作为绿肥就地翻压。
9.如权利要求8所述的一种脱水污泥改良苏打型盐碱土的方法，其特征在于步骤三中脱 水污泥的施用量为4.5kg/m2~5.5kg/m2，并用机械翻混方法将脱水污泥翻至地表至地表以下 17cm~19cm之间的土层中。
10.如权利要求8所述的一种脱水污泥改良苏打型盐碱土的方法，其特征在于步骤三中 脱水污泥的施用量为5kg/m2，并用机械翻混方法将脱水污泥翻至地表至地表以下18cm之间的 土层中。
说明书
一种脱水污泥改良苏打型盐碱土的方法
技术领域
本发明涉及改良苏打型盐碱土的方法。
背景技术
松嫩平原广泛分布的苏打型盐碱土具有盐化和碱化的双重特性，严重影响了当地的农业 生产，并且改良困难，也浪费了宝贵的土地资源。国内外治理盐碱土的历史由来已久，传统 的盐碱土改良方法主要有物理改良方法，化学改良方法、生物改良方法。物理改良通过排水 冲洗，客土改良、深松土壤、表面覆盖、隔离层等措施改良土壤结构，但往往需要建立投资 昂贵的水利工程措施，且用于维护的费用也很高。化学改良主要是利用化学试剂改变土壤胶 体吸附性离子的组成，主要是交换引起盐碱化的钠离子，从而改善土壤的理化性质，主要的 改良剂有石膏、硫酸亚铁，硫酸铝，腐殖酸类，水溶性聚丙烯酰胺、生理酸性肥等，虽然化 学改良法见效快，但是有着工程费用高、效果不能持久等缺点。生物改良被普遍认为是最为 有效的途径，生物改良通过农作物种植、植树造林和种植绿肥牧草，扩大地表植被覆盖，逐 渐改变土壤的物理特性，同时增加有益微生物种群的数量，但生态环境的恢复需要一个漫长 的过程。
利用工业废弃物改良盐碱土壤是近些年来关注的热点，如褐煤矿副产品(含硫酸铁，少量 硫磺、石膏及35%的有机质)、煤烟脱硫废渣、磷肥的废渣，或废矿石，粉煤灰、糠醛渣等， 不但改良效果较好，也实现了废物的资源化利用。作为的城市污水处理厂副产物剩余污泥正 随着污水处理能力的不断增加而日益增加，安全处置剩余污泥已经成为关注的焦点，剩余污 泥的土地利用在处置污泥的同时也实现了污泥的资源化，已成为当前污泥处理的研究热点和 重要出路。
我国污水处理厂厌氧消化技术并不成熟，而主要的污泥处理方式是机械脱水，大量的脱 水污泥的处置存在着诸多问题。目前首选的方法是将脱水污泥经过生物好氧堆肥技术，制成 生物有机肥直接用于农田、果园、园林绿化或矿山退化土地的生态修复，但是好氧堆肥技术 能耗较高，运行条件控制复杂，因而应用受到限制;其次的方法是填埋处理，此方法由于会 造成二次污染因此需要适宜的场地和便利的交通条件，还需要投入大量的运输费用和人工费 用，而且由于脱水污泥含水率高，通常为75%~85%，机械操作起来很不方便;再次的方法是 焚烧处理，此方法会产生大量的二氧化碳和有毒气体，污染大气环境，不利于环保。
发明内容
本发明是要解决现有污水处理厂产生的脱水污泥在处置时会有能耗高、费用高、操作不 便、污染大气环境和浪费脱水污泥资源的问题，而提出一种脱水污泥改良苏型打盐碱土的方 法。
本发明中的一种脱水污泥改良苏打型盐碱土的方法按以下步骤进行：
一、选择一块苏打型盐碱土地，平整土地后，分别于该土地的横向和纵向开挖排水沟， 横向间隔为5m，纵向间隔为4m，沟宽为8cm~12cm，沟深18cm~22cm，以地表至地表以下 15cm~20cm之间的土层作为改良土层;
二、于春季，取城市污水处理厂脱水污泥，风干晾晒至脱水污泥含水量为52%~59%，按 9.5kg/m2~11.5kg/m2的施用量，将脱水污泥施加于此苏打型盐碱土地上，采用机械翻混方法将 脱水污泥翻至地表至地表以下15cm~20cm之间的土层中，然后种植耐盐型绿肥作物紫花苜宿;
三、于当年生长季结束前30天进行收割，并将1/8~1/4的紫花苜宿作为绿肥就地翻压， 然后再次向此块苏打型盐碱土地施加城市污水处理厂脱水污泥，施用量为4kg/m2~6kg/m2，并 用机械翻混方法将脱水污泥翻至地表至地表以下15cm~20cm之间的土层中，过冬修养;
四、接下来两年，重复步骤二和步骤三，完成对苏打型盐碱土地的改良过程。
本发明中的理论基础为①城市污水处理厂产生的脱水污泥富含有效生物能源和绿肥植 物生长的必需元素C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Cu、Zn、Mn、B、Mo等，能提 高土壤养分，促进植物生长;②绿肥作物施入土壤后，也可直接增加土壤养分，提高土壤 保水保肥性能，增强土壤缓冲性，加速脱盐。③污泥中含有有机质、钙离子、腐植酸，聚 丙烯酰胺等土壤化学改良物质，可有效降低土壤pH值和交换性钠含量，从而改善土壤的理 化性质、促进土壤微团聚体形成，增强土壤持水能力，避免板结;④污泥中的有益微生物菌 群可提高土壤微生物活性;⑤污泥改良盐碱土本身是一个相对节能的处理方式，使得污泥重 回自然界物质循环，从而减少了对填埋空间的占用和对环境的二次污染。
本发明包括以下有益效果：
一、采用本发明方法处理城市污水处理厂脱水污泥，能耗低、费用低、操作方便、对大 气环境污染小，且时间短暂;
二、利用污水处理厂产生的脱水污泥中含有有机质、钙离子、腐植酸，聚丙烯酰胺等土 壤化学改良物质，可有效降低土壤pH值和交换性钠含量，从而改善土壤的理化性质、促进 土壤微团聚体形成，增强土壤持水能力，避免板结;
三、本方法既改良了苏打型盐碱土，又使得污水处理厂产生的脱水污泥重回自然界物质 循环，有效地利用脱水污泥资源，减少了对填埋空间的占用和对环境的二次污染。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组 合。
具体实施方式一：本实施方式中的一种脱水污泥改良苏打型盐碱土的方法按以下步骤进 行：
一、选择一块苏打型盐碱土地，平整土地后，分别于该土地的横向和纵向开挖排水沟， 横向间隔为5m，纵向间隔为4m，沟宽为8cm~12cm，沟深18cm~22cm，以地表至地表以下 15cm~20cm之间的土层作为改良土层;
二、于春季，取城市污水处理厂脱水污泥，风干晾晒至脱水污泥含水量为52%~59%，按 9.5kg/m2~11.5kg/m2的施用量，将脱水污泥施加于此苏打型盐碱土地上，采用机械翻混方法将 脱水污泥翻至地表至地表以下15cm~20cm之间的土层中，然后种植耐盐型绿肥作物紫花苜宿;
三、于当年生长季结束前30天进行收割，并将1/8~1/4的紫花苜宿作为绿肥就地翻压， 然后再次向此块苏打型盐碱土地施加城市污水处理厂脱水污泥，施用量为4kg/m2~6kg/m2，并 用机械翻混方法将脱水污泥翻至地表至地表以下15cm~20cm之间的土层中，过冬修养;
四、接下来两年，重复步骤二和步骤三，完成对苏打型盐碱土地的改良过程。
本发明中的理论基础为①城市污水处理厂产生的脱水污泥富含有效生物能源和绿肥植 物生长的必需元素C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Cu、Zn、Mn、B、Mo等，能提 高土壤养分，促进植物生长;②绿肥作物施入土壤后，也可直接增加土壤养分，提高土壤 保水保肥性能，增强土壤缓冲性，加速脱盐。③污泥中含有有机质、钙离子、腐植酸，聚 丙烯酰胺等土壤化学改良物质，可有效降低土壤pH值和交换性钠含量，从而改善土壤的理 化性质、促进土壤微团聚体形成，增强土壤持水能力，避免板结;④污泥中的有益微生物菌 群可提高土壤微生物活性;⑤污泥改良盐碱土本身是一个相对节能的处理方式，使得污泥重 回自然界物质循环，从而减少了对填埋空间的占用和对环境的二次污染。
本发明包括以下有益效果：
一、采用本发明方法处理城市污水处理厂脱水污泥，能耗低、费用低、操作方便、对大 气环境污染小，且时间短暂;
二、利用污水处理厂产生的脱水污泥中含有有机质、钙离子、腐植酸，聚丙烯酰胺等土 壤化学改良物质，可有效降低土壤pH值和交换性钠含量，从而改善土壤的理化性质、促进 土壤微团聚体形成，增强土壤持水能力，避免板结;
三、本方法既改良了苏打型盐碱土，又使得污水处理厂产生的脱水污泥重回自然界物质 循环，有效地利用脱水污泥资源，减少了对填埋空间的占用和对环境的二次污染。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中沟宽为9cm~11cm， 沟深19cm~21cm，以地表至地表以下17cm~19cm之间的土层作为改良土层。其它步骤及参 数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中沟宽为10cm，沟深 20cm，以地表至地表以下18cm之间的土层作为改良土层。其它步骤及参数与具体实施方式 一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二中取城市污水 处理厂脱水污泥，风干晾晒至脱水污泥含水量为54%~58%。其它步骤及参数与具体实施方式 一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二中取城市污水 处理厂脱水污泥，风干晾晒至脱水污泥含水量为56%。其它步骤及参数与具体实施方式一至 三之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤二中按 10kg/m2~11kg/m2的施用量，将脱水污泥施加于此苏打型盐碱土地上，采用机械翻混方法将脱 水污泥翻至地表至地表以下17cm~19cm之间的土层中。其它步骤及参数与具体实施方式一至 四之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤二中按10.5kg/m2的施用量，将脱水污泥施加于此苏打型盐碱土地上，采用机械翻混方法将脱水污泥翻至地表 至地表以下18cm之间的土层中。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤三中将1/7~1/5 的紫花苜宿作为绿肥就地翻压。其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤三中脱水污泥的 施用量为4.5kg/m2~5.5kg/m2，并用机械翻混方法将脱水污泥翻至地表至地表以下17cm~19cm 之间的土层中。其它步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤三中脱水污泥的 施用量为5kg/m2，并用机械翻混方法将脱水污泥翻至地表至地表以下18cm之间的土层中。其 它步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。
为了验证本发明的有益效果，进行了以下实验：
实验一：一种脱水污泥改良苏打型盐碱土的方法按以下步骤进行：
改良土壤为黑龙江哈尔滨市松北区对青山镇长发村重度苏打型盐碱土壤，在0cm~20cm 深的土壤中，测得土壤的容重为1.625g/cm3，含水率为13.75%，pH值为9.33，当土壤质量/ 水的体积=1/5时，电导率EC为1.43ms/cm，阳离子交换量为13.08cmol/kg，[CO32-]+[HCO3-]/ [Cl-]+[SO42-]=0.58，有机质含量为3%，总氮含量为0.07%，碱解氮含量为80.69mg/kg，总磷 含量为493.33mg/kg，速效磷含量为15.89mg/kg，总钾含量为20473.958mg/kg，速效钾含量 为332.89mg/kg。
一、选择一块50m×40m苏打型盐碱土地，平整土地后，分别于该土地的横向和纵向开挖 排水沟，横向间隔为5m，纵向间隔为4m，沟宽为10cm，沟深20cm，以地表至地表以下20cm 之间的土层作为改良土层;
二、于春季，取城市污水处理厂脱水污泥，风干晾晒至脱水污泥含水量为56%，按10kg/m2的施用量，将脱水污泥施加于此苏打型盐碱土地上，采用机械翻混方法将脱水污泥翻至地表 至地表以下20cm之间的土层中，然后种植耐盐型绿肥作物紫花苜宿;
三、于当年生长季结束前30天进行收割，并将1/5的紫花苜宿作为绿肥就地翻压，然后 再次向此块苏打型盐碱土地施加城市污水处理厂脱水污泥，施用量为5kg/m2，并用机械翻混 方法将脱水污泥翻至地表至地表以下20cm之间的土层中，过冬修养;
四、接下来两年，重复步骤二和步骤三，完成对苏打型盐碱土地的改良过程。
经过改良1年后的土壤各项指标为：土壤容重为1.30g/cm3，pH值为8.57，EC为1.31ms/cm， 交换性钠(ESP)含量为2213.23mg/kg，阳离子交换量为15.21cmol/kg，有机质含量为3.3%， 总氮含量为0.13%，碱解氮含量为144.34mg/kg，总磷含量为513.79mg/kg，速效磷含量为 49.12mg/kg，总钾含量为21721.22mg/kg，速效钾含量为374.75mg/kg。
经过改良2年后的土壤各项指标为：改良后土壤容重为1.23g/cm3，pH值为8.41，EC 为1.31ms/cm，交换性钠(ESP)含量为2009.67mg/kg，阳离子交换量为15.77cmol/kg，有机 质含量为3.5%，总氮含量为0.15%，碱解氮含量为273.22mg/kg，总磷含量为566.35mg/kg， 速效磷含量为55.39mg/kg，总钾含量为21988.73mg/kg，速效钾含量为389.26mg/kg。
经过改良3年后的土壤各项指标为：土壤容重为1.19g/cm3，pH值为8.02，EC为1.275 ms/cm，交换性钠(ESP)含量为1933.32mg/kg，阳离子交换量为16.44cmol/kg，有机质含量为 3.9%左右，总氮含量为0.17%，碱解氮含量为358.51mg/kg，总磷含量为598.26mg/kg，速效 磷含量为69.77mg/kg，总钾含量为22311.34mg/kg，速效钾含量为408.83mg/kg。
可以看出，通过用脱水污泥对苏打型盐碱土进行三年的改造后，土壤容重和土壤pH值 明显下降，交换性钠(ESP)含量也有所下降，阳离子交换量有所提高，有机质含量、总磷含 量和总钾含量都明显提高，改造后的土壤可种植高粱等耐碱性作物。
