專利名稱：一種脫水污泥改良蘇打型鹽堿土的方法
技術領域：
本發明涉及改良蘇打型鹽堿土的方法。
背景技術：
松嫩平原廣泛分布的 蘇打型鹽堿土具有鹽化和堿化的雙重特性，嚴重影響了當地的農業生產，并且改良困難，也浪費了寶貴的土地資源。國內外治理鹽堿土的歷史由來已久，傳統的鹽堿土改良方法主要有物理改良方法，化學改良方法、生物改良方法。物理改良通過排水沖洗，客土改良、深松土壤、表面覆蓋、隔離層等措施改良土壤結構，但往往需要建立投資昂貴的水利工程措施，且用于維護的費用也很高。化學改良主要是利用化學試劑改變土壤膠體吸附性離子的組成，主要是交換引起鹽堿化的鈉離子，從而改善土壤的理化性質，主要的改良劑有石膏、硫酸亞鐵，硫酸鋁，腐殖酸類，水溶性聚丙烯酰胺、生理酸性肥等，雖然化學改良法見效快，但是有著工程費用高、效果不能持久等缺點。生物改良被普遍認為是最為有效的途徑，生物改良通過農作物種植、植樹造林和種植綠肥牧草，擴大地表植被覆蓋，逐漸改變土壤的物理特性，同時增加有益微生物種群的數量，但生態環境的恢復需要一個漫長的過程。利用工業廢棄物改良鹽堿土壤是近些年來關注的熱點，如褐煤礦副產品(含硫酸鐵，少量硫磺、石膏及35%的有機質)、煤煙脫硫廢渣、磷肥的廢渣，或廢礦石，粉煤灰、糠醛渣等，不但改良效果較好，也實現了廢物的資源化利用。作為的城市污水處理廠副產物剩余污泥正隨著污水處理能力的不斷增加而日益增加，安全處置剩余污泥已經成為關注的焦點，剩余污泥的土地利用在處置污泥的同時也實現了污泥的資源化，已成為當前污泥處理的研究熱點和重要出路。我國污水處理廠厭氧消化技術并不成熟，而主要的污泥處理方式是機械脫水，大量的脫水污泥的處置存在著諸多問題。目前首選的方法是將脫水污泥經過生物好氧堆肥技術，制成生物有機肥直接用于農田、果園、園林綠化或礦山退化土地的生態修復，但是好氧堆肥技術能耗較高，運行條件控制復雜，因而應用受到限制；其次的方法是填埋處理，此方法由于會造成二次污染因此需要適宜的場地和便利的交通條件，還需要投入大量的運輸費用和人工費用，而且由于脫水污泥含水率高，通常為759Γ85%，機械操作起來很不方便；再次的方法是焚燒處理，此方法會產生大量的二氧化碳和有毒氣體，污染大氣環境，不利于環保。

發明內容
本發明是要解決現有污水處理廠產生的脫水污泥在處置時會有能耗高、費用高、操作不便、污染大氣環境和浪費脫水污泥資源的問題，而提出一種脫水污泥改良蘇型打鹽堿土的方法。本發明中的一種脫水污泥改良蘇打型鹽堿土的方法按以下步驟進行一、選擇一塊蘇打型鹽堿土地，平整土地后，分別于該土地的橫向和縱向開挖排水溝，橫向間隔為5m,縱向間隔為4m,溝寬為8cnTl2cm,溝深18cnT22cm,以地表至地表以下15cnT20cm之間的土層作為改良土層；二、于春季，取城市污水處理廠脫水污泥，風干晾曬至脫水污泥含水量為529Γ59%，按9. 5kg/nTll. 5kg/m2的施用量，將脫水污泥施加于此蘇打型鹽堿土地上，采用機械翻混方法將脫水污泥翻至地表至地表以下15cnT20Cm之間的土層中，然后種植耐鹽型綠肥作物紫花苜宿；三、于當年生長季結束前30天進行收割，并將1/8 1/4的紫花苜宿作為綠肥就地翻壓，然后再次向此塊蘇打型鹽堿土地施加城市污水處理廠脫水污泥，施用量為4kg/m2飛kg/m2,并用機械翻混方法將脫水污泥翻至地表至地表以下15cnT20cm之間的土層中，過冬修養；四、接下來兩年，重復步驟二和步驟三，完成對蘇打型鹽堿土地的改良過程。
本發明中的理論基礎為①城市污水處理廠產生的脫水污泥富含有效生物能源和綠肥植物生長的必需元素C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Cu、Zn、Mn、B、Mo等，能提高土壤養分，促進植物生長；②綠肥作物施入土壤后，也可直接增加土壤養分，提高土壤保水保肥性能，增強土壤緩沖性，加速脫鹽。③污泥中含有有機質、鈣離子、腐植酸，聚丙烯酰胺等土壤化學改良物質，可有效降低土壤PH值和交換性鈉含量，從而改善土壤的理化性質、促進土壤微團聚體形成，增強土壤持水能力，避免板結；④污泥中的有益微生物菌群可提高土壤微生物活性污泥改良鹽堿土本身是一個相對節能的處理方式，使得污泥重回自然界物質循環，從而減少了對填埋空間的占用和對環境的二次污染。本發明包括以下有益效果一、采用本發明方法處理城市污水處理廠脫水污泥，能耗低、費用低、操作方便、對大氣環境污染小，且時間短暫；二、利用污水處理廠產生的脫水污泥中含有有機質、鈣離子、腐植酸，聚丙烯酰胺等土壤化學改良物質，可有效降低土壤pH值和交換性鈉含量，從而改善土壤的理化性質、促進土壤微團聚體形成，增強土壤持水能力，避免板結；三、本方法既改良了蘇打型鹽堿土，又使得污水處理廠產生的脫水污泥重回自然界物質循環，有效地利用脫水污泥資源，減少了對填埋空間的占用和對環境的二次污染。
具體實施例方式本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的任意組合。
具體實施方式
一本實施方式中的一種脫水污泥改良蘇打型鹽堿土的方法按以下步驟進行一、選擇一塊蘇打型鹽堿土地，平整土地后，分別于該土地的橫向和縱向開挖排水溝，橫向間隔為5m,縱向間隔為4m,溝寬為8cnTl2cm,溝深18cnT22cm,以地表至地表以下15cnT20cm之間的土層作為改良土層；二、于春季，取城市污水處理廠脫水污泥，風干晾曬至脫水污泥含水量為529Γ59%，按9. 5kg/nTll. 5kg/m2的施用量，將脫水污泥施加于此蘇打型鹽堿土地上，采用機械翻混方法將脫水污泥翻至地表至地表以下15cnT20Cm之間的土層中，然后種植耐鹽型綠肥作物紫花苜宿；三、于當年生長季結束前30天進行收割，并將1/8 1/4的紫花苜宿作為綠肥就地翻壓，然后再次向此塊蘇打型鹽堿土地施加城市污水處理廠脫水污泥，施用量為4kg/m2飛kg/m2,并用機械翻混方法將脫水污泥翻至地表至地表以下15cnT20cm之間的土層中，過冬修養；四、接下來兩年，重復步驟二和步驟三，完成對蘇打型鹽堿土地的改良過程。本發明中的理論基礎為①城市污水處理廠產生的脫水污泥富含有效生物能源和綠肥植物生長的必需元素C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Cu、Zn、Mn、B、Mo等，能提高土壤養分，促進植物生長；②綠肥作物施入土壤后，也可直接增加土壤養分，提高土壤保水保肥性能，增強土壤緩沖性，加速脫鹽。③污泥中含有有機質、鈣離子、腐植酸，聚丙烯酰胺等土壤
化學改良物質，可有效降低土壤PH值和交換性鈉含量，從而改善土壤的理化性質、促進土壤微團聚體形成，增強土壤持水能力，避免板結；④污泥中的有益微生物菌群可提高土壤微生物活性污泥改良鹽堿土本身是一個相對節能的處理方式，使得污泥重回自然界物質循環，從而減少了對填埋空間的占用和對環境的二次污染。本發明包括以下有益效果一、采用本發明方法處理城市污水處理廠脫水污泥，能耗低、費用低、操作方便、對大氣環境污染小，且時間短暫；二、利用污水處理廠產生的脫水污泥中含有有機質、鈣離子、腐植酸，聚丙烯酰胺等土壤化學改良物質，可有效降低土壤pH值和交換性鈉含量，從而改善土壤的理化性質、促進土壤微團聚體形成，增強土壤持水能力，避免板結；三、本方法既改良了蘇打型鹽堿土，又使得污水處理廠產生的脫水污泥重回自然界物質循環，有效地利用脫水污泥資源，減少了對填埋空間的占用和對環境的二次污染。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中溝寬為9cnTllcm,溝深19cnT21cm,以地表至地表以下17cnTl9cm之間的土層作為改良土層。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中溝寬為10cm，溝深20cm，以地表至地表以下18cm之間的土層作為改良土層。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟二中取城市污水處理廠脫水污泥，風干晾曬至脫水污泥含水量為549Γ58%。其它步驟及參數與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟二中取城市污水處理廠脫水污泥，風干晾曬至脫水污泥含水量為56%。其它步驟及參數與具體實施方
式一至三之一相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一至四之一不同的是步驟二中按lOkg/nTllkg/m2的施用量，將脫水污泥施加于此蘇打型鹽堿土地上，采用機械翻混方法將脫水污泥翻至地表至地表以下17cnTl9Cm之間的土層中。其它步驟及參數與具體實施方式
一至四之一相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一至四之一不同的是步驟二中按10. 5kg/m2的施用量，將脫水污泥施加于此蘇打型鹽堿土地上，采用機械翻混方法將脫水污泥翻至地表至地表以下18cm之間的土層中。其它步驟及參數與具體實施方式
一至四之一相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
一至六之一不同的是步驟三中將1/7 1/5的紫花苜宿作為綠肥就地翻壓。其它步驟及參數與具體實施方式
一至六之一相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
一至八之一不同的是步驟三中脫水污泥的施用量為4. 5kg/nT5. 5kg/m2，并用機械翻混方法將脫水污泥翻至地表至地表以下17cm^l9cm之間的土層中。其它步驟及參數與具體實施方式
一至八之一相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
一至八之一不同的是步驟三中脫水污泥的施用量為5kg/m2，并用機械翻混方法將脫水污泥翻至地表至地表以下18cm之間的土層中。其它步驟及參數與具體實施方式
一至八之一相同。
為了驗證本發明的有益效果，進行了以下實驗實驗一一種脫水污泥改良蘇打型鹽堿土的方法按以下步驟進行改良土壤為黑龍江哈爾濱市松北區對青山鎮長發村重度蘇打型鹽堿土壤，在0cnT20cm深的土壤中，測得土壤的容重為1.625g/cm3，含水率為13. 75%，pH值為9. 33，當土壤質量/水的體積=1/5時，電導率EC為1.43mS/cm，陽離子交換量為13. 08cmol/kg, [CO32I + [HCO3-]/[CF] + [SO42I =0. 58，有機質含量為 3%，總氮含量為 O. 07%,堿解氮含量為80. 69mg/kg,總磷含量為493. 33mg/kg,速效磷含量為15. 89mg/kg,總鉀含量為20473. 958mg/kg，速效鉀含量為 332. 89mg/kg。一、選擇一塊50mX40m蘇打型鹽堿土地,平整土地后，分別于該土地的橫向和縱向開挖排水溝，橫向間隔為5m,縱向間隔為4m,溝寬為IOcm,溝深20cm,以地表至地表以下20cm之間的土層作為改良土層；二、于春季，取城市污水處理廠脫水污泥，風干晾曬至脫水污泥含水量為56%，按10kg/m2的施用量，將脫水污泥施加于此蘇打型鹽堿土地上，采用機械翻混方法將脫水污泥翻至地表至地表以下20cm之間的土層中，然后種植耐鹽型綠肥作物紫花苜宿；三、于當年生長季結束前30天進行收割，并將1/5的紫花苜宿作為綠肥就地翻壓，然后再次向此塊蘇打型鹽堿土地施加城市污水處理廠脫水污泥，施用量為5kg/m2，并用機械翻混方法將脫水污泥翻至地表至地表以下20cm之間的土層中，過冬修養；四、接下來兩年，重復步驟二和步驟三，完成對蘇打型鹽堿土地的改良過程。經過改良I年后的土壤各項指標為土壤容重為I. 30g/cm3, pH值為8. 57, EC為I. 31mS/cm，交換性鈉(ESP)含量為2213. 23mg/kg,陽離子交換量為15. 21cmol/kg，有機質含量為3. 3%，總氮含量為O. 13%，堿解氮含量為144. 34mg/kg，總磷含量為513. 79mg/kg，速效磷含量為49. 12mg/kg，總鉀含量為21721. 22mg/kg，速效鉀含量為374. 75mg/kg。經過改良2年后的土壤各項指標為改良后土壤容重為I. 23g/cm3,pH值為8. 41,EC為I. 31ms/cm，交換性鈉(ESP)含量為2009. 67mg/kg,陽離子交換量為15. 77cmol/kg，有機質含量為3. 5%，總氮含量為O. 15%，堿解氮含量為273. 22mg/kg,總磷含量為566. 35mg/kg，速效磷含量為55. 39mg/kg，總鉀含量為21988. 73mg/kg，速效鉀含量為389. 26mg/kg。經過改良3年后的土壤各項指標為土壤容重為I. 19g/cm3, pH值為8. 02, EC為
I.275mS/cm，交換性鈉(ESP)含量為1933. 32mg/kg,陽離子交換量為16. 44cmol/kg，有機質含量為3. 9%左右，總氮含量為O. 17%，堿解氮含量為358. 51mg/kg,總磷含量為598. 26mg/kg，速效磷含量為69. 77mg/kg，總鉀含量為22311. 34mg/kg，速效鉀含量為408. 83mg/kg。可以看出，通過用脫水污泥對蘇打型鹽堿土進行三年的改造后，土壤容重和土壤PH值明顯下降，交換性鈉(ESP)含量也有所下降，陽離子交換量有所提高，有機質含量、總磷含量和總鉀含量都明顯提高，改造后的土壤可種植高粱 等耐堿性作物。
權利要求
1.一種脫水污泥改良蘇打型鹽堿土的方法，其特征在于它是通過以下步驟實現的 一、選擇一塊蘇打型鹽堿土地，平整土地后，分別于該土地的橫向和縱向開挖排水溝，橫向間隔為5m,縱向間隔為4m,溝寬為8cnTl2cm,溝深18cnT22cm,以地表至地表以下15cnT20cm之間的土層作為改良土層； 二、于春季，取城市污水處理廠脫水污泥，風干晾曬至脫水污泥含水量為529^59%，按9.5kg/nTll. 5kg/m2的施用量，將脫水污泥施加于此蘇打型鹽堿土地上，采用機械翻混方法將脫水污泥翻至地表至地表以下15cnT20Cm之間的土層中，然后種植耐鹽型綠肥作物紫花苜宿； 三、于當年生長季結束前30天進行收割，并將1/8 1/4的紫花苜宿作為綠肥就地翻壓，然后再次向此塊蘇打型鹽堿土地施加城市污水處理廠脫水污泥，施用量為4kg/nT6kg/m2，并用機械翻混方法將脫水污泥翻至地表至地表以下15cnT20Cm之間的土層中，過冬修養； 四、接下來兩年，重復步驟二和步驟三，完成對蘇打型鹽堿土地的改良過程。
2.如權利要求I所述的一種脫水污泥改良蘇打型鹽堿土的方法，其特征在于步驟一中溝寬為9cnTllcm,溝深19cnT21cm,以地表至地表以下17cnTl9cm之間的土層作為改良土層。
3.如權利要求I所述的一種脫水污泥改良蘇打型鹽堿土的方法，其特征在于步驟一中溝寬為IOcm,溝深20cm,以地表至地表以下18cm之間的土層作為改良土層。
4.如權利要求1、2或3所述的一種脫水污泥改良蘇打型鹽堿土的方法，其特征在于步驟二中取城市污水處理廠脫水污泥，風干晾曬至脫水污泥含水量為549^58%。
5.如權利要求1、2或3所述的一種脫水污泥改良蘇打型鹽堿土的方法，其特征在于步驟二中取城市污水處理廠脫水污泥，風干晾曬至脫水污泥含水量為56%。
6.如權利要求4所述的一種脫水污泥改良蘇打型鹽堿土的方法，其特征在于步驟二中按lOkg/nTllkg/m2的施用量，將脫水污泥施加于此蘇打型鹽堿土地上，采用機械翻混方法將脫水污泥翻至地表至地表以下17cnTl9Cm之間的土層中。
7.如權利要求4所述的一種脫水污泥改良蘇打型鹽堿土的方法，其特征在于步驟二中按10. 5kg/m2的施用量，將脫水污泥施加于此蘇打型鹽堿土地上，采用機械翻混方法將脫水污泥翻至地表至地表以下18cm之間的土層中。
8.如權利要求6所述的一種脫水污泥改良蘇打型鹽堿土的方法，其特征在于步驟三中將1/7 1/5的紫花苜宿作為綠肥就地翻壓。
9.如權利要求8所述的一種脫水污泥改良蘇打型鹽堿土的方法，其特征在于步驟三中脫水污泥的施用量為4. 5kg/nT5. 5kg/m2，并用機械翻混方法將脫水污泥翻至地表至地表以下17cnTl9cm之間的土層中。
10.如權利要求8所述的一種脫水污泥改良蘇打型鹽堿土的方法，其特征在于步驟三中脫水污泥的施用量為5kg/m2，并用機械翻混方法將脫水污泥翻至地表至地表以下18cm之間的土層中。
全文摘要
一種脫水污泥改良蘇打型鹽堿土的方法，它涉及改良蘇打型鹽堿土的方法，本發明要解決現有污水處理廠產生的脫水污泥在處置時會有能耗高、費用高、操作不便、污染大氣環境和浪費脫水污泥資源的問題。本發明中一種脫水污泥改良蘇打型鹽堿土的方法通過如下步驟來實現一、選地并挖排水溝；二、將城市污水處理廠脫水污泥施加于蘇打型鹽堿土地上并種植紫花苜宿；三、將紫花苜宿作為綠肥就地翻壓于待改良的蘇打型鹽堿土地上并二次施加城市污水處理廠脫水污泥；四、連續二年重復步驟二和三進行改良，完成對蘇打型鹽堿土地的改良過程。本發明可應用于城市污水處理工程領域及蘇打型鹽堿土的改良工程領域。
文檔編號A01B79/02GK102792802SQ20121027954
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月8日 優先權日2012年8月8日
發明者趙慶良, 孟繁宇, 王琨 申請人:哈爾濱工業大學