CN104973990A

CN104973990A - 利用生物废弃物制备盐碱地改良材料的方法及施用方法

Info

Publication number: CN104973990A
Application number: CN201510346503.9A
Authority: CN
Inventors: 石春芳; 王月明; 冷小云; 王志勇; 焦占峰; 胡天明; 曹菊梅
Original assignee: Inner Mongolia University of Science and Technology
Current assignee: Inner Mongolia University of Science and Technology
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2015-10-14

Abstract

本发明公开了一种利用生物废弃物制备盐碱地改良材料的方法，包括：将粉碎粒径为5-10mm的沼渣与剩余污泥按重量比3-4:1进行混合，加入占沼渣重量2％-3％的生石灰或草木灰，调节混合物的C/N为25-30:1，含水率40-60％，pH为6-8；将混合物堆制成宽2m、高1.2m的长条，混合均匀，采用强制通风和人工翻堆相结合的方式供氧，堆制60d后，获得沼渣与污泥高温好氧堆肥产物；将沼渣与污泥高温好氧堆肥产物自然风干、去除水分、粉碎、袋装、获得盐碱地改良材料成品。本发明还公开了利用生物废弃物改良盐碱地的施用方法，本发明的显著优点是：能够有效地改善土壤含盐量、碱化度、pH、土壤养分、土壤微生物活性。

Description

利用生物废弃物制备盐碱地改良材料的方法及施用方法

技术领域

本发明涉及一种利用生物废弃物制备盐碱地改良材料的方法及施用方法。

背景技术

盐碱地是盐碱土、盐化土和碱化土的总称，目前，全球盐碱地面积已达9.55亿hm²，约占陆地总面积的25％，我国盐碱土的分布几乎遍布全国，现代盐渍化土壤面积约3693.3万hm²，残余盐渍化土壤约4486.7万hm²，潜在盐渍化土壤为1733.3万hm²，各类盐碱地面积总计9913.3万hm²，主要集中在华北的黄淮海地区、东北的三江平原和西北地区的大部分干旱、半干旱地区，以及东部沿海地区。

土地的盐碱化，使得地表植被减少，蒸发量增大，造成局部地区湿度下降，干旱形成，大面积荒漠形成和土地资源丧失，生态平衡被破坏，自然环境受到改变。

盐碱地改良技术和措施主要有物理、化学、水利、生物四个方面。物理措施主要是采用排水、冲洗、松土和施肥、铺沙压碱、覆盖秸秆等方式对盐碱土进行改良；化学措施主要是利用酸碱中和原理，施加能改善土壤结构、养分、降低盐分、碱化度、pH的土壤改良剂，如常用的化学改良剂有石膏、过磷酸钙、腐殖酸类和硫酸亚铁等材料；水利措施是利用微咸水灌溉技术，使土壤含盐量低于作物的耐盐度，使作物在正常阈值内生长；生物措施是运用恢复生态学原理利用耐盐碱植物对盐碱地进行生态恢复。

剩余污泥是污水处理厂在污水处理过程中产生的富含有机质、氮磷的废弃物。除含有上述植物营养元素外，还含有多种重金属、有机污染物、病源微生物和寄生虫卵等有害物质，须对其进行处理及处置，常用的处置方式有卫生填埋、焚烧和多种形式的资源化利用。

沼液、沼渣是各类农业废弃物及畜禽养殖业废弃物厌氧发酵沼气后的残留物，含有氮磷钾等植物营养元素及氨基酸、多种微量元素、维生素等物质，在提高土壤养分、促进土壤团粒结构形成、改善土壤物理性状、促进土壤微生物活动等方面均有显著效果。目前主要应用于肥料利用、饲料利用、生物农药及无土栽培的培养料液使用等方面。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种利用生物废弃物制备盐碱地改良材料的制备方法，其能够显著改善盐碱化土壤板结状况及理化性质。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种利用生物废弃物制备盐碱地改良材料的方法，其特征在于，包括：将沼渣粉碎至粒径为5-10mm；将粉碎后沼渣与剩余污泥按重量比3-4:1进行混合，同时加入占沼渣重量2％-3％的生石灰或草木灰，调节混合物的C/N(碳氮比)为25-30:1，含水率40-60％，pH为6-8；将混合物堆制成宽2m、高1.2m的长条，混合均匀，采用强制通风和人工翻堆相结合的方式供氧，堆制60d后，获得沼渣与污泥高温好氧堆肥产物；将所述沼渣与污泥高温好氧堆肥产物自然风干、去除水分、粉碎、袋装、获得盐碱地改良材料成品。

本发明的另一目的在于提供一种盐碱地改良材料的施用方法，其特征在于，包括：将沼渣粉碎至粒径为5-10mm；将粉碎后沼渣与剩余污泥按重量比3-4:1进行混合，同时加入占沼渣重量2％-3％的生石灰或草木灰，调节混合物的C/N(碳氮比)为25-30:1，含水率40-60％，pH为6-8；将混合物堆制成宽2m、高1.2m的长条，混合均匀，采用强制通风和人工翻堆相结合的方式供氧，堆制60d后，获得沼渣与污泥高温好氧堆肥产物；将所述沼渣与污泥高温好氧堆肥产物自然风干、去除水分、粉碎、袋装、获得盐碱地改良材料成品；将所述盐碱地改良材料成品均匀的撒在平整好水浇过的盐碱地表面，用量根据实际情况采用8-20kg/m²，利用旋耕机将改良剂与土层表面20-30cm土充分混匀；将沼液稀释5-10倍灌施于盐碱土中，用量根据实际情况2-15L/m²，隔3-5日灌施一次，总计灌施3-5次。

本发明相对于现有技术具有以下突出的实质性特点和显著的进步：

第一，发明中提到的剩余污泥和沼渣是富含有机质、植物营养要素的生物废弃物，若不进行无害化、稳定化处理而直接进入环境，会对生态环境造成危害，破坏生态系统平衡，因此需对其进行后续处理。本发明将剩余污泥与沼渣进行好氧堆肥化处理，使两种废弃物达到同时处理的效果，其处理费用大大低于两种废弃物单独处理处置费用之和。

第二，本发明将剩余污泥和沼渣通过好氧堆肥，不仅使得废弃物得到无害化处理，同时可获得养分含量较高的堆肥产物。采用发明中所述方法，利用剩余污泥与沼渣好氧堆肥后制备的盐碱地改良材料的pH值在6.64～7.97之间，有机质质量分数高于30％，氮、磷、钾养分总量高于50g/kg，可作为土地利用的材料。

第三，本发明利用剩余污泥与沼渣好氧堆肥后产物作为盐碱地改良材料，不仅使得废弃物得以循环利用，同时为盐碱地改良提供新途径，为扩大土壤耕种面积，降低荒漠化风险提供新思路。

第四，本发明通过施入脱水污泥与沼渣堆肥发酵后的改良材料及沼液改良盐碱地，盐碱地经改良后，土壤板结状况、含盐量、pH值、碱化度及容重的降低方面、孔隙度及土壤养分的增加方面均得以改善。在内蒙中部包头市近郊的大田试验结果表明改良后土壤pH值由9.42降到7.24，可溶盐性含量降低35.05％，Na⁺含量减少88.12％，土壤中氮磷含量增加35％，碱化度由56.53％降为17.34％；改良后土壤微生物群落功能多样性指数升高，其中Shannon指数升高1.86％，Simpson指数升高0.21％；改良后土壤浸出液使胡麻发芽率由13.67％提高到79.33％。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1

利用剩余污泥与沼渣进行好氧堆肥制备盐碱地改良材料，按以下步骤进行：一、将沼渣利用粉碎机进行粉碎，粉碎粒径为5-10mm；二、将粉碎后沼渣与脱水污泥混合，混合重量比为3:1，同时加入占沼渣重量2％的生石灰，调节混合物C/N(碳氮比)为25-30:1、含水率为40-60％、pH为6-8；三、将步骤二中混合物堆制成宽2m、高1.2m的长条，采用强制通风和人工翻堆的方式进行通氧，堆制60d后完成堆肥；四、将堆肥成品自然风干、粉碎、装袋、制成盐碱地改良材料成品。

利用盐碱地改良材料与沼液改良盐碱地的施用方法，按以下步骤进行：一、将盐碱地改良材料均匀地撒在平整过、水浇过的盐碱地表面，用量为8kg/m²，利用旋耕机将改良材料与土层表面25cm土混合均匀；二、将沼液稀释5倍，灌施于盐碱土中，用量为4L/m²，每隔3日灌施一次，总计灌施5次。

实施例2

利用剩余污泥与沼渣进行好氧堆肥制备盐碱地改良材料，按以下步骤进行：一、将沼渣利用粉碎机进行粉碎，粉碎粒径为5-10mm；二、将粉碎后沼渣与脱水污泥混合，混合重量比为4:1，同时加入占沼渣重量3％的生石灰，调节混合物C/N(碳氮比)为25-30:1、含水率为40-60％、pH为6-8；三、将步骤二中混合物堆制成宽2m、高1.2m的长条，采用强制通风和人工翻堆的方式进行通氧，堆制60d后完成堆肥；四、将堆肥成品自然风干、粉碎、装袋、制成盐碱地改良材料成品。

利用盐碱地改良材料与沼液改良盐碱地的施用方法，按以下步骤进行：一、将盐碱地改良材料均匀地撒在平整过、水浇过的盐碱地表面，用量为10kg/m²，利用旋耕机将改良材料与土层表面30cm土混合均匀；二、将沼液稀释10倍，灌施于盐碱土中，用量为8L/m²，每隔5日灌施一次，总计灌施5次。

实施例3

利用剩余污泥与沼渣进行好氧堆肥制备盐碱地改良材料，按以下步骤进行：一、将沼渣利用粉碎机进行粉碎，粉碎粒径为5-10mm；二、将粉碎后沼渣与脱水污泥混合，混合重量比为3.5:1，同时加入占沼渣重量3％的草木灰，调节混合物C/N(碳氮比)为25-30:1、含水率为40-60％、pH为6-8；三、将步骤二中混合物堆制成宽2m、高1.2m的长条，采用强制通风和人工翻堆的方式进行通氧，堆制60d后完成堆肥；四、将堆肥成品自然风干、粉碎、装袋、制成盐碱地改良材料成品。

利用盐碱地改良材料与沼液改良盐碱地的施用方法，按以下步骤进行：一、将盐碱地改良材料均匀地撒在平整过、水浇过的盐碱地表面，用量为15kg/m²，利用旋耕机将改良材料与土层表面25cm土混合均匀；二、将沼液稀释8倍，灌施于盐碱土中，用量为6L/m²，每隔5日灌施一次，总计灌施5次。

根据盐碱地实际的土壤理化性质及当地气候条件，选择适宜的作物种类；依据不同的作物类型，盐碱地改良材料和沼液的施入量、沼液稀释倍数、沼液施入时间及次数可作相应调整。

试验

试验区地处内蒙古自治区中部包头市近郊，海拔高度1067.2米，属于半干旱中温带大陆性季风气候，春季干旱多风、夏季较短降雨集中、秋季日照时间长、霜冻较早出现、冬季较长寒冷雨雪少。年降水量295.8毫米，主要集中在7、8两月，降水变率为30％，易出现旱涝灾害，年平均风速3.1m/s，年日照时数3115.5小时，年平均湿度为50％，年蒸发量为2265.7毫米。

盐碱化土壤pH 9.42，可溶性盐含量18.4ms/cm，碱化度56.53％，全氮1.412mg/g，全磷0.223mg/g。改良后土壤pH值由9.42降到7.24，可溶盐性含量降低35.05％，Na⁺含量减少88.12％，土壤中氮磷含量增加35％，碱化度降为17.34％；改良后土壤微生物群落功能多样性指数升高，其中Shannon指数升高1.86％，Simpson指数升高0.21％；改良后土壤浸出液使胡麻发芽率由13.67％提高到79.33％。

试验区可种植玉米、向日葵、糜蜀、水稻、胡麻、文冠果等农作物。①种植玉米与向日葵时，盐碱地改良材料与沼液的施用方式为：一、将盐碱地改良材料均匀地撒在平整过、水浇过的盐碱地表面，用量为15kg/m²，利用旋耕机将改良材料与土层表面25cm土混合均匀；二、将沼液稀释2倍，灌施于盐碱土中，用量为12L/m²，每隔3日灌施一次，总计灌施2次。②种植胡麻时，盐碱地改良材料与沼液的施用方式为：一、将盐碱地改良材料均匀地撒在平整过、水浇过的盐碱地表面，用量为25kg/m²，利用旋耕机将改良材料与土层表面30cm土混合均匀；二、将沼液稀释2倍，灌施于盐碱土中，用量为12L/m²，每隔3日灌施一次，总计灌施5次。

试验结果：本发明将剩余污泥、沼渣、沼液三种富含有机质、植物营养要素的生物废弃物应用于盐碱地改良，不仅降低了废弃物处置费用，同时将废弃物转为无害的、肥效较高的土壤改良剂，使废弃物得以资源化利用。在盐碱地改良方面，不仅改善土壤板结状况、碱化度、含盐量，同时增加土壤养分，增强微生物活力。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims

1.一种利用生物废弃物制备盐碱地改良材料的方法，其特征在于，包括：

将沼渣粉碎至粒径为5-10mm；

将粉碎后沼渣与剩余污泥按重量比3-4:1进行混合，同时加入占沼渣重量2％-3％的生石灰或草木灰，调节混合物的碳氮比为25-30:1，含水率40-60％，pH为6-8；

将混合物堆制成宽2m、高1.2m的长条，混合均匀，采用强制通风和人工翻堆相结合的方式供氧，堆制60d后，获得沼渣与污泥高温好氧堆肥产物；

将所述沼渣与污泥高温好氧堆肥产物自然风干、去除水分、粉碎、袋装、获得盐碱地改良材料成品。

2.如权利要求1所述的利用生物废弃物制备盐碱地改良材料的方法，其特征在于，所述沼渣为牛粪厌氧发酵后残留物。

3.如权利要求1所述的利用生物废弃物制备盐碱地改良材料的方法，其特征在于，所述剩余污泥为城镇生活污水处理厂脱泥车间脱水后污泥。

4.一种盐碱地改良材料的施用方法，其特征在于，包括：

将沼渣粉碎至粒径为5-10mm；

将所述沼渣与污泥高温好氧堆肥产物自然风干、去除水分、粉碎、袋装、获得盐碱地改良材料成品；

将所述盐碱地改良材料成品均匀的撒在平整好水浇过的盐碱地表面，用量根据实际情况采用8-20kg/m²，利用旋耕机将改良剂与土层表面20-30cm土充分混匀；

将沼液稀释5-10倍灌施于盐碱土中，用量根据实际情况2-15L/m²，隔3-5日灌施一次，总计灌施3-5次。

5.如权利要求4所述的盐碱地改良材料的施用方法，其特征在于，所述沼渣为牛粪厌氧发酵后残留物。

6.如权利要求4所述的盐碱地改良材料的施用方法，其特征在于，所述沼液为牛粪厌氧发酵后残留物。

7.如权利要求4所述的盐碱地改良材料的施用方法，其特征在于，所述剩余污泥为城镇生活污水处理厂脱泥车间脱水后污泥。