一種低影響開(kāi)發(fā)和景觀用的生長(zhǎng)介質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境工程領(lǐng)域，具體涉及一種低影響開(kāi)發(fā)和利用的生長(zhǎng)介質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用，所述生長(zhǎng)介質(zhì)尤其適用于制造綠色屋頂、雨水花園、生態(tài)排水系統(tǒng)、景觀種植。
【背景技術(shù)】
[0002]低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)(LID)是二十世紀(jì)九十年代末由美國(guó)西雅圖、波特蘭和馬里蘭州的喬治-王子縣率先開(kāi)發(fā)的一種暴雨管理技術(shù)，其原理是通過(guò)小型的、分散的工程手段，利用復(fù)合土壤和特定植物的保水、入滲、蒸騰來(lái)消減暴雨徑流的峰值和流量，從源頭上控制暴雨徑流和由徑流產(chǎn)生的面源污染，從而使開(kāi)發(fā)地區(qū)盡量接近于開(kāi)發(fā)前的自然水文循環(huán)狀態(tài)。這是一種以生態(tài)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，從徑流源頭開(kāi)始的暴雨管理方法。
[0003]低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)的基本原料之一就是具有保水性高、滲透能力強(qiáng)、有機(jī)質(zhì)釋放慢的復(fù)合土?，F(xiàn)有技術(shù)中的生長(zhǎng)介質(zhì)主要有四種形式的:一是以腐殖土為基本原料的生長(zhǎng)介質(zhì):國(guó)外的雨水花園、雨水花壇、生物植草溝等生物滯留設(shè)施(B1retent1n)的復(fù)合土通常都是由腐殖土、砂粒和種植土混合配制而成。采用腐殖土的目的是為了增加復(fù)合土的孔隙率、提供植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)。但是美國(guó)華盛頓州LID設(shè)施多年的監(jiān)測(cè)表明，由腐殖土混合而成的復(fù)合土僅僅能削減徑流中的懸浮物，但增加了磷、氮的釋放，成為二次污染源;二是以泥炭為基本原料的生長(zhǎng)介質(zhì):由于腐殖土中的營(yíng)養(yǎng)物隨著雨水徑流釋放到收納水體，國(guó)外一些地區(qū)將腐殖土換為泥炭，雖說(shuō)泥炭可以保持一定的營(yíng)養(yǎng)物供植物吸收，基本上不外排磷、氮，但是泥炭屬于不可再生的自然資源，很多地區(qū)都禁止開(kāi)采泥炭，所以采用泥炭顯然是不可持續(xù)的一種介質(zhì);三是以沙土為基本原料的生長(zhǎng)介質(zhì):由于腐殖土里的營(yíng)養(yǎng)物會(huì)隨著雨水徑流釋放出來(lái)，污染地下水和河湖，所以一些地區(qū)采用以沙土為基本原料的生長(zhǎng)介質(zhì)，例如美國(guó)的新英格蘭地區(qū)就采用80%的粗砂和20%的種植土混合，這種混合大大限制了植物選擇，對(duì)景觀效果產(chǎn)生了一些影響；四是以種植土為基本原料的生長(zhǎng)介質(zhì):由于LID技術(shù)引入國(guó)內(nèi)不久，還沒(méi)有形成規(guī)范，所以在建造雨水花園、生物植草溝等LID生物滯留設(shè)施時(shí)，往往過(guò)分強(qiáng)調(diào)景觀效果，為了景觀植物的存活，在生物滯留的種植土中加入肥料，這些肥料隨著徑流滲入地下水或通過(guò)盲管排入河道、湖泊，加重了地下水污染和河湖的富營(yíng)養(yǎng)化。因此，仍需尋求一種固磷、除氮，減少二次污染、可持續(xù)發(fā)展的生長(zhǎng)介質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低影響開(kāi)發(fā)和景觀用的生長(zhǎng)介質(zhì)，本發(fā)明利用城鎮(zhèn)污水廠難以處置的污泥制造出低影響開(kāi)發(fā)所需的生長(zhǎng)介質(zhì)，使難于處置的城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的污泥變廢為寶;本發(fā)明通過(guò)將脫水污泥、粗砂、椰糠和獨(dú)居石砂組合起來(lái)制備得到的生長(zhǎng)介質(zhì)既可以保水、保肥，使?fàn)I養(yǎng)物不隨雨水徑流釋放，又有足夠的滲透率，可以滿足多種景觀植物的生長(zhǎng)條件。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供上述低影響開(kāi)發(fā)和景觀用的生長(zhǎng)介質(zhì)的制備方法。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于提供上述低影響開(kāi)發(fā)和景觀用的生長(zhǎng)介質(zhì)在雨水花園、雨水花壇、生物植草溝、綠色屋頂和園林景觀種植中的應(yīng)用。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種利用脫水污泥制造低影響開(kāi)發(fā)和景觀用的生長(zhǎng)介質(zhì)，所述生長(zhǎng)介質(zhì)按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)由以下原料組成:
粗砂55?65%;
椰糠10?20%;
脫水污泥20?30%;
獨(dú)居石砂5?15%;
其中，所述脫水污泥預(yù)先經(jīng)過(guò)生物除臭和氧化穩(wěn)定，并且含水率不高于50%;所述獨(dú)居石砂中鑭化物的含量不低于25%。
[0008]本發(fā)明選用含有鑭化物的獨(dú)居石砂，鑭化物能夠與污泥中的磷酸根反應(yīng)，生成溶解度極低的難溶磷酸鑭，并附著在介質(zhì)顆粒載體上，其性能十分穩(wěn)定，因而可使污泥中的磷長(zhǎng)期固化在介質(zhì)中，供植物吸收生長(zhǎng);另外鑭化物也可以和雨水徑流中的磷反應(yīng)，生成難溶解的磷酸鑭后沉淀在生長(zhǎng)介質(zhì)中，形成難溶的磷酸鹽，不產(chǎn)生二次釋放污染;本發(fā)明的組分中含有的椰糠遇水后可以膨脹到原體積的3?4倍，水分蒸騰后又可恢復(fù)到原來(lái)體積，這一脹一縮造成介質(zhì)中的孔隙率變化，形成一個(gè)好氧厭氧過(guò)程，為生物除氮提供了一個(gè)很好的好氧和厭氧條件，以便將污泥和雨水徑流中的氮生成氮?dú)舛?本發(fā)明中的粗砂除了有過(guò)濾吸附作用外，還能夠使得生長(zhǎng)介質(zhì)的滲透率達(dá)到150mm/小時(shí)，而土壤的滲透率一般只有20?30mm/小時(shí)，椰糠的使用顯著地提高了生長(zhǎng)介質(zhì)的保水作用;本發(fā)明提供的生長(zhǎng)介質(zhì)特別適用于作為低影響開(kāi)發(fā)和景觀綠化用的生長(zhǎng)介質(zhì)，具有很大意義和實(shí)用價(jià)值。
[0009]城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的污泥含有氮、磷、鉀等有機(jī)質(zhì)和各種微量元素，是植物生長(zhǎng)最好的有機(jī)肥料，但國(guó)內(nèi)污泥含水率高，一般在75?99%范圍之內(nèi)，而且不穩(wěn)定、易腐敗、有惡臭;有些污泥還含有病原微生物等致病物質(zhì)，銅、鋅、鉻等重金屬，以及多氯聯(lián)苯、二噁英等難降解有毒有害物質(zhì)，是資源化的一大障礙;現(xiàn)有技術(shù)中有一些對(duì)污泥進(jìn)行除臭處理的技術(shù)，其目的是變廢為寶，增加污泥的利用價(jià)值。
[0010]在本發(fā)明中，可以通過(guò)本領(lǐng)域通用的任意生物處理方法對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠的污泥進(jìn)行處理，只要能夠使得經(jīng)過(guò)處理后的污泥實(shí)現(xiàn)除臭和氧化穩(wěn)定，并將污泥的含水率不高于50%即可。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)對(duì)處理廠的污泥進(jìn)行生物除臭和氧化穩(wěn)定處理、將脫水污泥的含水率控制在50%之后，將其與粗砂、椰糠和獨(dú)居石砂混合，能充分利用污泥中含有的氮、磷、鉀等有機(jī)質(zhì)和各種微量元素，其可以作為植物的生長(zhǎng)介質(zhì)，提高了污泥的利用價(jià)值。
[0011]生物除臭是污泥除臭技術(shù)中的一種常用技術(shù)，本發(fā)明選用的生物催化劑是結(jié)合了廣譜復(fù)合酶、非離子型表面活化劑和無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物的生物激活劑，其不會(huì)帶來(lái)外來(lái)菌種，產(chǎn)生環(huán)境安全問(wèn)題。同時(shí)發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所述生物催化劑的組成為30?55^%的廣譜復(fù)合酶、15?20^%的表面活性劑和15?20wt%的食品級(jí)尿素，余量為水時(shí)對(duì)污泥的催化效果更好;最為優(yōu)選地為，所述生物催化劑含有30^%的廣譜復(fù)合酶、20的％的表面活性劑和15wt%的食品級(jí)尿素，余量為水。
[0012]廣譜復(fù)合酶能夠?qū)γ撍勰噙M(jìn)行除臭和氧化穩(wěn)定，并能迅速將污泥中大分子有機(jī)物分解成便于微生物吸收利用的小分子有機(jī)物，刺激土著微生物生長(zhǎng)繁殖，強(qiáng)化微生物分解功能，另外這些廣譜復(fù)合酶還能夠迅速分解氨氮、亞硝酸鹽、硫化氫等有毒化合物，廣譜復(fù)合酶中含有的還原酶還可以將重金屬固化在污泥中，轉(zhuǎn)化為不易溶解、迀移和毒性小的形式;生物催化劑中含有的表面活性劑能夠促使粘土顆粒中的水分的排出，使復(fù)合生物酶能夠方便滲透至粘土顆粒內(nèi)產(chǎn)生催化作用，較為優(yōu)選地，所述表面活性劑為食品級(jí)烷基聚葡糖苷表面活性劑;發(fā)明人在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)廣譜復(fù)合酶的滲透性較差，為提高效果，需要加入尿素使復(fù)合酶能夠迅速滲入粘土顆粒內(nèi)，并且尿素還可以為微生物提供營(yíng)養(yǎng)。
[0013]發(fā)明人在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)當(dāng)所述廣譜復(fù)合酶至少含有還原酶、淀粉酶、纖維素酶、酯酶、脂肪酶、木質(zhì)酶、蛋白酶、尿素酶和木聚糖酶時(shí)，對(duì)污泥的處理效果最好;更為優(yōu)選地，所述廣譜復(fù)合酶的商品牌號(hào)為滌爾污水處理酶。
[0014]優(yōu)選地，所述獨(dú)居石砂中鑭化物的含量為25?38%。
[0015]本發(fā)明還提供了上述利用脫水污泥制造低影響開(kāi)發(fā)和景觀用的生長(zhǎng)介質(zhì)的制備方法，具體包括如下步驟:
S1:將脫水污泥在處理場(chǎng)地上攤開(kāi)形成泥層；
S2:將生物催化劑用水按比例稀釋，然后噴灑到步驟SI處理后的泥層中；
53:步驟S2的泥層每天翻動(dòng)一次，連續(xù)翻動(dòng)5?7天；
54:將步驟S3中經(jīng)過(guò)翻動(dòng)的污泥粉碎，過(guò)篩；
55:將椰糠用水浸泡，待體積膨脹到3?4倍時(shí)放在場(chǎng)地上自然晾干；
S6:將步驟S4所得污泥、步驟S5所得椰糠、配方中的粗砂和獨(dú)居石砂攪拌混合、裝袋。
[0016]優(yōu)選地，將步驟SI中的脫水污泥攤開(kāi)形成15?20cm厚的泥層。
[0017]優(yōu)選地，步驟S2中的所述生物催化劑的濃度為5?10ml/L，可以選用計(jì)量栗或其它噴灑設(shè)備噴灑在攤開(kāi)的泥層中。
[0018]在本發(fā)明中，步驟S3中，可選用翻土機(jī)對(duì)泥土進(jìn)行翻動(dòng)，連續(xù)翻動(dòng)5?7天，其目的是增加接觸氧化，加速污泥的穩(wěn)定化和除臭。
[0019]優(yōu)選地，步驟S4中，將粉碎后的泥塊送入200mm振動(dòng)篩進(jìn)行篩選，大于200mm的泥塊再送回粉碎機(jī)粉碎。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
本發(fā)明選用生物方法對(duì)污泥進(jìn)行處理，將污泥中的有機(jī)污染物、油脂等有害成分快速、有效并安全地進(jìn)行了降解，保留了污泥中的磷、鉀等有機(jī)質(zhì)和各種微量元素，并且減少了污泥的臭味并增強(qiáng)了污泥的脫水性，實(shí)現(xiàn)了污水處理廠的污泥的利用，減少了污泥的出產(chǎn)量；本發(fā)明以粗砂、脫水污泥、椰糠和含鑭化物的獨(dú)居石砂制備得到的生長(zhǎng)介質(zhì)既可以使磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不隨雨水徑流流失，起到保肥的作用、使?fàn)I養(yǎng)物不隨雨水徑流釋放，又具有足夠高的滲透率，起到保水的作用;本發(fā)明提供的生長(zhǎng)介質(zhì)可以滿足多種景觀植物的生長(zhǎng)條件。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1、2為實(shí)施例1提供的生長(zhǎng)介質(zhì)用于種植景觀植物的生長(zhǎng)圖，所述生長(zhǎng)介質(zhì)的厚度為70cm;
圖3、4為實(shí)施例1提供的生長(zhǎng)介質(zhì)用于種植景觀植物的生長(zhǎng)圖，所述生長(zhǎng)介質(zhì)的厚度為40cm；
圖5、6為實(shí)施例2提供的生長(zhǎng)介質(zhì)用于種植景觀植物的生長(zhǎng)圖，所述生長(zhǎng)介質(zhì)的厚度為70cm； 圖7、8為實(shí)施例2提供的生長(zhǎng)介質(zhì)用于種植景觀植物的生長(zhǎng)圖，所述生長(zhǎng)介質(zhì)的厚度為40cm；
圖9、10為實(shí)施例3提供的生長(zhǎng)介質(zhì)用于種植景觀植物的生長(zhǎng)圖，所述生長(zhǎng)介質(zhì)的厚度為70cm;
圖11、12為實(shí)施例3提供的生長(zhǎng)介質(zhì)用于種植景觀植物的生長(zhǎng)圖，所述生長(zhǎng)介質(zhì)的厚度為40cm。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。這些實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明的典型描述，但本發(fā)明不限于此。所述廣譜復(fù)合酶的商品牌號(hào)為滌爾污水處理酶，其購(gòu)自美國(guó)西雅圖環(huán)境科技公司，下述實(shí)施例中所用的試驗(yàn)方法如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法，其它原料，試劑等，如無(wú)特殊說(shuō)明，均為可從常規(guī)市場(chǎng)等商業(yè)途徑得到