本發(fā)明涉及污泥處理及鹽堿地治理
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體地，涉及一種利用制備的污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)改良鹽堿地以種植植物的方法。
背景技術(shù)：
：鹽堿地土壤里面所含的鹽分影響到作物的正常生長(zhǎng)，各種鹽堿土都是在一定的自然條件下形成的，其形成的實(shí)質(zhì)主要是各種易溶性鹽類(lèi)在地面作水平方向與垂直方向的重新分配，從而使鹽分在集鹽地區(qū)的土壤表層逐漸積聚起來(lái)。鹽堿土的有機(jī)質(zhì)含量少，土壤肥力低，理化性狀差，對(duì)作物有害的陰、陽(yáng)離子多，作物不易促苗。一般鹽堿地的改良方法如下：(1)自然封育：雖然投入較少，但是耗時(shí)漫長(zhǎng)；(2)物理方法改良：如灌溉排水、沖洗脫鹽、松耕、壓沙等，雖然應(yīng)用廣泛，但存在著用工量大、投入成本高、維持時(shí)間有限或受限于水資源緊張等一系列問(wèn)題；(3)化學(xué)方法改良：利用一些酸性鹽類(lèi)物質(zhì)來(lái)改良鹽堿地的性質(zhì)，促進(jìn)植物根系生長(zhǎng)，但是也存在較多的問(wèn)題，首先是涉及到多個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，無(wú)法協(xié)調(diào)和實(shí)施；其次是造成改良鹽堿地其他形式的污染加重，而且加入的酸性鹽類(lèi)的量多，操作危險(xiǎn)；(4)生物改良方法：種植植物，尤其是鹽生植物，改良效果較好，經(jīng)濟(jì)有效，但是需要考慮種植技術(shù)手段的先進(jìn)性，即選擇合適的種植植物才能達(dá)到較好的效果；(5)植物覆蓋法：植物體覆蓋所需求的生物量等特別大，在能源問(wèn)題上很難解決。污泥是對(duì)城市污水或工業(yè)廢水的處理過(guò)程中所產(chǎn)生的固體沉淀物質(zhì)，它是一種由有機(jī)殘片、細(xì)菌菌體、無(wú)機(jī)顆粒、膠體等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體。雖然其具有數(shù)量大且易腐化發(fā)臭等缺點(diǎn)，但是由于其內(nèi)還含有大量的有機(jī)物，因此，人們傾向于將污泥進(jìn)行處理、轉(zhuǎn)化再利用，一方面減少了大量污泥排放產(chǎn)生的環(huán)境問(wèn)題，另一方面還可利用其內(nèi)的有效物質(zhì)為人類(lèi)的生產(chǎn)生活做出貢獻(xiàn)。如何處理污泥，使之形成營(yíng)養(yǎng)成分充足且均衡的基質(zhì)用于改良鹽堿地土壤以促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育是一項(xiàng)重要的研究課題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種利用制備的污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)改良鹽堿地以種植植物的方法，用來(lái)解決鹽堿地土壤優(yōu)化和污泥處理的問(wèn)題，并將二者進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，在充分利用污泥廢物解決環(huán)境問(wèn)題的同時(shí)，為農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)提供有利條件。一種污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：步驟一、取污水處理廠經(jīng)一級(jí)處理的污泥，向污泥中加入其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5％-4.0％的檸檬酸鈉、9％-11％的腐殖酸和1％-3％的氯化鉀，攪拌均勻后靜置1-2h，抽濾表層水分，再脫水至含水率為75％-80％，得預(yù)處理污泥；步驟二、將預(yù)處理污泥置于55-60℃發(fā)酵槽中進(jìn)行第一次發(fā)酵5-6d，得第一次發(fā)酵物料；步驟三、將第一次發(fā)酵物料、污泥和高溫堆肥發(fā)酵菌液以10:25:3的體積比進(jìn)行混合，攪拌均勻后，80-85℃第二次發(fā)酵4-5d，得第二次發(fā)酵物料；步驟四、將第二次發(fā)酵物料、草炭和常溫堆肥發(fā)酵菌液以15:15:2的體積比進(jìn)行混合，攪拌均勻后，35-38℃第三次發(fā)酵4-5d，得第三次發(fā)酵物料；步驟五、將第三次發(fā)酵物料干燥、粉碎，過(guò)40目篩，得污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。進(jìn)一步的，所述高溫堆肥發(fā)酵菌液中包含質(zhì)量比為1:2:2:1的高溫放線菌、乳酸芽孢桿菌、濕熱脂肪芽孢桿菌和酵母菌。進(jìn)一步的，所述常溫堆肥發(fā)酵菌液中包含質(zhì)量比為3:2:1的固氮根瘤菌、根霉菌和枯草芽孢桿菌。本發(fā)明還保護(hù)一種上述方法制備的污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。另外，本發(fā)明還保護(hù)一種利用上述污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)改良鹽堿地以種植植物的方法，包括以下步驟：步驟一、將污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)撒施于鹽堿地表層，撒施高度為5-6cm，然后翻耕，翻耕深度為20-25cm，整地，平行挖種植溝，溝深10-15cm，相鄰種植溝的間距為20-50cm；步驟二、將污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)、保水劑和經(jīng)粉碎的植物廢棄物以10:1:5的體積比進(jìn)行混合，攪拌均勻后得污泥客土；步驟三、將污泥客土施于種植溝溝底形成客土層，客土層的高度為溝深的1/3-1/2，將植物種子種于客土層，客土層上方覆無(wú)紡布，之后進(jìn)行定期灌溉和常規(guī)管理。進(jìn)一步的，所述植物廢棄物為植物落葉、農(nóng)作物秸稈、藥渣、酒渣、蘑菇渣或糠醛渣中的至少一種。本發(fā)明的有益效果：1、本發(fā)明污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的制備方法中，向污泥中加入檸檬酸鈉、腐殖酸和氯化鉀進(jìn)行調(diào)理，其中的檸檬酸鈉能夠促進(jìn)有機(jī)物溶出，破壞胞外聚合物的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得原來(lái)被束縛、隱藏于污泥基體中的酶得到釋放，從而提高污泥水解效率和有機(jī)分子分解水平，加之一定量的腐殖酸，為污泥發(fā)酵準(zhǔn)備條件，氯化鉀一方面為提高污泥中的鉀含量，為改良鹽堿地土壤提供營(yíng)養(yǎng)離子，另一方面在發(fā)酵過(guò)程中參與分子間的轉(zhuǎn)化，提高轉(zhuǎn)化效率。其次，發(fā)酵采用分級(jí)堆肥發(fā)酵，在不同溫度條件下進(jìn)行分級(jí)發(fā)酵，最大程度上發(fā)揮微生物的發(fā)酵特性，利用污泥中的成分進(jìn)行充分發(fā)酵，進(jìn)一步提高發(fā)酵效率，增加污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的質(zhì)量。將經(jīng)無(wú)害化處理的污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)應(yīng)用于鹽堿地土壤中，緩和了鹽堿地有機(jī)質(zhì)不足、水分流失嚴(yán)重、酸堿失衡等問(wèn)題，解決了鹽堿土地植物種植類(lèi)型有限、促苗率低的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了公益性轉(zhuǎn)化；另外，鹽堿地使用的污泥客土以制備的污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)為基礎(chǔ)，該污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)不同于常規(guī)改良方法中使用的有機(jī)復(fù)合肥或酸性鹽類(lèi)物質(zhì)，能在鹽堿地上形成一種肥沃、耐沖刷的客土層，減少了基質(zhì)中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流失，達(dá)到了變廢為寶的效果，同時(shí)不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，消除了食物鏈或水源污染的危害。2、本發(fā)明所述利用污泥客土進(jìn)行土壤優(yōu)化的方法，一定程度上克服了鹽堿荒地客土種植的技術(shù)難題，提高了種苗成活率，提升幼苗生長(zhǎng)的土壤環(huán)境。在施用污泥客土的鹽堿地上種植玉米，連施兩年可將玉米種植提升至正常水平，在出苗率、株高和單株產(chǎn)量方面均有所提高，其中，出苗率可提高80％；株高上較對(duì)照增加40cm左右；空桿率有所下降，降低約50％；單株產(chǎn)量上有所提高，最高可提高30％。施用污泥客土后，鹽堿地土壤肥力有所提高，有利于農(nóng)作物種植。采用該種方法，可以擴(kuò)大作物種植范圍，提高土地利用率，節(jié)約資源，適合大規(guī)模推廣使用。具體實(shí)施方式下面通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋說(shuō)明。實(shí)施例1一種污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：取污水處理廠經(jīng)一級(jí)處理的污泥，向污泥中加入其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5％的檸檬酸鈉、11％的腐殖酸和1％的氯化鉀，攪拌均勻后靜置1-2h，抽濾表層水分，再脫水至含水率為75％-80％，得預(yù)處理污泥；將預(yù)處理污泥置于60℃發(fā)酵槽中進(jìn)行第一次發(fā)酵5d，得第一次發(fā)酵物料；將第一次發(fā)酵物料、污泥和高溫堆肥發(fā)酵菌液以10:25:3的體積比進(jìn)行混合，攪拌均勻后，85℃第二次發(fā)酵4d，得第二次發(fā)酵物料；將第二次發(fā)酵物料、草炭和常溫堆肥發(fā)酵菌液以15:15:2的體積比進(jìn)行混合，攪拌均勻后，38℃第三次發(fā)酵4d，得第三次發(fā)酵物料；將第三次發(fā)酵物料干燥、粉碎，過(guò)40目篩，得污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。其中，所述高溫堆肥發(fā)酵菌液的制備：將高溫放線菌、乳酸芽孢桿菌、濕熱脂肪芽孢桿菌和酵母菌分別在液體培養(yǎng)基上培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期，測(cè)定od600值，5000g、4℃離心15min，去上清，用生理鹽水重懸菌體沉淀，調(diào)整至od600＝4.0的相同濃度，得四種菌液；將四種菌液以體積比為1:2:2:1的比例進(jìn)行混合，制得高溫堆肥發(fā)酵菌液。所述常溫堆肥發(fā)酵菌液的制備：將固氮根瘤菌、根霉菌和枯草芽孢桿菌分別在液體培養(yǎng)基上培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期，測(cè)定od600值，5000g、4℃離心15min，去上清，用生理鹽水重懸菌體沉淀，調(diào)整至od600＝4.0的相同濃度，得三種菌液；將三種菌液以體積比為3:2:1的比例進(jìn)行混合，制得常溫堆肥發(fā)酵菌液。實(shí)施例2一種污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：取污水處理廠經(jīng)一級(jí)處理的污泥，向污泥中加入其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.0％的檸檬酸鈉、10％的腐殖酸和2％的氯化鉀，攪拌均勻后靜置1-2h，抽濾表層水分，再脫水至含水率為75％-80％，得預(yù)處理污泥；將預(yù)處理污泥置于58℃發(fā)酵槽中進(jìn)行第一次發(fā)酵5.5d，得第一次發(fā)酵物料；將第一次發(fā)酵物料、污泥和高溫堆肥發(fā)酵菌液以10:25:3的體積比進(jìn)行混合，攪拌均勻后，82℃第二次發(fā)酵4.5d，得第二次發(fā)酵物料；將第二次發(fā)酵物料、草炭和常溫堆肥發(fā)酵菌液以15:15:2的體積比進(jìn)行混合，攪拌均勻后，36℃第三次發(fā)酵4.5d，得第三次發(fā)酵物料；將第三次發(fā)酵物料干燥、粉碎，過(guò)40目篩，得污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。其中，所述高溫堆肥發(fā)酵菌液的制備：將高溫放線菌、乳酸芽孢桿菌、濕熱脂肪芽孢桿菌和酵母菌分別在液體培養(yǎng)基上培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期，測(cè)定od600值，5000g、4℃離心15min，去上清，用生理鹽水重懸菌體沉淀，調(diào)整至od600＝4.0的相同濃度，得四種菌液；將四種菌液以體積比為1:2:2:1的比例進(jìn)行混合，制得高溫堆肥發(fā)酵菌液。所述常溫堆肥發(fā)酵菌液的制備：將固氮根瘤菌、根霉菌和枯草芽孢桿菌分別在液體培養(yǎng)基上培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期，測(cè)定od600值，5000g、4℃離心15min，去上清，用生理鹽水重懸菌體沉淀，調(diào)整至od600＝4.0的相同濃度，得三種菌液；將三種菌液以體積比為3:2:1的比例進(jìn)行混合，制得常溫堆肥發(fā)酵菌液。實(shí)施例3一種污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：取污水處理廠經(jīng)一級(jí)處理的污泥，向污泥中加入其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.0％的檸檬酸鈉、9％的腐殖酸和3％的氯化鉀，攪拌均勻后靜置1-2h，抽濾表層水分，再脫水至含水率為75％-80％，得預(yù)處理污泥；將預(yù)處理污泥置于55℃發(fā)酵槽中進(jìn)行第一次發(fā)酵6d，得第一次發(fā)酵物料；將第一次發(fā)酵物料、污泥和高溫堆肥發(fā)酵菌液以10:25:3的體積比進(jìn)行混合，攪拌均勻后，80℃第二次發(fā)酵5d，得第二次發(fā)酵物料；將第二次發(fā)酵物料、草炭和常溫堆肥發(fā)酵菌液以15:15:2的體積比進(jìn)行混合，攪拌均勻后，35℃第三次發(fā)酵5d，得第三次發(fā)酵物料；將第三次發(fā)酵物料干燥、粉碎，過(guò)40目篩，得污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。其中，所述高溫堆肥發(fā)酵菌液的制備：將高溫放線菌、乳酸芽孢桿菌、濕熱脂肪芽孢桿菌和酵母菌分別在液體培養(yǎng)基上培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期，測(cè)定od600值，5000g、4℃離心15min，去上清，用生理鹽水重懸菌體沉淀，調(diào)整至od600＝4.0的相同濃度，得四種菌液；將四種菌液以體積比為1:2:2:1的比例進(jìn)行混合，制得高溫堆肥發(fā)酵菌液。所述常溫堆肥發(fā)酵菌液的制備：將固氮根瘤菌、根霉菌和枯草芽孢桿菌分別在液體培養(yǎng)基上培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期，測(cè)定od600值，5000g、4℃離心15min，去上清，用生理鹽水重懸菌體沉淀，調(diào)整至od600＝4.0的相同濃度，得三種菌液；將三種菌液以體積比為3:2:1的比例進(jìn)行混合，制得常溫堆肥發(fā)酵菌液。對(duì)實(shí)施例1-3制備的污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)：1、重金屬指標(biāo)重金屬全量測(cè)定：稱取0.5-1g(精確至0.0001g)經(jīng)105℃烘干的實(shí)施例1制備的污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)與聚四氟乙烯坩堝中，加5-7滴去離子水濕潤(rùn)，加10ml氫氟酸、5ml1:1的高氯酸和硝酸混合液，加蓋低溫(低于100℃)消化1-1.5h，開(kāi)蓋升至中溫(150℃左右)消化2-3h，繼續(xù)升溫(低于250℃)消化至高氯酸冒濃厚白煙，且內(nèi)容物呈粘稠狀，再加5ml氫氟酸、5ml1:1的高氯酸和硝酸混合液，消化至基本不冒濃煙，趁熱加入5ml2mol/l鹽酸加蓋加熱溶解殘?jiān)⑦^(guò)濾至25ml容量瓶中，冷卻、定容，測(cè)定cu、cr、pb、cd、as重金屬含量。同時(shí)測(cè)定常規(guī)土壤中的重金屬全量含量作為對(duì)照。結(jié)果如下表1所示。有效態(tài)含量測(cè)定：稱取5g(精確至0.0001g)實(shí)施例1制備的污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)放在100ml錐形瓶中，加入dtpa浸提劑25ml，在室溫下放在水浴振蕩器上，在180rpm/min條件下浸提2h，取懸液離心30min，過(guò)濾，濾液稀釋成適當(dāng)濃度后用icp-oes測(cè)定cu、cr、pb、cd、as重金屬含量。同時(shí)測(cè)定常規(guī)土壤中的重金屬有效態(tài)含量作為對(duì)照。結(jié)果如下表1所示。表1：污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)中的重金屬含量表(n＝10)由上表1可知，通過(guò)對(duì)本發(fā)明所述實(shí)施例1制備的污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)和對(duì)照的常規(guī)土壤中重金屬含量的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明所述制備方法制備的污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)中的cu、cr、pb、cd、as重金屬含量均符合gb15618-1995土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，且其全量含量均低于常規(guī)土壤中相應(yīng)的重金屬全量含量，而有效態(tài)含量則均高于常規(guī)土壤中相應(yīng)的重金屬有效態(tài)含量。說(shuō)明經(jīng)本發(fā)明所述的制備方法，能有效阻止重金屬作為難溶鹽而沉淀，降低了污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)中重金屬的積累，減少了污染和促進(jìn)了種植作物的生長(zhǎng)發(fā)育；另一方面，提高了重金屬元素以水溶態(tài)和離子交換態(tài)在污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的存在率，有效影響了基質(zhì)中微生物的代謝活性以及作物的生長(zhǎng)發(fā)育。2、出苗率和作物生長(zhǎng)狀況平息將實(shí)施例制備的污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)撒施于鹽堿地表層，撒施高度為5-6cm，然后翻耕，翻耕深度為20-25cm，整地，平行挖種植溝，溝深10-15cm，相鄰種植溝的間距為20-50cm；收集植物落葉、農(nóng)作物秸稈、藥渣、酒渣、蘑菇渣或糠醛渣，混合均勻后，粉碎、過(guò)40目篩，得植物廢棄物；再將污泥營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)、保水劑和植物廢棄物以10:1:5的體積比進(jìn)行混合，攪拌均勻后得污泥客土；將污泥客土施于種植溝溝底形成客土層，客土層的高度為溝深的1/3-1/2，將玉米種子種于客土層，合理密植，客土層上方覆無(wú)紡布，之后進(jìn)行定期灌溉和常規(guī)管理。播種25天后統(tǒng)計(jì)出苗率。同時(shí)，在施用常規(guī)污泥有機(jī)肥和不施用任何基質(zhì)的鹽堿地上種植玉米分別作對(duì)照1和對(duì)照2。結(jié)果如下表2所示。玉米播種前要精選種子。選留籽粒飽滿、大小均勻、顏色鮮亮、發(fā)芽率高的種子，去除秕、爛、霉和小粒。將經(jīng)過(guò)粒選的種子曬1～2天，并藥劑拌種或包衣，包衣劑可選用20％?？藨腋┗蜻x用5.4％吡-戊玉米種衣劑以控制苗期灰飛虱、蚜蟲(chóng)、粗縮病或紋枯病等。表2：鹽堿地上施用污泥客土對(duì)玉米種植的影響來(lái)源出苗率(％)株高(cm)空桿率(％)單珠產(chǎn)量(g)實(shí)施例193.219223.4130.45實(shí)施例287.519716.7124.28實(shí)施例391.618313.8113.65對(duì)照163.216825.7115.4對(duì)照255.415737.8100.27由上表2可知，在鹽堿地上施用污泥客土后，種植玉米在出苗率、株高和單株產(chǎn)量方面均有所提高，其中，出苗率可提高80％；株高上較對(duì)照增加40cm左右；空桿率有所下降，降低約50％；單株產(chǎn)量上有所提高，最高可提高30％。施用污泥客土后，種植的玉米籽粒飽滿，連施兩年，產(chǎn)量上可達(dá)到正常水平。說(shuō)明施用污泥客土后，鹽堿地土壤肥力有所提高，有利于玉米種植。當(dāng)前第1頁(yè)12