CN103160284A - 再生沙质土壤改良剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种再生沙质土壤改良剂及其制备方法，以城市污水厂废弃污泥与廉价褐煤为原材料，首先用风化褐煤制备腐植酸钠；然后按质量比称取90份城市污水厂污泥和10份腐植酸钠进行混合、搅拌30min；之后进行分装、检验工序。制成的再生沙质土壤改良剂生产工艺简单，原材料和生产成本低廉，适宜大规模推广使用。

Description

再生沙质土壤改良剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种沙质土壤改良剂，尤其涉及一种再生沙质土壤改良剂及其制备方法。

背景技术

传统的沙质土壤改良剂一般采用膨润土等为主要原料，并在其中加入保水剂和生物质等辅助材料。在沙质土壤或沙漠治理过程中加入改良剂后，可改善土壤团粒结构，达到保水增肥，改良土壤，农作物增收，植物增长等目的。沙质土壤改良剂能使沙地改土、节水、保肥，还可用于沙漠治理、渠道防渗、盐碱地改良、草原草地防治、林地水土流失以及耕地增温等多个方面。

城市污水厂所采用的工艺以活性污泥生物法和生物膜法（均为生化法）为主。在生化法污水厂正常运行过程中，将产生大量污泥。以北京市为例，随着北京市污水处理设施的增加、处理率的提高和处理程度的深化，污水处理厂的污泥产量急剧增加。目前，北京市污泥产量达100万t（含水率约80%）以上，其中，城区2400t/d，郊区400t/d。预计到2015年，北京市污泥产量将达5000t/d（年产量183万t），其中中心城区3300t/d，郊区1700t/d。而对于污泥的处理，目前北京市仅有大兴区庞各庄堆肥厂、昌平区堆肥厂、方庄石灰干化厂、清河热干化厂、北京水泥厂5座污泥处理厂，其处理规模分别为11.0万t/a、2.9万t/a、1.1万t/a、14.6万t/a、18.4万t/a，总处理规模为48万t/a（80%含水率），不足当前污泥产量的50%。因此，如何对城市污水厂污泥进行有效处理并最终找到出路，是当今水处理领域急需解决的问题。

目前，虽然已有研究将城市污水厂污泥用于堆肥和改良土壤等方面的尝试。但由于污泥具有肥效低、不易保水等缺点，效果不是很理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、原材料和生产成本低廉的再生沙质土壤改良剂及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的再生沙质土壤改良剂，包括90%质量份的城市污水厂污泥，10%质量份的腐植酸钠。

本发明的上述的再生沙质土壤改良剂的制备方法，包括步骤：

首先，用风化褐煤制备腐植酸钠；

然后，按质量比称取90份城市污水厂污泥和10份腐植酸钠进行混合、搅拌30min；

之后，进行分装、检验工序。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的再生沙质土壤改良剂及其制备方法，由于将城市污水厂污泥和褐煤原料结合在一起，生产出一种适用于沙质土壤改良的再生廉价材料，为沙质土壤和沙漠治理提供了一种新思路、新方法，该方法工艺简单，原材料和生产成本低廉，适宜大规模推广使用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的再生沙质土壤改良剂及其制备方法的结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的再生沙质土壤改良剂，其较佳的具体实施方式是：

包括90%质量份的城市污水厂污泥，10%质量份的腐植酸钠。

所述腐植酸钠为褐煤制成的腐植酸钠。

本发明的上述的再生沙质土壤改良剂的制备方法，包括步骤：

首先，用风化褐煤制备腐植酸钠；

然后，按质量比称取90份城市污水厂污泥和10份腐植酸钠进行混合、搅拌30min；

之后，进行分装、检验工序。

所述制备腐植酸钠的过程包括：

首先，取风化褐煤放入烧杯中，加入去离子水、NaOH和Na₂CO₃，搅拌均匀；

之后，在室温下抽提2小时，用布氏漏斗过滤，滤液在70°C下烘干，制成腐植酸钠产品。

褐煤是一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色的低级煤。褐煤是煤化程度最低的煤种，为泥炭在适度的压力下转变而成，煤化程度介于泥炭和烟煤之间，含水量高，在空气中易风化。褐煤中含有丰富的腐殖酸类物质，碳含量低，氧含量高，氢含量变化大，其中的挥发分一般在45-55%。褐煤中的腐植酸含量可达60%左右。腐植酸是一种多极性官能团物质，可生成水溶性盐类，具有良好的配位、螯合和化学反应能力，具备良好的化学改性条件。腐植酸可以与土壤中的亲水性单体发生共聚反应，使吸水性高分子结构中引入更多的亲水性官能团，发挥多样性沁水官能团的协同吸水和保水作用。

本发明创造性地将城市污水厂污泥和褐煤原料结合在一起，生产出一种适用于沙质土壤改良的再生廉价材料，为沙质土壤和沙漠治理提供了一种新思路、新方法。本发明的再生沙质土壤改良剂生产工艺简单，原材料和生产成本低廉，适宜大规模推广使用。

本发明为城市污水厂产生的大量污泥找到了一种切实可行的再生利用途径。污泥中含有的大量有机质可为沙质土壤提供充足的养分；污泥中富含氮、磷等营养物质，可提供土壤肥力；污泥中含有PAM等高分子聚合物（污水厂中污水处理和污泥浓缩过程中投加的混凝剂和絮凝剂），可显著提高沙质土壤中的有机质含量。

由褐煤制得的腐植酸钠是一种良好的保水剂材料，这一点在沙质土壤治理中至关重要。

具体实施例中：

褐煤产自宝日希勒煤业有限责任公司（以下简称宝煤公司）。宝煤公司位于内蒙古自治区呼伦贝尔草原中部。宝日希勒矿区已探明地质储量105亿吨，国家计委审批总体规划面积232平方公里，总地质储量54.24亿吨。煤层埋藏浅、倾角小、厚度大、赋存条件好；煤质属低硫、低磷、中低灰份的优质褐煤，可燃基低位发热量在3500-4000大卡／千克之间。

褐煤的元素组成如下表1所示。

表1宝日褐煤元素组成一览表

城市污水厂污泥取自北京市密云檀州污水处理厂，含水率在80-90%之间。

该沙质土壤改良剂以质量百分比表示，其化学组成为：城市污水厂污泥90%，腐植酸钠10%。

再生沙质土壤改良剂的制备方法，其包括以下步骤：

（1）腐植酸钠的制备：取一定量的风化褐煤制备腐植酸钠，之后备用；

（2）备料：分别按质量比称取90份城市污水厂污泥和10份腐植酸钠；

（3）混合、搅拌：将称好的污泥和腐植酸钠进行充分混合、搅拌30min；

（4）分装：将混合均匀的混合物料取样检验，检验合格后进行计量包装，即为再生沙质土壤改良剂成品。

本发明的技术特点和优点：

（1）本发明为城市污水厂产生的大量污泥找到了一种切实可行的再生利用途径。污泥中含有的大量有机质可为沙质土壤提供充足的养分；污泥中富含氮、磷等营养物质，可提供土壤肥力；污泥中含有PAM等高分子聚合物（污水厂中污水处理和污泥浓缩过程中投加的混凝剂和絮凝剂），可显著提高沙质土壤中的有机质含量。

（2）由褐煤制得的腐植酸钠是一种良好的保水剂材料，这一点在沙质土壤治理中至关重要。

（3）本发明创造性地将城市污水厂污泥和褐煤原料结合在一起，生产出一种适用于沙质土壤改良的再生廉价材料。

（4）本发明为沙质土壤和沙漠治理提供了一种新思路、新方法。

（5）本发明的再生沙质土壤改良剂生产工艺简单，原材料和生产成本低廉，适宜大规模推广使用。

具体实施例：

如附图1所示，首先将褐煤制成腐植酸钠。具体步骤如下：取一定量的风化褐煤放入烧杯中，加入去离子水、NaOH和Na₂CO₃，搅拌均匀。之后，在室温下抽提2小时，用布氏漏斗过滤，滤液在70°C下烘干，即达到腐植酸钠产品。在实验室条件下，1000g风化褐煤煤样可制得630-690g腐植酸钠。之后，分别按质量比称取90份城市污水厂污泥和10份腐植酸钠进行充分混合、搅拌30min。最后，将混合均匀的混合物料取样检验，检验合格后进行计量包装，即制得再生沙质土壤改良剂成品。

具体应用实例：

通过室内盆栽试验，在花盆中种植菖蒲，研究了新型再生沙质土壤改良剂在不同施用率（0，5%，10%，15%，20%）对沙质土壤的影响。结果表明：施加新型再生沙质土壤改良剂可降低沙质土壤的密度并提高沙质土壤的孔隙度，明显降低沙质土壤中砂粒的含量，提高沙质土壤中的土壤黏粒的含量,使原来无黏粒的沙土生长出少量土壤黏粒。对于四种不同沙质土壤改良剂施用率，随着土壤改良剂施用率的增加，菖蒲的长势越好、植株和根茎越大。这些指标表明，施用新型再生沙质土壤改良剂能有效地改善沙质土壤物理特性，增强沙土的保水能力。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种再生沙质土壤改良剂，其特征在于，包括90%质量份的城市污水厂污泥，10%质量份的腐植酸钠。

2.根据权利要求1所述的再生沙质土壤改良剂，其特征在于，所述腐植酸钠为褐煤制成的腐植酸钠。

3.一种权利要求1或2所述的再生沙质土壤改良剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：

首先，用风化褐煤制备腐植酸钠；

然后，按质量比称取90份城市污水厂污泥和10份腐植酸钠进行混合、搅拌30min；

之后，进行分装、检验工序。

4.根据权利要求3所述的再生沙质土壤改良剂的制备方法，其特征在于，所述制备腐植酸钠的过程包括：

首先，取风化褐煤放入烧杯中，加入去离子水、NaOH和Na₂CO₃，搅拌均匀；

之后，在室温下抽提2小时，用布氏漏斗过滤，滤液在70°C下烘干，制成腐植酸钠产品。

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