CN105684588A - 一种利用再生水修复滨海盐碱化农用地土壤的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及污水资源化及土壤修复的技术领域，尤其是一种利用再生水修复滨海盐碱化农用地土壤的方法。将再生处理的再生水通过再生水源与待修复盐碱地之间设置的沟渠再次强化处理后输送至盐碱地中，进行大水漫灌，进行再生水蓄存泡田，而后通过待修复盐碱地铺设的排水处理系统将水排干，然后再次引入新的再生水，进行再次泡田，连续反复泡田对待修复盐碱地进行洗盐处理，待表层土壤含盐量低于0.3％时，向待修复盐碱地种植作物，并在作物生长期间及收获后均对待修复盐碱地输送再生水进行灌溉，达到促进表层土壤盐分向深层土壤运移实现持续压盐的目的，本发明通过再生水洗盐迅速降低中重度盐碱地土壤的盐分，利用作物生长期和收获后再生水的充裕灌溉，达到提供作物生长必需水分和促进表层土壤盐分向深层土壤运移从而实现持续压盐的目的。

Description

一种利用再生水修复滨海盐碱化农用地土壤的方法
技术领域
本发明涉及污水资源化及土壤修复的技术领域，尤其是一种利用再生水修复滨海盐碱化农用地土壤的方法。
背景技术
采用大量水资源灌溉治理盐碱地是一个重要的措施。因盐碱地种植作物要比一般地区浇灌更多的水，除维持植物正常生长需要的用水外，开春需要“大水洗盐”，冬季上冻前需要充足的水进行冻水灌溉。但是随着社会工业的发展以及人口的不断增多，淡水资源这一个占世界水资源总量不到3％的资源用以灌溉治理盐碱地就显得十分短缺。所以，通过寻求别的水资源来进行对盐碱地灌溉治理是一个新的方向。滨海地区水资源短缺，为节省淡水资源，滨海缺水地区已开发咸水来(包括微咸水、咸水等)灌溉治理盐碱地种植作物，但均不能满足可持续农业的要求。究其原因是在于盐渍土灌溉咸水不仅需要大量抽取地下水引起海水进一步入侵地下含水层，同时该区高含盐的地下水浇灌盐渍土壤又会带来新的盐分，加速土壤盐渍化的进程。因此，需要寻找替代淡水资源治理滨海盐碱地种植作物。
再生水是滨海地区一种重要的水资源。在滨海地区，由于人才口密度大，城镇化程度高，污水产生量大，雨水收集量也大，经处理达标后的尾水或雨水即可再生回用。但目前缺乏应用再生水灌溉修复盐碱化农用地土壤的技术，更缺乏利用再生水改良和治理滨海盐碱地的技术。因此，需要开发新技术以合理开发利用再生水改良滨海盐碱化农用地土壤。
经过对现有技术文献的检索发现，杨永利等在《北京林业大学学报》，2006,28(增刊1)：85-91上发表的“再生水灌溉对天津滨海盐碱地绿地土壤的影响”一文中，提到采用水质为重盐碱水的生物化工制药厂再生水灌溉滨海盐碱地绿地。李玲等在《土壤通报》，2013,44(2)：450-454上发表的“造纸废水灌溉对盐碱芦苇湿地土壤活性氮的影响”一文中，以造纸废水作为再生水灌溉修复滨海湿地土壤。但工业废水原水或未达标尾水(GB20922-2007)作为再生水时，成分复杂，水量与水质均不稳定的缺点限制了该类技术的应用。同时，所灌溉土壤为非农用地土壤，缺乏必要的抑制返盐措施，土壤灌溉改良后会很快就出现返盐，引起土壤再次盐渍化。目前尚未有再生水用于滨海盐碱化农用地土壤的报道。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用再生水修复滨海盐碱化农用地土壤的方法。
为实现上述目的，本发明采用技术方案为：
一种利用再生水修复滨海盐碱化农用地土壤的方法，将经再生处理的再生水通过再生水源与待修复盐碱地之间设置的沟渠，在沟渠内对再生水源再次强化处理，而后输送至盐碱地中，进行大水漫灌，用强化处理的再生水蓄存泡田，待泡田水中盐分浓度与盐碱土中盐分浓度达到平衡(即，泡田约3天)后通过待修复盐碱地铺设的排水处理系统将水排干，然后再次引入新的强化处理的再生水，进行再次泡田，连续反复泡田对待修复盐碱地进行洗盐处理，待表层土壤含盐量低于0.3％时，向待修复盐碱地种植作物，并在作物生长期间及收获后均对待修复盐碱地输送强化处理的再生水进行灌溉，达到促进表层土壤盐分向深层土壤运移实现持续压盐的目的，进而实现滨海盐碱化农用地土壤的修复。
在所述再生水源与待治理盐碱地之间，铺设再生水生态输送沟渠，沟渠的沟底铺设砾石或卵石，并接种异养硝化-好氧反硝化微生物，进而形成异养硝化-好氧反硝化生物膜，使再生水通入沟渠中进行强化再生水中营养盐和有机物的联合去除，实现再生水输送过程中的强化处理。
所述砾石或卵石的铺设厚度为10-50cm；所述异养硝化-好氧反硝化微生物为芽孢杆菌、沙雷氏菌、产碱菌、不动杆菌、节细菌及黄杆菌中的一种或几种，其接种量为1g/m3。
所述洗盐处理过程中强化处理的再生水输送至盐碱地中进行大水漫灌是使淹没盐碱地5-30cm。
所述作物生长期间及收获后均对待修复盐碱地输送强化处理的再生水进行灌溉是使淹没耕作层5-20cm。
所述作物为农作物。所述农作物为鲁梅克斯、甜菜、甜高粱、番茄、青花菜、甘蓝、黄秋葵、甜瓜、葡萄、苹果、梨树中的一种或几种。
本发明所具有的优点：
采用本发明方法有效克服滨海缺水盐渍土区大片盐碱化农用地土壤因无淡水水源进行修复治理和农业灌溉而荒置的难题。进而获得稳定而充沛的淡水，并将淡水供应于滨海缺水的盐渍土区的农作物生长。
由此采用本发明的方法，利用再生水水量大、供应稳定且充沛的优点，通过高强度灌水洗盐，可短时间内达到盐碱地农田改良治理效果，通过再生水生态输送、再生水洗盐、再生水灌溉压盐等措施，使耕作层盐分迅速低于0.3％，作物生长期内坚持用再生水灌溉，可为作物生长提供充裕的水分，利于作物的高产，同时实现盐碱地的持续压盐。而对照未改良治理田地，耕层土壤平均含盐量为0.3-0.8％。同时保证再生水的稳定稳质供应，快速降低盐碱地土壤盐分，修复治理滨海盐碱化农用地土壤，并于作物生长期内坚持再生水灌溉实现盐碱地的持续压盐。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进一步说明，然而本发明并不局限于以下实施例。
本发明利用再生水修复滨海盐碱化农用地土壤是通过建立再生水输送系统；建立待修复盐碱地排水系统；再生水洗盐；再生水灌溉与压盐。本发明操作简单，节省滨海地区淡水资源，适合在滨海盐渍土区广泛应用，可以促进我国滨海盐渍土区农业生产的可持续发展。本发明通过再生水洗盐迅速降低中重度盐碱地土壤的盐分，利用作物生长期和收获后再生水的充裕灌溉，达到提供作物生长必需水分和促进表层土壤盐分向深层土壤运移从而实现持续压盐的目的。
所述再生水要求为达标排放尾水或雨水，水质标准参考国家回用水标(GB20922-2007)，再生水生态输送沟渠建构过程中沟底异养硝化-好氧反硝化生物膜接种具有异养硝化-好氧反硝化功能的微生物，并不仅限于接种专利实施例中所使用的异养硝化-好氧反硝化菌株。
所述待修复盐碱地要有排水系统，以确保修复效果，排水系统为各种农用地排水系统，并不仅限于专利实施例中提到的排水沟和暗管。
实施例1
黄河三角洲地区重度盐碱地(含盐量为0.8％)进行再生水修复。而后于偏远地区生活污水处理构筑物末端出水与待修复重度盐碱地之间铺设再生水输送沟渠，沟底铺设卵石，而后喷洒接种异养硝化-好氧反硝化菌液以构筑异养硝化-好氧反硝化卵石层。同时农田有设有排水暗管与排水沟渠若干，以保障农田排水和控制地下水位。
其中，异养硝化-好氧反硝化菌为芽孢杆菌，将芽孢杆菌用浓度为0.2mol/L的磷酸缓冲液(pH＝7.0)重悬，重悬液中芽孢杆菌含量为1g/L，得异养硝化-好氧反硝化菌液，异养硝化-好氧反硝化菌液喷洒在卵石上，喷洒量为1g/m3。
而后将再生处理的偏远地区生活污水处理构筑物末端流出的再生水流经上述铺设的沟渠通过沟渠中形成异养硝化-好氧反硝化生物膜，使再生水进行强化再生使水中营养盐和有机物的联合去除，实现再生水输送过程中的深度处理。将强化处理的再生水输送至盐碱地中，进行大水漫灌，漫灌是使淹没盐碱地5cm，进行强化处理的再生水蓄存泡田，泡田3天使水中盐分浓度与盐碱土盐分浓度达到平衡，而后通过待修复盐碱地铺设的排水处理系统将水排干，然后再次引入新的强化处理的再生水，进行再次泡田，连续反复30次的泡田对待修复盐碱地进行洗盐处理，待表层土壤含盐量降至0.3％时，向待修复盐碱地种植耐盐作物鲁梅克斯、甜菜与甜高粱，并在作物生长期间及收获后对待修复盐碱地输送强化处理的再生水进行灌溉，灌溉使淹没耕作层5cm，种植结束，与对照土壤(含盐量为0.8％)未改良相比，产量提高70％，同时盐碱化土壤得到有效洗盐。
实施例2
应用再生水修复黄河三角洲地区中度盐碱化土壤，盐碱地埋设暗管排水。城镇生活污水处理厂末端出水与中度盐碱地之间铺设再生水输送沟渠，并构建异养硝化-好氧反硝化砾石层，沟底铺设砾石喷洒接种异养硝化-好氧反硝化菌液以构筑异养硝化-好氧反硝化砾石层，同时中度盐碱化土壤设有排水暗管与排水沟渠若干，以保障土壤排水和控制地下水位。
其中，异养硝化-好氧反硝化菌为芽孢杆菌、沙雷氏菌、产碱菌与不动杆菌，将芽孢杆菌、沙雷氏菌、产碱菌与不动杆菌用浓度为0.2mol/L的磷酸缓冲液(pH＝7.0)重悬，重悬液中芽孢杆菌、沙雷氏菌、产碱菌与不动杆菌的各自含量均为0.25g/L，得异养硝化-好氧反硝化菌液，异养硝化-好氧反硝化菌液喷洒在砾石上，喷洒量为1g/m3。
而后将再生处理的偏远地区生活污水处理构筑物末端流出的再生水流经上述铺设的沟渠通过沟渠中形成异养硝化-好氧反硝化生物膜，使再生水进行强化再生使水中营养盐和有机物的联合去除，实现再生水输送过程中的深度处理。将强化处理的再生水输送至盐碱地中，进行大水漫灌，漫灌是使淹没盐碱地15cm，进行强化处理的再生水蓄存泡田，泡田3天使水中盐分浓度与盐碱土盐分浓度达到平衡，而后通过待修复盐碱地铺设的排水处理系统将水排干，然后再次引入新的强化处理的再生水，进行再次泡田，连续反复15次的泡田对待修复盐碱地进行洗盐处理，待表层土壤含盐量从0.4％下降至0.1％时，向待修复盐碱地种植蔬菜青花菜、甘蓝、黄秋葵与甜瓜，并在作物生长期间及收获后均对待修复盐碱地输送强化处理的再生水进行灌溉，灌溉使淹没耕作层10cm，种植结束，均获得丰产。与对照未改良土壤(含盐量为0.4％)相比，产量提高50％，而农田土壤并未再次盐碱化。
实施例3
环渤海滨海地区轻度盐碱化果园土壤应用再生水修复。城市污水处理厂排水口与盐碱化果园之间铺设再生水输送沟渠并构建异养硝化-好氧反硝化砾石层，沟底铺设砾石喷，并洒接异养硝化-好氧反硝化菌株液以构筑异养硝化-好氧反硝化砾石层，农用地设有排水沟渠若干以保障排水。
其中，异养硝化-好氧反硝化菌为产碱菌、不动杆菌、节细菌及黄杆菌，将产碱菌、不动杆菌、节细菌及黄杆菌用浓度为0.2mol/L的磷酸缓冲液(pH＝7.0)重悬，重悬液中产碱菌、不动杆菌、节细菌及黄杆菌的各自含量均为0.25g/L，得异养硝化-好氧反硝化菌液，异养硝化-好氧反硝化菌液喷洒在砾石上，喷洒量为1g/m3。
而后将再生处理的偏远地区生活污水处理构筑物末端流出的再生水流经上述铺设的沟渠通过沟渠中形成异养硝化-好氧反硝化生物膜，使再生水进行强化再生使水中营养盐和有机物的联合去除，实现再生水输送过程中的深度处理。将强化处理的再生水输送至盐碱地中，进行大水漫灌，漫灌是使淹没盐碱地30cm，进行强化处理的再生水蓄存泡田，泡田3天使水中盐分浓度与盐碱土盐分浓度达到平衡，而后通过待修复盐碱地铺设的排水处理系统将水排干，然后再次引入新的强化处理的再生水，进行再次泡田，连续反复3次的泡田对待修复盐碱地进行洗盐处理，待表层土壤含盐量从0.3％下降至0.2％，向待修复盐碱地种植葡萄、苹果与梨树，并在作物生长期间及收获后均对待修复盐碱地输送强化处理的再生水进行灌溉，灌溉使淹没耕作层20cm，其中种植过程中葡萄、苹果与梨树生长正常，与对照未改良土壤(含盐量为0.3％)相比，产量提高20％，而果园土壤并未再次盐碱化。

Claims (7)

1.一种利用再生水修复滨海盐碱化农用地土壤的方法，其特征在于：将经再生处理的再生水通过再生水源与待修复盐碱地之间设置的沟渠，在沟渠内对再生水源再次强化处理，而后输送至盐碱地中，进行大水漫灌，用强化处理的再生水蓄存泡田，待泡田水中盐分浓度与盐碱土中盐分浓度达到平衡后通过待修复盐碱地铺设的排水处理系统将水排干，然后再次引入新的强化处理的再生水，进行再次泡田，连续反复泡田对待修复盐碱地进行洗盐处理，待表层土壤含盐量低于0.3％时，向待修复盐碱地种植作物，并在作物生长期间及收获后均对待修复盐碱地输送强化处理的再生水进行灌溉，达到促进表层土壤盐分向深层土壤运移实现持续压盐的目的，进而实现滨海盐碱化农用地土壤的修复。
2.按权利要求1所述的利用再生水修复滨海盐碱化农用地土壤的方法，其特征在于：在所述再生水源与待治理盐碱地之间，铺设再生水生态输送沟渠，沟渠的沟底铺设砾石或卵石，并接种异养硝化-好氧反硝化微生物，进而形成异养硝化-好氧反硝化生物膜，使再生水通入沟渠中进行强化再生水中营养盐和有机物的联合去除，实现再生水输送过程中的强化处理。
3.按权利要求2所述的利用再生水修复滨海盐碱化农用地土壤的方法，其特征在于：所述砾石或卵石的铺设厚度为10-50cm；所述异养硝化-好氧反硝化微生物为芽孢杆菌、沙雷氏菌、产碱菌、不动杆菌、节细菌及黄杆菌中的一种或几种。
4.按权利要求1所述的利用再生水修复滨海盐碱化农用地土壤的方法，其特征在于：所述洗盐处理过程中强化处理的再生水输送至盐碱地中进行大水漫灌是使淹没盐碱地5-30cm。
5.按权利要求1所述的利用再生水修复滨海盐碱化农用地土壤的方法，其特征在于：所述作物生长期间及收获后均对待修复盐碱地输送强化处理的再生水进行灌溉是使淹没耕作层5-20cm。
6.按权利要求1所述的利用再生水修复滨海盐碱化农用地土壤的方法，其特征在于：所述作物为农作物。
7.按权利要求1所述的利用再生水修复滨海盐碱化农用地土壤的方法，其特征在于：所述农作物为鲁梅克斯、甜菜、甜高粱、番茄、青花菜、甘蓝、黄秋葵、甜瓜、葡萄、苹果、梨树中的一种或几种。
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Inventor after: Lv Jian

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GR01 Patent grant
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EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20160622

Assignee: Xining Zhide environmental sanitation equipment Machinery Manufacturing Co.,Ltd.

Assignor: YANTAI INSTITUTE OF COASTAL ZONE RESEARCH, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES

Contract record no.: X2021210000021

Denomination of invention: A method of using reclaimed water to repair coastal saline alkali agricultural soil

Granted publication date: 20171114

License type: Common License

Record date: 20210512

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
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Application publication date: 20160622

Assignee: Dongying delta breeding Co.,Ltd.

Assignor: YANTAI INSTITUTE OF COASTAL ZONE RESEARCH, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES

Contract record no.: X2021210000036

Denomination of invention: A method for repairing coastal saline alkali agricultural land soil with reclaimed water

Granted publication date: 20171114

License type: Common License

Record date: 20210819

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