CN107573149A - 一种用于海绵城市的绿化种植土 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于海绵城市的绿化种植土，各组分及其所占质量百分比包括：钢渣15～30％，石英砂5～15％，木屑5～10％，原土40～60％，添加剂0～10％，膨胀珍珠岩2～5％。本发明利用钢渣和酸性种植土，同时实现酸性土壤的改良以及消除钢渣胶凝性的目的；利用钢渣的多孔性并结合石英砂的疏水性、膨胀珍珠岩和木屑的透气性等，改善所得种植土的透水性的透气性；同时利用氨法脱硫副产物、烧结机头除尘灰、钢渣等废弃物有效提升所得种植土的营养元素含量；本发明所得种植土可同时满足植物的生长需求以及对雨水的渗透要求，有效解决目前钢渣等工业废弃物资源化利用及天然土壤的稀缺问题，具有重要的经济和环境效益。

Description

一种用于海绵城市的绿化种植土

技术领域

本发明属于园林绿化领域，具体指一种用于海绵城市建设的绿化种植土。

背景技术

随着我国城市化建设的发展及人们对生活质量要求的提高，园林绿化在城市设施建设中的比例不断提高。园林绿化设施一方面给人们带来休闲的同时，还在净化空气和处理污水以及降低城市积水方面发挥了不小的作用。我国于2015年11月出台《关于推进海绵城市建设的指导意见》，并指出：建设海绵城市，要综合采取“渗、蓄、滞、净、用、排”等措施，最大限度减少城市开发对生态环境的影响，将70％的降雨就地消纳和利用。随之，全国各地海绵城市建设项目逐渐开展。下沉式绿地、雨水花园、植草沟等是海绵城市建设的主要技术手段，一方面通过植物的根系截留和植物的自身生长，吸附及吸收污染物；另一方面通过土壤的吸水截留作用减少雨水径流，从而降低城市内涝风险。

然而，目前用于园林绿化植物生长的种植土普遍存在粘性大、透水率低等问题，不能满足海绵城市建设中对的透水率指标要求。钢渣是冶金炼钢流程中的一种固体废弃物，钢渣疏松多孔的结构及丰富的硅镁钙资源，适合作为种植土的来源，补充目前天然土壤稀缺及营养素缺乏的问题，同时可以在海绵城市建设中发挥削减雨水量及雨水污染物的目的。

将钢渣应用于绿化种植土时，必须攻克两大技术难题。1)钢渣的胶凝性问题，钢渣在一定条件下，具有如水泥类似的胶凝性，直接用于土壤中，造成土壤的板结；2)钢渣的碱性问题，钢渣是碱性渣，用于土壤后，造成土壤的pH值的异常偏高。以上两大问题，导致钢渣不能直接用于土壤。国内外研究机构陆续开展了钢渣应用于土壤方面的研究。如唐拴虎发明了一种用于酸性硫酸盐土壤改良剂及其制备方法(申请号：201210445625.X)，采用30～67份改酸物质、30～67份含磷物质和2～5份微量元素制备硫酸盐土壤改良剂，在较好的中和酸性硫酸盐土壤中的酸的同时，能够明显增加土壤有效磷含量，其中钢渣是作为含磷物质掺入其中。朱李俊发明了一种酸性土壤的改良剂(申请号：201510266177.0)，改良剂组成为：钢渣30～50重量份，熟污泥100～150重量份。改良原理是利用钢渣的碱性和熟污泥中的有机质，在改良土壤酸性的同时，降低土壤中重金属的有效性。周旻发明了一种适用砷污染土壤的钢渣脱硫石膏基土壤固化剂，包括钢渣40～45％、脱硫石膏15～25％、矿渣22～30％、水泥熟料7～10％和激发剂3％，利用上述土壤固化剂以化学包裹及同相置换固化的方式对砷进行固化稳定化。肖宇哲发明了一种利用废钢渣制备水泥混合剂的钢渣处理工艺(申请号：201510921810.5)，首先将钢渣按尺寸大小分为三级，将大尺寸返回转炉重炼，将中尺寸的的钢渣破碎，并与小尺寸的钢渣混合改良，并向改良后的混合料中加入石灰或石膏混合，经脱硫后即可制得高硬性水泥混合剂。上述专利主要是利用钢渣的碱性、胶凝剂和营养元素等特征对土壤进行改良，不能同时满足种植和透水要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种酸性绿化种植土改良方法，可同时满足对植物的种植需求以及对雨水的渗透需求，有效解决目前钢渣等工业废弃物资源化利用及天然土壤的稀缺问题，具有重要的经济和环境效益。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于海绵城市的绿化种植土，各组分及其所占质量百分比为：钢渣15～30％，石英砂5～15％，木屑5～10％，原土40～60％，添加剂0～10％，膨胀珍珠岩2～5％。

优选的，所述添加剂所占质量百分比为1～8％。

上述方案中，所述钢渣的粒径为0.5～0.75mm；石英砂的粒径为0.35～0.5mm。

上述方案中，所述钢渣为炼钢副产物经选铁后的尾渣，其含铁量低于1％(质量)，碱性pH值为8～10(参考土壤pH值的测定方法GB/T 7859-1987)。

上述方案中，所述石英砂的主要成分为SiO₂，SiO₂含量大于95％(质量)。

上述方案中，所述木屑为木材加工后的废弃物，其含水率小于5％(质量)，其粒径为1mm以下。

上述方案中，原土为采自公园、绿地、农田、河岸等区域的酸性种植土，其pH值为4.5～6.5。

上述方案中，添加剂由氨法脱硫副产物硫酸铵和烧结机头除尘灰按(3～5):(5～7)的质量比混合而成；所述氨法脱硫副产物硫酸铵的含N量19～21wt％，烧结机头除尘灰的含K量4～15wt％。

上述一种用于海绵城市的绿化种植土的制备方法，包括如下步骤：

1)原料称取，各原料所占质量百分比为：钢渣15～30％，石英砂5～15％，木屑5～10％，原土40～60％，添加剂0～10％，膨胀珍珠岩2～5％；

2)将称取的钢渣与原土混合，并加入两者重量1～2倍的水，投入混料机中混合，为保证混料均匀，控制混料时间20～40min，混料速度350～500r/min；然后用压滤机滤去水份，用烘干机继续烘至水份小于1％，再在混料机中投入石英砂、木屑、添加剂及膨胀珍珠岩，在混料机中混匀10～20min，混料速度200～300r/min，即得所述绿化种植土。

本发明的原理为：(1)利用钢渣的碱性改良酸性土壤，同时利用土壤中的酸性成份中和钢渣的碱性，达到既改良酸性土壤又消除钢渣的胶凝性的目的；(2)利用钢渣的多孔性及石英砂的疏水性的特点，提高种植土的透水率；(3)钢渣自身所含碱性物质与土壤中重金属离子发生反应生成沉淀，减少土壤中重金属的富集，同时减少土壤中种植植物对重金属离子的吸收，减轻了重金属对土壤及种植作物的毒害问题；通过本发明的合理配比，使土壤中重金属离子含量达到较低水平；(4)利用氨法脱硫副产物硫酸铵提高种植土的含氮量，利用烧结机头除尘灰提高种植土的含钾量，利用钢渣提高种植土的含磷量；通过物料间的优化配比，使土壤中NPK有益元素达到合理配置，使改良后的土壤达到种植土所需的营养级别，有利于土壤对植物生长促进作用的发挥；同时，氨法脱硫副产物硫酸铵还可以与机头除尘灰氯化钾发生复分解发反应，生成硫酸钾与氯化铵，硫酸钾可适应用大部分植物种植，避免了氯化钾对某些忌氯植物产生危害的问题；此外，氨法脱硫副产物硫酸铵和烧结机头除尘灰含有少量重金属元素，而本发明通过钢渣的配入，使得这些重金属离子在钢渣的碱性条件下生成沉淀而去除，进一步保证植物生长环境；(5)利用膨胀珍珠岩和木屑提高土壤的透气性并减轻土壤密度。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)制备的种植土既满足国标(CJ/T340-2011绿化种植土)要求，又满足海绵城市技术指南中对种植土的透水系数要求(大于6.0×10^－5m/s)。

2)良好的透水特性，可减轻城市内涝，降低城市积水的风险，在全国海绵城市建设中具有广泛的应用前景。

3)对pH范围为4.5～6.5的酸性土壤，可使其改良至中性至弱碱性范围内。

4)减少对天然土壤的使用，增加钢渣等冶金固废的使用量，保护了自然生态环境。

5)由于含有多种营养元素：氮、磷、钾、硅、镁、钙等，提高了土壤肥力，使植物生长更加茂盛，更具有景观价值。

6)钢渣的多孔结构可吸附土壤中重金属，从而抑制重金属在地下水中的转移。

7)本发明制备工艺简单，流程短，易于市场推广及实施。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但是本发明并不限于下述实施例。

以下实施例中，所述绿化种植土的性能测试方法分别为：pH值-电位法，透水系数-环刀法，全盐量--质量法，密度-环刀法，有机质-重铬酸钾氧化法，非毛管孔隙度-环刀法，碱解氮-碱解扩散法，有效磷-钼锑抗比色法，速效钾-火焰光度法。

实施例1

一种用于海绵城市的绿化种植土，其制备方法包括如下步骤：

1)按配比称取各原料，各原料所占质量百分比为：0.5～0.75mm钢渣15％，0.35～0.5mm石英砂10％，1mm以下木屑5％，pH值为4.5的原土(酸性种植土)60％，添加剂6％(其中：含氮量20％的氨法脱硫副产物硫酸铵2.4％，含钾量为10％的烧结机头电除尘灰3.6％)，膨胀珍珠岩4％；

2)将称取的钢渣与原土混合，并加入两者重量1.5倍的水，投入混料机中混合，为保证混料均匀，控制混料时间20min，混料速度350r/min；然后用压滤机滤去水份，用烘干机继续烘至水份小于1％，再在混料机中投入称取的石英砂、木屑、添加剂及膨胀珍珠岩，在混料机中混匀15min，混料速度250r/min，即得所述用于海绵城市的绿化种植土。

经测试，本实施例所得绿化种植土的各项性能指标如下：pH值为7.2，透水系数为7.0×10^-5，全盐量为1.0ms/cm，密度为1.2mg/m³，有机质为13g/kg，非毛管孔隙度为9.5％，碱解氮含量56.3mg/kg，有效磷含量9.2mg/kg，速效钾含量65.8mg/kg；满足国标CJ/T340-2011绿化种植土及海绵城市技术指南中对土壤的透水性能要求。

实施例2

一种用于海绵城市的绿化种植土，其制备方法包括如下步骤：

1)按配比称取各原料，各原料所占质量百分比为：0.5～0.75mm钢渣20％，0.35～0.5mm石英砂8％，1mm以下木屑8％，pH值为5.0的原土(酸性种植土)55％，添加剂5％(其中：含氮量20％的氨法脱硫副产物硫酸铵2％，含钾量为15％的烧结机头电除尘灰3％)，膨胀珍珠岩4％；

2)将称取的钢渣与原土混合，并加入两者重量1.5倍的水，投入混料机中混合，为保证混料均匀，控制混料时间30min，混料速度400r/min；然后用压滤机滤去水份，用烘干机继续烘至水份小于1％，再在混料机中投入称取的石英砂、木屑、添加剂及膨胀珍珠岩，在混料机中混匀20min，混料速度300r/min，即得所述用于海绵城市的绿化种植土。

经测试，本实施例所得绿化种植土的各项性能指标如下：pH值为7.5，透水系数为8.0×10^-5，全盐量为0.9ms/cm，密度为1.3mg/m³，有机质为12g/kg，非毛管孔隙度为10.3％，碱解氮含量54.8mg/kg，有效磷含量10.3mg/kg，速效钾含量69.8mg/kg。

实施例3

一种用于海绵城市的绿化种植土，其制备方法包括如下步骤：

1)按配比称取各原料，各原料所占质量百分比为：0.5～0.75mm钢渣25％，0.35～0.5mm石英砂10％，1mm以下木屑10％，pH值为5.0的原土(酸性种植土)50％，添加剂2％(其中：含氮量20％的氨法脱硫副产物硫酸铵0.8％，含钾量为8％的烧结机头电除尘灰1.2％)，膨胀珍珠岩3％；

2)将称取的钢渣与原土混合，并加入两者重量2倍的水，投入混料机中混合，为保证混料均匀，控制混料时间40min，混料速度400r/min；然后用压滤机滤去水份，用烘干机继续烘至水份小于1％，再在混料机中投入称取的石英砂、木屑、添加剂及膨胀珍珠岩，在混料机中混匀10min，混料速度250r/min，即得所述用于海绵城市的绿化种植土。

经测试，本实施例所得绿化种植土的各项性能指标如下：pH值为7.4，透水系数为9.5×10^-5，全盐量为0.5ms/cm，密度为1.32mg/m³，有机质为11g/kg，非毛管孔隙度为12.3％，碱解氮含量52.6mg/kg，有效磷含量12.3mg/kg，速效钾含量60.2mg/kg。

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。以上实施例仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明原料前提下，所作出的若干改进，也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于海绵城市的绿化种植土，各组分及其所占质量百分比包括：钢渣15～30％，石英砂5～15％，木屑5～10％，原土40～60％，添加剂0～10％，膨胀珍珠岩2～5％。

2.根据权利要求1所述的绿化种植土，其特征在于，所述添加剂所占质量百分比为1～8％。

3.根据权利要求1所述的绿化种植土，其特征在于，所述钢渣粒径为0.5～0.75mm；石英砂粒径为0.35～0.5mm。

4.根据权利要求1所述的绿化种植土，其特征在于，所述钢渣为炼钢副产物经选铁后的尾渣，其含铁量低于1％，其碱性pH值为8～10。

5.根据权利要求1所述的绿化种植土，其特征在于，所述石英砂的主要成分为SiO₂，SiO₂含量大于95％。

6.根据权利要求1所述的绿化种植土，其特征在于，所述木屑为木材加工后的废弃物，其含水率小于5％(质量)，其粒径为1mm以下。

7.根据权利要求1所述的绿化种植土，其特征在于，所述原土为采自公园、绿地、农田、河岸等区域的酸性种植土，其pH值为4.5～6.5。

8.根据权利要求1所述的绿化种植土，其特征在于，添加剂由氨法脱硫副产物硫酸铵和烧结机头除尘灰按(3～5):(5～7)的质量比混合而成；所述氨法脱硫副产物硫酸铵的含N量19～21wt％，烧结机头除尘灰的含K量4～15wt％。

9.权利要求1～8任一项所述用于海绵城市的绿化种植土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)原料称取，各原料所占质量百分比为：钢渣15～30％，石英砂5～15％，木屑5～10％，原土40～60％，添加剂0～10％，膨胀珍珠岩2～5％；

2)将称取的钢渣与原土混合，并加入两者重量1～2倍的水，投入混料机中混合，控制混料时间20～40min，混料速度350～500r/min；然后滤去水份、烘干至含水量小于1％，然后加入石英砂、木屑、添加剂及膨胀珍珠岩，以200～300r/min的速率混合均匀，即得所述绿化种植土。