CN109258393B - 一种以淤泥固化制备的种植土及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种以淤泥固化制备的种植土及其应用，所述种植土由以下重量份数组成的原料制成：淤泥70‑85份、淤泥固化剂5‑12份、木质素磺酸盐1‑3份、氯化钾2‑5份、草木灰3‑10份、钙镁磷肥2‑6份、碳酸氢铵1‑4份。本发明以淤泥固化制备的种植土应用于植被栽植中。本发明的种植土符合植被栽植初期养分吸收、植被生长规律，显著改善淤泥固化后土壤种植植物的生长状况，处理效果好，保护环境，资源再生利用。
Description
技术领域
本发明涉及淤泥的处理及其应用领域，具体是一种以以淤泥固化制备的种植土及其应用。
背景技术
湖底、河道隧道建设过程中往往会产生大量的淤泥，面对如此大量的淤泥，传统的处理方法往往采用简单堆放、自然干化，一方面它需要大量的场地进行淤泥的堆放，并且自然干化通常持续较长时间，在城市土地面积有限的情况往往造成了资源的大量浪费，另一方面堆放过程中同样可能会对堆放区域产生二次污染，因此寻找合理的淤泥处理方法一直是湖底清淤工程中面临的难题。关于淤泥处理方法有很多，比如利用淤泥进行堆肥发酵后制成有机肥，但由于生产成本相对较高，这种异地处理的方法并非是工程项目的首选，就地固化处理则是生产中广泛采用的方法。通过固化剂的添加，将湖底淤泥固化为工程性质良好的泥饼，用于工程的填方材料等，常见的固化剂有水泥、钢厂废渣、粉煤灰等。事实上湖底淤泥经过长年的沉积作用，其有机质和养分含量往往较高，并且在湖底隧道建设过程中往往对周围的植被和土壤造成很大的破坏，将淤泥转化为园林种植土，一方面解决淤泥的处理问题，实现了淤泥的安全处置和资源化永续利用，另一方面高有机质含量淤泥转化的种植土也有利于隧道建设过程中破坏植被的恢复。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种以淤泥固化制备的种植土，采用淤泥固化剂将淤泥固化后，用作种植土，防止污染环境，资源再生利用。
本发明提供的技术方案：一种以淤泥固化制备的种植土，由以下重量份数组成的原料制成：淤泥70-85份、淤泥固化剂5-12份、木质素磺酸盐1-3份、氯化钾2-5份、草木灰3-10份、钙镁磷肥2-6份、碳酸氢铵1-4份；
所述淤泥固化剂由以下重量份数组成的原料制成：凹凸棒土30-45份、改性硅藻土30-40份、氧化镁2-8份、聚合硫酸铁2-7份、氯化钙2-5份、硅酸钠4-9份、过氧化物0.5-2份、阳离子螯合物1-5份、次氯酸钙2-4份、壳聚糖1-3份、羟丙基甲基纤维素1-2份、改性淀粉2-3份、聚丙烯酰胺1-7份。
进一步的，一种以淤泥固化制备的种植土，由以下重量份数组成的原料制成：淤泥75-80份、淤泥固化剂8-10份、木质素磺酸盐1-3份、氯化钾3-4份、草木灰5-8份、钙镁磷肥3-5份、碳酸氢铵2-3份。
进一步的，所述过氧化物为过氧化钠、过氧化钾、过氧化钙、过氧化镁、过氧化锌、过一硫酸氢钾、过氧化锶中的一种或多种。
进一步的，所述阳离子螯合物是由螯合剂与金属离子螯合而成，其螯合剂选用乙二胺四乙酸(EDTA)、氨基三乙酸(NTA)、酒石酸(TA)、二羟乙基甘氨酸(DEG)中的一种或多种组合，金属离子选用镁离子、钙离子或铁离子。
进一步的所述改性硅藻土的制备方法：将硅藻土焙烧，降温，再加入氯化铁溶液中，恒温搅拌浸泡5-15min，减压浓缩干燥，最后加入Na2CO3溶液中，微波加热20-30min，然后除去上层溶液，真空抽滤，洗涤至中性，固液分离，烘干，粉碎得到改性硅藻土。
进一步的，所述淤泥选自河道淤泥、湖底淤泥、鱼塘淤泥中的一种或多种，所述淤泥的含水率为60％-85％。
一种以淤泥固化制备的种植土的应用其特征在于：用于植被、作物栽植中。
本发明的有益效果：
(1)本发明采用具有多孔结构的改性硅藻土，通过物理吸附，去除淤泥水份，同时水份还会慢慢伸入孔隙与其中的一些寄生物质发生化学反应，进一步吸收水份，这样的结构形成一个物理吸水和化学吸水两种同时存在的方式。改性硅藻土含有的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5等氧化物和有机质，在物理吸水过程中，淤泥中的水份沿着改性硅藻土表面分布扩展到其内孔隙中，氧化物与水发生反应，将水份子完全结合，达到固化的效果；
(2)本发明采用凹凸棒土作为固化剂的主要原料之一，凹凸棒土具有独特的层链状结构特征，具有强吸水性并具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力和一定的可塑性及粘结力，可以有效地除去诸如激素、农药、病毒、毒素和重金属离子等类物质，防止有害物质仍留在淤泥中，给人造成危害；
(3)本发明采用过氧化物等强氧化剂作为固化剂的主要原料，可以与水发生氧化反应，去除淤泥中的水份，同时生成碱性的氢氧化物，调节淤泥的酸性环境，改善淤泥特性；
(4)本发明采用壳聚糖、羟丙基甲基纤维素、改性淀粉作为固化剂主要原料，能够有效的吸附重金属、水解有机污染物，在降低污染的同时还能消除恶臭，利于污淤泥后续储存或填埋和固化后产物的应用；
(5)阳离子螯合物用于去除有毒的重金属离子，同时加入了减水剂和激发剂，激发土壤里面的氧化物反应吸水。
(6)本发明所述淤泥固化剂，与传统方法相比，原料简单易得，价格低廉固化过程简单、固化时间短，效率高，运输方便、处理费用低，固化后的污淤泥不会造成二次污染，传统固化时间是8-24h，采用本申请的淤泥固化剂固化淤泥后可快速将其进行后续的处理，节省工序时间。
(7)本发明采用淤泥固化剂将淤泥固化后，用作种植土，减少了工程中产生淤泥的废弃处置对大量土地的占有及对环境的污染，本发明的种植土符合植被栽植初期养分吸收、植被生长规律，显著改善淤泥固化后土壤种植植物的生长状况，处理效果好，保护环境，资源再生利用。
具体实施方式
以下实施例中采用的改性硅藻土其制备方法为：将硅藻土焙烧，降温，再加入氯化铁溶液中，恒温搅拌浸泡5-15min，减压浓缩干燥，最后加入Na2CO3溶液中，微波加热20-30min，然后除去上层溶液，真空抽滤，洗涤至中性，固液分离，烘干，粉碎得到改性硅藻土。
实施例1
一种以淤泥固化制备的种植土的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照以下重量份数的物质配制淤泥固化剂：凹凸棒土30份、改性硅藻土40份、氧化镁5份、聚合硫酸铁4份、氯化钙2.5份、硅酸钠5份、过氧化钾0.5份、阳离子螯合物1份、次氯酸钙2份、壳聚糖1份、羟丙基甲基纤维素1份、改性淀粉2份、聚丙烯酰胺6份。
(2)称取12份步骤(1)所得的淤泥固化剂和70份河道淤泥，将其充分混合，自然晾晒固化0.5-1h后，再加入1份木质素磺酸盐、4份氯化钾、10份草木灰、2份钙镁磷肥、1份碳酸氢铵，搅拌均匀制成种植土。
所述阳离子螯合物是由乙二胺四乙酸(EDTA)与镁离子螯合而成。
实施例2
一种以淤泥固化制备的种植土的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照以下重量份数的物质配制淤泥固化剂：凹凸棒土45份、改性硅藻土30份、氧化镁5份、聚合硫酸铁4份、氯化钙2份、硅酸钠5份、过氧化物0.5份、阳离子螯合物1份、次氯酸钙2份、壳聚糖1份、羟丙基甲基纤维素1份、改性淀粉2份、聚丙烯酰胺1.5份。
(2)称取5份步骤(1)所得的淤泥固化剂和85份湖底淤泥，将其充分混合，自然晾晒固化0.5-1h后，再加入2份木质素磺酸盐、2份氯化钾、3份草木灰、2份钙镁磷肥、1份碳酸氢铵，搅拌均匀制成种植土。
所述过氧化物为过氧化钙和过氧化镁，其中过氧化钙0.2份、过氧化镁0.3份。
所述阳离子螯合物是由氨基三乙酸(NTA)与铁离子螯合而成。
实施例3
一种以淤泥固化制备的种植土的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照以下重量份数的物质配制淤泥固化剂：凹凸棒土35份、改性硅藻土32份、氧化镁8份、聚合硫酸铁4份、氯化钙2份、硅酸钠6份、过氧化物1份、阳离子螯合物1份、次氯酸钙2份、壳聚糖1份、羟丙基甲基纤维素1份、改性淀粉2份、聚丙烯酰胺5份。
(2)称取7份步骤(1)所得的淤泥固化剂和80份鱼塘淤泥，将其充分混合，自然晾晒固化0.5-1h后，再加入3份木质素磺酸盐、4份氯化钾、3份草木灰、2份钙镁磷肥、1份碳酸氢铵，搅拌均匀制成种植土。
所述过氧化物为过氧化镁和过氧化锌的组合，其中过氧化镁0.5份、过氧化锌0.5份。
所述阳离子螯合物是由酒石酸(TA)与钙离子螯合而成。
实施例4
一种以淤泥固化制备的种植土的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照以下重量份数的物质配制淤泥固化剂：凹凸棒土40份、改性硅藻土35份、氧化镁2份、聚合硫酸铁2份、氯化钙3份、硅酸钠4份、过氧化物0.8份、阳离子螯合物3份、次氯酸钙2.2份、壳聚糖1.2份、羟丙基甲基纤维素1.3份、改性淀粉2.5份、聚丙烯酰胺3份。
(2)称取9份步骤(1)所得的淤泥固化剂和75份湖底淤泥，将其充分混合，自然晾晒固化0.5-1h后，再加入2.5份木质素磺酸盐、3份氯化钾、5.5份草木灰、3份钙镁磷肥、2份碳酸氢铵，搅拌均匀制成种植土。
所述过氧化物为过一硫酸氢钾和过氧化锶，其中过一硫酸氢钾0.7份、过氧化锶0.1份。
所述阳离子螯合物是由二羟乙基甘氨酸(DEG)与钙离子螯合而成。
实施例5
一种以淤泥固化制备的种植土的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照以下重量份数的物质配制淤泥固化剂：凹凸棒土38份、改性硅藻土33份、氧化镁4份、聚合硫酸铁6份、氯化钙2份、硅酸钠4份、过氧化物1份、阳离子螯合物2份、次氯酸钙4份、壳聚糖1份、羟丙基甲基纤维素1份、改性淀粉3份、聚丙烯酰胺1份。
(2)称取10份步骤(1)所得的淤泥固化剂和80份淤泥，将其充分混合，自然晾晒固化0.5-1h后，再加入1份木质素磺酸盐、2份氯化钾、4份草木灰、2份钙镁磷肥、1份碳酸氢铵，搅拌均匀制成种植土。
所述过氧化物为过氧化钾和过氧化锌，其中过氧化钾0.7份和过氧化锌0.3份。
所述阳离子螯合物是由乙二胺四乙酸(EDTA)、酒石酸(TA)与钙离子螯合而成。
本发明针对淤泥固化的时间也做了相关测试，其他条件相同的情况下，测定了不同固化时间后淤泥的含水率的变化，其结果表明，刚开始加入固化剂时，淤泥含水率显著下降，到60分钟后，下降速率很慢，本发明选择了较优的固化时间为30-60min，在此条件下，已达到了固化的效果。
将本发明制得的种植土，与现有常规的土壤，对植被进行种植，其出芽率与对照相比增加9.3％，株高增加31.2％，种植1个月后，使用本发明制备的淤泥固化种植土土壤有机质含量平均值比对照增加15.0％。
以上所述仅为本发明的具体实施方案的详细描述，并不以此限制本发明，凡在本发明的设计思路上所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种以淤泥固化制备的种植土，其特征在于由以下重量份数组成的原料制成：淤泥70-85份、淤泥固化剂5-12份、木质素磺酸盐1-3份、氯化钾2-5份、草木灰3-10份、钙镁磷肥2-6份、碳酸氢铵1-4份；
所述淤泥固化剂由以下重量份数组成的原料制成：凹凸棒土30-45份、改性硅藻土30-40份、氧化镁2-8份、聚合硫酸铁2-7份、氯化钙2-5份、硅酸钠4-9份、过氧化物0.5-2份、阳离子螯合物1-5份、次氯酸钙2-4份、壳聚糖1-3份、羟丙基甲基纤维素1-2份、改性淀粉2-3份、聚丙烯酰胺1-7份；
所述过氧化物为过氧化钠、过氧化钾、过氧化镁、过氧化锌、过一硫酸氢钾、过氧化锶中的一种或多种；
所述阳离子螯合物是由螯合剂与金属离子螯合而成，其螯合剂选用乙二胺四乙酸(EDTA)、氨基三乙酸(NTA)、酒石酸(TA)、二羟乙基甘氨酸(DEG)中的一种或多种组合，金属离子选用镁离子、钙离子或铁离子；
所述改性硅藻土的制备方法：将硅藻土焙烧，降温，再加入氯化铁溶液中，恒温搅拌浸泡5-15min，减压浓缩干燥，最后加入Na2CO3溶液中，微波加热20-30min，然后除去上层溶液，真空抽滤，洗涤至中性，固液分离，烘干，粉碎得到改性硅藻土。
2.根据权利要求1所述的以淤泥固化制备的种植土，其特征在于由以下重量份数组成的原料制成：淤泥75-80份、淤泥固化剂8-10份、木质素磺酸盐1-3份、氯化钾3-4份、草木灰5-8份、钙镁磷肥3-5份、碳酸氢铵2-3份。
3.根据权利要求1或2所述的以淤泥固化制备的种植土，其特征在于：所述淤泥选自河道淤泥、湖底淤泥、鱼塘淤泥中的一种或多种，所述淤泥的含水率为60％-85％。
4.根据权利要求1或2所述的以淤泥固化制备的种植土的应用，其特征在于：用于植被、作物栽植中。
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