CN112272988A - 一种沉陷区土壤改造方法 - Google Patents

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张严静
冯洁
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    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01BSOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B79/00Methods for working soil
    • A01B79/02Methods for working soil combined with other agricultural processing, e.g. fertilising, planting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05FORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F3/00Fertilisers from human or animal excrements, e.g. manure

Abstract

本发明公开了一种沉陷区土壤改造方法,属于煤矸石综合处理领域。本发明所述沉陷区土壤改造方法包括:将煤矸石粉碎后除去有害成分,得到煤矸石粉末;将有机垃圾粉碎后,得到有机垃圾碎块;将所得煤矸石粉末和所得有机垃圾碎块均匀混合后,得到混合物,将所得混合物进行发酵,得到发酵产物;将所得发酵产物铺均匀铺洒在采煤沉陷区地表,实现沉陷区土壤改造。本发明利用了煤矸石和有机垃圾中的有益成分,用于改善沉陷区土壤,提高了煤矸石和有机垃圾的利用率,本发明所述沉陷区土壤改造方法减少了煤矸石和有机垃圾对环境的影响,就地取材,直接利用,减少了经济成本。

Description

一种沉陷区土壤改造方法
技术领域
本发明属于煤矸石综合处理领域,涉及一种沉陷区土壤改造方法。
背景技术
煤矸石是煤矿开采产生的废弃物,主要产生在掘进、开采和洗煤过程中,一般成分为碳质、泥质和砂质页岩的混合物,具有低发热值,含有丰富的矿物质。煤矸石的堆放占用大量的土地资源,同时露天堆放还会产生扬尘,对环境造成污染。有机垃圾主要为植物的残枝败叶、厨房(菜根),具有易腐烂、有机质含量丰富等特点,但利用率低,但对环境有一定的污染。
采煤沉陷区是指煤炭开采形成的区域,由于受采煤影响,沉陷区内土壤中的有机质和养分大量流失,不利于植物的生长。开采后对采煤沉陷区植被的恢复对于环境保护工作意义重大,而植被的恢复需要良好的土壤作为基础。煤炭作为一种主要能源,开采之后的沉陷区对植被生长产生影响。因此,对于采煤区土壤改良工作就迫在眉睫,而就近取材,利用废弃物进行土壤改造可以显著减小经济成本,节省资源。目前未见在利用煤矸石和有机垃圾进行沉陷区土壤改良的研究工作。因此,如何合理利用煤矸石和有机垃圾对采煤沉陷区的土壤进行改良,具有十分重要的研究价值。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种利用煤矸石和有机垃圾综合处理的沉陷区土壤改造方法,解决了采煤沉陷区的土壤的合理修复,实现了采煤废弃物的高效再利用。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
本发明公开了一种沉陷区土壤改造方法,包括以下步骤:
1)将煤矸石粉碎后除去有害成分,得到煤矸石粉末;
2)将有机垃圾粉碎后,得到有机垃圾碎块;
3)将所得煤矸石粉末和所得有机垃圾碎块均匀混合后,得到混合物,将所得混合物进行发酵,得到发酵产物;
4)将所得发酵产物均匀铺洒在采煤沉陷区地表,实现沉陷区土壤改造。
优选地,步骤1)中,粉碎后的煤矸石粉末的颗粒的直径不大于5mm。
优选地,步骤2)中,有机垃圾碎块的长度为在5cm以下。
优选地,步骤1)中,除去有害成分的操作具体包括:①对煤矸石粉末进行取样分析,随机取样3~5组,化验煤矸石粉末中所含矿物质成分和微量元素成分的种类和含量;②根据化验结果,确定煤矸石粉末中所含有害成分的种类及含量,并去除煤矸石粉末中的有害成分。
优选地,步骤3)中,所得煤矸石粉末和所得有机垃圾碎块的混合质量比为2~5:1。
进一步优选地,所得煤矸石粉末和所得有机垃圾碎块的混合质量比为4:1。
优选地,步骤3)中,发酵操作为有氧发酵。
进一步优选地,有氧发酵的具体操作包括:将所得混合物在通风条件下进行发酵,温度为18~30℃,时间为28~30天。
优选地,步骤4)中,发酵产物的铺洒厚度为2~5cm。
优选地,步骤1)中,有机垃圾包括厨余垃圾、枯枝败叶和动物粪便中的任意一类或几类组成的混合物。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明公开了一种沉陷区土壤改造方法,通过利用煤矸石和有机垃圾中的有益成分,并将该两种组分进行发酵得到利于土壤吸收、修复的发酵产物,通过将发酵产物铺洒于待修复沉陷区土壤的表面,一方面可以通过光照进一步去除发酵产物中致病的有害菌病毒寄生虫等,另一方面还可以通过降雨等可以使发酵产物中的营养成分如腐殖质和矿物质进入土壤表层,用于提高土壤中有机质和矿物质的含量,实现对土壤的改造的目标。因此本发明在基于采煤区废弃物合理高效利用的基础上,将其混合发酵产物用于改善沉陷区土壤土质,提高了煤矸石和有机垃圾的回收利用率,减少经济成本,实现了采煤沉陷区的土壤的合理修复。因此,本发明具有以下优点:1)简单易实施;2)可以就近取材,减少了运输成本;3)使用原材料为废弃物,成本低;4)将废弃物变为了有益资源,减少了环境污染。
进一步地,选择粉碎度合理的煤矸石粉末,以及粉碎度合理的机垃圾碎块,能够方便发酵搅拌,有利于实际施工操作。
进一步地,通过对所得煤矸石粉末和所得有机垃圾碎块在有氧条件下进行发酵,可以使有机垃圾与煤矸石得到充分的发酵,形成腐殖质和矿物质,更利于植物的吸收,同时提高土壤修复效果。
附图说明
图1为本发明公开的沉陷区土壤改造方法的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
参见图1所示,为本发明公开的一种利用煤矸石和有机垃圾综合处理的沉陷区土壤改造方法,包括下述步骤:
具体地,上述有机垃圾包括厨余垃圾、枯枝败叶和动物粪便等中的任意一类或几类组成的混合物。
步骤一:煤矸石和有机垃圾的分别进行粉碎。将煤矸石进行粉碎,使其颗粒直径不大于5mm,保存备用。将有机垃圾粉碎至长度在5cm以下,方便搅拌即可。
步骤二:对粉碎后煤矸石的取样分析。在粉碎后的煤矸石粉末中,随机取样3~5组,采用分光光度法、化学分析法、x射线荧光光谱分析等方法化验其中所含的各种矿物质、微量元素(包含对植物生长有利元素及有害元素)的种类和含量。
步骤三:对煤矸石中有害成分的去除。根据步骤二中化验结果所确定的有害成分种类及含量,选取经济合理的手段,去除煤矸石粉末中的影响植物生长和污染环境的成分。
步骤四:粉碎后煤矸石与有机垃圾的混合。将煤矸石粉末与有机垃圾以质量比为2~5:1进行混合,即煤矸石为2~5份,有机垃圾1份(份数为质量比),并搅拌,使其成分混合均匀。
步骤五:混合物在有氧条件下的发酵。将步骤四形成的混合物在通风条件下,于18~30℃环境中,充分发酵28~30天。有氧条件下的发酵,可以使有机垃圾与煤矸石得到充分的发酵,形成腐殖质和矿物质,更利于植物的吸收。
步骤六:发酵产物在沉陷区的铺洒。将步骤五中发酵后形成的产物均匀铺洒在采煤沉陷区地表,厚度不超过5cm,优选2~5cm,一方面可以通过光照进一步去除致病的有害菌病毒寄生虫等,另一方面可以通过降雨等可以使腐殖质和矿物质进入土壤表层,用于提高土壤中有机质和矿物质的含量,实现对土壤的改造的目标。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明:
实施例1:
本实施例意在提供一种利用煤矸石和有机垃圾的综合处理进行采煤沉陷区的土壤改造方法,以陕北地区为例进行说明。
步骤一:称取煤矸石40kg,装入粉碎机中进行粉碎,粉碎至颗粒直径小于等于5mm时终止。将有机垃圾10kg,装入粉碎机中进行粉碎,使其长度小于5cm即可。
步骤二:对步骤一中粉碎后形成的粉末,随机取样3组,对其中所含的矿物质成分、微量元素等进行化验,其中包括利于植物生长的有益成分和可以对环境造成污染的不利成分的种类和含量。
步骤三:根据步骤二化验结果,陕北地区煤矸石粉末中所含可能对环境造成污染的重金属和微量元素含量极低,几乎对环境无影响。这一步可直接省略。
步骤四:将煤矸石粉末和有机垃圾粉碎物进行混合并进行机械搅拌,使其混合均匀,充分接触。
步骤五:将步骤四形成的混合物在通风良好、温度为20~25℃的条件下进行发酵,发酵28天后,使混合物中利于植物生长的矿物质和有益元素更利于植物吸收。
步骤六:将步骤五中发酵后的混合物,以厚度为2cm、均匀铺洒在采煤沉陷区地表,使其充分覆盖在0.5m2试验区域,通过光照、降雨、微生物等的综合作用,使混合物中的矿物质和有机质进入土壤中,提高了土壤中矿物质和有机质的含量,达到了改造土壤目的。
实施例2:
本实施例意在提供一种利用煤矸石和有机垃圾的综合处理进行采煤沉陷区的土壤改造方法,以陕北地区为例进行说明。
步骤一:称取煤矸石20kg,装入粉碎机中进行粉碎,粉碎至颗粒直径小于等于5mm时终止。将有机垃圾10kg,装入粉碎机中进行粉碎,使其长度小于5cm即可。
步骤二:对步骤一中粉碎后形成的粉末,随机取样4组,对其中所含的矿物质成分、微量元素等进行化验,其中包括利于植物生长的有益成分和可以对环境造成污染的不利成分的种类和含量。
步骤三:根据步骤二化验结果,陕北地区煤矸石粉末中所含可能对环境造成污染的重金属和微量元素含量极低,几乎对环境无影响。这一步可直接省略。
步骤四:将煤矸石粉末和有机垃圾粉碎物进行混合并进行机械搅拌,使其混合均匀,充分接触。
步骤五:将步骤四形成的混合物在通风良好、温度为20~25℃的条件下进行发酵,发酵29天后,使混合物中利于植物生长的矿物质和有益元素更利于植物吸收。
步骤六:将步骤五中发酵后的混合物,以厚度为5cm、均匀铺洒在采煤沉陷区地表,使其充分覆盖在0.5m2试验区域,通过光照、降雨、微生物等的综合作用,使混合物中的矿物质和有机质进入土壤中,提高了土壤中矿物质和有机质的含量,达到了改造土壤目的。
实施例3:
本实施例意在提供一种利用煤矸石和有机垃圾的综合处理进行采煤沉陷区的土壤改造方法,以陕北地区为例进行说明。
步骤一:称取煤矸石50kg,装入粉碎机中进行粉碎,粉碎至颗粒直径小于等于5mm时终止。将有机垃圾10kg,装入粉碎机中进行粉碎,使其长度小于5cm即可。
步骤二:对步骤一中粉碎后形成的粉末,随机取样5组,对其中所含的矿物质成分、微量元素等进行化验,其中包括利于植物生长的有益成分和可以对环境造成污染的不利成分的种类和含量。
步骤三:根据步骤二化验结果,陕北地区煤矸石粉末中所含可能对环境造成污染的重金属和微量元素含量极低,几乎对环境无影响。这一步可直接省略。
步骤四:将煤矸石粉末和有机垃圾粉碎物进行混合并进行机械搅拌,使其混合均匀,充分接触。
步骤五:将步骤四形成的混合物在通风良好、温度为20~25℃的条件下进行发酵,发酵30天后,使混合物中利于植物生长的矿物质和有益元素更利于植物吸收。
步骤六:将步骤五中发酵后的混合物,以厚度为3cm、均匀铺洒在采煤沉陷区地表,使其充分覆盖在0.5m2试验区域,通过光照、降雨、微生物等的综合作用,使混合物中的矿物质和有机质进入土壤中,提高了土壤中矿物质和有机质的含量,达到了改造土壤目的。
综上所述,本发明利用了煤矸石和有机垃圾中的有益成分,用于改善沉陷区土壤,提高了煤矸石和有机垃圾的利用率,本发明所述沉陷区土壤改造方法减少了煤矸石和有机垃圾对环境的影响,就地取材,直接利用,减少了经济成本。
以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种沉陷区土壤改造方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将煤矸石粉碎后除去有害成分,得到煤矸石粉末;
2)将有机垃圾粉碎后,得到有机垃圾碎块;
3)将所得煤矸石粉末和所得有机垃圾碎块均匀混合后,得到混合物,将所得混合物进行发酵,得到发酵产物;
4)将所得发酵产物均匀铺洒在采煤沉陷区地表,实现沉陷区土壤改造。
2.根据权利要求1所述的沉陷区土壤改造方法,其特征在于,步骤1)中,粉碎后的煤矸石粉末的颗粒的直径不大于5mm。
3.根据权利要求1所述的沉陷区土壤改造方法,其特征在于,步骤2)中,有机垃圾碎块的长度为在5cm以下。
4.根据权利要求1所述的沉陷区土壤改造方法,其特征在于,步骤1)中,除去有害成分的操作具体包括:①对煤矸石粉末进行取样分析,随机取样3~5组,化验煤矸石粉末中所含矿物质成分和微量元素成分的种类和含量;②根据化验结果,确定煤矸石粉末中所含有害成分的种类及含量,并去除煤矸石粉末中的有害成分。
5.根据权利要求1所述的沉陷区土壤改造方法,其特征在于,步骤3)中,所得煤矸石粉末和所得有机垃圾碎块的混合质量比为2~5:1。
6.根据权利要求5所述的沉陷区土壤改造方法,其特征在于,所得煤矸石粉末和所得有机垃圾碎块的混合质量比为4:1。
7.根据权利要求1所述的沉陷区土壤改造方法,其特征在于,步骤3)中,发酵操作为有氧发酵。
8.根据权利要求7所述的沉陷区土壤改造方法,其特征在于,有氧发酵的具体操作包括:将所得混合物在通风条件下进行发酵,温度为18~30℃,时间为28~30天。
9.根据权利要求1所述的沉陷区土壤改造方法,其特征在于,步骤4)中,发酵产物的铺洒厚度为2~5cm。
10.根据权利要求1所述的沉陷区土壤改造方法,其特征在于,步骤1)中,有机垃圾包括厨余垃圾、枯枝败叶和动物粪便中的任意一类或几类组成的混合物。
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