CN1333042C - 燃煤烟气脱硫废弃物的用途及其改良碱性土壤的方法 - Google Patents
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Abstract
燃煤烟气脱硫废弃物的用途及其改良碱性土壤的方法，属于土壤改良技术领域。本发明提供了一种燃煤烟气脱硫废弃物的新用途及其改良碱性上壤的方法。该方法首先对土样进行采样，通过化验，计算出Na2CO3、NaHCO3、Mg(HCO3)2、±)Na和±)Mg的量；根据公式，计算出改良所需的CaSO4的摩尔量；再根据燃煤烟气脱硫废弃物的成分，计算得到烟气脱硫废弃物的需要量。然后将烟气脱硫废弃物按图斑馓施地表，进行灌溉，采用和正常土地相同的田间管理措施。本发明一方面使燃煤烟气脱硫废弃物得到了经济有效的利用，变废为宝，同时具有改良速度快、效果好的优点。能够显著改善土壤特性，增加作物产量，具有良好的经济、社会和环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及燃煤烟气脱硫废弃物的用途及一种土壤改良技术，尤其涉及一种利用燃煤烟气脱硫废弃物对碱性土壤进行改良的方法，属于土壤改良技术领域。
背景技术
燃煤烟气脱硫废弃物的主要成份为石膏(CaSO4·2H2O)或其与亚硫酸钙(CaSO3)的混合物，还有一定量的粉煤灰渣和水。较纯的硫酸钙(石膏)为普通的建筑材料；而亚硫酸钙则为废弃物，且由于其不稳定，极易对环境造成二次污染。实际上，由于我国是一个富产天然石膏的国家，价格低廉；不需要利用烟气脱硫后生成的含有大量水分和灰渣等杂质的石膏，直接作为建筑石膏来使用，因为这必须付出很大的代价，即把烟气脱硫副产物经过进一步的净化及脱水处理才能使用。因此，烟气脱硫副产物作为建筑石膏在我国没有市场上的竞争力，它只有少量被用作水泥添加剂，大部分通常是被作为废物丢弃的。目前，电厂处理烟气脱硫废弃物的方法主要是土地填埋、贮灰池存储。而每处置1万吨脱硫副产物，火电厂需要征地200m2，灰场运行费投入2～8万元，运灰费2～5万元。因此，无论从环境保护还是经济方面的考虑，对燃煤烟气脱硫废弃物进行有效的利用，都是值得研究的课题。
目前治理盐碱地的措施一般有水利改良措施(灌溉、排水、放淤、种稻、防渗等)、农业改良措施(平整土地、改良耕作、施客土、施肥、播种、轮作、间种套种等)、生物改良措施(种植耐盐植物和牧草、绿肥、植树造林等)和化学改良措施(施用改良物质，如石膏、磷石膏、亚硫酸钙等)四个方面。前人利用石膏改良土壤时，计算石膏施用量主要考虑交换性钠减去碱化度的5％或10％所求出的交换性钠的差值，作为石膏施用量的依据，对于Na2CO3、NaHCO3，数量多时就计入石膏施用量，少则忽略，没有考虑将交换性镁也计入计算之中，这样得到的石膏施用量就要少于实际改良所需要的量，影响到改良的效果。
发明内容
本发明一方面使燃煤烟气脱硫废弃物得到经济有效的利用，变废为宝，另一方面提供一种改良速度快，效果好，用水量少，经济性好，具有良好的应用前景的碱性土壤改良方法。
本发明提供一种燃煤烟气脱硫废弃物在改良碱性土壤中的应用。
本发明还提供了一种利用燃煤烟气脱硫废弃物改良碱性土壤的方法，该方法包括如下步骤：
1)对待改良土壤进行采样，经阴干，过筛，然后按重量比为1∶1进行水土混合；取提取液，化验其中的CO3 2-、HCO3 -、SO4 2-、Cl-、Ca2+、Mg2+、K+和Na+离子的含量；并用斯木卡法，测定其中交换性阳离子K、Na、Ca、Mg的含量，从而计算出Na2CO3、NaHCO3、Mg(HCO3)2、±)Na和±)Mg的量；
2).利用公式1/2±)Na+±)Mg+Mg(HCO3)2+Na2CO3+1/2NaHCO3，计算出待改良土壤所需要的CaSO4的摩尔量；
3).根据步骤2)所得到的CaSO4摩尔量以及烟气脱硫废弃物量所含CaSO4·2H2O的多少，计算得到待改良土壤所需的烟气脱硫废弃物量：
碱化度为10～20％轻度碱化土壤1200～1500公斤/亩；
碱化度20～30％的中度碱化土为1500-2000公斤/亩；
碱化度＞30％的重度碱化土壤为2000-5000公斤/亩；
4)将烟气脱硫废弃物按图斑撒施地表，对于轻度和中度碱化土壤，在春天施入，当年种植作物；对于重度碱化土壤，在夏季施入，当年不进行种植，第二年开始种植；施入时用旋耕犁翻耕混合，翻耕深度为20～40cm，使烟气脱硫废弃物与土壤充分混合；
5)烟气脱硫废弃物施入以后进行灌溉，之后和正常土地一样进行田间管理和农业生产。
上述步骤5)中所述的烟气脱硫废弃物施入以后进行灌溉，其灌溉水量控制在100～200立方米/亩。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：本发明提供了一种燃煤烟气脱硫废弃物的新用途，即利用燃煤烟气脱硫废弃物对碱性土壤进行改良，变废为宝，具有良好的社会和经济效益。到目前为止，我国燃煤电站安装脱硫设备并投入运行的机组超过2000万千瓦，到2006年底将达1.2亿千瓦，届时每年产生的脱硫废弃物的数量将超过2000万吨；当目前3.6亿千瓦的全部燃煤电站安装脱硫设备并投入运行时，则每年的脱硫废弃物的数量将达6000万吨以上，这是一个庞大的数字。这些脱硫废弃物如不加以利用而抛弃，又将占用数以万亩计的土地，这不仅对宝贵的土地资源是极大的浪费，而且还会对环境造成二次污染。而将脱硫废弃物用于改良土壤，将产生巨大的经济效益和社会效益。面对我国大面积的盐碱地和正在发展的次生盐碱地，利用燃煤烟气脱硫废弃物进行改良，不仅可使大面积荒地变成绿洲，而且可使中低产田变为高产稳产田。这对于解决我国粮食安全和燃煤电厂烟气脱硫废弃物对环境的污染，恢复生态植被、防风固沙，促进西部大开发战略的实施都具有特别重要的意义。
在本发明提供的利用燃煤烟气脱硫废弃物改良碱性土壤的方法中，在计算石膏施用量时，考虑了Na2CO3、NaHCO3、Mg(HCO3)2，交换性钠和交换性镁的量，因而改良速度快，效果明显。从对土壤特性的影响来看，烟气脱硫废弃物能中和土壤碱性，降低土壤pH值和土壤碱化度，降低土壤容重，改善土壤水分物理性状，增加土壤团粒结构，并提供了大量的Ca、S营养。从改良的结果看，处理区比对照区出苗率提高10％-75％，生物产量提高48.8％-932％，籽粒产量平均提高48.8％-79.1％，总体上土壤碱化程度越高，改良效果越明显。从经济效益方面来看，对于中度碱化区，改良后的净收益是改良前的4.6倍；对于重度碱化区，改良前的净收益为负值，而改良后的净收益可以达到每亩470元以上。
具体实施方式
本发明所利用的燃煤烟气脱硫废弃物是指电厂及其它燃煤设备烟气脱硫废弃物，其主要成分为60％以上的CaSO4或CaSO3，其他为煤灰和水。
利用燃煤烟气脱硫废弃物改良碱性土壤的具体方法如下：
首先对待改良土壤进行采样，经阴干，过筛，然后按重量比为1∶1进行水土混合；取提取液，化验八大离子，即CO3 2-、HCO3 -、SO4 2-、Cl-、Ca2+、Mg2+、K+和Na+离子含量，在用斯木卡法，测定交换性阳离子K、Na、Ca、Mg的含量，从而计算出Na2CO3、NaHCO3、Mg(HCO3)2，交换性钠和交换性镁的量；利用公式1/2±)Na+±)Mg+Mg(HCO3)2+Na2CO3+1/2NaHCO3，计算出待改良土壤所需要的CaSO4的摩尔量；主要化学反应方程式如下：
Na2CO3+CaSO4→CaCO3+Na2SO4
2NaHCO3+CaSO4→Ca(HCO3)2+Na2SO4
Mg(HCO3)2+CaSO4→Ca(HCO3)2+MgSO4
±)2Na+CaSO4→±)Ca+Na2SO4
±)Mg+CaSO4→±)Ca+MgSO4
由于一般燃煤烟气脱硫工艺得到的烟气脱硫废弃物所含CaSO4·2H2O的量约占烟气脱硫废弃物总重量的75％以上，根据所得到的CaSO4的摩尔量(CaSO4施用量)，可以计算得到所需的烟气脱硫废弃物量。本发明确定的烟气脱硫废弃物施用量为：轻度碱化土壤(碱化度10-20％)为1200-1500公斤/亩；中度碱化土壤(碱化度20～30％)为1500-2000公斤/亩；重度碱化土壤(碱化度＞30％)为2000-5000公斤/亩。将烟气脱硫废弃物按图斑撒施地表，对于轻度和中度碱化土壤，在春天施入，当年就可以种植作物；对于重度碱化土壤，在夏季施入，当年不进行种植。用旋耕犁翻耕混合，翻耕深度为20～40cm，使烟气脱硫废弃物与土壤充分混合，烟气脱硫废弃物施入以后进行灌溉，灌溉水量控制在150立方米/亩，以溶解改良剂，使其与土壤作用。之后采取和其它正常土壤一样的田间管理措施，进行农业生产。从第二年开始，不必再进行改良，可继续进行正常的农业生产，改良效果在10年以上。
实施例1：
轻度碱化土壤：对于碱化度为10％的土壤，采用上述方法，烟气脱硫废弃物施用量为1212公斤/亩，翻耕深度为20cm，灌溉水量控制在150立方米/亩，2003年种植作物为粮食玉米，品种为哲单7号，播种量为1.75公斤/亩，播种日期为5月1日-3日。当年出苗率为100％，籽粒产量为584公斤/亩，比对照区提高60.4％。对于减化度为17％，采用上述方法，烟气脱硫废弃物施用量为1500公斤/亩，翻耕深度为20cm，2003年种植作物为粮食玉米，品种为哲单7号，播种量为1.75公斤/亩，播种日期为5月1日-3日。出苗率为100％，籽粒产量为621公斤/亩，比对照区提高70％。
实施例2：
中度碱化土壤：对于减化度为20％的土壤，采用上述方法，烟气脱硫废弃物施用量为1560公斤/亩，翻耕深度为20cm，灌溉水量控制在200立方/亩，2003年种植作物为粮食玉米，品种为哲单7号，播种量为1.75公斤/亩，播种日期为5月1日-3日。当年出苗率为100％，籽粒产量为748公斤/亩，比对照区提高67％。对于碱化度为28％的土壤，采用上述方法，烟气脱硫废弃物施用量为2067公斤/亩，翻耕深度为20cm，2003年种植作物为粮食玉米，品种为哲单7号，播种量为1.75公斤/亩，播种日期为5月1日-3日。当年出苗率为100％，籽粒产量为848公斤/亩，比对照区提高90％。
实施例3：
重度碱化土壤：对于碱化度约为32％的土壤，采用上述方法，烟气脱硫废弃物施用量为2230公斤/亩，翻耕深度20cm，灌溉水量控制在100立方米/亩，2003年种植作物为粮食玉米，品种为哲单7号，播种量为1.75公斤/亩，播种日期为5月1日-3日。当年出苗率为93％，籽粒产量为751公斤/亩，而对照区的籽粒产量仅为41.4公斤/亩。对于减化度为79％的土壤，烟气脱硫废弃物施用量为4708公斤/亩，翻耕深度为40cm，2003年种植作物为粮食玉米，品种为哲单7号，播种量为1.75公斤/亩，播种日期为5月1日-3日。当年出苗率为88％，籽粒产量为492公斤/亩，而对照区的籽粒产量仅为41.4公斤/亩。
Claims (2)
1.一种利用燃煤烟气脱硫废弃物改良碱性土壤的方法，该方法包括如下步骤：
1)对待改良土壤进行采样，经阴干，过筛，然后按重量比为1∶1进行水土混合；取提取液，化验其中的CO3 2-、HCO3 -、SO4 2-、Cl-、Ca2+、Mg2+、K+和Na+离子的含量；并用斯木卡法，测定其中交换性阳离子K、Na、Ca、Mg的含量，从而计算出Na2CO3、NaHCO3、Mg(HCO3)2、±)Na和±)Mg的量；
2)利用公式1/2±)Na+±)Mg+Mg(HCO3)2+Na2CO3+1/2NaHCO3，计算出待改良土壤所需要的CaSO4的摩尔量；
3)根据步骤2)所得到的CaSO4摩尔量以及烟气脱硫废弃物量所含CaSO4·2H2O的多少，计算得到待改良土壤所需的烟气脱硫废弃物量：
碱化度为10～20％轻度碱化土壤1200～1500公斤/亩；
碱化度20～30％的中度碱化土为1500-2000公斤/亩；
碱化度＞30％的重度碱化土壤为2000-5000公斤/亩；
4)将烟气脱硫废弃物按图斑撒施地表，对于轻度和中度碱化土壤，在春天施入，当年种植作物；对于重度碱化土壤，在夏季施入，当年不进行种植，第二年开始种植；施入时用翻耕土地，翻耕深度为20～40cm，使烟气脱硫废弃物与土壤充分混合；
5)烟气脱硫废弃物施入以后进行灌溉，之后和正常土地一样进行田间管理和农业生产。
2.按照权利要求1所述的改良碱性土壤的方法，其特征在于：步骤5)中所述的烟气脱硫废弃物施入以后进行灌溉，其灌溉水量控制在100～200立方米/亩或更多。
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| 烟气脱硫废弃物在碱化土壤改良中的应用及效果 陈欢 等，干旱地区农业研究，第23卷第4期 2005 * |
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| 烟气脱硫石膏的资源化利用 陈云嫩，金属矿山，第326期 2003 * |
| 脱硫石膏改良强度苏打盐渍土效果的研究 李焕珍 等，生态学杂志，第18卷第1期 1999 * |
| 脱硫石膏改良强度苏打盐渍土效果的研究 李焕珍 等，生态学杂志，第18卷第1期 1999;烟气脱硫废弃物在碱化土壤改良中的应用及效果 陈欢 等，干旱地区农业研究，第23卷第4期 2005;烟气脱硫石膏的资源化利用 陈云嫩，金属矿山，第326期 2003;烟气脱硫石膏的综合利用－现行实践综述和市场潜力评估 赵鹏高译，粉煤灰，第1994年第3期 1994 * |
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