一种污泥与沙漠土壤掺混改良沙漠土壤的装置及方法与流程

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种污泥与沙漠土壤掺混改良沙漠土壤的装置及方法。

背景技术：
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至2015年全国各市、县累计建成污水处理厂3800多座，污水处理能力约1.62亿立方米/日，产含水量80％的污泥4000多万吨/年，而污泥妥善处理处置是一大环境问题。

至2014年，全国荒漠化土地总面积261.16万平方公里，占国土总面积的27.20％。近些年我国沙漠化土壤问题逐步受到重视。沙漠化土壤总面积有逐步减少的趋势。但我国沙漠化土壤面积依旧占比很大。

利用城市污水处理厂脱水污泥改良沙漠化土壤逐步受到学者们的关注和重视。

利用污泥掺混改良沙漠土壤是一种简单有效改良沙漠化土壤的方法。

但半固态污泥和沙漠表层土壤掺混过程中易发生沙土包裹块状污泥，污泥直接结团，不易实现沙土和污泥的充分掺混。从而降低了对沙漠化土壤的改良效果。

实验发现，污泥和沙土直接掺混不易实现充分掺混，尤其是污泥投加量较小的情况下，极容易出现污泥直接被沙土包裹现象；而随着污泥和沙土体积比增加这一现象明显改善。随着污泥体积占比进一步加大，因污泥的粘稠性质，也不易实现污泥的充分掺混。

技术实现要素：
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本发明的目的是，针对现有技术的不足，提供一种污泥与沙漠土壤掺混改良沙漠土壤的装置及方法，通过分段掺混的形式进行掺混，第一段使污泥和沙漠土壤在相应比例下实现初步掺混，防止污泥的结团；第二段使沙漠土壤和掺混沙土进一步掺混，通过调节沙漠土壤和污泥的比例，实现污泥掺混改良沙土，使沙土和污泥更容易充分掺混。实现污泥在沙土的均质化，整体上改良沙化土壤的理化性质。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种污泥与沙漠土壤掺混改良沙漠土壤的装置，该装置包括进料装置、压滤装置，动力装置，传送装置和集沙装置；所述的动力装置外部安装有传送装置，传送装置上方，沿传送方向依次设置有进料装置和压滤装置，所述的传送装置的出料端下方设有集沙装置；所述的进料装置沿传送方向依次为第一布沙沙斗，第一布泥泥斗和第二布沙沙斗。

所述的第一布沙沙斗、第一布泥泥斗和第二布沙沙斗的出料口处均设有阀门，所述的阀门分别用于调节第一布沙沙斗、第一布泥泥斗和第二布沙沙斗的出料速度。

所述的传送装置为传送带。

所述的压滤装置包括压板、压板控制装置和复位装置，所述压板通过复位装置和压板控制装置连接。

所述复位装置为弹簧。

采用所述污泥与沙漠土壤掺混改良沙漠土壤的装置，进行污泥与沙漠土壤掺混改良沙漠土壤的方法，包括以下步骤：

步骤1，第一段掺混：

(1)按体积比，污泥∶沙漠土壤＝0.5～2.0，在第一布沙沙斗和第二布沙沙斗中装入沙漠土壤，在第一布泥泥斗中装入污泥；

(2)启动传送装置，随着传送装置开始传送，沿传送方向依次打开交替分布的第一布沙沙斗、第一布泥泥斗和第二布沙沙斗的阀门，在传送装置上形成由污泥层和沙漠土壤层交替覆盖形成的沙漠土壤污泥复合层，通过第一布沙沙斗、第一布泥泥斗的第二布沙沙斗的阀门控制泥/沙出料速度，以及调整传送装置的传送方向，使布沙和布泥操作，持续进行，并保证沙漠土壤污泥复合层的最上层和最下层均为沙漠土壤层；其中，传送装置传送速度为0.5～6m/min：

(3)当沙漠土壤污泥复合层传送至压滤装置下方时，启动压滤装置，对沙漠土壤污泥复合层进行压滤，实现沙漠土壤层厚度的1/4～1进入到污泥层中，压滤形成掺混沙土，实现第一段掺混；

(4)掺混沙土传送至输出端，在重力作用下落入集沙装置中，送往第二段掺混；

步骤2，第二段掺混：

按体积比，掺混沙土∶沙漠土壤＝0.5～3，通过搅拌，使掺混沙土和沙漠土壤混合均匀，形成改良沙漠土壤。

所述的步骤1(1)中，污泥来源于污水处理厂，污泥相应指标符合相关填埋或卫生标准，污泥状态为半固态，所述污泥含水率为70～90％。

所述的步骤1中，沙漠土壤污泥复合层中，单层污泥层的厚度为2～8cm，第一层沙漠土壤层为加厚沙漠土壤层，其厚度为4～13cm，第二层及以上的单层沙漠土壤层的厚度为2～8cm；是通过控制传送装置的传送速度和利用阀门控制泥泥/沙出料速度来实现的。

所述的步骤1中，沙漠土壤层和污泥层通过基质容器盛装，将基质容器放置于传送装置上，并在基质容器内，实现压滤，形成掺混沙土。

所述的步骤1(2)中，第一层沙漠土壤层不参与掺混，设置第一层沙漠土壤层为加厚沙漠土壤层，以实现基质容积和掺混土壤的分离，和防止污泥层泄漏。

所述的步骤1(3)中，第一段掺混后，沙漠土壤性质已经得到极大改善，掺混沙土呈现湿润状态，含水率为20～60％；沙漠土壤结构松散，污泥与沙漠土壤基本混匀。

所述的步骤1(3)中，掺混沙土已经得到充分掺混。但按照泥沙体积平衡配比混合后，污泥含量往往过高，以掺混沙土与沙漠土壤进行第二次掺混，利用第二段配比实现改良要求。

所述的步骤1(3)中，污泥层与沙漠土壤层交替覆盖后，通过压板的压力作用下对泥沙挤压或揉动，因污泥和沙漠土壤物理性质不一致，利用污泥密度较小，性质粘稠等特点，沙漠土壤层在挤压作用下进入污泥层，实现第一段掺混。

所述的步骤1(4)中，掺混沙土传送至输出端，在重力作用下落入集沙装置过程中，能够实现进一步的混合。

所述的步骤1和2中，沙漠土壤为大自然沙漠土壤或由大自然沙漠土壤添加土壤改良剂形成的沙漠土壤。

步骤1和2中，在第一段掺混和第二段掺混前，均向沙漠土壤中添加土壤改良剂，所述的土壤改良剂为固体土壤改良剂或液体土壤改良剂；所述的土壤改良剂添加量为：按体积，固体土壤改良剂添加量为大自然沙漠土壤的0.5～2％；按体积，液体土壤改良剂添加量为大自然沙漠土壤的0.1～0.8％；所述土壤改良剂的添加方式为，土壤改良剂梯次稀释后，与大自然沙漠土壤直接混合，搅拌均匀。

本发明的有益效果：

(1)本发明的污泥与沙漠土壤掺混改良沙漠土壤的方法操作灵活性大，可任意调节污泥和沙土配比，泥沙掺混均匀，沙土改良效果较好，且较普通直接搅拌更加高效。

(2)通过土壤改良剂等改良沙土也可利用两段掺混，使较小药剂量和沙土充分混匀。

附图说明：

图1为本发明实施例的污泥与沙漠土壤掺混改良沙漠土壤的方法工艺流程图；

图2为本发明实施例的第一段挤压掺混形成掺混沙土的示意图；

其中，1-加厚沙漠土壤层，2-基质容器，3-污泥层，4-沙漠土壤层，5-压板；

图3为本发明实施例的污泥与沙漠土壤掺混改良沙漠土壤的装置结构示意图；

其中，5-压板，6-第一布沙沙斗，7-第一布泥泥斗，8-第二布沙沙斗，9-阀门，10-动力装置，11-传送带，12-集沙装置，13-压板控制装置，14-弹簧。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明实施例1～3的污泥与沙漠土壤掺混改良沙漠土壤的方法工艺流程图，如图1所示；

本发明实施例1～2的第一段挤压掺混形成掺混沙土的示意图，如图2所示；

本发明实施例1～3的污泥与沙漠土壤掺混改良沙漠土壤的装置结构示意图，如图3所示。

实施例1

一种污泥与沙漠土壤掺混改良沙漠土壤的装置，该装置包括第一布沙沙斗6，第一布泥泥斗7，第二布沙沙斗8，阀门9，压板5，动力装置10、集沙装置12、压板控制装置13和弹簧14；动力装置10外部安装有传送带11，传送带11上方，沿传送方向依次设有第一布沙沙斗6，第一布泥泥斗7，第二布沙沙斗8和压板5，压板5通过弹簧14和压板控制装置13连接，传送带11的出料端下方设有集沙装置12，第一布沙沙斗6、第一布泥泥斗7和第二布沙沙斗8的出料口处均设有阀门9。

采用污泥与沙漠土壤掺混改良沙漠土壤的装置，进行污泥与沙漠土壤掺混改良沙漠土壤的方法，包括以下步骤：

步骤1，第一段掺混：

(1)向大自然沙漠土壤中添加固体PAM，按体积，固体PAM添加量为大自然沙漠土壤的0.5％；向沙漠土壤中逐渐添加固体PAM，使固体PAM与大自然沙漠土壤混合均匀，形成沙漠土壤；按体积比，污泥∶沙漠土壤＝0.5，在第一布沙沙斗6和第二布沙沙斗8中装入沙漠土壤，在第一布泥泥斗7中装入污泥，其中，污泥来源于污水处理厂，污泥状态为半固态，污泥含水率为70％；

(2)将基质容器2放置于传送带11上，启动传送带11，传送带11传送速度为0.5m/min，随着传送带11传送到第一布沙沙斗6时，打开第一布沙沙斗6的阀门9，通过控制第一布沙沙斗6的阀门9，第一布沙沙斗6在基质容器2内布置加厚沙漠土壤层1，厚度为4cm；

(3)随着传送带11传送到第一个布泥泥斗7时，打开第一布泥泥斗7的阀门9，通过控制第一布泥泥斗7的阀门9，第一布泥泥斗7在加厚沙漠土壤层1上布置第一层污泥层3，厚度为2cm；

(4)随着传送带11传送到第二布沙沙斗8时，打开第二布沙沙斗8的阀门9，通过控制第二布沙沙斗8的阀门9，第二布沙沙斗8在第一层污泥层3上布置第二层沙漠土壤层4，厚度为2cm，通过第一布沙斗6、第一布泥泥斗7和第二布沙沙斗8的阀门9控制泥/沙出料速度，以及调整传送装置的传送方向，使布沙和布泥操作，持续进行，使污泥层3和沙漠土壤层4实现交替覆盖，形成沙漠土壤污泥复合层；

(5)随着传送带11传送至压板5下方，通过压板控制装置13，控制压板5对基质容器2内的沙漠土壤污泥复合层进行压滤，因污泥为粘稠状，且密度较小，沙漠土壤在挤压作用下进入污泥，实现沙漠土壤层4厚度的2/3进入到污泥层3中，形成掺混沙土，实现第一段掺混；

(6)掺混沙土传送至输出端，在重力作用下落入集沙装置12中，能够实现进一步的混合，并送往第二段掺混，第一段掺混后，沙漠土壤性质得到极大改善，掺混沙土呈现湿润状态，含水率为20％；沙漠土壤结构松散，污泥与沙漠土壤基本混匀；

步骤2，第二段掺混：

(1)向大自然沙漠土壤中添加粉煤灰；按体积，粉煤灰添加量为大自然沙漠土壤的2％；向沙漠土壤中逐渐添加粉煤灰，使粉煤灰与大自然沙漠土壤混合均匀，形成沙漠土壤；

(2)按体积比，掺混沙土∶沙漠土壤＝0.5，通过搅拌，使掺混沙土和沙漠土壤混合均匀，形成改良沙漠土壤。

实施例2

一种污泥与沙漠土壤掺混改良沙漠土壤的装置，该装置包括第一布沙沙斗6，第一布泥泥斗7，第二布沙沙斗8，阀门9，压板5，动力装置10，传送带11、集沙装置12、压板控制装置13和弹簧14；动力装置10外部安装有传送带11，传送带11上方，沿传送方向依次设有第一布沙沙斗6，第一布泥泥斗2，第二布沙沙斗8和压板5，压板5通过弹簧14和压板控制装置13连接，传送带11的出料端下方设有集沙装置12，第一布沙沙斗6、第一布泥泥斗7和第二布沙沙斗8出料口处均设有阀门9。

采用污泥与沙漠土壤掺混改良沙漠土壤的装置，进行污泥与沙漠土壤掺混改良沙漠土壤的方法，包括以下步骤：

步骤1，第一段掺混：

(1)向大自然沙漠土壤中添加PAM溶液，按体积，PAM溶液添加量为大自然沙漠土壤的0.1％；向大自然沙漠土壤中逐滴加入PAM溶液，使PAM溶液与大自然沙漠土壤混合均匀，形成沙漠土壤；按体积比，污泥∶沙漠土壤＝2.0，在第一布沙沙斗6和第二布沙沙斗8中装入沙漠土壤，在第一布泥泥斗7中装入污泥，其中，污泥来源于污水处理厂，污泥状态为半固态，污泥含水率为90％；

(2)将基质容器2放置于传送带11上，启动传送带11，传送带11传送速度为6m/min，随着传送带11传送到第一布沙沙斗6时，打开第一布沙沙斗6的阀门9，通过控制第一布沙沙斗6的阀门9，第一布沙沙斗6在基质容器2内布置加厚沙漠土壤层2，厚度为13cm；

(3)随着传送带11传送到第一个布泥泥斗7时，打开第一布泥泥斗7的阀门9，通过控制第一布泥泥斗7的阀门9，第一布泥泥斗7在沙漠土壤上布置第一层污泥层3，厚度为8cm；

(4)随着传送带传送到第二布沙沙斗8时，打开第二布沙沙斗8的阀门9，通过控制第二布沙沙斗8的阀门9，第二布沙沙斗8在第一层污泥层3上布置第二层沙漠土壤层4，厚度为8cm，通过调整第一布沙斗6、第一布泥泥斗7和第二布沙沙斗8的阀门9，控制泥/沙出料速度，以及传送装置的传送方向，使布沙和布泥操作，持续进行，使污泥层3和沙漠土壤层4实现交替覆盖，形成沙漠土壤污泥复合层；

(5)随着传送带11传送至压板5下方，通过压板控制装置13，控制压板5对基质容器2内的沙漠土壤污泥复合层进行压滤，因污泥为粘稠状，且密度较小，沙漠土壤在挤压作用下进入污泥，实现沙漠土壤层4厚度的1/4进入到污泥层3中，形成掺混沙土，实现第一段掺混；

(6)掺混沙土传送至输出端，在重力作用下落入集沙装置12中，能够实现进一步的混合，并送往第二段掺混，第一段掺混后，沙漠土壤性质已经得到极大改善，掺混沙土呈现湿润状态，含水率为60％；沙漠土壤结构松散，污泥与沙漠土壤基本混匀；

步骤2，第二段掺混：

(1)向大自然沙漠土壤中添加柠檬酸；按体积，柠檬酸添加量为大自然沙漠土壤的0.8％；向大自然沙漠土壤中逐滴加入柠檬酸，并持续搅拌，使柠檬酸与大自然沙漠土壤混合均匀；

(2)按体积比，掺混沙土∶沙漠土壤＝3，通过搅拌，使掺混沙土和沙漠土壤混合均匀，形成改良沙漠土壤。

实施例3

一种污泥与沙漠土壤掺混改良沙漠土壤的装置，该装置包括第一布沙沙斗6，第一布泥泥斗7，第二布沙沙斗8，阀门9，压板5，动力装置10，传送带11、集沙装置12、压板控制装置13和弹簧14；动力装置10外部安装有传送带11，传送带11上方，沿传送方向依次设有第一布沙沙斗6，第一布泥泥斗7，第二布沙沙斗8和压板5，压板5通过弹簧14和压板控制装置13连接，传送带11的出料端下方设有集沙装置12，第一布沙沙斗6、第一布泥泥斗7和第二布沙沙斗8出料口处均设有阀门9。

采用污泥与沙漠土壤掺混改良沙漠土壤的装置，进行污泥与沙漠土壤掺混改良沙漠土壤的方法，包括以下步骤：

步骤1，第一段掺混：

(1)取大自然的沙漠土壤为沙漠土壤，按体积比，污泥∶沙漠土壤＝1.0，在第一布沙沙斗6和第二布沙沙斗8中装入沙漠土壤，在第一布泥泥斗7中装入污泥，其中，污泥来源于污水处理厂，污泥状态为半固态，污泥含水率为80％；

(2)将基质容器2放置于传送带11上，启动传送带11，传送带11传送速度为3m/min，随着传送带11传送到第一布沙沙斗6时，打开第一布沙沙斗6的阀门9，通过控制第一布沙沙斗6的阀门9，第一布沙沙斗6在基质容器2内布置加厚沙漠土壤层，厚度为6cm；

(3)随着传送带11传送到第一个布泥泥斗7时，打开第一布泥泥斗7的阀门9，通过控制第一布泥泥斗7的阀门9，第一布泥泥斗7在沙漠土壤上布置第一层污泥层，厚度为3cm；

(4)随着传送带传送到第二布沙沙斗8时，打开第二布沙沙斗5的阀门9，通过控制第二布沙沙斗8的阀门9，第二布沙沙斗8在第一层污泥层上布置第二层沙漠土壤层，厚度为3cm，通过调整第一布沙斗6、第一布泥泥斗7和第二布沙沙斗8的阀门9控制泥/沙出料速度，以及传送装置的传送方向，使布沙和布泥操作，持续进行，使沙漠土壤层和污泥层实现交替覆盖，形成沙漠土壤污泥复合层；

(5)随着传送带11传送至压板5下方，通过压板控制装置13，控制压板5对基质容器2内的沙漠土壤污泥复合层进行压滤，因污泥为粘稠状，且密度较小，沙漠土壤在挤压作用下进入污泥，实现沙漠土壤层完全进入到污泥层中，形成掺混沙土，实现第一段掺混；

(6)掺混沙土传送至输出端，在重力作用下落入集沙装置12中，能够实现进一步的混合，并送往第二段掺混，第一段掺混后，沙漠土壤性质已经得到极大改善，掺混沙土呈现湿润状态，含水率为25％；沙漠土壤结构松散，污泥与沙漠土壤基本混匀；

步骤2，第二段掺混：

(1)取大自然的沙漠土壤为沙漠土壤，按体积比，掺混沙土∶沙漠土壤＝1.5，通过搅拌，使掺混沙土和沙漠土壤混合均匀，形成改良沙漠土壤。