一种基于底泥合成人工土壤的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于固体废弃物资源化利用领域，特别涉及一种基于底泥合成人工土壤的 方法。
【背景技术】
[0002] 底泥是一种水体沉积物，是水体营养物质的主要宿体。近些年来，随着我国经济社 会的发展和人口的增加，大量的工业废水、生活污水和农业废水排入水体，污水中携带的污 染物(重金属、难降解有机物等)和营养物(N、P等)不断积累于河流、湖泊和港湾等水体底泥 中，使底泥成了一个潜在而又巨大的内污染源，如果不及时治理，将严重影响水环境质量甚 至威胁到人们的日常生活。底泥作为水体的重要组成部分，是粘土、泥沙、有机质及各种矿 物的混合物在水体传输的作用下，经过长期的物理、化学及生物的共同作用后，沉积于水体 底部而形成的。因此，底泥中富含大量的营养物质，同时它又是多种污染物的蓄积库，它所 积累的污染物质可作为二次污染源直接或间接对底栖生物或上覆水生物产生毒害作用，并 通过生物富集等过程，进入食物链影响人体健康。由于底泥的释放作用而对河流水质产生 二次污染作用，会使得水质恶化。河涌清淤是消除底泥对河道威胁的最直接、最有效的方 法。但对疏浚的淤泥不及时加以处理处置，而堆积于河道两侧，不仅占用大量土地资源，而 且仍然可能随雨水流失进入河道。一般情况下，污染较轻的底泥占底泥总量的2/3以上，对 于污染较轻的底泥的资源化利用尤为重要。最初，底泥利用主要局限于水泥工业方面，后来 研究者们开始尝试其在市政、农业方面的利用，从而缓解治理成本、土地资源、生态环境等 方面的压力。
[0003] 在本发明作出之前，目前有基质等农用产品能消耗部分底泥，但是基质产品本身 用量不大，对底泥的消耗量很小，而且基质产品的稳定性相对较差，在生产过程中，原料的 批次、生产的季节以及不同区域的生产都会对基质产品造成很大的影响。同样配方的基质 产品，在一个地方可能会有优良的育苗效果，但在另一个地方就有可能育出次苗、矮小苗， 甚至出现死苗等，这也会对移栽后的生长造成不利影响。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就在于克服上述缺陷，研制一种基于底泥合成人工土壤的方法。
[0005] 本发明的技术方案是：
[0006] -种基于底泥合成人工土壤，其主要技术特征在于包括底泥、蚯蚓粪、秸杆源碳调 节剂、pH调节剂、缓冲剂、微量元素螯合物，其中底泥重量百分比85-95%、蚯蚓粪的重量百 分比为5-15%，在一吨的以上两种物质的混合物中加入猜杆源碳调节剂为0.01 -2000g、pH 调节剂为〇. 〇l-l〇〇〇g、缓冲剂为〇. 〇l-l〇〇〇g、微量元素螯合物为〇. 01_500g。
[0007] 所述底泥中含蚯蚓消解生物质有机固体废弃物产生的蚯蚓粪。
[0008] 本发明另一技术方案是：
[0009] -种基于底泥合成人工土壤的方法，其主要技术特征在于步骤如下：
[0010] (1)将底泥、蚯蚓粪按照配方量进行混合，并用力挤压、揉搓，混合均匀；
[0011] (2)将步骤（1)中得到的混合物中加入配方量的秸杆源碳调节剂、pH调节剂，在适 宜条件下，即温度15_80°C、含水率在40%以上、pH在6-9、C/N比控制在25-32之间，并且适时 的翻堆，保证充足的氧气量下进行发酵，发酵天数在30天以上；
[0012] (3)在步骤(2)得到的混合物中，将缓冲剂、微量元素螯合物进行混合，并混合均 勾，陈化稳定30天以上；
[0013] (4)使混合物的含水率达到20-40%之间，团粒开始产生，形成人工土壤。
[0014] 本发明的优点和效果在于利用底泥生产的人工土壤能够有效克服基质性质不够 稳定、植物安全性低、环境污染风险大的瓶颈，人工土壤的性质不会因为原来的批次、季节、 地域产生较大的差异，其通过原料配比与发酵，使人工土壤的应用效果始终保持优良。同 时，底泥是一种容重较大的物质，通过两种原料的适合配比，可使人工土壤具有成熟土壤相 似的容重，能够较好的固定植物的根系，增加人工土壤的持水透气性，协调好植物生长过程 中所需的水、肥、气、热等环境因子，能够很好的克服基质发明的弊端。此外，蚯蚓粪中含有 大量的有益微生物，能够增加人工土壤的微生物多样性，更加有助于植物的生长及土壤性 状的改良。基于底泥和蚯蚓粪为主要材料的人工土壤的配制能够有效解决成熟土壤消耗的 问题，且实现固体废弃物的资源化利用途径，减少因废弃物随意堆积、排放引起的环境问 题。
[0015] 本发明还具有以下有益效果：
[0016] (1)人工土壤的粒径组成与成熟土壤相似。底泥的含水率一般为50%，其颗粒的大 小大部分处于粘粒范围内，蚯蚓粪除富含高品质有机质外，还含有一半以上的矿物质，矿物 质部分其粒径处于粉粒和粘粒之间。因此，可以按照成熟土壤中性质最优良的壤土的粒径 组成进行两种材料的配比，搭建人工土壤的机械组成，使人工土壤的粒径组成处于壤土范 围内，保证人工土壤的保水透气性。
[0017] (2)人工土壤的养分组成与成熟土壤相似。底泥中含有一定量的有机质、氮、磷、钾 等养分，水溶性养分含量较少，而蚯蚓粪作为一种生物质固体废弃物的生物消解产物，其有 机质含量丰富，矿物质养分含量也较多，尤其是氮、磷、钾及其他中、微量营养元素。因此，两 种材料在很多性状包括养分组成上可以互补，分别主要充当成熟土壤中的矿物成分和有机 成分，使人工土壤中具有成熟土壤所具有的机械组成和养分条件。
[0018] (3)人工土壤的微生物较成熟土壤更为丰富。在人工土壤的配制过程中加入的蚯 蚓粪，含有大量有益的好养微生物，加上底泥中也含有多种厌氧微生物，而蚯蚓粪作为一种 多孔类材料，为微生物的繁殖提供很大的比表面积。因此，人工土壤中不管是微生物的种类 还是数量都要比天然成熟土壤更为丰富。
[0019] (4)人工土壤具有成熟土壤的缓冲性能。在人工土壤的配制过程中，添加了一定量 的缓冲剂，缓冲剂的种类主要为乙酸铵，加上蚯蚓粪巨大的比表面和离子吸附、交换能力， 因此在人工土壤陈化稳定后的使用中能够有效地抵抗外界环境的冲击，保持其优良的酸碱 度、氧化还原电位、阳离子交换量等指标条件，实现人工土壤的稳定性。
[0020] (5)人工土壤的重金属危害性显著降低。在重金属污染的河流中，底泥中重金属含 量也会相应地超标，因此在人工土壤的配制中添加一定量的微量元素螯合剂。大量研究表 明，蚯蚓粪能有效钝化重金属的活性，降低生物可利用态重金属的含量，同时微量元素螯合 剂的加入可通过释放植物微量元素的同时，络合重金属离子使其钝化，抑制固定化重金属 转变为活化重金属，是人工土壤的重金属含量保持在使用标准临界值以下。
[0021] (6)加强固体废弃物的资源化利用。底泥和蚯蚓粪是河流和生物质废弃物产生的 废弃物资源，近年来关于底泥和蚯蚓粪的资源化利用途径也进行了不同领域的研究，但是 其资源化利用水平与国外相差甚远，且利用途径中的消解量也受到制约。本发明将两种废 弃物综合起来利用，不仅能提供两种废弃物资源新的利用途径，而且能大量消解两种废弃 物，提供了其有效资源化利用的去向。
[0022] 本发明的其它具体的优点和效果将在下面继续说明。
【附图说明】
[0023]图1一一本发明涉及的人造土中不同添加比例蚯蚓粪对小白菜株高的影响示意 图。
[0024]图2-一本发明涉及的人造土中不同添加比例蚯蚓粪对小白菜叶硝酸盐的影响示 意图。注:竖向字母不同