专利名称：一种利用污水污泥进行海岛裸地生态修复的方法
技术领域：
本发明属于环境保护及生态修复技术领域，具体为一种利用污水污泥进行海岛裸地生态修复的方法。
背景技术：
污水污泥是是指污水处理厂在净化污水时的副产物，是由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。其含水量高，成分复杂，不仅含有大量的有机质等营养元素，还含有大量的病原微生物，并伴有恶臭，受工业废水影响，往往还有较多的重金属等有毒、有害物质，处理不当极易造成严重的二次污染。目前，我国城市污水处理厂每年产生湿污泥量约为2000万吨，如何合理地处置污水污泥，解决大量污泥的出路已成为关系人类生态环境安全的一个重要问题。目前常用的污水污泥处理方法有填埋处理和焚烧处理。填埋处理是污泥经过灭菌处理后，直接倾倒于低地或谷地制造人工平原。该法的优点是处理成本低、不需要高度脱水。然而，卫生填埋由于占地多，潜在生物可利用率低，渗滤液可污染地下水，后续处理管理费用高等问题，应用受到限制。随着垃圾填埋场地的减少，可用于污泥卫生填埋的场所越来越少，人们不得不为污泥寻找新的出路。焚烧处理刚是另一种常用处理方法，污泥中含有一定量的有机成分，经脱水干燥的污泥可用焚烧处理。在日本，该方法已占污泥处理总量的60 %以上，欧盟也在10 %以上。由于城市污水污泥含水率高，进行焚烧处理的运行费用十分昂贵，且焚烧产生尾气会造成二次污染。美国环保署对污水污泥的早期定义是指污水处理过程中产生的固体、半固体或液体残留物。1995年，世界水环境组织(Water Environment Federation, WEF)为了准确反映绝大多数污水污泥具有重新利用价值，将污水污泥(Sewage Sludge)更名为“生物固体” (Biosolids)0其突出的特点是强调“生物固体”的资源化利用，使其更容易被公众接受， 以便更好地参与生态系统物质循环，走上人类社会与生态系统的和谐共处与可持续发展轨道，这在一定程度上标志着人们对污水污泥处理与处置观念的转变和成熟。但这种定义在其准确性和安全性上还有一些的争议。为了进一步提高污泥利用的科学性和安全性，美国国家研究委员会(USNRC, United State National Research Council)将“生物固体”的定义重新修订为经过处理过的、符合503号文件中土地利用标准或其他类似标准的污泥。从以上分析可以看出，发达国家对污泥的认识已逐渐走向成熟。随着污水处理量的增加和处理水平的提高，污泥处置问题会日渐突出，如何对污泥做出科学、准确又符合资源化循环利用与安全的定义也是一个需要解决的重要问题。与国外相比，我国对污泥的研究起步也较晚，始于二十世纪八十年代末。利用中国期刊网数据库对我国有关城市污水污泥研究的文献进行统计，结果表明1994年之前有关污泥的研究只有零星报道，近些年，随着我国污水处理率的提高及污泥产量的迅速增加，越来越多的科研工作者和环境工作者开始致力于这方面的研究，为污泥处置寻找合适的途径。与国外相比，总体上我国对污泥的研究深度不够，目前多停留于总结国外研究状况、探讨污泥稳定方法和污泥的农艺价值等方面。
海岛地理位置特殊，海岛离大陆远，缺乏与外界生态系统之间的交流，形成自己独特的地貌、地质构造和生物群落特征；此外，由于受到气候条件的影响(主要是风)，海岛生态系统的一面呈现冲刷态势(主要为山地)，另一面则呈现淤积态势(主要为沙滩)，具有动力两重性。海岛往往面积狭小，地域结构简单，资源有限，生物多样性低，生态结构相对简单，导致海岛生态系统的稳定性差，环境容量和环境承载力有限，生态系统十分脆弱。海岛裸地多为基岩或沙质地面，地形高低起伏不平，低洼地四周在雨季有少量耐瘠低矮草本植物生长，旱季来临时自然死亡。地表无发育成熟的土壤，仅为风化程度不一的成土母质和少量低矮植物残体。土壤一般酸碱性较强，土壤有机质含量极低，土壤全氮、速效氮、土壤速效磷等养分较低；很难适合作物生长。目前，海岛裸地的生态修复主要采取客土回填再进行植物引种的办法。即先在海岛裸地上从外界运输并回填大量肥性较高的客土，然后再于其上种植先锋植物，初步形成一种简单的生态系统，然后再利用回填客土加之先锋植物根系的水土保持能力，逐步进行生态系统的演化，从而实现其生态系统的自我修复和自我进化。由于该方法需用到大量优质客土，因此成本较高，且后续容易出现肥力不足等问题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于设计提供一种利用污水污泥进行海岛裸地生态修复的方法的技术方案，该方法既能降低成本，又减少其负面效应，使污水污泥重新进入自然环境的物质和能量循环中，实现污水污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化，又可为海岛这一特殊的地域生态修复起到积极作用。所述的一种利用污水污泥进行海岛裸地生态修复的方法，其特征在于包括以下步骤
O首先将污水污泥晒干，使其含水率由出厂时的80%降至30-40%，将晒干的污水污泥进行粉碎，粉碎颗粒为15-25目；
2)所选用回填客土为熟土，土壤质地要求均一，以砂壤质土为好，pH中性为宜，土壤中有机质的含量为I. 5-2. 0%，氮含量为60 - 70 mg/kg，磷含量为6-8 mg/kg，钾含量为45-65 mg/kg ；
3)污水污泥粉碎颗粒直接覆盖于海岛裸地之上，其厚度为25-35厘米，然后再覆盖客土 40-60 厘米；
4)生态修复所选用植物为狗牙根和百喜草，狗牙根和百喜草种子的配比为I: O. 8-1. 3，播种量为8-15克/平方米；
5)播种完成后，在土壤表面统一覆盖一层可降解的白色无纺布遮阳网；
6)在作物种子出苗前，若无天然降水，每隔2-3天人工浇一次水，水要一次浇透，每次浇水一般要求形成3 5厘米的湿土层，浇水管理直到种子发芽；待作物出苗长至15 20 厘米时，视天气情况，在雨前追施一次复合肥，用量18-25公斤/亩；待作物出苗20厘米后， 其具有较强环境适应性和自我生长能力，自然生长两个月左右，植被覆盖率可达98%以上， 生态修复即告完成。所述一种利用污水污泥进行海岛裸地生态修复的方法，其特征在于步骤I)中晒干的污水污泥粉碎颗粒为18-22目。
所述一种利用污水污泥进行海岛裸地生态修复的方法，其特征在于步骤2)中土壤中有机质的含量为I. 5-2. 0%，氮含量为60 - 70 mg/kg，磷含量为6-8 mg/kg，钾含量为 45-65 mg/kg ；
所述一种利用污水污泥进行海岛裸地生态修复的方法，其特征在于步骤3)中海岛裸地上覆盖的污水污泥粉碎颗粒厚度为28-32厘米，然后再覆盖客土 45-55厘米。所述一种利用污水污泥进行海岛裸地生态修复的方法，其特征在于步骤4)中狗牙根和百喜草种子的配比为I :1. 0-1. 2，播种量为10-12克/平方米。所述一种利用污水污泥进行海岛裸地生态修复的方法，其特征在于步骤6)中复合肥用量20-22公斤/亩。狗牙根，又名百慕达，属暖季型草坪草，匍匐茎发达，喜光，稍能耐半阴，草质细，耐践踏，在排水良好的肥沃土壤中生长良好，侵占力较强，容易侵入其他草种中蔓延扩大。在微量的盐碱地上，亦能生长良好。此草春天返青较早，观赏期可达260天。形成的草坪低矮， 性强健，是优良的水土保持植物。百喜草拉丁名Paspalum natatu ,英文名Bahiasgrass ,它是一种暖季型的多年生禾本科草，生性粗放，对土壤选择性不严，有粗壮多节的匍匐茎，分蘖旺盛，枝条高 15 80厘米，叶片扁平粗糙，长20 30厘米，宽3 8毫米，植株高大，根系发达，多用于斜坡水土保持、道路护坡及果园覆盖。植株耐旱性、耐热性极强，耐寒性尚可，耐阴性强，耐践踏性强。把污水污泥用于海岛生态修复则可起到一石三鸟的作用，一是把污水污泥与客土搭配使用，可以减少客土的使用量，从而减少生态修复的成本；二是由于污水污泥中富含氮、磷、钾等元素，肥效显著，且大部分有害物质可被植物本身分解，可以起到促进植物生长的作用；三是为大量污水污泥提供了处置方法，不必进行城市掩埋或焚烧，从而节省大量宝贵的土地资源和成本，且其用于海岛生态修复具有不进入人类食物链等优点，可达到变废为宝的效果。上述一种利用污水污泥进行海岛裸地生态修复的方法，既能降低成本，又减少其负面效应，使污水污泥重新进入自然环境的物质和能量循环中，实现污水污泥的减量化、 稳定化、无害化和资源化，又可为海岛这一特殊的地域生态修复起到积极作用。
具体实施例方式以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。实施例I :先对要修复的海岛裸地进行整理，清理掉大块石头，并进行凿平，将6. O 吨污水污泥(含水率78%)运送至要修复海岛，晒干至含水率为35%，粉碎至20目，平均覆盖于海岛裸地之上约30厘米厚度，面积为1500平方米，其上覆50厘米回填客土，然后静置一周。所选用回填客土为熟土，土壤质地要求均一，以砂壤质土为好，PH中性为宜，土壤中有机质的含量为I. 5-2. 0%，氮含量为60 - 70 mg/kg，磷含量为6-8 mg/kg，钾含量为45-65 mg/ kg ;一周后撒播狗牙根和百喜草种子，狗牙根和百喜草种子的配比为I :1，用量为10克/平方米。播种完成后，为了防止露土种子受鸟类等动物破坏，同时也为了遮荫，减少太阳对土壤直射，降低暴雨或浇水对种子的冲刷影响，在土壤表面统一覆盖一层可降解的白色无纺布遮阳网；然后每隔两天浇水一次，共浇水一个月，开始发芽，视天气情况，在雨前追施一次复合肥，用量20公斤/亩；三个月后高度为22厘米，然后使其自然生长，一年后检测其植被覆盖率为98%，海岛裸地生态修复完成。污水污泥的含水率过高，则容易和客土结块，不利于植物生长；将晒干的污水污泥进行粉碎，有利于污水污泥和土壤形成有利于植物生长的微团粒结构，提高保肥、保水性。污水污泥粉碎颗粒直接覆盖于海岛裸地之上，其厚度为25-35 厘米，然后再覆盖客土 40-60厘米；实验表明污水污泥并不能直接作为植物生长的基质，大量的污水污泥也不利于植物生长，以上配比经实践检验效果佳。狗牙根和百喜草种子播种量过低，则出芽率难以保证，播种量过大，则植物根系相互竞争养分激烈，导致后续生长不利。在上述实施例I中晒干的污水污泥粉碎颗粒为15目、18目、22目或25目；回填客土土壤中有机质的含量为I. 5-2.0%，氮含量为60 — 70 mg/kg，磷含量为6-8 mg/kg，钾含量为45-65 mg/kg ;海岛裸地上覆盖的污水污泥粉碎颗粒厚度为28-32厘米，然后再覆盖客土 45-55厘米；狗牙根和百喜草种子的配比为I :0. 8或I :1. 3，播种量为8克/平方米、10 克/平方米或15克/平方米；复合肥用量为18公斤/亩、22公斤/亩或25公斤/亩；其它步骤相同，也能达到本发明所述的有益效果。
权利要求
1.一种利用污水污泥进行海岛裸地生态修复的方法，其特征在于包括以下步骤1)先将污水污泥晒干，使其含水率降至30-40%，将晒干的污水污泥进行粉碎，粉碎颗粒为15-25目；2)所选用回填客土为熟土，土壤质地要求均一，以砂壤质土为好，pH中性为宜，土壤中有机质的含量为I. 5-2. 0%，氮含量为60 - 70 mg/kg，磷含量为6-8 mg/kg，钾含量为45-65 mg/kg ；3)污水污泥粉碎颗粒直接覆盖于海岛裸地之上，其厚度为25-35厘米，然后再覆盖客土 40-60 厘米；4)生态修复所选用植物为狗牙根和百喜草，狗牙根和百喜草种子的配比为I:O.8-1. 3，播种量为8-15克/平方米；5)播种完成后，在土壤表面统一覆盖一层可降解的白色无纺布遮阳网；6)在作物种子出苗前，若无天然降水，每隔2-3天人工浇一次水，水要一次浇透，每次浇水一般要求形成3 5厘米的湿土层，浇水管理直到种子发芽；待作物出苗长至15 20 厘米时，视天气情况，在雨前追施一次复合肥，用量18-25公斤/亩；待作物出苗20厘米后， 其具有较强环境适应性和自我生长能力，自然生长两个月左右，植被覆盖率可达98%以上， 生态修复即告完成。
2.如权利要求I所述一种利用污水污泥进行海岛裸地生态修复的方法，其特征在于步骤I)中晒干的污水污泥粉碎颗粒为18-22目。
3.如权利要求I所述一种利用污水污泥进行海岛裸地生态修复的方法，其特征在于步骤2)中土壤中有机质的含量为I. 5-2. 0%，氮含量为60 — 70 mg/kg，磷含量为6-8 mg/kg, 钾含量为45-65 mg/kg。
4.如权利要求I所述一种利用污水污泥进行海岛裸地生态修复的方法，其特征在于步骤3)中海岛裸地上覆盖的污水污泥粉碎颗粒厚度为28-32厘米，然后再覆盖客土 45-55 厘米。
5.如权利要求I所述一种利用污水污泥进行海岛裸地生态修复的方法，其特征在于步骤4)中狗牙根和百喜草种子的配比为I :1. 0-1. 2，播种量为10-12克/平方米。
6.如权利要求I所述一种利用污水污泥进行海岛裸地生态修复的方法，其特征在于步骤6)中复合肥用量20-22公斤/亩。
全文摘要
一种利用污水污泥进行海岛裸地生态修复的方法，属于环境保护及生态修复技术领域。其特征在于包括以下步骤将污水污泥晒干、粉碎，直接覆盖于海岛裸地上，其厚度为25-35厘米，然后再覆盖客土40-60厘米；生态修复所选用植物为狗牙根和百喜草，狗牙根和百喜草种子的配比为10.8-1.3，播种量为8-15克/平方米；播种完成后进行遮阳、浇水、施肥管理，待作物出苗20厘米后，植被覆盖率达98%以上，生态修复即告完成。上述一种利用污水污泥进行海岛裸地生态修复的方法，既能降低成本,又减少其负面效应，实现污水污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化，又为海岛的地域生态修复起到积极作用。
文档编号A01G1/00GK102577793SQ201210030968
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月13日 优先权日2012年2月13日
发明者于淼, 毋瑾超, 谭勇华 申请人:国家海洋局第二海洋研究所