一种利用污泥使沙漠或沙漠化土壤复垦的方法与流程

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种利用污泥使沙漠或沙漠化土壤复垦的方法。

背景技术：
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据统计，2015年9月底全国各市、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，且污泥妥善处理处置率低，随着社会经济和城市化进程的发展，污泥量不断增加，按照预测，到2020年污泥产量将突破6000万吨/年。

截至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％，分布于北京、天津、河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、山东、河南、海南、四川、云南、西藏、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆18个省(自治区、直辖市)的528个县。

沙漠地区降雨少，且沙化土壤持水保水能力差，营养元素匮乏，缺乏水分和肥效成为沙漠难以植物复垦的主要原因。

技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种利用污泥使沙漠或沙漠化土壤复垦的方法，该方法利用城市污水处理厂污泥治理沙漠使沙漠植物更易存活和生长，用以实现沙漠地区植物覆盖或优化防护林的建设维护。减缓城市污泥难以处理处置问题的同时达到“以废治荒”的目的。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用污泥使沙漠或沙漠化土壤复垦的方法，包括以下步骤：

(1)沟渠或坑区挖掘：在沙漠或沙漠化土壤上，挖掘沟渠或坑区；其中，沟渠或坑区深度≤3m，宽度为3～5m，沟渠或坑区的覆盖面积占所需复垦面积的10～40％；

(2)污泥填埋：将污泥填埋于沟渠中或坑区中，形成污泥填埋区；其中，污泥填埋深度≤3m；

(3)沙土覆盖：向污泥表面覆盖沙土，其中，沙土覆盖层厚度为10～30cm；

(4)植物种植：在污泥填埋区上方与周围分别种植植物，形成防护林种植区，使植物根系向污泥填埋区延伸，实现土壤复垦。

所述的步骤(1)中，沟渠或坑区的挖掘地点，应考虑河道，水源地等环境影响评价中规定的敏感地或敏感目标，且场地应选择地势相对平坦、稳定，避免流沙区等沙土极易流失的地带。

所述的步骤(1)中，在沙漠或沙漠化土壤上，挖掘若干条沟渠或若干个坑区。

所述的步骤(1)中，挖掘方式为，通过挖掘机或挖沟机挖掘。

所述的步骤(1)中，沟渠或坑区深度参考所种树种的自然根系深度，使根系能集中污泥填埋区附近，宽度参考种植树种的行距、株距，使填埋区两侧树种均适宜生长。

所述的步骤(1)中，沟渠或坑区深度为1m。

所述的步骤(2)中，污泥为城市污水处理厂脱水污泥、外运处理处置污泥或通过污泥堆肥稳定后的污泥中的一种或几种，污泥相应指标符合相关填埋或卫生标准。

所述的步骤(2)中，污泥含水率≤85％，以半固态、泥状为宜。

所述的步骤(2)中，污泥填埋深度为0.5～1.0m，污泥填埋厚度低于填埋区地表30～50cm。

所述的步骤(2)中，污泥填埋后，进行适宜浇灌，使污泥中自由水分含量增加。

所述的步骤(2)中，在污泥填埋区埋设联通式管道，埋设深度为0.4～1.0m，用于导水导气，利用填埋区的低地势，使灌溉或者降雨的水分集中在填埋区上方，利用自然下渗作用和管道导向使水分积蓄在污泥中。

所述的步骤(2)中，在形成污泥填埋区的同时，形成未填埋区，保证未填埋区平整，且有一定坡度，使径流水产生时，流向地势较低污泥填埋区。

所述的步骤(2)中，向未填埋区沙土表层和污泥填埋区沙土覆盖层添加土壤改良剂，改良沙土覆盖层，使降雨或灌溉时增加未填埋区和污泥填埋区水分径流量，干旱时减少未填埋区和污泥填埋区水分蒸失量。

所述的步骤(2)中，根据污泥性质，地下水位置，场地周边环境质量要求，对污泥进行污染控制，污染控制具体措施为污泥消化、污泥消毒、污泥堆肥、投加重金属钝化剂、设防渗和夯实沟渠中的一种或几种。

所述的步骤(3)中，沙土覆盖后，因沙土密度较大和重力作用，部分沙土陷入污泥中，形成污泥和沙土自然掺混层。

所述的步骤(4)中，植物根系通过接触污泥填埋区，吸收水分，使植物能够更好生长。

所述的步骤(4)中，植物根系向污泥填埋区延伸的方式为，自然生长延伸，或向根系投加植物生长素，促使延伸。

所述的步骤(4)中，种植植物方式为，填埋区上方种植合适的抗旱草种，周围种植杨树等防护林植物。

所述的步骤(4)中，根据植物根系吸收需要，在污泥填埋区污泥层的下半部位设立防渗措施。

所述的防渗措施为：采用防渗膜半包裹污泥层，使防渗膜形成防渗沟渠。

本发明的方法，通过在污泥层上方覆盖沙土、在沟渠填埋区上方种植适宜草种、对沙土覆盖层和未填埋区表层进行土壤改良和调整未填埋区坡度等措施，均能够起到减缓水土流失的作用。

本发明的有益效果：

(1)本发明的方法，利用城市污水处理厂活性污泥治理沙漠，以废治荒，且具有较高的灵活性。

(2)本发明的方法，采用污泥填埋，持水很强，且肥效很好。

(3)本发明的方法，采用细沙覆盖污泥表层，有较强的封闭能力，隔热能力和保水能力强。使得污泥能在较少降雨的沙漠地区持续给植物根系提供水分和营养，使植物更容易存活和生长。

(4)本发明的方法，采用细沙覆盖污泥表层，污泥臭味问题得到解决，填埋污泥四周封闭且相对厌氧，对污泥有机物和重金属等物质有一定稳定效果，且污泥不存在转移风险。

(5)本发明的方法，采用细沙覆盖污泥表层，由于沙土相对密度大于污泥，可因自然重力作用部分沙土陷入污泥中，形成污泥和沙土的自然掺混，改良了沙土的理化性质，利于植物生长。

(6)本发明的方法，在填埋区上部种植植物，利用植物固沙作用减少表层沙土的流失或吹蚀，使得分布式填埋区域稳定运行，填埋区形成沟壑，降雨或浇灌时候的径流水流向沟壑，通过下渗作用使得水分主要储蓄于填埋污泥中，通过污泥强有力的持水蓄水能力积蓄起来，减少水分流失。

(7)本发明的方法，利用植物根系自然趋向性，使根系主要集中在填埋影响区域，不需要对植物施肥，也能解决污泥烧苗问题。

附图说明：

图1为本发明的利用污泥使沙漠或沙漠化土壤复垦的方法示意图；

图2为污泥填埋区和防护林种植区的平面示意图；

图3为污泥填埋区和防护林种植区的剖面示意图；

图4为利用污泥使沙漠或沙漠化土壤复垦形成的种植结构的局部放大示意图；

其中，1-沙土覆盖层，2-污泥和沙土自然掺混层，3-污泥填埋区，4-未填埋区，5-联通式管道。

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的利用污泥使沙漠或沙漠化土壤复垦的方法示意图，如图1所示；

本发明实施例1～2的污泥填埋区和防护林种植区的平面示意图，如图2所示；

本发明实施例1～3的污泥填埋区和防护林种植区的剖面示意图，如图3所示；

本发明实施例1～3的利用污泥使沙漠或沙漠化土壤复垦形成的种植结构的局部放大示意图，如图4所示。

实施例1

一种利用污泥使沙漠或沙漠化土壤复垦的方法，包括以下步骤：

(1)沟渠挖掘：

考虑河道，水源地等环境影响评价中规定的敏感地或敏感目标，且场地选择地势相对平坦、稳定，避免流沙区等沙土极易流失的沙漠，作为沟渠的挖掘地点；通过挖掘机挖掘沟渠，沟渠深度参考所种树种的自然根系深度，使根系能集中污泥填埋区3附近，宽度参考种植树种的行距、株距，使填埋区两侧树种均适宜生长，保证沟渠深度为1m，宽度在4m，且沟渠的覆盖面积占所需复垦的沙漠面积的10％；

(2)污泥填埋：

将来源于污水处理厂的污泥填埋于沟渠中，形成污泥填埋区3；其中，污泥含水率≤85％，呈半固态，污泥填埋深度为1.0m，污泥填埋厚度低于填埋区地表30cm；在污泥填埋区3埋设联通式管道5，埋设深度为0.6m，用于导水导气，利用填埋区的低地势，使灌溉或者降雨的水分集中在填埋区上方，利用自然下渗作用和管道导向使水分积蓄在污泥中，污泥填埋后，进行适宜浇灌，使污泥中自由水分含量增加；根据污泥性质，地下水位置，场地周边环境质量要求，对污泥进行污泥消化和污泥消毒的污染控制；

在形成污泥填埋区3的同时，形成未填埋区4，保证未填埋区4平整，且有一定坡度，使径流水产生时，流向地势较低填埋沟渠，分别向未填埋区4的沙土表层和污泥填埋区3的沙土覆盖层1添加PAM溶液，按体积，PAM溶液添加量为未填埋区4的沙土表层体积的0.5％，按体积，PAM溶液添加量为污泥填埋区3的沙土覆盖层1体积的0.5％，改良沙土覆盖层1，使降雨或灌溉时增加未填埋区4和污泥填埋区3水分径流量，干旱时减少未填埋区4和污泥填埋区3水分蒸失量；

(3)沙土覆盖：

向污泥表面覆盖沙土，沙土覆盖层1厚度为20cm；沙土覆盖后，因沙土密度较大和重力作用，部分沙土陷入污泥中，形成污泥和沙土自然掺混层2；

(4)植物种植：

在污泥填埋区3上方与周围分别种植植物，填埋区上方种植合适的抗旱草种，周围种植杨树等防护林植物，形成防护林种植区，使植物根系向污泥填埋区3自然生长延伸，实现土壤复垦；植物根系通过接触污泥填埋区3，吸收水分，使植物能够更好生长；根据植物根系吸收需要，在污泥填埋区3污泥层的下半部位采用防渗膜半包裹污泥层，使防渗膜形成防渗沟渠。

实施例2

一种利用污泥使沙漠或沙漠化土壤复垦的方法，包括以下步骤：

(1)沟渠挖掘：

考虑河道，水源地等环境影响评价中规定的敏感地或敏感目标，且场地应选择地势相对平坦、稳定，避免流沙区等沙土极易流失的沙漠，作为沟渠的挖掘地点；通过挖沟机挖掘沟渠，沟渠深度参考所种树种的自然根系深度，使根系能集中污泥填埋区3附近，宽度参考种植树种的行距、株距，使填埋区两侧树种均适宜生长，保证沟渠深度为3m，宽度在5m，且沟渠的覆盖面积占所需复垦的沙漠面积的30％；

(2)污泥填埋：

将来源于外运处理处置的污泥和通过污泥堆肥稳定后的污泥，填埋于沟渠中，形成污泥填埋区3；其中，污泥含水率≤85％，呈泥状，污泥填埋深度为3m，污泥填埋厚度低于填埋区地表50cm；在污泥填埋区3埋设联通式管道5，埋设深度为1m，用于导水导气，利用填埋区的低地势，使灌溉或者降雨的水分集中在填埋区上方，利用自然下渗作用和管道导向使水分积蓄在污泥中，污泥填埋后，进行适宜浇灌，使污泥中自由水分含量增加；根据污泥性质，地下水位置，场地周边环境质量要求，对污泥进行污泥堆肥和投加重金属钝化剂的污染控制；

在形成污泥填埋区3的同时，形成未填埋区4，保证未填埋区4平整，且有一定坡度，使径流水产生时，流向地势较低填埋沟渠，分别向未填埋区4的沙土表层和污泥填埋区3的沙土覆盖层1添加粉煤灰，按体积，粉煤灰添加量为未填埋区4的沙土表层体积的3％，按体积，粉煤灰添加量为污泥填埋区3的沙土覆盖层1体积的3％，改良沙土覆盖层1，使降雨或灌溉时增加未填埋区4和污泥填埋区3水分径流量，干旱时减少未填埋区4和污泥填埋区3水分蒸失量；

(3)沙土覆盖：

向污泥表面覆盖沙土，沙土覆盖层1厚度为30cm；沙土覆盖后，因沙土密度较大和重力作用，部分沙土陷入污泥中，形成污泥和沙土自然掺混层2；

(4)植物种植：

在污泥填埋区3上方与周围分别种植植物，填埋区上方种植合适的抗旱草种，周围种植杨树等防护林植物，形成防护林种植区，使植物根系向污泥填埋区3自然生长延伸，实现土壤复垦；植物根系通过接触污泥填埋区3，吸收水分，使植物能够更好生长；根据植物根系吸收需要，在污泥填埋区3污泥层的下半部位采用防渗膜半包裹污泥层，使防渗膜形成防渗沟渠。

实施例3

一种利用污泥使沙漠或沙漠化土壤复垦的方法，包括以下步骤：

(1)坑区挖掘：

考虑河道，水源地等环境影响评价中规定的敏感地或敏感目标，且场地应选择地势相对平坦、稳定，避免流沙区等沙土极易流失的沙漠化土壤，作为坑区的挖掘地点；通过挖掘机挖掘坑区，坑区深度参考所种树种的自然根系深度，使根系能集中污泥填埋区3附近，宽度参考种植树种的行距、株距，使填埋区两侧树种均适宜生长，保证坑区深度为0.5m，宽度在3m，且沟渠的覆盖面积占所需复垦的沙漠化土壤面积的40％；

(2)污泥填埋：

将来源于污水处理厂的污泥填埋于沟渠中，形成污泥填埋区3；其中，污泥含水率≤85％，呈泥状，污泥填埋深度为0.5m，污泥填埋厚度低于填埋区地表30cm；在污泥填埋区3埋设联通式管道5，埋设深度为0.4m，用于导水导气，利用填埋区的低地势，使灌溉或者降雨的水分集中在填埋区上方，利用自然下渗作用和管道导向使水分积蓄在污泥中，污泥填埋后，进行适宜浇灌，使污泥中自由水分含量增加；根据污泥性质，地下水位置，场地周边环境质量要求，对污泥进行夯实沟渠的污染控制；

在形成污泥填埋区3的同时，形成未填埋区4，保证未填埋区4平整，且有一定坡度，使径流水产生时，流向地势较低填埋沟渠，分别向未填埋区4的沙土表层和污泥填埋区3的沙土覆盖层1添加锯屑，按体积，锯屑添加量为未填埋区4的沙土表层体积的5％，按体积，锯屑添加量为污泥填埋区3的沙土覆盖层1体积的5％，改良沙土覆盖层1，使降雨或灌溉时增加未填埋区4和污泥填埋区3水分径流量，干旱时减少未填埋区4和污泥填埋区3水分蒸失量；

(3)沙土覆盖：

向污泥表面覆盖沙土，沙土覆盖层1厚度为10cm；沙土覆盖后，因沙土密度较大和重力作用，部分沙土陷入污泥中，形成污泥和沙土自然掺混层2；

(4)植物种植：

在污泥填埋区3上方与周围分别种植植物，填埋区上方种植合适的抗旱草种，周围种植杨树等防护林植物，形成防护林种植区，使植物根系向污泥填埋区3自然生长延伸，实现土壤复垦；植物根系通过接触污泥填埋区3，吸收水分，使植物能够更好生长；根据植物根系吸收需要，在污泥填埋区3污泥层的下半部位采用防渗膜半包裹污泥层，使防渗膜形成防渗沟渠。