一种闭环式垃圾消纳修复盐碱地沙化地及垃圾场同位修复的方法与流程

本发明属于环境保护和生态系统重建修复技术领域，涉及环境治理及其生态系统恢复的方法，具体为一种闭环式垃圾消纳修复盐碱地沙化地及垃圾场同位修复的方法。

技术背景

中国存量垃圾大约有100亿吨，每年产生新垃圾20亿吨以上有效处置率不到一半，有机垃圾占一半以上，有机垃圾自然腐蚀给环境造成巨大的污染。随着我国城市化进程加快，城市绿化垃圾，餐厨垃圾，城市污水的处理量也不断增加，产生大量污泥等其他有机垃圾大量增加。垃圾围城现象严重，垃圾场臭气熏天滋生大量的蚊虫细菌成了传播病菌源头，严重影响了居民的健康！存量垃圾消纳成了城市发展的严重问题。农村秸秆、人畜粪便等生活有机垃圾都成了主要污染源，有机物垃圾分解过程产生的气体污染空气、腐化的垃圾液体随雨水流入江河，渗透地下污染地下水源，有机物垃圾成了最主要污染源。现在有垃圾处理的主要方法：(1)填埋，填埋占用大量的土地，显然不适合中国地少人多的国情。填埋过程中，产生的次生危害一直被忽视了，所有的有机物在填埋中都会分解，分解成有害气体：一氧化碳，二氧化碳，碳氧化合物气体，氮氧化合物气体，硫化物气体释放到大气中污染空气，这也是雾霾的一个主要成因。(2)堆肥，堆肥主要是让有机垃圾腐蚀发酵，有机垃圾在发酵腐蚀过程分解出相同的有害气体，产生的污染水一样会向下渗透污染地下水源，产生的危害几乎近似填埋产生的危害。而且产生的经济效益差。(3)制沼气，近年来有利于有机物发酵方法制沼气，但是一直不能普及推广，主要原因是制沼成本过高，纯制沼的工厂一般都亏损，沼渣使用率不高，农民利用沼渣的积极性不高，沼渣对提高生产效益不大。(4)焚烧,焚烧成为有机垃圾处理的主要途径，但是垃圾焚烧厂投资巨大，焚烧排放的烟气目前技术标准不能达标，对周围环境造成污染。

土壤作为陆地生态系统重要组成部分，是人类和动物居住不可替代的环境因子，粮食果蔬安全依赖土壤的健康，健康的土壤也是食物安全与人体健康的基本保障。随着工农业生产的发展和乡村的城市化，污染土壤的面积在不断扩大，全世界盐碱地的面积为9.5438亿公顷，其中我国为9913万公顷。大部分盐碱沙化土壤无法耕种，盐碱、沙化越来越严重，修复土壤任务繁重也势在必行。

目前盐碱土地沙化土地治理的主要3种方法:水利改良建立完善的排灌系统，做到灌、排分开，加强用水管理，严格控制地下水水位，通过灌水冲洗、引洪放淤等，不断淋洗和排除土壤中的盐分。存在的问题是需要大量的淡水，我国是淡水严重缺乏的国家！农业技术改良通过深耕、平整土地、加填客土、盖草、翻淤、盖沙、增施有机肥等改善土壤成分和结构，增强土壤渗透性能，加速盐分淋洗，目前效果不大。化学改良对碱土、碱化土、苏打盐土施加石膏、黑矾等改良剂，降低或消除土壤碱分，改良土壤理化性质。各种措施使用，各有缺点和优点更要因地制宜。但无法永久解决盐碱土壤问题，容易产生次生危害！生产成本过高无法大面积推广！也很难快速培养出植物，原因是土壤贫瘠保水性差，没有足够的养分让植物不易存活，使用存在很多技术使用的难题。

技术实现要素：

本发明所提供的闭环式生态土壤修复集成系统，本发明目的在于克服现有技术不足，提供一种垃圾消纳循环利用、零排放的处理方式、盐碱、沙化土壤治理及其生态系统恢复的方法，为了克服现有有机垃圾消纳的困难，清除存放垃圾修复垃圾场，本发明闭环式生态土壤修复集成系统不仅解决了有机垃圾处置问题，从源头上清除了有机垃圾的污染源，解决了有机垃圾分解对环境的破坏，而且变废为宝修复盐碱土壤沙化土壤，不产生任何二次污染源。

本发明的技术方案是包括垃圾处理技术、发酵制沼方法及制备修复剂技术、修复土壤方法、选种、栽种植物品种方法。

先对垃圾进行分类，对建筑类垃圾粉碎制作高速公路基材或砖块，废弃塑料类加热压制成城市护坡砖块。有机垃圾粉碎制成粒径不过6mm，可适当添加生物除臭剂。初步减少臭味，利于后续操作备用，分捡出的有机垃圾(包括餐厨垃圾、人畜粪便、绿化垃圾、秸秆等有机物残余体统称有机垃圾)加水并使含水量从87％左右，有机垃圾含量在13％左右，装入发酵罐加热到38℃备用；

加入牛瘤胃中的微生物群，快速腐化垃圾中的纤维和快速分解淀粉类垃圾；其中所述的牛瘤胃中的微生物群的培养方法为：选择一头健康、温顺成年牛，采液前5天不喂或少喂精料，主要喂干粗料秸秆、干靑储等。10个小时不喂，经一夜时间的反刍；选择早上8点，用涂润滑剂的胃导胶管慢慢从鼻孔插入胃内，导管外端用保温瓶接取。经5分钟后，使牛头稍向下低，随瘤胃蠕动，胃液流入瓶内。大约20分钟即可采取5l，采取一次牛胃液，可继代培养。制作种子料和继代培养：取5公斤豆杆、稻草、玉米杆、麦秸(1:1:1:1)，加入1％食盐0.05公斤，1％尿素0.05公斤。事先取50℃热水35公斤(为干粗料六至七倍)。将食盐、尿素等溶化，再加入少量碱或草木灰0.2～0.3公斤，将酸碱度调制ph＝9～10，然后将5公斤干粗料倒入缸内与溶液充分混拌。这时ph达8左右，将温度降到40℃，倒入牛胃液，再仔细拌匀，用塑料布蒙上缸口，抽出缸内空气。经24小时发酵即成种子料。向预处理后的有机物垃圾原料中接入步骤中获得的种子液，预处理后的各种物质混合搅拌均匀，干物质占比例13％左右，水占比例87％左右；然后将配好的有机垃圾装入发酵罐，进行发酵快速分解腐化有机质；在35-40℃、ph6-8的条件下进行第一轮发酵，每天翻动48次，持续2天至有机物完全分解。

混合菌群进行第二轮厌氧发酵，加入甲烷菌同时加入可以高温降解淀粉、蛋白质、分解木质纤维的混合嗜热细菌群：褐色高温单孢菌(thermomonosporafusca)(保藏编号cctccab93039)；高温蛋白质降解菌：普通高温放线菌(thermoactinomycesvulgaris)(保藏编号accc41061)；高温降解木纤维菌：棘孢木霉菌(trichodermaasperellum)(保藏编号cgmcc13766)(上述菌种之间的比例0～5:0～5:0～5:0～5，数值范围不含0)。发酵罐的温度为常温(35-40℃)，每天充分翻拌12次，有机垃圾发酵10天。

第13天，加入混合同向巴鲁复合乳酸细菌群，使乳酸菌群充分混合繁殖2天。乳酸菌吸附含有重金属离子形成重金属离子团，通过电极吸附分离出重金属离子团。酸质络合重金属汞，铅，锌，镉，铬，镍等金属离子达到清除重金属的目的；乳酸菌群为液态巴鲁复合乳酸菌，投入比例占总物质量的万分之五量。

第15天，后期让温度达到65℃以上维持1天；加入嗜热产甲烷细菌，产生高温有效杀死病菌成分。

共15天，沼气出尽，有机物基本腐熟，臭味消失，温度降到40℃以下，沼液分离后继续循环使用发酵制沼，离心机分离有机垃圾(沼渣)让水分含量降到35％以下。分离出沼渣变成菌群的营养载体，加入同向乳酸菌群，再加入硅酸盐菌群、枯草杆菌、根瘤菌等多种有益菌群(加入比例0～5:0～5:0～5：0～5)，细菌群常温下继续培育产生生物菌群。加入1％的草木灰充分混合，干化后制成的土壤修复剂。保持含水20％，粉碎装包100kg/袋，常温下存入仓库备用。

治理盐碱沙化土壤，将制得的土壤修复剂与土壤充分混合，土壤修复剂的菌群平衡土壤酸碱，产生多糖、多肽、核酸等物质营养修复土壤。

有益效果

本发明深层次意义：(1)循环经济有机垃圾制沼气完全可以代替进口天然气，破解资源短缺解决了国家能源安全。(2)有机废弃物资源化利用减量使用化肥。(3)源头阻断有机物分解产生的污染气体，为大气污染治理和减排温室气体都做出了重要贡献！(4)解决了有机垃圾消纳问题，改变了有机垃圾的处理方法、土壤修复的循环系统，颠覆传统的处理方法和治理方法。

附图说明

图1为：闭环式有机垃圾处理修复盐碱、沙化及垃圾场循环示意图

图2为：有机垃圾发酵罐示意图，其中：

1、进料口6、回流管

2、接种液喷淋器7、搅拌/加热器

3、进气管8、出料口

4、沼气管道9、电极分离重金属器

5、火炬

实施例

实施例1闭环式盐碱荒滩地及垃圾场生态修复的方法，以修复邳州市庄场垃圾场为例：

2011年修复的庄场垃圾场，修复前刮风垃圾漫天飞、下雨天黑臭水四溢，臭气熏天蚊虫苍蝇老鼠满场，周围老百姓怨声载道。市政府决定进行生态修复，我们提供了解决方案被采用。

第一步垃圾分类。

垃圾场占地200亩，主要成分是生活垃圾15万吨。分析后，我们采用直接移位清除垃圾法。在垃圾场建设发酵制沼厂，按日处理400吨垃圾设计，共建设15个3000立方米的沼气发酵罐.所采用的技术方案是：对垃圾进行分类，对建筑类垃圾粉碎制作高速公路基材，废弃塑料加热压制成城市护坡砖块。分捡出的有机垃圾(包括餐厨垃圾、人畜粪便、绿化垃圾、秸秆等有机物残余体统称有机垃圾)有机垃圾粉碎制成粒径不过6mm，可适当添加生物除臭剂。初步减少臭味，加水并使含水量从87％左右，有机质含量在13％左右，装入沼气发酵罐加热到38℃备用。

第二步加入牛瘤胃中的微生物群，快速腐化垃圾中的纤维和快速分解淀粉类垃圾。

培养牛瘤胃中的微生物群：选择一头健康、温顺成年牛，采液前5天不喂或少喂精料，主要喂用作发酵饲料的豆杆、稻草、玉米杆、麦秸秆(1:1:1:1)。在早上8点，保持10个小时不进食，经一夜晚时间的反刍，用涂润滑剂的胃导胶管慢慢从鼻孔插入胃内，导管外端用保温瓶接取。经5分钟后，使牛头稍向下低，随瘤胃蠕动，胃液流入瓶内。大约20分钟即可采取5l，采取一次牛胃液，可继代培养，供半年使用。

制作种子料：取5公斤豆杆、稻草、玉米杆(1:1:1)，加入1％食盐0.05公斤，1％尿素0.1公斤。事先取50℃热水35公斤(为干粗料七倍)。将食盐、尿素等溶化，再加入少量草木灰0.2～0.3公斤，将酸碱度调制ph＝9，然后将5公斤豆杆、稻草、玉米杆、麦秸秆(1:1:1:1)倒入缸内与溶液充分混拌。这时ph达8，将温度降到40℃，倒入牛胃液，再仔细拌匀，用塑料布蒙上缸口抽出空气。经24小时发酵即成种子料。

培养牛瘤胃中的微生物厌氧的原虫、细菌和真菌，快速腐化垃圾中的纤维和快速分解淀粉类垃圾。纤毛虫可以撕裂纤维素，使有机物疏松、碎裂，有利于细菌的发酵作用。瘤胃生物群的细菌，纤维素分解菌、蛋白分解菌、蛋白合成菌、维生素合成菌等。尤其对纤维素有强大的快速分解力。纤毛虫能吞噬和消化细菌，利用细菌作为营养源，并利用菌体酶来消化营养物质。微生物消化代谢过程，是一个快速腐化分解有机垃圾的方法。

第三步快速分解腐化有机垃圾，制沼利用沼渣制造土壤修复剂

(1)向预处理后的有机物垃圾原料中接入步骤中获得的种子液，预处理后的各种物质混合搅拌均匀，干物质占比例13％左右，水占比例87％左右；然后将配好的有机垃圾装入发酵罐，进行发酵快速分解腐化有机质；在35-40℃、ph6-8的条件下进行第一轮发酵，每天翻动48次，持续2天至有机物完全分解。

(2)混合菌群进行第二轮厌氧发酵，加入甲烷菌同时加入可以高温降解淀粉、蛋白质、分解木质纤维的混合嗜热细菌群：褐色高温单孢菌(thermomonosporafusca)(保藏编号cctccab93039)；高温蛋白质降解菌：普通高温放线菌(thermoactinomycesvulgaris)(保藏编号accc41061)；高温降解木纤维菌：棘孢木霉菌(trichodermaasperellum)(保藏编号cgmcc13766)(上述菌种之间的比例0～5:0～5:0～5:0～5，数值范围不含0)。发酵罐的温度为常温(35-40℃)，每天翻拌12次，有机垃圾发酵10天。

(3)加入混合同向巴鲁复合乳酸细菌群，使乳酸菌群充分混合繁殖2天。乳酸菌吸附含有重金属离子形成重金属离子团，通过电极吸附分离出重金属离子团。酸质络合重金属汞，铅，锌，镉，铬，镍等金属离子达到清除重金属的目的；乳酸菌群为液态巴鲁复合乳酸菌，投入比例占总物质量的万分之五量。

(4)后期让温度达到65℃以上维持1天；加入嗜热产甲烷细菌，产生高温有效杀死病菌成分。

(5)共15天，沼气出尽，有机物基本腐熟，臭味消失，温度降到40℃以下，沼液分离后继续循环使用发酵制沼，离心机分离有机垃圾(沼渣)让水分含量降到35％以下。分离出沼渣变成菌群的营养载体，加入同向乳酸菌群，再加入硅酸盐菌群、枯草杆菌、根瘤菌等多种有益菌群(加入比例0～5:0～5:0～5：0～5)，细菌群常温下继续繁殖产生生物菌群。加入1％的草木灰充分混合，干化后制成的土壤修复剂。保持含水20％，粉碎装包100kg/代，常温下存入仓库备用。

(6)治理盐碱沙化土壤，将制得的土壤修复剂与土壤充分混合，土壤修复剂的菌群平衡土壤酸碱，产生多糖、多肽、核酸等物质营养修复土壤。

其中使用的发酵罐的结构为：发酵罐与沉淀池连通，发酵罐接有进料管，进料管的进口位置高于出口位置，发酵罐的上部接有u形溢流管，u形溢流管的进口位子要高于进料管的出口位置，低于进料管的进口位置。中部设有搅拌发热装置，发酵罐的中部设有加药装置，发热装置由支架支撑，发热装置和搅拌器组合形成，有自动出料和加料装置，自动脱水设置脱水液体循环利用。

运行调控参数：发酵产气适宜温度：37～40℃、有机垃圾的粉碎度：2～10mm、原料产气率：>0.36m³/kg(有机垃圾)、沼气中ch4的含量50％-60％、含固率13％左右。

第四步土壤修复。本发明修复邳州阳光农场盐碱土地1000亩，碱含盐在0.6～1.5％盐碱土壤，这种盐碱土壤几乎不能生存任何植物。

选择春天3月份，因地温回暖有利于微生物菌生长。施工修建37.3亩为一个单元(50米*50米)，共27个单元。48米防线留4米放线，在4米线内取土壤挖沟口径4米宽，低宽1.5米，1.5米深的排水灌溉水渠。用于排涝浇灌，然后每个单元土地平整好，先用水浸泡所有地块6小时，然后把水从排水沟放出，晾晒3-7天，让土壤含水量32％。把制得的土壤修复剂每亩投入2吨，撒播均匀，用1000匹马力深耕拖拉机，底土翻耕30公分深。然后使用长齿耙均匀翻刨，让修复剂和土壤充分混合在表层0.4米上，把每个单元土地整理水平。使用开沟机，每6米处开沟30cm宽30cm深的内水沟。

种植耐盐碱红榉树，选择2年生壮树苗，带40cm土球，分枝剪除30％以保障生命循环，不脱水保障苗子成活率。按6米*6米定植，每亩栽种185棵，栽植前挖坑。80cm直径深40cm的树坑，栽植后用细土培实，浇水时灌溉透，二天后用浮土培实。当土壤含水低于35％可以喷水，开始不可以漫灌以免稀释深层土壤的盐分危害树苗。树苗市场价值10元*185棵，每亩投入1850元。红榉树是名贵木材有很高的经济效益。中间套作耐盐碱构树作为家畜饲料，按榉树基准0.75米一行，行距1.5米。每隆榉树可套作5行构树，株距1米。每亩可栽种444棵，选择1米高粗壮苗，成本0.5元/棵、每亩成本222元。共计每亩投入资本2072元。

构树亩产干重饲料2000公斤～3000公斤，1000亩年产2000吨～3000吨，年养殖4000头以上生态猪。产生利润120万元每年，构树亩增长1200元。5年后红榉树为12公分景观树，市场价格200元，每亩产185棵*200元/棵÷5年＝7400元/年。修复后的盐碱地每年产生的经济效益8600元/亩。产生的社会效应：构树和红榉树叶子有绒毛具有吸附pm2.5的功能，对空气中的硫化物具有吸附分解作用，树木生长过程中生物细菌分解多糖融合了土壤中的沙土盐碱，盐碱化作植物肥料被树木吸收。生长5年后土地的盐碱低于0.1％，完全消除了盐碱土地。饲养场产生的猪粪循环回到制沼工厂，发酵处理形成生态闭环修复生产一体。

实施例2闭环式盐碱荒滩地及垃圾场生态修复的方法的价值

(1)市场价值

土壤修复剂的市场售价1000元/吨，收入50万每天。合计每天收入毛利润574250元，清理垃圾场合计产生效益毛利润14356.25万元余。为地方安置了205名工人解决人员就业问题。生产9个月垃圾场垃圾被处理干净，整理垃圾场地，施用生产的修复剂每亩2吨，深耕耙平二个月，培植土壤修复剂中的细菌分解垃圾残存物，栽种吸附树木生态修复，2015年底检测土壤完全符合农业部基本农田标准，2016年被邳州市政府用于商业开发。全部土壤修复剂可以修复62500--100000亩严重类盐碱地。

(2)生态价值

节能减排一氧化碳、甲烷气、二氧化碳、氮氧化合物气体、硫化合物气体等有害气体合计：

减排一氧化碳:

22.59kg/吨*100000＝2259吨

减排氮氧化合物

3.62kg/吨*100000＝362吨

减排二氧化碳

330kg/吨*100000吨＝33000吨

由此可见，本申请所涉及到的方法对城市垃圾无害消纳循环利用、城市垃圾场和填埋场修复，产出品修复盐碱土壤和沙化土壤。盐碱土壤修复植被恢复和生态系统重建的方法，也是环保领域有机垃圾消纳、空气污染物治理、盐碱土壤修复的集成系统。节能减排从源头上杜绝污染源。让垃圾变废为宝有益回归自然。