本發(fā)明涉及鹽堿土壤改良劑及固體廢棄物再利用領(lǐng)域，尤其是針對污泥、生活垃圾、餐廚垃圾、園林廢棄物等固廢資源化再利用制備鹽堿土壤改良劑的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市人口的日益增長以及人民生活水平的不斷提高，城市生活垃圾的產(chǎn)生量在逐漸增加。早在1996年，中國的城市垃圾清運(yùn)量就已經(jīng)達(dá)到了1億噸，而且每年以8％～10％的速度增長。垃圾的歷年堆存量達(dá)到60多億噸，全國有200多座城市陷入垃圾的包圍之中，垃圾堆存侵占的土地面積多達(dá)5億多平方米。垃圾處理已經(jīng)成為制約中國城市環(huán)境的重要問題。

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的深入，我國的城市污水處理量也在逐年增長。城市污水廠污泥產(chǎn)生于城市生活污水的生化處理的階段，主要來自于生活污水處理廠的初次和二次沉淀池，是城市生活污水處理時產(chǎn)生的體積最大、最容易產(chǎn)生二次污染的副產(chǎn)品。污泥的產(chǎn)生量大，處理1000噸城市生活污水約產(chǎn)生1噸含水率為80％的污泥。污水處理廠的全部建設(shè)費(fèi)用中，用于污泥處理的部分最高可達(dá)到70％。未經(jīng)恰當(dāng)處理處置的污泥進(jìn)入環(huán)境后，直接給水體和大氣帶來二次污染，不但降低了污水處理系統(tǒng)的有效處理能力，而且對生態(tài)環(huán)境和人類的活動構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。

我國餐廚垃圾產(chǎn)生量大、面廣，主要是賓館、飯店、企事業(yè)單位食堂等在經(jīng)營過程中產(chǎn)生的殘羹剩飯、下腳料等混合物。在國內(nèi)，一些食堂、賓館、飯店等飲食單位的有機(jī)垃圾產(chǎn)生量驚人。北京市每天生產(chǎn)餐廚垃圾大約有1600多噸，據(jù)重慶大學(xué)負(fù)責(zé)完成的《重慶市主城區(qū)餐廚垃圾產(chǎn)量調(diào)查及理化性質(zhì)分析報告》，2007年重慶市主城區(qū)餐廚垃圾每天的產(chǎn)量約為1000噸；截至2003年，上海市每天產(chǎn)生的餐廚垃圾也已達(dá)1100噸左右。

園林廢棄物指的是城市綠化養(yǎng)護(hù)、郊區(qū)林業(yè)撫養(yǎng)、果樹修剪及木材加工作業(yè)過程中產(chǎn)生的樹干枝干、落葉、草屑、花敗及木屑等有機(jī)物。由于城市綠化面積不斷擴(kuò)大，園林綠化廢棄物數(shù)量巨大且逐年上升。但絕大部分廢棄物都沒有實(shí)現(xiàn)資源化利用，大部分作為城市垃圾填埋或焚燒。2012年，北京市園林綠化廢棄物總量約為569萬噸，其中遠(yuǎn)郊區(qū)縣為448萬噸。目前，北京市園林綠化廢棄物資源化處理量城區(qū)約為14.2萬噸/年，僅為資源總量的11.7％；郊區(qū)約為7.2萬噸/年，僅為資源總量的1.6％。

近年來，農(nóng)作物秸稈成為農(nóng)村面源污染的新源頭。每年夏收和秋冬之際，總有大量的小麥、玉米等秸稈在田間焚燒，產(chǎn)生了大量濃重的煙霧，不僅成為農(nóng)村環(huán)境保護(hù)的瓶頸問題，甚至成為殃及城市環(huán)境的罪魁禍?zhǔn)?。?jù)有關(guān)統(tǒng)計，我國作為農(nóng)業(yè)大國，每年可生成7億多噸秸稈，成為“用處不大”但必須處理掉的“廢棄物”。

根據(jù)農(nóng)業(yè)部組織的第二次全國土壤普查資料統(tǒng)計我國鹽漬土面積為5.2億畝不包括濱海灘涂。其中鹽土2.4億畝堿土1299.91萬畝各類鹽化、堿化土壤為2.7億畝。在5.2億畝鹽漬土中已開墾種植的有1億畝左右。據(jù)估計我國尚有2.6億畝左右潛在鹽漬化土壤這類土壤若開發(fā)利用、灌溉耕作等措施不當(dāng)極易發(fā)生次生鹽漬化。總之我國鹽漬土面積之大分布之廣是世界罕見。從太平洋沿岸的東海之濱至西陲的塔里木、準(zhǔn)葛爾盆地。南從海南島到最北的內(nèi)蒙古呼倫貝爾高原從海拔152米的艾丁湖畔到海拔4500米高西藏羌塘高原到處都有鹽漬土分布。因此，鹽堿土壤治理勢在必行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種利用有機(jī)固體廢棄物制備的鹽堿土壤改良劑及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明利用餐廚垃圾、生活垃圾、污泥、園林廢棄物、農(nóng)業(yè)植物纖維性廢棄物等固體廢棄物制備出鹽堿土壤改良劑，不僅解決困擾城市的固廢處理難題，而且可以以廢治廢，減少土壤鹽堿化。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種利用有機(jī)固體廢棄物制備的鹽堿土壤改良劑，由包括餐廚垃圾和/或生活垃圾中的有機(jī)物組分、園林廢棄物和/或農(nóng)業(yè)廢棄物中的植物性纖維組分、污泥的混合物經(jīng)酸解活化、碳化、干燥后與十二烷基磺酸鈣混合后制成。

所述餐廚垃圾、生活垃圾中的有機(jī)物組分主要是指可腐熟有機(jī)部分(殘羹剩飯、下腳料等混合物)，如：水果、蔬菜、肉類、魚類、骨頭等。

所述園林廢棄物主要是指城市綠化養(yǎng)護(hù)、郊區(qū)林業(yè)撫養(yǎng)、果樹修剪及木材加工作業(yè)過程中產(chǎn)生的樹干枝干、落葉、草屑、花敗及木屑等有機(jī)物。

所述農(nóng)業(yè)廢棄物主要是指農(nóng)業(yè)秸稈，包括小麥、玉米、水稻、大豆等秸稈；

所述農(nóng)業(yè)廢棄物還可以是菌渣(即生產(chǎn)食用菌之后的培養(yǎng)料，又稱菌糠、下腳料等)。

本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn)，將餐廚垃圾和/或生活垃圾中的有機(jī)物組分、園林廢棄物和/或農(nóng)業(yè)廢棄物中的植物性纖維組分分別破碎至20-50mm可獲得更好地酸解活化效果。

所述污泥主要是指城市污水廠的污泥，產(chǎn)生于城市生活污水的生化處理的階段，主要來自于生活污水處理廠的初次和二次沉淀池。

酸解活化可對有機(jī)質(zhì)起到消解、滅活作用，便于餐廚垃圾、生活垃圾及污泥產(chǎn)生大孔隙骨架，還具有滅菌的效果。

所述酸包括硫酸、鹽酸、磷酸、硝酸等強(qiáng)酸，優(yōu)選為硫酸。

所述酸的用量及酸解活化時間可根據(jù)餐廚垃圾和/或生活垃圾中的有機(jī)物組分、園林廢棄物和/或農(nóng)業(yè)廢棄物中的植物性纖維組分的總量適當(dāng)調(diào)整。

本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn)，將餐廚垃圾和/或生活垃圾中的有機(jī)物組分、園林廢棄物和/或農(nóng)業(yè)廢棄物中的植物性纖維組分、污泥按照重量比(1～10):(10～30):(10～20)混合既有利于酸解活化，又可獲得更好地鹽堿土壤改良效果。

進(jìn)一步地，可將餐廚垃圾中的有機(jī)物組分、生活垃圾中的有機(jī)物組分、園林廢棄物中的植物性纖維組分、農(nóng)業(yè)廢棄物中的植物性纖維組分、污泥按照重量比(2～5):(1～3):(10～30):(20～30):(15～30)混合。

在本發(fā)明一種具體實(shí)施方式中，利用0.5％的硫酸溶液酸解活化24小時。

進(jìn)一步地，酸解活化后離心(一般轉(zhuǎn)速300-500r/min)去除上清液，將剩下的固形物干燥至含水率為10％以下(可在80～100℃的烘箱中進(jìn)行烘干)再進(jìn)行碳化。

優(yōu)選地，所述碳化溫度為400～800℃，時間為2～5小時。

為獲得更好的碳化效果，碳化時可通入體積分?jǐn)?shù)為80％～90％的水蒸氣；或在co2氣氛下進(jìn)行碳化。

在本發(fā)明一種具體實(shí)施方式中，將烘干的固形物在650℃、體積分?jǐn)?shù)為80％～90％的水蒸氣或co2氣氛下碳化處理2.5～3小時，得到碳化產(chǎn)物。

進(jìn)一步地，將碳化產(chǎn)物干燥至含水率為10％以下(可在80～100℃的烘箱中進(jìn)行烘干)，粉碎后再與十二烷基磺酸鈣混合，即得到鹽堿土壤改良劑成品。

優(yōu)選地，所述干燥后的碳化產(chǎn)物與十二烷基磺酸鈣的重量比例為(10～20):(5～10)。

本發(fā)明還提供上述利用有機(jī)固體廢棄物制備的鹽堿土壤改良劑的制備方法，包括以下步驟：

1)將所述餐廚垃圾和/或生活垃圾中的有機(jī)物組分、園林廢棄物和/或農(nóng)業(yè)廢棄物中的植物性纖維組分、污泥混合，加入硫酸酸解活化；

其中優(yōu)選地，所述餐廚垃圾和/或生活垃圾中的有機(jī)物組分、園林廢棄物和/或農(nóng)業(yè)廢棄物中的植物性纖維組分分別破碎至20-50mm；

2)離心去除上清液，將剩下的固形物干燥至含水率為10％以下；在650℃、體積分?jǐn)?shù)為80％～90％的水蒸氣或co2氣氛下碳化處理2.5～3小時，得到碳化產(chǎn)物；

3)將所得碳化產(chǎn)物干燥至含水率為10％以下，粉碎后再與十二烷基磺酸鈣混合，即得到鹽堿土壤改良劑；所述干燥后的碳化產(chǎn)物與十二烷基磺酸鈣的重量比例為(10～20):(5～10)。

本發(fā)明還提供上述利用有機(jī)固體廢棄物制備的鹽堿土壤改良劑在鹽堿土壤改良中的應(yīng)用。尤其適用于濱海鹽漬區(qū)、荒漠鹽漬區(qū)及草原鹽漬區(qū)類型的鹽堿地土壤。

具體應(yīng)用方法包括：

(1)直接與鹽堿土壤混合：將該鹽堿土壤改良劑以重量比為1～10％的比例與鹽堿土壤混合；

(2)拌種：在種子播種前，將此鹽堿土壤改良劑與種子以0.1～1％的比例拌合，共同播種。

本發(fā)明鹽堿土壤改良劑降低土壤鹽堿的原理是：利用炭化產(chǎn)品中的有機(jī)碳增加土壤的有機(jī)質(zhì)含量，利用炭化產(chǎn)品中的大孔隙結(jié)構(gòu)，增加土壤的通透性，利用十二烷基磺酸鈣產(chǎn)生離子交換，置換出產(chǎn)生鹽堿的鉀鹽和鈉鹽。另外，該鹽堿土壤改良劑還可以作為土壤水分及團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的鹽堿土壤改良劑，利于植物根系生長。該鹽堿土壤改良劑還可以起到固化重金屬的作用。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：

1、增加土壤有機(jī)質(zhì)：由于本鹽堿土壤改良劑含有碳元素及鈣、硅等元素，增加了土壤的有機(jī)質(zhì)含量；

2、改善土壤的通透性能：該鹽堿土壤改良劑可以作為土壤水分及通氣的鹽堿土壤改良劑，可以促進(jìn)土壤呼吸的進(jìn)行；3、減少土壤鹽堿化：使用本鹽堿土壤改良劑可以使土壤鹽度降低2倍以上；

4、有助于植物根系生長：采用本鹽堿土壤改良劑，植物在生長過程中，根毛數(shù)量增加30～60％，根系占地增加40～80％。

5、采用的原料均為固體廢棄物，實(shí)現(xiàn)了以廢治廢。減少了二次污染風(fēng)險。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體技術(shù)或條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻(xiàn)所描述的技術(shù)或條件，或者按照產(chǎn)品說明書進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可通過正規(guī)渠道商購買得到的常規(guī)產(chǎn)品。

實(shí)施例1

將餐廚垃圾中的有機(jī)物組分、玉米秸稈分別破碎至20mm～50mm；將破碎后的餐廚垃圾、秸稈及污泥配制成有機(jī)混合物，其中，餐廚垃圾中的有機(jī)物組分：玉米秸稈：污泥重量比＝5:20:15；將配制好的混合物在0.5％的硫酸溶液中浸泡24小時，再放入離心機(jī)中以300r/min的轉(zhuǎn)速離心后，去除上清液，將剩下的固形物烘干(含水率為10％以下)后置于650℃、水蒸氣氣氛下碳化2.5小時，然后取出烘干(含水率為10％以下)并在植物粉碎機(jī)中破碎后得干燥后的碳化產(chǎn)物，與十二烷基磺酸鈣混合，所述干燥后的碳化產(chǎn)物與十二烷基磺酸鈣的重量比例為10:5，得到鹽堿土壤改良劑。

在內(nèi)蒙草原鹽堿土區(qū)域，將此鹽堿土壤改良劑以重量比為10％的比例與土壤混合后，種植苜蓿，結(jié)果發(fā)現(xiàn)土壤鹽度降低3倍以上，苜蓿在生長過程中，根毛數(shù)量增加50％，根系占地增加60％。

實(shí)施例2

將生活垃圾中的有機(jī)物組分、菌渣破碎至20mm～50mm；將破碎后的生活垃圾、菌渣及污泥配制成有機(jī)混合物，其中，生活垃圾中的有機(jī)物組分：菌渣：污泥重量比＝10:30:20；將配制好的混合物在0.5％的硫酸溶液中浸泡24小時，再放入離心機(jī)中以300r/min的轉(zhuǎn)速離心后，去除上清液，將剩下的固形物烘干(含水率為10％以下)后置于650℃、水蒸氣氣氛下碳化2.5小時，然后取出烘干(含水率為10％以下)并在植物粉碎機(jī)中破碎后得干燥后的碳化產(chǎn)物，與十二烷基磺酸鈣混合，所述干燥后的碳化產(chǎn)物與十二烷基磺酸鈣的重量比例為10:10，得到鹽堿土壤改良劑。

在山東沿海鹽漬化土壤上將此鹽堿土壤改良劑以重量比為5％的比例與土壤混合后，種植棉花，結(jié)果發(fā)現(xiàn)土壤鹽度降低2倍以上，棉花在生長過程中，根毛數(shù)量增加40％，根系占地增加40％。

實(shí)施例3

將餐廚垃圾中的有機(jī)物組分、樹葉分別破碎至20mm～50mm；將破碎后的餐廚垃圾、樹葉及污泥配制成有機(jī)混合物，其中，餐廚垃圾中的有機(jī)物組分：樹葉：污泥＝8:30:10；將配制好的混合物在0.5％的硫酸溶液中浸泡24小時后再放入離心機(jī)中以300r/min的轉(zhuǎn)速離心后，去除上清液，將剩下的固形物烘干(含水率為10％以下)后置于650℃、二氧化碳?xì)夥障绿蓟?.5小時，然后取出烘干(含水率為10％以下)并在植物粉碎機(jī)中破碎后得干燥后的碳化產(chǎn)物，與十二烷基磺酸鈣混合，所述干燥后的碳化產(chǎn)物與十二烷基磺酸鈣的重量比例為20:5，得到鹽堿土壤改良劑。

在河北邯鄲，將此鹽堿土壤改良劑以重量比為1％的比例與種子混合拌種后，種植大豆，結(jié)果發(fā)現(xiàn)土壤鹽度降低2倍以上，大豆在生長過程中，根毛數(shù)量增加45％，根系占地增加50％。

對比例1

在河北曲周，選取16塊5*5米的試驗(yàn)田，其中8塊試驗(yàn)田選擇添加5％的重量比的實(shí)施例1制備的土壤改良劑，另外8塊試驗(yàn)田不添加任何物質(zhì)。同時種植高粱，經(jīng)過一個生長季節(jié)后，添加土壤改良劑的土壤其鹽度降低2.6倍，高粱在生長過程中，根毛數(shù)量增加43.2％，地上部分生長量增加26％。

對比例2

將餐廚垃圾中的有機(jī)物組分破碎至20mm，在0.5％的硫酸溶液中浸泡24小時后再放入離心機(jī)中以300r/min的轉(zhuǎn)速離心后，去除上清液，將剩下的固形物烘干(含水率為10％以下)后置于650℃、二氧化碳?xì)夥障绿蓟?.5小時，然后取出烘干(含水率為10％以下)并在植物粉碎機(jī)中破碎后得干燥后的碳化產(chǎn)物，與十二烷基磺酸鈣混合，所述干燥后的碳化產(chǎn)物與十二烷基磺酸鈣的重量比例為20:5，在山西左權(quán)，將此鹽堿土壤改良劑以重量比為1％的比例與種子混合拌種后，種植大豆，土壤鹽度、根毛數(shù)量與不添加改良劑的土壤差異不顯著。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。