專利名稱：燃煤煙氣脫硫廢棄物的用途及其改良?jí)A性土壤的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃煤煙氣脫硫廢棄物的用途及一種土壤改良技術(shù)，尤其涉及一種利用燃煤煙氣脫硫廢棄物對(duì)堿性土壤進(jìn)行改良的方法，屬于土壤改良技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
燃煤煙氣脫硫廢棄物的主要成份為石膏(CaSO4·2H2O)或其與亞硫酸鈣(CaSO3)的混合物，還有一定量的粉煤灰渣和水。較純的硫酸鈣(石膏)為普通的建筑材料；而亞硫酸鈣則為廢棄物，且由于其不穩(wěn)定，極易對(duì)環(huán)境造成二次污染。實(shí)際上，由于我國(guó)是一個(gè)富產(chǎn)天然石膏的國(guó)家，價(jià)格低廉；不需要利用煙氣脫硫后生成的含有大量水分和灰渣等雜質(zhì)的石膏，直接作為建筑石膏來使用，因?yàn)檫@必須付出很大的代價(jià)，即把煙氣脫硫副產(chǎn)物經(jīng)過進(jìn)一步的凈化及脫水處理才能使用。因此，煙氣脫硫副產(chǎn)物作為建筑石膏在我國(guó)沒有市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，它只有少量被用作水泥添加劑，大部分通常是被作為廢物丟棄的。目前，電廠處理煙氣脫硫廢棄物的方法主要是土地填埋、貯灰池存儲(chǔ)。而每處置1萬噸脫硫副產(chǎn)物，火電廠需要征地200m2，灰場(chǎng)運(yùn)行費(fèi)投入2～8萬元，運(yùn)灰費(fèi)2～5萬元。因此，無論從環(huán)境保護(hù)還是經(jīng)濟(jì)方面的考慮，對(duì)燃煤煙氣脫硫廢棄物進(jìn)行有效的利用，都是值得研究的課題。
目前治理鹽堿地的措施一般有水利改良措施(灌溉、排水、放淤、種稻、防滲等)、農(nóng)業(yè)改良措施(平整土地、改良耕作、施客土、施肥、播種、輪作、間種套種等)、生物改良措施(種植耐鹽植物和牧草、綠肥、植樹造林等)和化學(xué)改良措施(施用改良物質(zhì)，如石膏、磷石膏、亞硫酸鈣等)四個(gè)方面。前人利用石膏改良土壤時(shí)，計(jì)算石膏施用量主要考慮交換性鈉減去堿化度的5％或10％所求出的交換性鈉的差值，作為石膏施用量的依據(jù)，對(duì)于Na2CO3、NaHCO3，數(shù)量多時(shí)就計(jì)入石膏施用量，少則忽略，沒有考慮將交換性鎂也計(jì)入計(jì)算之中，這樣得到的石膏施用量就要少于實(shí)際改良所需要的量，影響到改良的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一方面使燃煤煙氣脫硫廢棄物得到經(jīng)濟(jì)有效的利用，變廢為寶，另一方面提供一種改良速度快，效果好，用水量少，經(jīng)濟(jì)性好，具有良好的應(yīng)用前景的堿性土壤改良方法。
本發(fā)明提供一種燃煤煙氣脫硫廢棄物在改良?jí)A性土壤中的應(yīng)用。
本發(fā)明還提供了一種利用燃煤煙氣脫硫廢棄物改良?jí)A性土壤的方法，該方法包括如下步驟1)對(duì)待改良土壤進(jìn)行采樣，經(jīng)陰干，過篩，然后按重量比為1∶1進(jìn)行水土混合；取提取液，化驗(yàn)其中的CO32-、HCO3-、SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+、K+和Na+離子的含量；并用斯木卡法，測(cè)定其中交換性陽(yáng)離子K、Na、Ca、Mg的含量，從而計(jì)算出Na2CO3、NaHCO3、Mg(HCO3)2、±)Na和±)Mg的量；2).利用公式1/2±)Na+±)Mg+Mg(HCO3)2+Na2CO3+1/2NaHCO3，計(jì)算出待改良土壤所需要的CaSO4的摩爾量；3).根據(jù)步驟2)所得到的CaSO4摩爾量以及煙氣脫硫廢棄物量所含CaSO4·2H2O的多少，計(jì)算得到待改良土壤所需的煙氣脫硫廢棄物量堿化度為10～20％輕度堿化土壤1200～1500公斤/畝；堿化度20～30％的中度堿化土為1500-2000公斤/畝；堿化度＞30％的重度堿化土壤為2000-5000公斤/畝；4)將煙氣脫硫廢棄物按圖斑撒施地表，對(duì)于輕度和中度堿化土壤，在春天施入，當(dāng)年種植作物；對(duì)于重度堿化土壤，在夏季施入，當(dāng)年不進(jìn)行種植，第二年開始種植；施入時(shí)用旋耕犁翻耕混合，翻耕深度為20～40cm，使煙氣脫硫廢棄物與土壤充分混合；5)煙氣脫硫廢棄物施入以后進(jìn)行灌溉，之后和正常土地一樣進(jìn)行田間管理和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
上述步驟5)中所述的煙氣脫硫廢棄物施入以后進(jìn)行灌溉，其灌溉水量控制在100～200立方米/畝。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果本發(fā)明提供了一種燃煤煙氣脫硫廢棄物的新用途，即利用燃煤煙氣脫硫廢棄物對(duì)堿性土壤進(jìn)行改良，變廢為寶，具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。到目前為止，我國(guó)燃煤電站安裝脫硫設(shè)備并投入運(yùn)行的機(jī)組超過2000萬千瓦，到2006年底將達(dá)1.2億千瓦，屆時(shí)每年產(chǎn)生的脫硫廢棄物的數(shù)量將超過2000萬噸；當(dāng)目前3.6億千瓦的全部燃煤電站安裝脫硫設(shè)備并投入運(yùn)行時(shí)，則每年的脫硫廢棄物的數(shù)量將達(dá)6000萬噸以上，這是一個(gè)龐大的數(shù)字。這些脫硫廢棄物如不加以利用而拋棄，又將占用數(shù)以萬畝計(jì)的土地，這不僅對(duì)寶貴的土地資源是極大的浪費(fèi)，而且還會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。而將脫硫廢棄物用于改良土壤，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。面對(duì)我國(guó)大面積的鹽堿地和正在發(fā)展的次生鹽堿地，利用燃煤煙氣脫硫廢棄物進(jìn)行改良，不僅可使大面積荒地變成綠洲，而且可使中低產(chǎn)田變?yōu)楦弋a(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)田。這對(duì)于解決我國(guó)糧食安全和燃煤電廠煙氣脫硫廢棄物對(duì)環(huán)境的污染，恢復(fù)生態(tài)植被、防風(fēng)固沙，促進(jìn)西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施都具有特別重要的意義。
在本發(fā)明提供的利用燃煤煙氣脫硫廢棄物改良?jí)A性土壤的方法中，在計(jì)算石膏施用量時(shí)，考慮了Na2CO3、NaHCO3、Mg(HCO3)2，交換性鈉和交換性鎂的量，因而改良速度快，效果明顯。從對(duì)土壤特性的影響來看，煙氣脫硫廢棄物能中和土壤堿性，降低土壤pH值和土壤堿化度，降低土壤容重，改善土壤水分物理性狀，增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，并提供了大量的Ca、S營(yíng)養(yǎng)。從改良的結(jié)果看，處理區(qū)比對(duì)照區(qū)出苗率提高10％-75％，生物產(chǎn)量提高48.8％-932％，籽粒產(chǎn)量平均提高48.8％-79.1％，總體上土壤堿化程度越高，改良效果越明顯。從經(jīng)濟(jì)效益方面來看，對(duì)于中度堿化區(qū)，改良后的凈收益是改良前的4.6倍；對(duì)于重度堿化區(qū)，改良前的凈收益為負(fù)值，而改良后的凈收益可以達(dá)到每畝470元以上。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所利用的燃煤煙氣脫硫廢棄物是指電廠及其它燃煤設(shè)備煙氣脫硫廢棄物，其主要成分為60％以上的CaSO4或CaSO3，其他為煤灰和水。
利用燃煤煙氣脫硫廢棄物改良?jí)A性土壤的具體方法如下首先對(duì)待改良土壤進(jìn)行采樣，經(jīng)陰干，過篩，然后按重量比為1∶1進(jìn)行水土混合；取提取液，化驗(yàn)八大離子，即CO32-、HCO3-、SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+、K+和Na+離子含量，在用斯木卡法，測(cè)定交換性陽(yáng)離子K、Na、Ca、Mg的含量，從而計(jì)算出Na2CO3、NaHCO3、Mg(HCO3)2，交換性鈉和交換性鎂的量；利用公式1/2±)Na+±)Mg+Mg(HCO3)2+Na2CO3+1/2NaHCO3，計(jì)算出待改良土壤所需要的CaSO4的摩爾量；主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下
由于一般燃煤煙氣脫硫工藝得到的煙氣脫硫廢棄物所含CaSO4·2H2O的量約占煙氣脫硫廢棄物總重量的75％以上，根據(jù)所得到的CaSO4的摩爾量(CaSO4施用量)，可以計(jì)算得到所需的煙氣脫硫廢棄物量。本發(fā)明確定的煙氣脫硫廢棄物施用量為輕度堿化土壤(堿化度10-20％)為1200-1500公斤/畝；中度堿化土壤(堿化度20～30％)為1500-2000公斤/畝；重度堿化土壤(堿化度＞30％)為2000-5000公斤/畝。將煙氣脫硫廢棄物按圖斑撒施地表，對(duì)于輕度和中度堿化土壤，在春天施入，當(dāng)年就可以種植作物；對(duì)于重度堿化土壤，在夏季施入，當(dāng)年不進(jìn)行種植。用旋耕犁翻耕混合，翻耕深度為20～40cm，使煙氣脫硫廢棄物與土壤充分混合，煙氣脫硫廢棄物施入以后進(jìn)行灌溉，灌溉水量控制在150立方米/畝，以溶解改良劑，使其與土壤作用。之后采取和其它正常土壤一樣的田間管理措施，進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。從第二年開始，不必再進(jìn)行改良，可繼續(xù)進(jìn)行正常的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，改良效果在10年以上。
實(shí)施例1輕度堿化土壤對(duì)于堿化度為10％的土壤，采用上述方法，煙氣脫硫廢棄物施用量為1212公斤/畝，翻耕深度為20cm，灌溉水量控制在150立方米/畝，2003年種植作物為糧食玉米，品種為哲單7號(hào)，播種量為1.75公斤/畝，播種日期為5月1日-3日。當(dāng)年出苗率為100％，籽粒產(chǎn)量為584公斤/畝，比對(duì)照區(qū)提高60.4％。對(duì)于減化度為17％，采用上述方法，煙氣脫硫廢棄物施用量為1500公斤/畝，翻耕深度為20cm，2003年種植作物為糧食玉米，品種為哲單7號(hào)，播種量為1.75公斤/畝，播種日期為5月1日-3日。出苗率為100％，籽粒產(chǎn)量為621公斤/畝，比對(duì)照區(qū)提高70％。
實(shí)施例2中度堿化土壤對(duì)于減化度為20％的土壤，采用上述方法，煙氣脫硫廢棄物施用量為1560公斤/畝，翻耕深度為20cm，灌溉水量控制在200立方/畝，2003年種植作物為糧食玉米，品種為哲單7號(hào)，播種量為1.75公斤/畝，播種日期為5月1日-3日。當(dāng)年出苗率為100％，籽粒產(chǎn)量為748公斤/畝，比對(duì)照區(qū)提高67％。對(duì)于堿化度為28％的土壤，采用上述方法，煙氣脫硫廢棄物施用量為2067公斤/畝，翻耕深度為20cm，2003年種植作物為糧食玉米，品種為哲單7號(hào)，播種量為1.75公斤/畝，播種日期為5月1日-3日。當(dāng)年出苗率為100％，籽粒產(chǎn)量為848公斤/畝，比對(duì)照區(qū)提高90％。
實(shí)施例3重度堿化土壤對(duì)于堿化度約為32％的土壤，采用上述方法，煙氣脫硫廢棄物施用量為2230公斤/畝，翻耕深度20cm，灌溉水量控制在100立方米/畝，2003年種植作物為糧食玉米，品種為哲單7號(hào)，播種量為1.75公斤/畝，播種日期為5月1日-3日。當(dāng)年出苗率為93％，籽粒產(chǎn)量為751公斤/畝，而對(duì)照區(qū)的籽粒產(chǎn)量?jī)H為41.4公斤/畝。對(duì)于減化度為79％的土壤，煙氣脫硫廢棄物施用量為4708公斤/畝，翻耕深度為40cm，2003年種植作物為糧食玉米，品種為哲單7號(hào)，播種量為1.75公斤/畝，播種日期為5月1日-3日。當(dāng)年出苗率為88％，籽粒產(chǎn)量為492公斤/畝，而對(duì)照區(qū)的籽粒產(chǎn)量?jī)H為41.4公斤/畝。
權(quán)利要求
1.燃煤煙氣脫硫廢棄物在改良?jí)A性土壤中的應(yīng)用。
2.一種利用燃煤煙氣脫硫廢棄物改良?jí)A性土壤的方法，該方法包括如下步驟1)對(duì)待改良土壤進(jìn)行采樣，經(jīng)陰干，過篩，然后按重量比為1∶1進(jìn)行水土混合；取提取液，化驗(yàn)其中的CO32-、HCO3-、SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+、K+和Na+離子的含量；并用斯木卡法，測(cè)定其中交換性陽(yáng)離子K、Na、Ca、Mg的含量，從而計(jì)算出Na2CO3、NaHCO3、Mg(HCO3)2、±)Na和±)Mg的量；2)利用公式1/2±)Na+±)Mg+Mg(HCO3)2+Na2CO3+1/2NaHCO3，計(jì)算出待改良土壤所需要的CaSO4的摩爾量；3)根據(jù)步驟2)所得到的CaSO4摩爾量以及煙氣脫硫廢棄物量所含CaSO4.2H2O的多少，計(jì)算得到待改良土壤所需的煙氣脫硫廢棄物量堿化度為10～20％輕度堿化土壤1200～1500公斤/畝；堿化度20～30％的中度堿化土為1500-2000公斤/畝；堿化度＞30％的重度堿化土壤為2000-5000公斤/畝；4)將煙氣脫硫廢棄物按圖斑撒施地表，對(duì)于輕度和中度堿化土壤，在春天施入，當(dāng)年種植作物；對(duì)于重度堿化土壤，在夏季施入，當(dāng)年不進(jìn)行種植，第二年開始種植；施入時(shí)用翻耕土地，翻耕深度為20～40cm，使煙氣脫硫廢棄物與土壤充分混合；5)煙氣脫硫廢棄物施入以后進(jìn)行灌溉，之后和正常土地一樣進(jìn)行田間管理和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
3.按照權(quán)利要求2所述的改良?jí)A性土壤的方法，其特征在于步驟5)中所述的煙氣脫硫廢棄物施入以后進(jìn)行灌溉，其灌溉水量控制在100～200立方米/畝或更多。
全文摘要
燃煤煙氣脫硫廢棄物的用途及其改良?jí)A性土壤的方法，屬于土壤改良技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供了一種燃煤煙氣脫硫廢棄物的新用途及其改良?jí)A性土壤的方法。該方法首先對(duì)土樣進(jìn)行采樣，通過化驗(yàn)，計(jì)算出Na
文檔編號(hào)B09B3/00GK1814696SQ20061001111
公開日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2006年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月21日
發(fā)明者陳昌和, 徐旭常, 定方正毅, 烏力更, 王淑娟, 新田義孝, 李躍進(jìn), 松本聰, 李彥 申請(qǐng)人:清華大學(xué)