本发明属于废弃资源利用,尤其涉及一种多用途人工土壤及其制备方法和应用。
背景技术:
1、随着经济的持续快速稳定发展,城镇污水处理规模不断提升,污泥产量相应增加。2019年中国污泥产量已超过6000万吨(以含水率80%计),预计2025年将突破9000万吨。为改善水环境质量,使城市黑臭水体基本消除,清淤疏浚是关键措施之一。湖泊底泥作为富含营养的物质,支持水生植物和动物的生长。然而,污染加重使底泥成为富营养化的污染源。尽管如此,底泥富含全氮、全磷、全钾及有机质,从农学角度来看,更适合作为改良土壤肥力的主要材料,是一种有效的资源化利用途径。与此同时,目前的耕地正在面临老化和耕地质量下降问题,因此提升耕地质量是未来高标准农田建设的重点,而底泥资源化利用可成为耕地质量提升的突破口。
2、同时,自工业革命以来,人类活动导致的二氧化碳(co2)排放量急剧增加,成为全球变暖的主要原因之一。为了缓解这一问题并应对气候变化的挑战,开发和部署负排放技术变得至关重要,其中一种方法是利用工业固废进行碳固定。工业固废中富含硅酸盐矿物,硅酸盐矿物进一步与大气中的co2反应,形成稳定的碳酸盐矿物,从而将co2永久固定。
3、有鉴于此,特提出本发明。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种多用途人工土壤及其制备方法和应用,既能在解决河道水体富营养化问题的同时使底泥得到有效的资源化利用,又能将其用作高标准农田土壤改良和田间道路填充材料。同时,通过对人工土壤进行调整以达到可以有效大规模固定二氧化碳的目的。
2、为实现以上目的,本发明特采用以下技术方案:
3、第一方面,本发明提供一种多用途人工土壤,按照重量份计,包括底泥1-60份、大宗固废1-20份、造孔剂1-15份、增塑剂1-10份、减水剂0.2-1.3份和水10-25份。
4、第二方面,本发明还提供一种所述的多用途人工土壤的制备方法,包括如下步骤:
5、s1:采集河湖底部表层以下4-20cm之间的沉积物作为底泥,将所述底泥干燥、压碎并碾磨至粒径为0.1-0.5mm;
6、s2:按照重量份,取步骤s1所得底泥1-60份、大宗固废1-20份、造孔剂1-15份、增塑剂1-10份、减水剂0.2-1.3份和水10-25份混合均匀;
7、s3:将步骤s2所述混合的产物在造粒机中以20-60m/s的转速下边喷水边造粒,干燥后即得。
8、第三方面,本发明还提供一种所述的多用途人工土壤的应用:将待改良的田地表层进行平整,将所述人工土壤覆盖在所述田地表层并进行灌溉,对覆盖有所述人工土壤的田地表层进行旋耕。
9、第四方面,本发明还提供另一种所述的多用途人工土壤的应用:将所述人工土壤进行加热烘干后,用于路基材料使用。
10、与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
11、(1)资源化利用底泥和大宗固废:该方法能够将底泥和大宗固废有效地转化为具有固碳能力和丰富营养元素的人工土壤,实现了对废弃物资源的高效利用,减少了环境污染。
12、(2)改善土壤质量和肥力:本申请制备的人工土壤富含有机质和营养元素,能够改善土壤的肥力,提升作物生长的营养供应,从而增加农作物产量。
13、(3)固碳能力:本申请制备的人工土壤具有固定空气中二氧化碳的能力,有助于应对气候变化。
14、(4)操作简单,成本低廉:制备方法简单易行,无需配备专业设备和技术人员,操作成本相对较低,适用于不同地区和条件下的农田建设。
15、(5)多功能应用:该人工技术土壤不仅可用于农田建设提升肥力和改善土壤质量,还可以应用于田间道路工程,符合高标准农田的建设需求,具有广泛的应用前景和市场潜力。
1.一种多用途人工土壤,其特征在于,按照重量份计,包括底泥1-60份、大宗固废1-20份、造孔剂1-15份、增塑剂1-10份、减水剂0.2-1.3份和水10-25份。
2.一种权利要求1所述的多用途人工土壤的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
3.根据权利要求2所述的多用途人工土壤的制备方法,其特征在于,步骤s2中,所述大宗固废包括粒径为1-2mm的镁渣、云母渣、煤矸石或粉煤灰中的一种或多种;
4.根据权利要求2所述的多用途人工土壤的制备方法,其特征在于,步骤s2中,所述造孔剂包括石墨、煤炭粉、pmma微球、淀粉、有机纤维或稻壳粉中的一种或多种;
5.根据权利要求2或4所述的多用途人工土壤的制备方法,其特征在于,步骤s2中,所述造孔剂的粒径为0.1-1mm;
6.根据权利要求2所述的多用途人工土壤的制备方法,其特征在于,步骤s3中,所述造粒后的粒径为1-2mm。
7.一种权利要求1所述的多用途人工土壤的应用,其特征在于,将待改良的田地表层进行平整,将所述人工土壤覆盖在所述田地表层并进行灌溉,对覆盖有所述人工土壤的田地表层进行旋耕。
8.根据权利要求7所述的多用途人工土壤的应用,其特征在于,所述人工土壤覆盖的厚度为10-150cm。
9.一种权利要求1所述的多用途人工土壤的应用,其特征在于,将所述人工土壤进行加热烘干后,用于路基材料使用。
10.根据权利要求9所述的多用途人工土壤的应用,其特征在于,所述加热烘干的温度为60-130℃。
