一种利用河流底泥快速改良沙土的方法
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 授权; |
| 专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
| 申请号 | CN202211278773.7 | 申请日 | 2022-10-19 |
| 公开(公告)号 | CN115651658A | 公开(公告)日 | 2023-01-31 |
| 申请人 | 辽宁大学; | 申请人类型 | 学校 |
| 发明人 | 王杰; 刘静姝; 肖杨; 刘慧杰; 杨宇轩; | 第一发明人 | 王杰 |
| 权利人 | 辽宁大学 | 权利人类型 | 学校 |
| 当前权利人 | 辽宁大学 | 当前权利人类型 | 学校 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：辽宁省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：辽宁省沈阳市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：辽宁省沈阳市沈北新区道义南大街58号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：110000 |
| 主IPC国际分类 | C09K17/00 | 所有IPC国际分类 | C09K17/00 ; C02F11/12 ; C02F11/20 ; C02F11/127 ; C02F11/00 ; C02F101/20 |
| 专利引用数量 | 5 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 6 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 沈阳杰克知识产权代理有限公司 | 专利代理人 | 罗莹; |
| 摘要 | 本 发明 提供了一种利用河流底泥快速改良沙土的方法。本发明将采集的河流底泥进行冷冻、融化、离心和烘干条件处理后，按施入比例1.5～6.0kg/m2与沙土混匀， 压实 ，平整混合 土壤 表面，用 水 浇透，让混合土壤性质稳定1个月，之后进行相关指标的检测。本发明的方法促进了底泥中重金属和盐分的去除，降低了底泥中细菌数量；改善了泥水分离效果，提高了底泥脱水率，减少了底泥体积。实现了河流底泥无害化、减量化和资源化利用，改良了沙土性质。本发明的方法降低了沙土的容重，提高了粘粒含量和肥 力 水平。 | ||
| 权利要求 | 1.一种利用河流底泥快速改良沙土的方法，其特征在于，包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种利用河流底泥快速改良沙土的方法技术领域[0001] 本发明属于河流底泥无害化、减量化、资源化利用技术领域，具体涉及一种利用河流底泥快速改良沙土的方法。 背景技术[0002] 随着工业的大力发展，城市剩余污泥的产量逐渐增加使得河流底泥也逐渐增加，与此同时，大量污水未经处理直接排放至河流中，其中的污染物自然沉降下来，导致底泥中的污染物逐渐累积增加，其污染越来越严重。因此，河流底泥的有效处理是一个亟待解决的环境问题。 [0003] 沙土是由大量的沙和少量的黏土混合而成的土壤。本发明中沙土来源于阜新市章古台镇(北纬42°43′，东经122°22′)，其机械组成较粗，基本性质见表1。这种沙土土质疏松、透水透气性好，但N、P等养分贫瘠、保水保肥能力差，不利于植物生长。因此，需要寻找一种经济、有效的改良沙土性质的方法。 [0004] 表1沙土基本性质 [0005] [0006] 河流底泥的资源化利用是将疏浚底泥应用于农田、林地、园林绿化及严重扰动的土地修复与重建等，具有投资少和能耗低的优点，在处置过程中底泥的有机部分可转化成土壤改良剂成分，被认为是最具发展潜力的资源化利用方式。河流底泥化学成分类似与黏土，与土壤结构性质接近，在沙土中合理施加河流底泥是一种有效的、科学的处置途径。但是，河流底泥中不但含有丰富的有机碳、氮、磷等营养成分，还含有重金属等有害物质，必须进行稳定化、减量化、无害化处理。本发明中河流底泥来自辽宁省沈阳市新开河怒江桥河段，基本性质见表2。随着我国生态文明建设目标的提出和相关法律法规的不断完善，将河湖疏浚底泥进行脱水、干化、除菌处理和资源化综合利用是今后必然的选择。因此，提出一种利用河流底泥快速改良沙土的方法，对河流底泥资源化利用和沙土改良具有重要意义。 [0007] 表2河流底泥基本性质 [0008] 发明内容[0009] 一方面为解决河流底泥无害化、减量化、资源化处理的问题，另一方面为了改良沙土性质，本发明提供一种利用河流底泥快速改良沙土的方法。 [0010] 本发明采用的技术方案为： [0011] 一种利用河流底泥快速改良沙土的方法，包括如下步骤： [0012] 1)于采样河段设定5处采样点，使用彼得逊采泥器，各采样点采集河流底处0～15cm深度的底泥1kg，采样结束后，均匀混合各采样点采集的底泥，取其中部分河流底泥进行冷冻处理； [0013] 2)将经步骤1)处理后的河流底泥进行解冻融化； [0014] 3)将经步骤2)处理后的河流底泥进行离心； [0015] 4)将经步骤3)处理后的河流底泥进行烘干； [0016] 5)将经步骤4)处理后的河流底泥与表层20cm深度的沙土混匀，得到混合土壤； [0018] 7)对性质稳定后的混合土壤进行相关指标的检测。 [0019] 进一步的，上述的一种利用河流底泥快速改良沙土的方法，步骤1)中，所述的冷冻温度控制在‑18℃，冷冻时间控制在4.5～6.0h。 [0020] 进一步的，上述的一种利用河流底泥快速改良沙土的方法，步骤3)中，所述的离心速度控制在5000～6500r/min，离心时间控制在20～30min。 [0021] 进一步的，上述的一种利用河流底泥快速改良沙土的方法，步骤4)中，所述的烘干温度控制在80～85℃，烘干时间控制在2～3h。 [0022] 进一步的，上述的一种利用河流底泥快速改良沙土的方法，步骤5)中，所述的河流2 底泥占沙土的比例为1.5～6.0kg/m。 [0023] 进一步的，上述的一种利用河流底泥快速改良沙土的方法，步骤7)中，所述的相关指标包括粘粒、容重、有机碳、总氮、总磷、重金属含量、电导率和细菌总数。 [0024] 本发明的有益效果为： [0025] 1、本发明方法先后对河流底泥采用冷冻‑融化‑离心处理，冻融条件下，随着底泥的相变，比如引起底泥物理性状的变化，实现底泥的破解，固相体积减少，液相体积增加，底泥上清液体积增加了11.76％，脱水率提高4.00％；同时，冻融过程可促进底泥中重金属和盐分的去除，使得底泥中重金属和盐分含量降低，其中重金属Cu、Cd、Pb、Zn各降低了5.63％、5.45％、4.98％和4.47％，电导率降低了32.61％。河流底泥融化后的河流底泥经过离心处理，进一步提高了底泥脱水率、减少其重金属和盐分含量。其中重金属Cu、Cd、Pb、Zn各进一步减少了9.12％、9.67％、9.86％和10.44％；电导率减少了13.34％；河流底泥脱水率增加29.00％，底泥上清液体积增加了85.29％。经过冷冻‑融化‑离心后，本发明方法对底泥进行了烘干处理，在此过程中，含水率进一步降低，有害微生物被大部分去除，对比本发明方法处理前后，细菌总数减少率为97.39％。 [0026] 2、沙土中黏土含量少，粗砂含量高，抗旱性差，持水量低，本发明方法通过河流底泥本身的物理性质使其在与沙土混合后改善了土壤的物理性质，粘粒含量增加3.49％～9.19％、混合土壤电导率增加，增幅为0.93％～15.34％、容重降低14.71％～23.53％、有机碳含量增加了11.43％～34.29％、总氮含量增加了10.26％～74.36％、磷含量增加了 20.00％～40.00％，明显降低了沙土的容重，提高了粘粒含量和肥力。 [0027] 3、本发明方法操作简单，改良周期短，容易实现。 [0028] 4、本发明提供了一种对河流底泥资源化利用同时对沙土改良的方法，为河流底泥进行无害化、资源化利用和处置提供新思路，并改良了沙土性质。其中河流底泥资源化可以解决底泥出路，一定程度上解决河水的污染，减少对河流水质的二次污染，是一条可持续发展之路，具有较好的应用前景。 具体实施方式[0029] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。 [0030] 实施例1 [0031] 一种利用河流底泥快速改良沙土的方法，包括以下步骤： [0032] 于采样河段设定5处采样点，使用彼得逊采泥器，各采样点采集河流底处0～15cm深度的底泥1kg，采样结束后，均匀混合各采样点采集的底泥，取0.25kg河流底泥进行冷冻处理，冷冻温度控制在‑18℃、冷冻时间控制在4.5～6.0h；解冻融化后进行离心处理，离心速度控制在5000～6500r/min、离心时间控制在20～30min；离心后得到的河流底泥进行80～85℃烘干2～3小时的处理。 [0033] 将完成以上处理后的河流底泥与表层20cm深度的沙土混匀，河流底泥施入比例为2 1.5～6.0kg/m ，混匀后，压实，平整混合土壤表面，用水浇透，让混合土壤性质稳定1个月，之后进行包括粘粒、容重、有机碳、总氮、总磷、重金属含量、电导率和细菌总数等相关指标的检测。 [0034] 河流底泥经过冷冻‑融化‑离心‑烘干处理后，上清液性质变化如表3所示，底泥性质指标变化如表4所示。冻融条件下，随着底泥的相变，比如引起底泥物理性状的变化，实现底泥的破解，固相体积减少，液相体积增加，底泥上清液体积增加了11.76％，脱水率提高4.00％，电导率提高了18.46％，浊度由181.2NTU降为168.8NTU；同时，冻融过程可促进底泥中重金属和盐分的去除，使得底泥中重金属含量和电导率降低。其中重金属Cu、Cd、Pb、Zn各降低了5.63％、5.45％、4.98％和4.47％，电导率降低了32.61％，盐分去除效果明显。融化后的河流底泥经过离心处理，继续提高了底泥脱水率、减少其重金属含量和电导率，其中重金属Cu、Cd、Pb、Zn各进一步减少了9.12％、9.67％、9.86％和10.44％，电导率进一步降低 13.34％，河流底泥脱水率增加了29.00％；底泥上清液体积增加了85.29％，电导率进一步提高21.83％，浊度由168.8NTU降为8.85NTU。经过冷冻‑融化‑离心后，再对底泥进行烘干处理，在此过程中，含水率进一步降低、有害微生物被大部分去除，对比处理前后，细菌总数减少率为97.39％。 [0035] 表3冷冻‑融化‑离心处理对底泥上清液性质的影响 [0036] [0037] 表4冷冻‑融化‑离心‑烘干处理对底泥性质的影响 [0038] [0039] 注：“——”代表未涉及该项指标。 [0040] 经处理后的河流底泥与沙土的混合土壤性质稳定1个月后的检测结果如表5所示：混合土壤粘粒含量增加，增幅为3.49％～9.19％；混合土壤电导率增加，增幅为0.93％～ 15.34％；混合土壤容重减小，降幅为14.71％～23.53％；混合土壤有机碳显著增加增幅为 11.43％～34.29％；混合土壤总氮含量和总磷含量明显提高，增幅分别为10.26％～ 74.36％和20.00％～40.00％。 [0041] 表5混合土壤性质 [0042] [0043] 以上所述仅为本发明较佳的优选实施方式，并不用于限制本发明。本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、改进等，都应包含在本发明的保护范围之内。 |
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