一種沙漠用污泥種植塊及沙漠仿真種植方法實(shí)踐

盧璟豪

摘 要：在城市化和工業(yè)社會(huì)高速發(fā)展的同時(shí)，污水量和污泥量快速增長(zhǎng)；沙漠面積也在逐步擴(kuò)大。目前大部分的污泥進(jìn)行填埋、燒磚處理，但這種方法會(huì)造成嚴(yán)重的二次污染；沙漠種植的成活率不高。本項(xiàng)目旨在設(shè)計(jì)一種用污泥治理沙漠的種植方法，以便治理沙漠，同時(shí)處理污泥并創(chuàng)造效益。

關(guān)鍵詞：污泥處理；沙漠種植；環(huán)保；生態(tài)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.185

1 研究的背景和目的

自從有污水處理廠以來(lái)，隨著污水處理廠在世界各地的普遍建立，污泥的數(shù)量年年增加，污泥的處理問(wèn)題引起很多人的注意，隨著城市的擴(kuò)大，污水處理廠成生的大量污泥處理成了難題，目前，我國(guó)城市污水處理廠每年排放的污泥量大約130萬(wàn)噸，并且年增長(zhǎng)率大于10%，一些城市化水平較高的城市，污泥出路問(wèn)題已經(jīng)十分突出，并且隨著污水處理廠建設(shè)數(shù)量的增加還有污水處理廠管網(wǎng)建設(shè)的完善，產(chǎn)生的污泥量將不斷增加。

目前我國(guó)城市污水廠污泥處理的途徑有用于城郊花木栽培的、有用于農(nóng)用堆肥的、有添加到垃圾里焚燒的、有加到磚塊泥里做磚的、有運(yùn)到廢棄石礦填埋的、還有船運(yùn)到遠(yuǎn)洋傾倒的等，但是污泥中的微生物、病原體、病毒體含量較高并且種類(lèi)繁雜容易污染食物鏈、地下水源，污泥中還含有重金屬和有機(jī)污染物，容易造成土地重金屬累計(jì)超標(biāo)，污泥的危害較多，被劃為特殊垃圾，需要妥善處理，處理不當(dāng)會(huì)造成重金屬污染土地，空氣、磚墻里有放射性物質(zhì)，污染水源和海洋，所以怎樣安全有效的處理污泥成為要解決的重點(diǎn)難題。

本項(xiàng)目是一種沙漠用污泥種植塊及沙漠仿真種植方法的實(shí)驗(yàn)，主要是通過(guò)污泥為植物提供植物生長(zhǎng)需要氮磷鉀以及各種重金屬成份，通過(guò)植物的自然吸收凈化污泥，污泥使用在沙漠地帶不會(huì)造成二次污染，種植的植物也不用于動(dòng)物的飼料，即不用擔(dān)心重金屬最終累積到人類(lèi)體內(nèi)，本發(fā)明既能解決污水處理廠的污泥去處問(wèn)題，又能顯著的提高在沙漠里種植植物的成活率，從而達(dá)到治污治沙同步進(jìn)行，一舉兩得，對(duì)于環(huán)保具有很好的效果。

沙漠等于干旱缺水、夏季中午高溫、冬天寒冷、貼地風(fēng)力大。我們選擇根系發(fā)達(dá)、葉少、耐高溫耐寒冷早熟禾[1]作試驗(yàn)品種。這種草葉子少、小，水份蒸發(fā)量小。只有再解決水的問(wèn)題才能讓草成活。

2 污泥種植塊儲(chǔ)存水保水原理及制作步驟

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

以創(chuàng)造友好型環(huán)境為目的。綜合治理，一舉多得為指導(dǎo)思想。盡量采用可降解可腐爛的廢棄物制作能儲(chǔ)存水保水的污泥種植塊。為了做到同體積的種植塊儲(chǔ)水量比最大，保水程度最高。我們采用農(nóng)民廢棄的玉米桿做種植塊內(nèi)部?jī)?chǔ)水保水材料，用稻草作增加種植塊防松散強(qiáng)度材料。

（1）將玉米桿切成8-10厘米長(zhǎng)，曬干。經(jīng)浸泡試驗(yàn)，1Kg干玉米桿內(nèi)海綿體能吸收2Kg水。吸水飽和后的玉米桿海綿體在污泥中只有通過(guò)兩端緩慢釋放水份到污泥中，具有緩釋作用；玉米桿的光滑外表面不會(huì)釋放桿內(nèi)水份，起到保水作用。

（2）將干稻草切成15-20厘米長(zhǎng)，經(jīng)試驗(yàn)1Kg干稻草能吸收3Kg水。加入稻草的泥塊韌性明顯增加，在古代就有用加入稻草的泥巴粉刷墻。

（3）經(jīng)吹風(fēng)和滴水試驗(yàn)，塑料袋上帶三角舌葉的孔有單向透氣透水的作用。

（4）早熟禾根系發(fā)達(dá)、葉少、耐高溫耐寒冷、草葉子少、小，水份蒸發(fā)量小。

2.2 制作模塊及種植步驟的設(shè)計(jì)

（1）將玉米桿切成8-10厘米長(zhǎng)，曬干。稱(chēng)重后浸泡在含有2.5‰次氯酸鈉NaClO的水中24小時(shí)，殺滅腸道致病菌、化膿性球菌和細(xì)菌芽和消毒，防止病菌繁殖而爛草根。

（2）將干稻草切成15-20厘米長(zhǎng)，稱(chēng)重后浸泡在含有2.5‰次氯酸鈉NaClO的水中24小時(shí)，殺滅腸道致病菌、化膿性球菌和細(xì)菌芽和消毒，防止病菌繁殖而爛草根。

（3）將污水處理廠的污泥攤薄晾曬一兩天，直到潮而不濕不黏手為準(zhǔn)。

（4）用直徑3mm的三角釘將塑料袋（做成模塊后的）上下面扎些帶三角舌葉的孔，孔的數(shù)量根據(jù)模塊大小和氣候條件決定。一般400cm?面積上扎60-100個(gè)孔。

（5）將6000cm?污泥和400g干玉米桿（浸泡前的質(zhì)量）、50g干稻草（浸泡前的質(zhì)量）倒入盆中，加入1600g浸泡水拌勻。裝到套有三角孔的塑料袋的模型盒里。抹平，封口。形成種植模塊。

（6）將沙子倒入泡沫箱，底層7cm厚。放入種植模塊，模塊間隔5cm，模塊與箱壁間隔5cm。存放兩天。讓污泥塊消毒殺菌。

（7）用斜口鐵管套住草苗，插入種植塊5cm。頂住草苗抽出鐵管。種上草苗后，在種植塊上先鋪一層2cm的沙子，再上鋪一層2cm厚的干草，再鋪上3cm厚的沙子。將整個(gè)箱子移到自然通風(fēng)能曬到太陽(yáng)的陽(yáng)臺(tái)上。進(jìn)行沙漠環(huán)境下的仿真實(shí)驗(yàn)。

2.3 實(shí)驗(yàn)觀察

2017年8月16日下午種植。雷陣雨/多云 34-26℃ 西南風(fēng)3級(jí)。

2017年8月19日 多云36-27℃ 西南風(fēng)3級(jí)。

2017年8月24日 晴—多云 38-28℃ 西南風(fēng)3級(jí)，因氣溫太高進(jìn)行干草覆蓋。

2017年10月10日 多云—小雨 32--21℃ 東南風(fēng)3級(jí)。

2017年8月最高溫度38℃，最低溫度26℃。平均最高溫度35℃，平均最低溫度26℃。陣雨4天，多云12天，晴3天，雷陣雨11天，中雨1天。

2017年9月月最高溫度35℃，最低溫度19℃。平均最高溫度29℃，平均最低溫度22℃。陣雨11天，多9天，晴2天，雷陣雨4天，大雨1天。

3 實(shí)驗(yàn)分析

觀察拔出死掉的草，和正常成活的草根莖作對(duì)比，發(fā)現(xiàn)死草葉子呈灰白色，根呈煮熟的黑色，靠近根的莖部位是熟黑色，沒(méi)有腐爛的臭味。查閱相關(guān)資料和請(qǐng)教園藝師后，找到了草死亡和成活下來(lái)的原因。分析如下：

（1）試驗(yàn)場(chǎng)地不適合：泡沫箱孤立的放在10樓的陽(yáng)臺(tái)上，夏季的風(fēng)力大，晚上和中午的溫度變化比在地面上大。如果在大沙堆里，陽(yáng)光照射的和空氣中高溫的熱量可以傳到給種植塊邊際的沙層，草的根部不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處在高溫高濕的污泥中。后半夜的露水比地面上的植物少。以致草葉沒(méi)有露水可以吸收。種植的環(huán)境溫度不適合。

（2）使用的材料不適合：泡沫箱有很好的保溫作用，在傍晚氣溫下降時(shí)不會(huì)散熱，沙層里的溫度和白天差不多高；黑色塑料袋有非常好的吸熱作用，吸收了光熱量和空氣中高溫的熱量。使草根處在長(zhǎng)時(shí)間的高溫高濕的污泥里，燙死了草根。

（3）偷工減料；因材料欠缺，沒(méi)有按照設(shè)計(jì)要求“在種植塊上先鋪一層2cm的沙子，再上鋪一層2cm厚的干草，再鋪上3cm厚的沙子”。沒(méi)有這兩層沙子和干草的隔熱阻擋作用，以致部分陽(yáng)光透過(guò)太薄的沙層照到黑色塑料袋上。空氣中的熱量也傳到給黑色塑料袋。使種植塊的溫度升高。燙死了草根。

（4）死后返青的現(xiàn)象：草根的休眠性具有葉子死干了，過(guò)段時(shí)間會(huì)長(zhǎng)出新芽。

（5）下次種植時(shí)該注意的事項(xiàng)：①用薄紙箱裝種植塊直接放在大沙堆里。②使用白色可降解的塑料袋裝污泥種植塊。③嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求種植。尤其是“在種植塊上先鋪一層2cm的沙子，再上鋪一層2cm厚的干草，再鋪上3cm厚的沙子”必須做到位。④在傍晚或是氣溫低點(diǎn)的時(shí)候種植。改進(jìn)以上四點(diǎn)增加草的成活率。

4 研究結(jié)論

污水處理廠產(chǎn)生的污泥安全有效的處理和沙漠種草的成活率是本項(xiàng)目需要解決的技術(shù)問(wèn)題，針對(duì)該技術(shù)問(wèn)題提出的技術(shù)方案是：制備一種沙漠用污泥種植塊，沙漠用污泥種植塊包括污泥種植塊和單向透氣膜，單向透氣膜包裹在污泥種植塊最外面，污泥種植塊包括均勻混合的污泥、具有疏松抗拉基質(zhì)的稻草和緩釋保水基質(zhì)的玉米桿，利用稻草來(lái)疏松污泥及提高沙漠用污泥種植塊的抗拉伸性，玉米桿是內(nèi)部有海綿狀結(jié)構(gòu)，外部有減慢水分蒸發(fā)的殼，兩端暴露海綿狀結(jié)構(gòu)的可降解塊狀物，這種結(jié)構(gòu)使得緩釋保水基質(zhì)一方面可以保存水分，另一方面可以從兩端緩慢釋放所保存的水分，起到了平衡沙漠用污泥種植塊中水分的作用。

污泥種植塊的最佳配比為：6000cm?污泥，400g干玉米桿，50g干稻草，2400g水。嚴(yán)格安照本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求種植，能提高沙漠種植植物的成活率一個(gè)臺(tái)階。

5 創(chuàng)新點(diǎn)與前景

沙漠亦作“ 沙幕 ”，干旱缺水，植物稀少的地區(qū)。中國(guó)沙漠總面積約70萬(wàn)平方公里，如果連同50多萬(wàn)平方公里的戈壁在內(nèi)總面積為128萬(wàn)平方公里，占全國(guó)陸地總面積的13%。中國(guó)西北干旱區(qū)是中國(guó)沙漠最為集中的地區(qū)，約占全國(guó)沙漠總面積的80%，我國(guó)最著名的八大沙漠分別是：塔克拉瑪干沙漠、 古爾班通古特沙漠、巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠、烏蘭布和沙漠、庫(kù)布齊沙漠、柴達(dá)木盆地沙漠、庫(kù)木塔格沙漠。其中巴丹吉林沙漠面積大約4.43萬(wàn)平方公里，沙漠中湖泊星羅棋布，有113個(gè)湖泊。騰格里沙漠總面積3.67萬(wàn)平方公里。沙漠中有大大小小小湖泊達(dá)400多個(gè)，多為淡水湖。我國(guó)城市污水處理廠每年排放的污泥量大約130萬(wàn)噸，并且年增長(zhǎng)率大于10%。

5.1 創(chuàng)新點(diǎn)

污泥種植塊包括均勻混合的污泥、具有疏松抗拉基質(zhì)的稻草和具有緩釋保水基質(zhì)的玉米桿，單向透氣膜包裹在污泥種植塊最外面。還提供一種沙漠種植方法，該種植方法利用上述沙漠用污泥種植塊來(lái)完成沙漠中植物的種植，提高植物的成活率。

5.2 前景

污水處理廠的污泥需要花費(fèi)很大的運(yùn)輸、填埋費(fèi)用；廢棄的玉米桿和稻草因環(huán)保而不能燃燒。作農(nóng)作物填埋肥需要的費(fèi)用比采購(gòu)化肥還高。每當(dāng)初春時(shí)臨近沙漠的城市都會(huì)爆發(fā)沙塵暴，灰天黑地的，給人們的生活和健康帶來(lái)很大的影響。在有些植被的沙漠邊緣先種植抗旱抗寒的草，等草長(zhǎng)成連片后改種柔韌性很好的地膚草[2]。收割后做城市環(huán)衛(wèi)用的掃把絲。地膚適應(yīng)性較強(qiáng)，喜溫、喜光、耐干旱，不耐寒，對(duì)土壤要求不嚴(yán)格，較耐堿性土壤。肥沃、疏松、含腐殖質(zhì)多的壤土利于地膚旺盛生長(zhǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]早熟禾-中國(guó)植物志[M].2013，12（12）.

[2]馬成亮.地膚的栽培技術(shù)[J].特種經(jīng)濟(jì)動(dòng)植物，2004，02：39.