城镇生活污泥产品作为林地施用营养土和环境友好型城镇生活污泥产品林地利用处置方式

文档序号:1927099 发布日期:2021-12-07 浏览:27次 >En<

阅读说明:本技术 城镇生活污泥产品作为林地施用营养土和环境友好型城镇生活污泥产品林地利用处置方式 (Town domestic sludge product used as forest land application nutrient soil and environment-friendly type town domestic sludge product forest land utilization and disposal mode ) 是由 贾清棋 祁文俊 张晓娟 崔超 彭祚登 熊建军 马富亮 李海洋 白家云 杨文斌 姚 于 2021-09-07 设计创作,主要内容包括:本发明属于城镇生活污泥处理领域,更具体地,涉及城镇生活污泥产品作为林地施用营养土和环境友好型城镇生活污泥产品林地利用处置方式。本发明采用环绕型穴施的施用方式,在每棵树木周围一圈进行施用,有益效果是:1、少量多次均匀连年施用污泥,避免了一次性大量集中施用所造成的不能被有效利用、浪费和环境污染,提高了林地对污泥的消纳能力。2、树根附近的木质化老根无法有效吸收养分,吸收养分的细嫩根主要集中在树冠投影下方20cm土层下,这种精准施用方式有效提高肥料利用效率和吸收速率,大大减少环境污染,降低成本。(The invention belongs to the field of urban domestic sludge treatment, and particularly relates to a method for applying nutrient soil to a forest land and utilizing and disposing an environment-friendly urban domestic sludge product forest land, wherein the urban domestic sludge product is used as the forest land. The invention adopts the application mode of surrounding type hole application, and the application is carried out around each tree in one circle, and the beneficial effects are that: 1. the sludge is uniformly applied for a few times in successive years, so that the problems of ineffective utilization, waste and environmental pollution caused by one-time large-amount centralized application are avoided, and the sludge consumption capability of the forest land is improved. 2. The lignified old roots near the tree roots can not effectively absorb nutrients, and the tender roots absorbing the nutrients are mainly concentrated under a soil layer 20cm below the projection of the crown, so that the utilization efficiency and the absorption rate of the fertilizer are effectively improved by the accurate application mode, the environmental pollution is greatly reduced, and the cost is reduced.)

城镇生活污泥产品作为林地施用营养土和环境友好型城镇生 活污泥产品林地利用处置方式

技术领域

本发明属于城镇生活污泥处置领域,更具体地,涉及城镇生活污泥产品作为林地施用的营养土和环境友好型城镇生活污泥产品林地利用处置方式。

背景技术

随着城市化进程的加快,我国城市城镇生活污泥年产生量以每年10%的速率持续递增,据相关专家统计,到2022年年产量将达到7200-11000万吨,生活污泥的安全处置和再利用问题受到了越来越多的关注。一方面城镇生活污泥中含有重金属等多种污染物,如果处置不当,将会造成严重环境问题。另外一方面,排水污泥中有机质丰富,可以提供植物生长所需要的N、P、K等营养元素,通过科学合理的处理,将其转化为有机营养土,应用于林地时,它可以改善土壤的肥力,促进植物的生长,防止环境的二次污染。因此,将城镇生活污泥制成有机营养土应用于林地被认为是当前城镇生活污泥消纳的一个比较好的途径。

我国人工林面积广阔,养分需求量大,将城镇生活污泥产品施用于林地及苗圃地,可以为林木提供生长发育必要的养分,同时可以避开人类的食物链,防止对人畜健康造成危害。而且林木可以吸收污泥中的某些有害物质,如重金属Cu、Zn、Mn,起到净化作用。因此将污泥产品的林地利用能有效缓解城镇生活污泥的最终处置问题。常见的林地施用方式有撒施、穴施、沟施、环施。但综合污泥的特殊性和林地作业难度考虑,穴施和沟施较为适宜。生活污泥中含有植物生长所需的丰富的营养元素,但是也含有可能不利于环境的重金属等物质。如果可以精准施用,不仅可以提高肥料利用效率,节约成本,还能大大减少环境污染的风险。

发明内容

目前大多数施肥方式都是一次性施完,为了解决上述问题,本发明提供一种对树木生长发育有利、环境风险较低的污泥处置方式。

为了实现上述目的,本发明提供一种城镇生活污泥产品作为林地施用营养土的应用。

具体地,本发明提供一种环境友好型城镇生活污泥产品林地利用处置方式,该环境友好型城镇生活污泥产品林地利用处置方式包括:

采用环绕型穴施的施用方式,在每棵树木周围一圈进行施用;

第一次施用:在每棵树木呈中心对称的两端的第一施肥穴和第二施肥穴进行第一次施用;

第二次施用:在每棵树木呈中心对称的两端的第三施肥穴和第四施肥穴进行第二次施用;第三施肥穴和第四施肥穴的连线与第一施肥穴和第二施肥穴的连线垂直;

第三次施用:在每棵树木呈中心对称的两端的第五施肥穴和第六施肥穴进行第三次施用;第五施肥穴和第六施肥穴的连线与第一施肥穴和第二施肥穴的连线的夹角为40°~50°;

第四次施用:在每棵树木呈中心对称的两端的第七施肥穴和第八施肥穴进行第四次施用;第七施肥穴和第八施肥穴的连线与第五施肥穴和第六施肥穴的连线垂直。

作为优选方案,上述的环境友好型城镇生活污泥产品林地利用处置方式中,每次施用的间隔时间为300~400d。

作为优选方案,上述的环境友好型城镇生活污泥产品林地利用处置方式中,施用的最近位置在距离树的滴水线位置的55~65cm处。

作为优选方案,上述的环境友好型城镇生活污泥产品林地利用处置方式中,各个施肥穴的宽度为25~35cm。

作为优选方案,上述的环境友好型城镇生活污泥产品林地利用处置方式中,各个施肥穴的深度为25~35cm。

作为优选方案,上述的环境友好型城镇生活污泥产品林地利用处置方式中,每次施用后,还包括:在远离树木的一端、距施肥穴18~22cm处进行土壤取样,检测施用后周围土壤受重金属污染情况。所述重金属包括铜、锌、镉和汞中的至少一种。

作为优选方案,上述的环境友好型城镇生活污泥产品林地利用处置方式中,每次施用后,还包括:测量树木的生长生理指标,以此来检验施用后树木养分吸收情况。所述生长生理指标包括胸径、树高、冠幅投影、Chla、Chlb、叶片N、叶片P和叶片K中的至少一种。

本发明的有益效果:

1、少量多次均匀连年施用污泥,避免了一次性大量集中施用所造成的不能被有效利用、浪费和环境污染,提高了林地对污泥的消纳能力。

2、树根附近的木质化老根无法有效吸收养分,吸收养分的细嫩根主要集中在树冠投影下方20cm土层下,这种精准施用方式有效提高肥料利用效率和吸收速率,大大减少环境污染,降低成本。

3、施用后并没有出现之前考虑的重金属严重污染造成的不利影响,而是显著改善了林木的生长和生理状况,林木胸径、树高和冠幅等生长指标显著提高,叶片营养元素含量和叶绿素含量均有不同程度提高。

本发明的其它特征和优点将在随后

具体实施方式

部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述,本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。

图1示出了本发明的一个实施例的污泥林用穴施示意图。

图2示出了本发明的一个实施例的污泥林用连续穴施示意图。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式,然而应该理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反,提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整,并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明实施例中,生活污泥产品林地利用处置方式参见图1、图2:

按照附图中的施用顺序,采用环绕型穴施的施用方式,在每棵树木周围一圈进行施用;

第一次施用:在每棵树木呈中心对称的两端的第一施肥穴和第二施肥穴进行第一次施用;

第二次施用:在每棵树木呈中心对称的两端的第三施肥穴和第四施肥穴进行第二次施用;第三施肥穴和第四施肥穴的连线与第一施肥穴和第二施肥穴的连线垂直;

第三次施用:在每棵树木呈中心对称的两端的第五施肥穴和第六施肥穴进行第三次施用;第五施肥穴和第六施肥穴的连线与第一施肥穴和第二施肥穴的连线的夹角为45°;

第四次施用:在每棵树木呈中心对称的两端的第七施肥穴和第八施肥穴进行第四次施用;第七施肥穴和第八施肥穴的连线与第五施肥穴和第六施肥穴的连线垂直。

其中,每次施用的间隔时间为一年;施用的最近位置在距离树的滴水线位置的60cm处(施用的距离根据树木的滴水线到树干轴心的距离而定);各个施肥穴的宽度为30cm、深度为30cm。

其中,施用的过程为:在挖出的深度和宽度均为30cm左右的施肥穴中埋入适量污泥产品,并覆土。

测试项目为:

1、在远离树木的一端、距施肥穴20cm处进行土壤取样,检测施用后周围土壤受重金属污染情况,重金属包括铜、锌、镉和汞。

2、测量树木的生长生理指标,以此来检验施用后树木养分吸收情况,生长生理指标包括胸径、树高、冠幅投影、Chla、Chlb、叶片N、叶片P和叶片K。

施用后经过一段时间,在距施肥穴20cm的地方进行土壤取,检测施用后周围土壤受重金属污染情况。再测量树木的生长生理指标,以此来检验施用后树木养分吸收情况。

实施例:

在北京市大兴区绿色港湾,选取5年生的油松、国槐、榆树和银杏人工林。参照CJ/T362《城镇污水处理厂污泥处置林地用泥质》中的相关规定,将热水解污泥产品的林地施用浓度设为6个水平,施用量分别为0kg/株(CK)、15kg/株(T1)、30kg/株(T2)、45kg/株(T3)、60kg/株(T4)、75kg/株(T5),各3次重复,林地中共设置18个小区,在每个小区内选择10株长势基本一致的林木进行检测。2017年7月份,采取穴施的方法,根据树木的滴水线情况选择距树基60cm左右距离,在待测样株两侧各挖一个深度30cm左右,宽度30cm左右的施肥穴,按照不同处理的施用量将污泥产品平均分配施用于两施肥穴内,如图1所示,施用后均用林地土壤覆盖,并立即灌溉。

取样时在试验林木两侧120cm处挖土壤剖面或者用土钻钻取,分别在0-20cm土层、20-40cm土层分层取样。实验室测定土壤容重、土壤田间持水量、土壤饱和含水量、土壤毛管持水量、土壤总孔隙度、土壤pH、土壤电导率、土壤阳离子交换量,土壤有机质、土壤水解性氮、土壤速效钾、土壤各种重金属等土壤理化性质。此外再测下林木胸径、树高、冠幅、叶片营养元素、叶绿素等生理指标。

测试例:

一、油松林地施用效应

1.施用后油松生长指标变化量见表1

表1油松生长指标变化量汇总

注:胸径(cm)、树高(m)、冠幅投影(m)、Chla(mg/g)、Chlb(mg/g)、Chl(a+b)(mg/g)、叶片N(g·kg-1)、叶片P(g·kg-1)、叶片K(g·kg-1)

结论:施用城市排水污泥后油松冠幅增长量有所提高,施用量为15kg/株效果最好;

施用城市排水污泥1年内对油松针叶中叶绿素合成无明显促进作用;

施用城市排水污泥对于油松针叶中氮积累有一定的促进作用,施用量为45kg/株时效果最佳,城市排水污泥施用后对于油松叶片中钾积累均无明显促进作用;

最适宜于油松生长发育的城市排水污泥定株施用量为45kg/株。

2.施用后油松林地重金属污染风险评价

(1)单因子污染指数法评价

油松林地土壤重金属单因子污染指数法评价结果见表2。我们可以看出,油松林地各处理土壤在两个土层深度的重金属铜、锌及汞单因子污染指数均小于1,即林地土壤未受到这三种重金属的污染;而除T2处理0~20cm土层、T3处理20~40cm土层以及T4处理外,其他处理土壤重金属镉单因子污染指数均大于1,在1.003–1.227之间,即超过标准值0.003–0.227倍,表明这些处理的土壤受到了镉的轻微污染。较于农作物而言,一定程度的重金属污染对于树木生长而言是可以接受的,轻度镉污染不影响油松生长。

表2油松林地土壤重金属单因子污染指数法评价结果

(2)内梅罗综合指数法评价

油松林地土壤重金属内梅罗综合污染指数评价结果见表3。我们可以看出,油松林地各处理土壤在两个土层深度的重金属铜、锌及汞内梅罗污染指数均小于0.7,污染等级为安全,即林地土壤未受到这三种重金属的污染;T2处理0~20cm土层、T3及T4处理20~40cm土层土壤重金属镉内梅罗污染指数在0.7–1.0之间,处于警戒级水平,有一定的污染风险,而其他处理土壤重金属镉内梅罗污染指数在1.0–2.0之间,表明这些处理的土壤受到了镉的轻度污染。相较于农作物而言,一定程度的重金属污染对于树木生长而言是可以接受的,轻度镉污染不影响油松生长。

表3油松林地土壤重金属内梅罗综合污染指数评价结果

二、国槐林地施用效应

1.施用后国槐生长效果的影响见表4

表4国槐生长指标变化量汇总

胸径(cm)、树高(m)、冠幅投影(m)、Chla(mg/g)、Chlb(mg/g)、Chl(a+b)(mg/g)、叶片N(g·kg-1)、叶片P(g·kg-1)、叶片K(g·kg-1)

结论:施用对国槐胸径和冠幅有明显增长作用,施用量为45kg/株时增量最大,促进作用最明显;

在林木生长较为旺盛的7月各施用处理对于国槐叶绿素a、b合成均有促进作用,其中国槐在单株施用量为75kg时处理效果最好;

国槐林木单株施用量超过30kg可能会对叶片中磷积累存在一定的抑制作用,城市排水污泥施用后对于国槐叶片中钾积累无明显促进作用;

最适宜于国槐林木生长发育的城市排水污泥定株施用量为60kg/株。

2.施用后国槐林地重金属污染风险评价

(1)单因子污染指数法评价

国槐林地土壤重金属单因子污染指数法评价结果见表5。我们可以看出,国槐林地各处理土壤在两个土层深度的重金属铜、锌、镉及汞单因子污染指数均小于1,即林地土壤未受到这四种重金属的污染。

表5国槐林地土壤重金属单因子污染指数法评价结果

(2)内梅罗综合指数法评价

国槐林地土壤重金属内梅罗综合污染指数评价结果见表6。可以看出,国槐林地各处理土壤在两个土层深度的重金属铜、锌及汞内梅罗污染指数均小于0.7,污染等级为安全,即林地土壤未受到这三种重金属的污染;而T1处理20~40cm土层土壤重金属镉内梅罗污染指数在0.7–1.0之间,处于警戒级水平,有一定的污染风险,T3处理0~20cm土层土壤重金属镉内梅罗污染指数在1.0–2.0之间,表明该处理土壤受到了镉的轻度污染。相较于农作物而言,一定程度的重金属污染对于树木生长而言是可以接受的,轻度镉污染不影响国槐生长。

表6国槐林地土壤重金属内梅罗综合污染指数评价结果

三、榆树林地施用效应

1.施用后榆树生长效果的影响见表7

表7榆树生长指标变化量汇总

胸径(cm)、树高(m)、冠幅投影(m)、Chla(mg/g)、Chlb(mg/g)、Chl(a+b)(mg/g)、叶片N(g·kg-1)、叶片P(g·kg-1)、叶片K(g·kg-1)

结论:施用对于榆树胸径、树高生长均有促进作用,且年增长量均在施用量为60kg/株时达到最大;

在林木生长较为旺盛的7月各施用处理对于榆树叶绿素a、b合成均有促进作用,其中施用量为60kg/株时促进作用最明显;

榆树林木单株施用量超过45kg时可能会对叶片中磷积累存在一定的抑制作用,城市排水污泥施用后对于榆树叶片中钾积累均无明显促进作用;

最适宜于各树种林木生长发育的城市排水污泥定株施用量为60kg/株。2.施用后榆树林地重金属污染风险评价

(1)单因子污染指数法评价

榆树林地土壤重金属单因子污染指数法评价结果见表8。我们可以看出,榆树林地各处理土壤在两个土层深度的重金属铜、锌、镉及汞单因子污染指数均小于1,即林地土壤未受到这四种重金属的污染。

表8榆树林地土壤重金属单因子污染指数法评价结果

(2)内梅罗综合指数法评价

榆树林地土壤重金属内梅罗综合污染指数评价结果见表9。我们可以看出,榆树林地各处理土壤在两个土层深度的重金属铜、锌及汞内梅罗污染指数均小于0.7,污染等级为安全,即林地土壤未受到这三种重金属的污染;T1及T5处理20~40cm土层土壤重金属镉内梅罗污染指数在0.7–1.0之间,处于警戒级水平,有一定的污染风险,而CK处理两土层深度、T1处理0~20cm土层土壤重金属镉内梅罗污染指数在1.0–2.0之间,表明这些处理的土壤受到了镉的轻度污染。相较于农作物而言,一定程度的重金属污染对于树木生长而言是可以接受的,轻度镉污染不影响榆树生长。

表9榆树林地土壤重金属内梅罗综合污染指数评价结果

四、银杏林地施用效应

1.施用后银杏生长效果的影响见表10

表10银杏生长指标变化量汇总

胸径(cm)、树高(m)、冠幅投影(m)、Chla(mg/g)、Chlb(mg/g)、Chl(a+b)(mg/g)、叶片N(g·kg-1)、叶片P(g·kg-1)、叶片K(g·kg-1)

结论:银杏胸径年增量与施用量大小成正比,单株施用量为75kg时效果最好;

在林木生长较为旺盛的7月各施用处理对于银杏叶绿素a、b合成有促进作用,其中在单株施用量为75kg时处理效果最好;

城市排水污泥施用后对于银杏叶片中钾积累无明显促进作用;

最适宜于各树种林木生长发育的城市排水污泥定株施用量为75kg/株。2.施用后银杏林地重金属污染风险评价

(1)单因子污染指数法评价

银杏林地土壤重金属单因子污染指数法评价结果见表11。我们可以看出,银杏林地各处理土壤在两个土层深度的重金属铜、锌及汞单因子污染指数均小于1,即林地土壤未受到这三种重金属的污染;而T1、T3处理0~20cm土层、T2处理两个土层深度、以及T4、T5处理20~40cm土层土壤重金属镉单因子污染指数均大于1,在1.077–1.263之间,即超过标准值0.077–0.263倍,表明这些处理的土壤受到了重金属镉的轻微污染。相较于农作物而言,一定程度的重金属污染对于树木生长而言是可以接受的,轻度镉污染不影响银杏生长。

表11银杏林地土壤重金属内梅罗综合污染指数评价结果

(2)内梅罗综合指数法评价

银杏林地土壤重金属内梅罗综合污染指数评价结果见表12。可以看出,银杏林地各处理土壤在两个土层深度的重金属铜、锌及汞内梅罗污染指数均小于0.7,污染等级为安全,即林地土壤未受到这三种重金属的污染;而各处理土壤重金属镉梅罗污染指数均大于0.7,其中CK处理20~40cm土层、T4及T5处理0~20cm土层土壤重金属镉内梅罗污染指数在0.7–1.0之间,处于警戒级水平,有一定的污染风险,其他处理0~20cm土层土壤重金属镉内梅罗污染指数在1.0–2.0之间,表明这些处理土壤受到了镉的轻度污染。相较于农作物而言,一定程度的重金属污染对于树木生长而言是可以接受的,轻度镉污染不影响银杏生长。

表12银杏林地土壤重金属内梅罗综合污染指数评价结果

以上已经描述了本发明的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

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