烟气脱硫石膏抗返盐层及滨海围垦盐碱地抗返盐方法
阅读说明：本技术 烟气脱硫石膏抗返盐层及滨海围垦盐碱地抗返盐方法 (Flue gas desulfurization gypsum salt back-flowing resistant layer and coastal reclamation saline-alkali land salt back-flowing resistant method ) 是由 毛玉梅 李小平 曹林奎 于 2021-03-03 设计创作，主要内容包括：本文公开一种烟气脱硫石膏抗返盐层及滨海围垦盐碱地抗返盐方法,所述烟气脱硫石膏抗返盐层包括两部分,烟气脱硫石膏水平阻盐层和烟气脱硫石膏垂直阻盐层,两部分形成闭合结构,且所述烟气脱硫石膏水平阻盐层深入至所述烟气脱硫石膏垂直阻盐层下方,采用带有液体注射装置的深耕拖拉机,在深耕过程中将液态的烟气脱硫石膏连续注入地下60-70cm处,形成2-4cm厚的烟气脱硫石膏垂直阻盐层,在比邻海水一侧,开挖宽15-25cm深80-100cm的沟槽并填入烟气脱硫石膏。可以有效阻止耕作层下方及比邻海水一侧盐碱地的盐分向改良土壤区域垂直和水平迁移,达到长效抗返盐的目的,具有显著的经济效益和生态效益。(The flue gas desulfurization gypsum salt back-resistant layer comprises two parts, namely a flue gas desulfurization gypsum horizontal salt-resistant layer and a flue gas desulfurization gypsum vertical salt-resistant layer, the two parts form a closed structure, the flue gas desulfurization gypsum horizontal salt-resistant layer extends to the position below the flue gas desulfurization gypsum vertical salt-resistant layer, a deep ploughing tractor with a liquid injection device is adopted, liquid flue gas desulfurization gypsum is continuously injected into the position 60-70cm underground in the deep ploughing process to form a flue gas desulfurization gypsum vertical salt-resistant layer with the thickness of 2-4cm, and a groove with the width of 15-25cm and the depth of 80-100cm is excavated on one side adjacent to seawater and filled with the flue gas desulfurization gypsum. The salt migration to the improved soil area vertically and horizontally under the plough layer and on the side of the saline-alkali soil adjacent to the seawater can be effectively prevented, the purpose of long-acting salt return resistance is achieved, and the method has remarkable economic and ecological benefits.)
技术领域
本发明涉及盐碱地土壤改良技术领域，特别是涉及一种烟气脱硫石膏抗返盐层及滨海围垦盐碱地抗返盐方法。
背景技术
中国拥有长达18000km的海岸线，滨海盐碱地在沿海各省、市、自治区几乎均有分布，面积约为211.4×104hm2，随着人类围垦活动增加，每年增加的围垦盐碱地面积可观，这些盐碱地是非常可贵的战略资源。中国专利CN102577687A公开了一种滨海盐土的综合改良方法，但土壤下部盐分随毛管水上行以及比邻海水一侧咸水侧向渗透的返盐现象，大大抵消了排盐或洗盐的效果。所以如何解决滨海围垦区域土壤二次返盐成为迫在眉睫的问题，现有公开的阻盐技术或阻盐方法均存在不同的缺陷，采用单纯的耕作层下方阻盐，忽略了改良的围垦区域比邻海水一侧的盐分侧向渗透返盐，或者是限于局部阻盐。如中国专利CN107182336A公开了一种滨海盐碱地耕层下铺膜阻盐改良方法，该方法通过在耕层下方铺设塑料薄膜进行阻盐，存在薄膜回收困难以及“白色污染”风险。中国专利CN103975666A公开了一种适用于棉花栽培中度重度盐渍化土壤控盐的方法，该方法通过在耕层下方铺设秸秆阻盐层+滴灌的方法，适用范围窄，对棉花作物适用但对小麦等粮食作物或其他园林绿化种植未必适用。中国专利CN107624603A公开了一种在内陆盐碱地上造林的方法，盐碱地改良造林所采用人工合成的高分子聚合物——聚氨基甲酸溶液凝固成膜进行隔盐，不仅存在成本高、膜材料难以回收带来的环境风险的问题，还存在造林改良属于限根种植，并不适用于大田作物的问题。中国专利CN208227933U公开了一种有效防止返碱的隔盐层结构，该结构主要是通过盐分阻隔层的排碱管排出盐分，并通过碎石阻止含盐地下水沿土壤的毛细管孔隙上升，从而阻盐脱盐，但是工程作业量大；中国专利CN110384016A公开了一种盐碱地的隔盐方法，对盐碱地的种植穴采用双层隔盐措施，并辅以环形的PVC透气/滴灌管，抑制地下水中盐分的上升，降低植物根系附近的盐分，促使隔盐层中盐分淋洗下降，但是操作繁琐，只能进行局部阻盐。因此，亟需一种成本低、适用范围广、环境友好、技术简单、适用于滨海围垦盐碱地并可以长效阻盐的抗返盐技术。
发明内容
本发明的目的在于为了克服现有脱盐技术脱盐后一定时间后出现返盐情况，现有阻盐技术的不足，而提供一种利用烟气脱硫石膏对滨海围垦盐碱地抗返盐结构和方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种烟气脱硫石膏抗返盐层，所述烟气脱硫石膏抗返盐层包括两部分，烟气脱硫石膏水平阻盐层和烟气脱硫石膏垂直阻盐层，两部分形成闭合结构，且所述水平烟气脱硫石膏层深入至所述垂直烟气脱硫石膏层下方。
优选地，所述水平烟气脱硫石膏层深入至所述垂直烟气脱硫石膏层下方20-30cm。
本发明还提供一种滨海围垦盐碱地抗返盐方法，采用所述烟气脱硫石膏抗返盐层，包括以下步骤：
S1：在耕地过程中将烟气脱硫石膏注入地下，形成烟气脱硫石膏垂直阻盐层；
S2：在盐碱地近海一测，开挖沟槽，在所述沟槽内填入烟气脱硫石膏，形成垂直烟气脱硫石膏层。
优选地，所述S1中在耕地过程中将烟气脱硫石膏注入地下60-70cm处，所述烟气脱硫石膏垂直阻盐层厚度为2-4cm。更优选地，所述烟气脱硫石膏垂直阻盐层施用深耕拖拉机犁齿后端固定管道用于输送烟气脱硫石膏浆液，在深耕过程中将液态的烟气脱硫石膏连续注入地下70cm处，在该土壤深度形成一层水平的约2cm厚的烟气脱硫石膏层。
优选地，所述S2中沟槽深度为80-100cm，宽度为15-25cm。更优选地，所述烟气脱硫石膏水平阻盐层采用开槽机或小型挖掘机由地表向下开挖、清土并填充烟气脱硫石膏，沟槽尺寸设计为深度100cm，宽度20cm。
优选地，所述烟气脱硫石膏为湿法脱硫工艺产生的烟气脱硫石膏。
优选地，所述烟气脱硫石膏细度≤200目。
优选地，所述水平烟气脱硫石膏层由所述烟气脱硫石膏与水混合的浆液制备而成。
优选地，所述垂直烟气脱硫石膏层由烟气脱硫石膏粉末制备而成。
本发明公开了以下技术效果：
本发明针对排盐洗盐改良后因水平和垂直渗透导致的二次返盐影响改良效果提供了一种抗返盐方法，本发明所需主要原料成本低廉，所述烟气脱硫石膏为湿法脱硫工艺获得。抗返盐层中的烟气脱硫石膏持续缓释Ca2+向周围土壤渗透，通过置换土壤胶体Na+,并使分散的土壤颗粒凝聚成团聚体，破坏毛管孔隙，有效阻止耕作层下方及比邻海水一侧盐碱地的盐分向改良土壤区域垂直和水平迁移，避免滨海围垦盐碱地改良后的二次返盐，达到长效抗返盐的目的。
传统的阻盐抗返盐层或者存在薄膜难以回收，或者存在工程作业量巨大，或者存在仅限于局部控盐的缺陷，本发明烟气脱硫石膏抗返盐层，包括两部分，烟气脱硫石膏垂直阻盐层和烟气脱硫石膏水平阻盐层，两部分形成闭合结构，且所述烟气脱硫石膏水平阻盐层深入至所述烟气脱硫石膏垂直阻盐层下方，所述烟气脱硫石膏垂直阻盐层施用深耕拖拉机犁齿后端固定管道用于输送烟气脱硫石膏浆液，在深耕过程中将液态的烟气脱硫石膏连续注入地下70cm处，利用烟气脱硫石膏浆液的物理扩散作用，在该土壤深度形成一层水平的约2cm厚的烟气脱硫石膏层，不需要大面积开挖盐碱地，不需要埋设地下设施，不会产生“白色污染”等次生污染，易于推广、操作简单，弥补传统方法的不足，在滨海围垦盐碱地上大面积推广应用具有显著的经济效益和生态效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述烟气脱硫石膏抗返盐层的结构示意图；
图2为脱硫石膏浆液注射装置示意图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明所述烟气脱硫石膏垂直阻盐层指阻抗水平方向返盐的层，所述烟气脱硫石膏水平阻盐层指阻抗垂直方向返盐的层。
本发明实施例所述烟气脱硫石膏为湿法脱硫工艺产生的烟气脱硫石膏，所述烟气脱硫石膏细度≤200目。
实施例1
本实施例试验地为江苏南通滨海新围垦盐碱地，无法种植作物，经过改良后小麦的产量达到当地同期正常小麦产量的60％。具体操作包括以下步骤：
1)采用带有液体注射装置的深耕拖拉机，调节深耕拖拉机犁头间距50cm，犁齿后端固定有液体注射管，液体注射管内注入烟气脱硫石膏浆液(如图2)，将输送烟气脱硫石膏浆液管道固定在犁齿后端避免管道的破坏，顺利将烟气脱硫石膏浆液注入地下，在深耕过程中将烟气脱硫石膏浆液连续注入地下60cm处，使其在该土壤深度形成一层水平3cm厚的烟气脱硫石膏层。
2)采用小型挖掘机在近海一侧，紧挨水平抗返盐层由地表向下开挖深度90cm，宽度20cm的沟槽，清土，并直接填充烟气脱硫石膏粉末。
3)改良区域种植小麦两个生长季。
本发明所述烟气脱硫石膏抗返盐层的结构示意图见图1。
抗返盐效果：按照本发明方法，本实施例围垦盐碱地经过两个生长季，近海一侧未改良区域土壤碱化度58.1-61.8％，盐分8.02-14.8％，仅有耐盐碱的碱蓬生长，而有阻盐层保护的围垦改良区碱化度12.8-14.2％，盐分在维持在1.52-1.68％，小麦的产量为当地同期正常小麦产量的58-60％。
实施例2
本实施例为上海浦东新围垦的盐碱地，经过改良土壤的盐碱度为9.38-14.5％，种植的杞柳成活率为81.0％。具体操作包括以下步骤：
1)调节深耕拖拉机犁头间距30cm，犁齿后端固定输送烟气脱硫石膏浆液管道，在深耕过程中将液态的烟气脱硫石膏连续注入地下60cm处，使其在该土壤深度形成一层水平2cm厚的烟气脱硫石膏层。
2)采用小型挖掘机在近海一侧，紧挨水平抗返盐层由地表向下开挖深度80cm，宽度20cm的沟槽，清土，并直接填充烟气脱硫石膏粉末。
3)改良区域种植杞柳。
抗返盐效果：隔离层设置的第一年，近海侧未改良区域盐碱地土壤碱化度38.0-42.3％，阻盐层保护的改良区域土壤碱化度为8.06-12.3％，第二年，阻盐层保护的改良区域土壤碱化度8.95-11.8％，并未出现返盐情况，种植的杞柳成活率两年内并未降低。
实施例3
本实施例试验地为上海崇明岛新围垦盐碱地，生长的植物主要为芦苇和碱蓬等少数几种耐盐碱植物。具体操作包括以下步骤：
1)调节深耕拖拉机犁头间距30cm，犁齿后端固定输送烟气脱硫石膏浆液管道，在深耕过程中将液态的烟气脱硫石膏连续注入地下70cm处，使其在该土壤深度形成一层水平4cm厚的烟气脱硫石膏层。
2)采用小型挖掘机在近海一侧，紧挨水平抗返盐层由地表向下开挖深度100cm，宽度20cm的沟槽，清土，并直接填充烟气脱硫石膏粉末。
3)种植杞柳。
抗返盐效果：抗返盐层设置的三年内，阻盐层外保护区域土壤的碱化度维持在37.8-48.6％，近海侧未保护区域盐碱地杞柳成活率第一年为28％，三年内陆续死亡，草本植被盖度10-18％，主要为碱蓬、芦苇、紫菀等耐盐种；阻盐层保护区域的改良土壤碱化度维持在6.08-13.2％，杞柳成活率维持在79-87％，草本植被盖度90-98％，有喜旱莲子草、一年蓬等不耐盐植物生长。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
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