基于底泥资源利用的秸秆生物碳生态型护岸及其构建方法技术

一种基于底泥资源利用的秸秆生物碳生态型护岸及其构建方法，以作物秸秆及河道淤泥为原料制备得到生态型护岸基材，该生态型护岸基材，通过对植物秸秆进行分类预处理，并向经脱水处理的河道清淤底泥中投入预处理后的经破碎的作物秸秆和/或秸秆生物炭，经混合后充分搅拌均匀；然后依次添加稳定剂及固化剂并调节含水率后再次搅拌均匀；本发明专利技术具有能有效解决农作物秸秆污染问题、实现清淤底泥就地资源化安全利用、固土护坡效果好、能有效滞缓地表径流、拦截径流污染物以及具备良好的景观效果等特点。

Ecological grass revetment of straw biological carbon based on utilization of sediment resource and construction method thereof

And a construction method based on sediment resources utilization of straw bio carbon ecological revetment, using crop straw and river sludge as raw material was prepared by ecological revetment material, the ecological revetment material, through the classification of pretreatment on plant straw, and put to the pretreatment by dehydration treatment of dredging sediment after crushing the crops straw and / or straw biochar, after mixing evenly stirred; then adding stabilizer and curing agent and adjust the moisture content after stir again; the invention can effectively solve the straw pollution problems and realize the dredging sediments in situ resource utilization safety, soil protection effect, can effectively slow runoff, interception of runoff pollutants and good landscape effect etc..

【技术实现步骤摘要】
基于底泥资源利用的秸秆生物碳生态型护岸及其构建方法
本专利技术涉及的是一种环境保护及水土保持领域的技术，具体是一种基于农作物秸秆资源化利用的秸秆生物碳生态型护岸及其构建方法。
技术介绍
我国城乡河道淤积现象比较普遍，河道原有的调蓄洪水和防灾减灾能力受到严重影响。近年来，国家重点加强了中小河道和农村河道的治理力度，其中清淤工程作为主要措施被广泛使用，江苏省在2003-2014年投资超过40亿进行河道清淤，累计清淤量超过35亿立方米。“十五”以来，我国围绕河湖治理底泥中污染物的去除问题开展了较多的“环保清淤”工程，即将河湖底泥中聚集的污染物通过清淤方式移出湖泊、河流，目前环保清淤在淤泥的处理方面普遍采用堆场堆放模式，在沉淀以后进行土地还原或者进行处理利用。在河道清淤底泥处理处置方面，过去农村河道广泛存在“挖河泥”的冬季作业，并将挖出的河道淤泥进行堆沤后作为肥料使用，这种方式很好地解决了淤泥的去向。然而，现在由于社会经济发展导致大小河道普遍遭受了工业污水及生活污水、地表初期雨水等的污染，生活方式的变化也使得大量工业废弃物、生活垃圾被弃置于中小河道。随着社会和化工产业的发展，近二十几年来河道、湖泊等水体污染严重，尤其是河道底泥，底泥中含有大量的污染性物质，特别是致病(癌)、破坏生态的持久性的难分解有机物、严重超标的重金属离子。这些有害物质经过食物链累积和扩大效应，将会影响人类的健康，破坏自然环境和生态系统。河湖水体底泥污染是中国乃至世界范围内的一个环境问题，其污染加剧主要是人为因素造成的，污染物通过大气沉降、废水排放、雨水淋溶与地表冲刷等途径进入水体，大量难降解的污染物相当一部分积累在水体底泥中，并随着时间推移逐渐富集，溶解于水中的污染物浓度在很大程度上受到底泥的影响。由于这些原因，曾经可用于堆沤、育肥的河道淤泥成为污泥，不再适宜直接还田或经过沤肥后作为肥料使用，对污染底泥的治理已刻不容缓。理论上来看，污染严重的底泥应作为危险废物处理，但由于每年河道清淤清出的淤泥量实在太大，为此寻求经济可靠的利用方式成为了底泥治理的新方向。农作物秸秆数量大、种类多、分布广，我国是粮食生产大国，也是秸秆生产大国，每年可产生秸秆7亿多吨，占全球秸秆总量的20％-30％。目前，农作物秸秆处理方式主要以直接粉碎还田、工业利用(造纸、饲料、发酵清洁能源)、秸秆焚烧三种方式为主。秸秆还田有虽然具有培肥地力的作用，但在实际农业生产中常常直接粉碎在地表，如果腐熟时间不够，会导致土壤病菌增加、作物病害加重等不良现象。此外，我国秸秆露天焚烧率高达20.8％，每年秸秆焚烧产生的PM2.5达到138.1×104吨。因此，秸秆的资源化利用对于实现农业可持续发展、保护环境具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术无法兼顾底泥中的有害物质并容易导致污染物质流失等问题，提出一种基于底泥资源利用的秸秆生物碳生态型护岸及其构建方法，具有能有效解决农作物秸秆污染问题、实现清淤底泥就地资源化安全利用、固土护坡效果好、能有效滞缓地表径流、拦截径流污染物以及具备良好的景观效果等特点。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术涉及一种基于底泥资源利用的秸秆生物碳生态型护岸的构建方法，以作物秸秆及河道淤泥为原料制备得到生态型护岸基材，并将生态型护岸基材作为基础铺设于河道或沟渠的边坡底部，在其上部将压制成型的半六棱柱结构的生态型护岸模块按坡面依次堆砌成型；然后在生态型护岸模块构成的种植孔中回填原状土并压顶处理；最后在成型的植物种植孔中种植净化植物以实现固土和净化效果。所述的铺设，优选预先对河道边坡进行放坡，即按照设计坡度对河岸边坡进行放坡，其中堆砌成型后的生态型护岸模块的高度满足其纵深长度比值和河道边坡设计坡比保持一致。所述的生态型护岸基材，通过对植物秸秆进行分类预处理，并向经脱水处理的河道清淤底泥中投入预处理后的经破碎的作物秸秆和/或秸秆生物炭，经混合后充分搅拌均匀；然后依次添加稳定剂及固化剂并调节含水率后再次搅拌均匀。所述的生态型护岸模块通过将拌和均匀的生态型护岸基材通过压制或浇筑成型，待凝固稳定后制成。本专利技术涉及上述方法构建得到的生态型护岸，包括：生态型底部基础和位于其上的半六棱柱结构的生态型护岸模块组成的种植孔阵列以及位于种植孔阵列内的净化植物体系，其中：生态型底部基础和生态型护岸模块均为生态型护岸基材制成。所述的生态型护岸模块为底层砌块或上层砌块，且均为半六棱柱结构，包括：模块顶面、模块底面、模块纵向加强部和种植孔侧壁，其中：种植孔侧壁的两侧分别设有用于水平对接的水平连接棱和水平连接槽，模块顶面和模块底面上分别设有用于竖直对接的竖直连接孔和竖直连接柱。所述的种植孔侧壁与模块纵向加强部在堆砌成型时构成竖直方向上的六边形种植孔。所述的上层砌块在底层砌块的基础上进一步增设有延长侧壁，从而实现在堆砌成型时组成六边形种植孔。技术效果与现有技术相比，本专利技术选取农作物秸秆和河道底泥构建生态型护岸，不但解决了困扰已久的农作物秸秆污染问题，而且也实现了清淤底泥的就地无害化、资源化安全利用，底泥内的污染物质不释放。同时，基于本专利技术构建的模块化生态型护坡具备良好的固土效果，其上部种植经筛选的对径流污染物截除效率高的植物及合理的搭配方式，能有效截留、去除地表径流中氮、磷等污染物质，恢复河道边坡生物多样性，营造良好的河岸湿地生态系统。相对现有的一般混凝土护岸构建，本专利技术提高了生态护坡砌块中的空隙含量，比表面积大大增加，为微生物生长、水体及能量交换提供更多的通道，能更好的营造生境，提供更好的地表径流污染物拦截效果，同时具备更好的景观效果，对于河道清淤及岸坡水土保持具有重要意义。此外，地表降雨径流流经该专利技术构建的生态型护岸时，由于种植孔的交替层叠作用，会形成多层级自然跌落效果，通过护岸入河的径流水得以自然曝气，利于地表降雨径流充氧，进而提高河道水体溶解氧含量，有利于河道水生态系统健康。附图说明图1为生态型护岸模块示意图；图中：a和b分别为底层砌块和上层砌块；图2为生态型护岸示意图；图中：1为模块顶面、2为模块纵向加强部、3为竖直连接孔、4为竖直连接柱、5为水平连接棱、6为水平连接槽、7为种植孔侧壁、8为延长侧壁、9六边形种植孔。具体实施方式本实施例位于上海市某镇级河道，具体包括以下步骤：步骤1)将植物秸秆进行分类预处理得到经破碎的作物秸秆及秸秆生物炭，与经过脱水的河道清淤底泥混合后充分搅拌均匀，得到混合基料。所述的分类预处理是指：对木质化程度相对较低、容易降解的作物秸秆进行机械破碎，对木质化程度相对较高的秸秆造粒后进行高温炭化。所述的机械破碎，具体为：利用秸秆粉碎机将作物秸秆粉碎至5-8cm；过筛，纤维长度超过8cm的进行二次粉粹，将秸秆破碎到所需长度。所述的高温炭化是指：将作物秸秆机械破碎至粒径3-5mm，然后在350-450℃碳化炉中进行热解，炭化成秸秆生物质炭。将部分秸秆生物质炭研磨成粉状。所述的脱水是指：采取自然沉淀或利用固液分离机脱水方式对河道底泥进行干化处理，至含水率达到75-85％。所述的混合是指：按体积比15-25％的比例向脱水后的河道清淤底泥中加入经破碎的作物秸秆；或者按重量比20-30％向脱水后的河道清淤底泥中加入秸秆生物炭，其中生物碳粉末占10-15％，生物碳颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于底泥资源利用的秸秆生物碳生态型护岸的构建方法，其特征在于，以作物秸秆及河道淤泥为原料制备得到生态型护岸基材，并将生态型护岸基材作为基础铺设于河道或沟渠的边坡底部，在其上部将压制成型的生态型护岸模块按坡面依次堆砌成型；然后在生态型护岸模块构成的种植孔中回填原状土并压顶处理；最后在成型的植物种植孔中种植净化植物以实现固土和净化效果；所述的生态型护岸基材，通过对植物秸秆进行分类预处理，并向经脱水处理的河道清淤底泥中投入预处理后的经破碎的作物秸秆和/或秸秆生物炭，经混合后充分搅拌均匀；然后依次添加稳定剂及固化剂并调节含水率后再次搅拌均匀。

【技术特征摘要】
1.一种基于底泥资源利用的秸秆生物碳生态型护岸的构建方法，其特征在于，以作物秸秆及河道淤泥为原料制备得到生态型护岸基材，并将生态型护岸基材作为基础铺设于河道或沟渠的边坡底部，在其上部将压制成型的生态型护岸模块按坡面依次堆砌成型；然后在生态型护岸模块构成的种植孔中回填原状土并压顶处理；最后在成型的植物种植孔中种植净化植物以实现固土和净化效果；所述的生态型护岸基材，通过对植物秸秆进行分类预处理，并向经脱水处理的河道清淤底泥中投入预处理后的经破碎的作物秸秆和/或秸秆生物炭，经混合后充分搅拌均匀；然后依次添加稳定剂及固化剂并调节含水率后再次搅拌均匀。2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征是，所述的生态型护岸模块通过将拌和均匀的生态型护岸基材通过压制或浇筑成型，待凝固稳定后制成。3.根据权利要求1所述的构建方法，其特征是，所述的分类预处理是指：对木质化程度相对较低、容易降解的作物秸秆进行机械破碎，对木质化程度相对较高的秸秆造粒后进行高温炭化。4.根据权利要求1所述的构建方法，其特征是，所述的混合是指：按体积比15-25％的比例向脱水后的河道清淤底泥中加入经破碎的作物秸秆；或者按重量比20-30％向脱水后的河道清淤底泥中加入秸秆生物炭，其中生物碳粉末占10-15％，生物碳颗粒占15-20。5.根据权利要求1所述的构建方法，其特征是，所述的固化剂由硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙组成，其配比为3：4：3；该硅酸盐的用量为混合浆料重量的20-25％。6.根据权利要求1所述的构建方法，其特征是，所述的铺设是指：在边坡沟底素土夯实...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐浩，唐维，周翾，
申请(专利权)人：上海夕露环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31