一种煤矸石复垦区的改造方法技术

一种煤矸石复垦区的改造方法，属于土地复垦技术领域。本发明专利技术提出一种利用生活污水厂剩余污泥、农作物秸秆、畜禽粪便为原料，制作种植土，改造现有的运行效果差的煤矸石复垦区，同时解决剩余污泥、农作物秸秆资源化利用和畜禽粪便污染环境的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矸石复垦区的改造方法
本专利技术属于土地复垦
，尤其涉及一种煤矸石复垦区的改造方法。
技术介绍
矿山在开采过程中造成地表的下沉，使农田变成沼泽或湖泊，为了恢复利用这些被破坏的土地常用的土地复垦技术是充填方法。目前很多复垦项目是把煤矸石等废弃物直接充填到塌陷盆地中，煤矸石上部覆盖土壤，再进行种植，但煤矸石保水性很差，造成上部土壤层缺水，下部矸石层又缺乏营养，树木或农作物很难成活，造成很多复垦项目成为烂尾工程而被废弃。因此对效果差的复垦地进行改造成为新课题。同时，我国的污水处理厂规模越来越大，数量越来越多，伴随产生的城市生活污泥量也大幅度增加。目前我国的污泥年产量已经超过4000万吨。由于历史、经济的原因，我国污水处理厂在规划时，不太注重污泥的处理，存在“重水轻泥”的现象。生活污水产生的末端污泥的处理处置，无论是资金投入，还是技术支持，都不能使所有的污泥得到安全妥善的处理。根据调查显示，大部分的城市污泥都是简单的卫生填埋与土地利用，从而引发了一系列的生态环境问题。农村地区大量种植农作物，收割后留下的农作物秸秆很多没有得到及时有效的处理，有些甚至直接露天燃烧，污染环境。同时，农村地区的畜禽粪便的处理也存在一些问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：本专利技术提出一种利用生活污水厂剩余污泥、农作物秸秆、畜禽粪便为原料，制作种植土，改造现有的运行效果差的煤矸石复垦区，同时解决剩余污泥、农作物秸秆资源化利用和畜禽粪便污染环境的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种煤矸石复垦区的改造方法，具体步骤为：1)把复垦改造区划分成方格网状结构，方格网状结构由边长20～100米的矩形田块组成。2)在矩形田块的矩形边线上每隔2～5米挖掘出直径为0.5～1米、深度穿透煤矸石充填层直至原土壤层的林木种植坑。3)林木种植坑内充填林木种植土。4)对矩形田块最上部的原充填土壤进行夯实形成防渗层，防渗层做成盆状。盆状的防渗层积聚部分降雨，供植物生长需要。多余的雨水溢出盆状的防渗层、通过林木种植坑渗入地下。5)在防渗层上部充填草本植物种植土，形成种植层，种植层的厚度为0.6～1米。6)林木种植坑内种植林木，选种的林木为乡土物种。7)偏远地区的种植层上种植农作物或牧草，靠近居民区的种植层上种植观赏植物。8)对选种的植物进行浇灌，浇灌水中添加有营养液。进一步地，所述的营养液为化粪池的上清液。所述的林木种植土的制作步骤为：①把玉米秸秆、大豆豆粕粉碎、过筛；把干燥的生活污水厂剩余污泥和畜禽粪便粉碎、过筛；②把筛分后的玉米秸秆、大豆豆粕、剩余污泥、畜禽粪便按照质量比1:1:5～10:10的比例混合均匀，洒水浸润，好氧堆肥、发酵30～90天；③把发酵固体物自然风干、粉碎、过筛；把农田土壤风干、粉碎、过筛；④把煤矸石自然风干、粉碎、过筛；把煤矿企业锅炉房的炉渣粉碎、过筛；⑤把过筛后的发酵固体物、农田土壤、煤矸石、炉渣、尿素、过磷酸钙按质量比50:50～100:10:10:1:1的比例混合均匀，得到林木种植土。所述的草本植物种植土的制作步骤为：(1)把大豆秸秆收割、晾晒；把晾晒后的大豆秸秆粉碎、过60～120目筛；将筛分后的大豆秸秆洗涤、烘干后放入管式炉中，以200ml/min的流量通入氮气，升温速率为10～20℃/min，设置温度为400～700℃的恒温时间为1～5h，之后冷却至室温，得到炭灰。(2)把芦苇收割、晾晒、粉碎、筛分；筛分后的芦苇浸入到质量浓度10～30％的氢氧化钠溶液中，在温度105～200℃条件下蒸煮、搅拌30～60分钟，然后洗涤至中性并烘干；把烘干后的物品以2～4:1液固质量比浸入到质量浓度70～90％的乙醇溶液中，震荡搅拌30～60分钟；加入质量浓度50～70％的氢氧化钠溶液，在温度30～50℃条件下搅拌30～60分钟。70～90％的乙醇溶液与50～70％的氢氧化钠溶液质量比为1:1。进一步地，筛分后的芦苇浸入到质量浓度10～30％的氢氧化钠溶液中时，固液质量比为1:2～4。(3)按筛分后的芦苇与氯乙酸的质量比为1～2:1加入氯乙酸，在温度30～50℃条件下搅拌30分钟；再按液液质量比为1:1加入质量浓度为80～90％的乙醇溶液，在温度60～70℃条件下反应60～90分钟；再把生成物洗涤至中性并烘干。(4)步骤(3)的烘干物与丙烯酸类体、交联剂和发泡剂混合，在温度60～70℃条件下搅拌10～30分钟，静止30分钟；烘干物与丙烯酸类体的质量之比为1:1～4，相对于丙烯酸类体的质量，交联剂和发泡剂的加入量为0.5～1％和5～10％；所述丙烯酸类体包括丙烯酸、丙烯酰胺的一种或两种混合；所述交联剂为丙三醇、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、戊二醛的一种或两种以上混合；所述发泡剂为碳酸氢钠、碳酸氢钾的一种或两种混合；再把反应物脱水、烘干、粉碎、筛分，得到保湿粉。(5)把筛分后的大豆秸秆、大豆豆粕、剩余污泥、畜禽粪便按照质量比1:1:5～10:10的比例混合均匀，洒水浸润，好氧堆肥、发酵30～90天；把发酵固体物自然风干、粉碎、过筛；把农田土壤风干、粉碎、过筛；把煤矿企业锅炉房的炉渣粉碎、过筛。(6)把过筛后的农田土壤、发酵固体物、炉渣、炭灰、保湿粉、尿素、过磷酸钙按质量比50～100:50:10:10:2:1:1的比例混合均匀，得到草本植物种植土。本专利技术的有益效果是：①利用秸秆、剩余污泥、畜禽粪便为原料，制作林木种植土、草本植物种植土，为花木、作物的生长提供氮磷和有机碳等营养物质。部分解决了农作物秸秆的堆放和露天燃烧产生的环境污染问题。②保湿粉起到吸湿、保湿的作用，促进作物的生成，降低浇灌成本。③种植农作物获得了经济收益，种植花草美化了环境，提升社会的幸福指数。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术实施例待改造区的俯视图；图2是本专利技术实施例待改造区的结构示意图；图中：1.煤矸石充填层，2.原土壤层，3.林木种植坑，4.防渗层，5.种植层。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。如图1、图2所示的本专利技术的一种煤矸石复垦区的改造方法的操作步骤为：1)把复垦改造区划分成方格网状结构，方格网状结构由边长50米的矩形田块组成。2)在矩形田块的矩形边线上每隔3米挖掘出直径为1米、深度穿透煤矸石充填层1的直至原土壤层2的林木种植坑3。3)林木种植坑3内充填林木种植土。4)对矩形田块最上部的原充填土壤进行夯实形成防渗层4，防渗层4做成盆状。盆状的防渗层4积聚部分降雨，供植物生长需要。多余的雨水溢出盆状的防渗层4、通过林木种植坑3渗入地下。5)在防渗层4的上部充填草本植物种植土，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤矸石复垦区的改造方法，其特征在于，具体步骤为：/n1)把复垦改造区划分成方格网状结构，方格网状结构由边长20～100米的矩形田块组成；/n2)在矩形田块的矩形边线上每隔2～5米挖掘出直径为0.5～1米、深度穿透煤矸石充填层直至原土壤层的林木种植坑；/n3)林木种植坑内充填林木种植土；/n4)对矩形田块最上部的原充填土壤进行夯实形成防渗层，防渗层做成盆状；盆状的防渗层积聚部分降雨，供植物生长需要；多余的雨水溢出盆状的防渗层、通过林木种植坑渗入地下；/n5)在防渗层上部充填草本植物种植土，形成种植层，种植层的厚度为0.6～1米；/n6)林木种植坑内种植林木，选种的林木为乡土物种；/n7)偏远地区的种植层上种植农作物或牧草，靠近居民区的种植层上种植观赏植物；/n8)对选种的植物进行浇灌，浇灌水中添加有营养液；/n所述的林木种植土的制作步骤为：/n①把玉米秸秆、大豆豆粕粉碎、过筛；把干燥的生活污水厂剩余污泥和畜禽粪便粉碎、过筛；/n②把筛分后的玉米秸秆、大豆豆粕、剩余污泥、畜禽粪便按照质量比1:1:5～10:10的比例混合均匀，洒水浸润，好氧堆肥、发酵30～90天；/n③把发酵固体物自然风干、粉碎、过筛；把农田土壤风干、粉碎、过筛；/n④把煤矸石自然风干、粉碎、过筛；把煤矿企业锅炉房的炉渣粉碎、过筛；/n⑤把过筛后的发酵固体物、农田土壤、煤矸石、炉渣、尿素、过磷酸钙按质量比50:50～100:10:10:1:1的比例混合均匀，得到林木种植土；/n所述的草本植物种植土的制作步骤为：/n(1)把大豆秸秆收割、晾晒；把晾晒后的大豆秸秆粉碎、过60～120目筛；将筛分后的大豆秸秆洗涤、烘干后放入管式炉中，以200ml/min的流量通入氮气，升温速率为10～20℃/min，设置温度为400～700℃的恒温时间为1～5h，之后冷却至室温，得到炭灰；/n(2)把芦苇收割、晾晒、粉碎、筛分；筛分后的芦苇浸入到质量浓度10～30％的氢氧化钠溶液中，在温度105～200℃条件下蒸煮、搅拌30～60分钟，然后洗涤至中性并烘干；把烘干后的物品以2～4:1液固质量比浸入到质量浓度70～90％的乙醇溶液中，震荡搅拌30～60分钟；加入质量浓度50～70％的氢氧化钠溶液，在温度30～50℃条件下搅拌30～60分钟；70～90％的乙醇溶液与50～70％的氢氧化钠溶液质量配比为1:1；/n(3)按筛分后的芦苇与氯乙酸的质量比为1～2:1加入氯乙酸，在温度30～50℃条件下搅拌30分钟；再按液液质量比为1:1加入质量浓度为80～90％的乙醇溶液，在温度60～70℃条件下反应60～90分钟；再把生成物洗涤至中性并烘干；/n(4)步骤(3)的烘干物与丙烯酸类体、交联剂和发泡剂混合，在温度60～70℃条件下搅拌10～30分钟，静止30分钟；烘干物与丙烯酸类体的质量之比为1:1～4，相对于丙烯酸类体的质量，交联剂和发泡剂的加入量为0.5～1％和5～10％；所述丙烯酸类体包括丙烯酸、丙烯酰胺的一种或两种混合；所述交联剂为丙三醇、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、戊二醛的一种或两种以上混合；所述发泡剂为碳酸氢钠、碳酸氢钾的一种或两种混合；再把反应物脱水、烘干、粉碎、筛分，得到保湿粉；/n(5)把筛分后的大豆秸秆、大豆豆粕、剩余污泥、畜禽粪便按照质量比1:1:5～10:10的比例混合均匀，洒水浸润，好氧堆肥、发酵30～90天；把发酵固体物自然风干、粉碎、过筛；把农田土壤风干、粉碎、过筛；把煤矿企业锅炉房的炉渣粉碎、过筛；/n(6)把过筛后的农田土壤、发酵固体物、炉渣、炭灰、保湿粉、尿素、过磷酸钙按质量比50～100:50:10:10:2:1:1的比例混合均匀，得到草本植物种植土。/n...

【技术特征摘要】
1.一种煤矸石复垦区的改造方法，其特征在于，具体步骤为：
1)把复垦改造区划分成方格网状结构，方格网状结构由边长20～100米的矩形田块组成；
2)在矩形田块的矩形边线上每隔2～5米挖掘出直径为0.5～1米、深度穿透煤矸石充填层直至原土壤层的林木种植坑；
3)林木种植坑内充填林木种植土；
4)对矩形田块最上部的原充填土壤进行夯实形成防渗层，防渗层做成盆状；盆状的防渗层积聚部分降雨，供植物生长需要；多余的雨水溢出盆状的防渗层、通过林木种植坑渗入地下；
5)在防渗层上部充填草本植物种植土，形成种植层，种植层的厚度为0.6～1米；
6)林木种植坑内种植林木，选种的林木为乡土物种；
7)偏远地区的种植层上种植农作物或牧草，靠近居民区的种植层上种植观赏植物；
8)对选种的植物进行浇灌，浇灌水中添加有营养液；
所述的林木种植土的制作步骤为：
①把玉米秸秆、大豆豆粕粉碎、过筛；把干燥的生活污水厂剩余污泥和畜禽粪便粉碎、过筛；
②把筛分后的玉米秸秆、大豆豆粕、剩余污泥、畜禽粪便按照质量比1:1:5～10:10的比例混合均匀，洒水浸润，好氧堆肥、发酵30～90天；
③把发酵固体物自然风干、粉碎、过筛；把农田土壤风干、粉碎、过筛；
④把煤矸石自然风干、粉碎、过筛；把煤矿企业锅炉房的炉渣粉碎、过筛；
⑤把过筛后的发酵固体物、农田土壤、煤矸石、炉渣、尿素、过磷酸钙按质量比50:50～100:10:10:1:1的比例混合均匀，得到林木种植土；
所述的草本植物种植土的制作步骤为：
(1)把大豆秸秆收割、晾晒；把晾晒后的大豆秸秆粉碎、过60～120目筛；将筛分后的大豆秸秆洗涤、烘干后放入管式炉中，以200ml/min的流量通入氮气，升温速率为10～20℃/min，设置温度为400～700℃的恒温时间为1～5h，之后冷却至室温，得到炭灰；
(2)把芦苇收割、晾晒、粉碎、筛分；筛分后的芦苇浸入到质量浓度10～30％的氢氧化钠溶液中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：季伟伟，万玉山，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32