【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固体废弃物资源化利用与土壤学，尤其涉及一种人工技术土壤及其制备方法。
技术介绍
1、土壤作为城市绿色基础设施的基本组成部分，在支持植物生长和雨水渗透等功能中发挥关键作用，对维持空气和水体质量有重要贡献。城市绿色基础设施的建设需大量土壤。然而，由于垃圾侵入、土层结构紊乱、压实和污染等人为扰动，城市土壤的生物、物理和化学条件不适于植被生长和绿色基础设施。此外，棕地治理、道路建设和矿区修复等都需要大量的土壤。目前最广泛应用的方法是挖取远郊地区的耕地土壤或天然表土运至城区取代城市土壤，或者用于棕地治理和道路建设等。土壤是一种有限资源，每一百年仅形成2~10mm厚，“客土”这种成本高昂、破坏耕地、高碳排放的方法显然不可持续。另一种方法是施入垃圾堆肥或工业副产物等改良剂，以改善表土性质，但由于这些改良剂通常污染物含量较高，频繁施用会造成污染物累积。
2、另一方面，随着城市化快速发展，每年产生大量城市固体垃圾，其中建筑垃圾占比很高（大于30%）。其中废弃混凝土是建筑垃圾的主要组成部分，且呈强碱性。其处理方式仍然是简单的填埋和堆放。由于利用率低，上述城市固体垃圾占用了大量土地资源，引发了诸多环境问题。除了无机固体废弃物外，城市化也产生了大量的有机固体废弃物，如市政污泥、疏浚底泥、园林绿化废弃物和废弃菌糠等。因污泥具有含水率高、易腐败、有恶臭，含有重金属、有机污染物和致病菌等特点，若不尽快妥善处理会严重污染环境。然而，目前污泥的无害化处理手段如卫生填埋、好氧/厌氧消化、焚烧等，存在占地空间大、二次污染、周期长或能耗大等问
技术实现思路
1、针对目前城市固废处理成本高、能耗大、资源浪费等处理技术落后、处理难度大等问题以及绿色基础设施建设、道路建设、棕地/矿区修复治理等可用土壤大量缺乏的问题，本专利技术提供了一种低碳、低影响、低成本的人工技术土壤的制备方法，同时解决城市固废处理难和土壤严重缺乏的问题。
2、首先，本专利技术提供了一种人工技术土壤的制备方法，包括：
3、将有机固废进行水热炭化处理，制得水热炭；
4、将所述水热炭与含有硅酸钙盐的无机固废、天然土壤微生物提取液混合后，制得人工技术土壤。
5、本专利技术通过联合使用有机固废制备的水热炭、含有硅酸钙盐的无机固废以及天然土壤微生物提取液，能够在消耗大量有机固废和无机固废的情况下，模拟出具有天然土壤微生物生态环境的人工技术土壤。
6、优选地，将有机固废与水混合后，获得含水量为50%~90%的混合物，将混合物进行水热炭化处理，制得水热炭。
7、优选地，所述有机固废包括：市政污泥、废弃菌糠、农林废弃物、畜禽粪便中的至少一种；
8、所述含有硅酸钙盐的无机固废包括：废弃混凝土、钢渣、高炉渣、粉煤灰中的至少一种。
9、优选地，所述水热炭化处理的温度为160~220℃，压强为2~4 mpa，反应时间为4~10h，干物质与水的重量比为1：（3~5）。
10、优选地，所述有机固废为市政污泥和木屑；所述含有硅酸钙盐的无机固废为废弃混凝土。
11、优选地，所述市政污泥为市政污水处理厂污泥。
12、本专利技术进一步发现，选择市政污泥和农林废弃物木屑作为水热炭原料时，木屑能够有效地降低水热炭中重金属的总含量和有效态含量。
13、同时，选择废弃混凝土作为无机固废与上述水热炭混合时，市政污泥和木屑制备的水热炭能够促进废弃混凝土在人工技术土壤成土过程中发生碳酸化作用，提高其固定大气中co2的能力。
14、优选地，无机固废的粒径小于2 cm。
15、优选地，所述市政污泥和废弃菌糠的重量比为1：（0.5~1.5）；
16、优选地，所述市政污泥和木屑的重量比为1：（0.5~1.5）。
17、更优选地，所述市政污泥和木屑的重量比为1：（0.8~1.2）。
18、本专利技术进一步发现，控制水热炭化反应中市政污泥和木屑的重量比在上述范围内时，能够使得水热炭中的碳氮比更加接近天然土壤的碳氮比。
19、此外，本专利技术还发现不同配比的市政污泥和木屑制备的水热炭中的养分含量存在较大差异，通过控制二者的重量比在上述范围内，能够兼顾碱解氮、速效磷、速效钾和可溶性有机碳的含量，使得人工技术土壤中的各种养分的均衡性好，有利于促进植物的生长。
20、优选地，所述水热炭化处理的温度为180~200℃，压强为2~4 mpa，反应时间为8~10h，干物质与水的重量比为1：（3~5）。
21、优选地，所述水热炭与废弃混凝土的重量比为1：（0.5~1.5）。
22、更优选地，所述水热炭与废弃混凝土的重量比为1：（0.8~1.2）。
23、本专利技术还发现，联合控制市政污泥和木屑重量比为1：（0.8~1.2）制备的水热炭与废弃混凝土的重量比为1：（0.8~1.2）时，能够大幅提升人工技术土壤的性能，使得植物的生物量获得超出一般预期的效果提升。
24、优选地，将所述水热炭与含有硅酸钙盐的无机固废混合后，加水润湿陈化3周以上，然后与天然土壤微生物提取液混合。
25、优选地，所述天然土壤微生物提取液的制备方法包括：
26、将天然土壤与无菌水混合后搅拌，取土壤悬浊液进行离心后取上清液，即天然土壤微生物提取液。
27、所述天然土壤微生物提取液包含可培养的微生物和更多不可培养的微生物，与传统的只加入十几种人为培养的微生物的组合相比，具有无可比拟的多样性，促进人工技术土壤的健康发生发育。
28、优选地，所述天然土壤为小麦地土壤。
29、优选地，所述搅拌的转速为20000~30000转/分。
30、优选地，所述搅拌的时间为1.2~1.8min。
31、优选地，所述离心的离心力为不超过580g。
32、优选地，所述离心的时间为4~6min。
33、优选地，所述离心在2~6℃下进行。
34、在一些实施方案中，所述水热炭化处理在反应釜中进行。
35、进一步，本专利技术提供了由上述任一实施方案或其组合方案的制备方法制得的人工技术土壤。
36、与传统复配基质不同，本专利技术的人工技术土壤的先进性表现为：1、所用有机材料为有机固废水热处理后得到的固废基水热炭，与草炭、堆肥等相比具有芳香化程度高、降解慢难降解、稳定性好的特点，更好地保证了人工技术土壤的稳定性，不易因迅速降解而导致塌陷，也避免了为保证有机质含量而频繁施用有机物质造成污染物累积；2、所用无机固废富含硅酸钙盐，在人工技术土壤发育过程中可通过碳酸化作用捕获固定大气co2，具有捕获和减少大气中co2的作用。
37、进一步，本专利技术还提供了所述人工技术土壤在绿色基础设施建设中的应用。
38、优选地，所述应用包括：将梯牧草种子播于所述人工技术土壤表面，覆盖5 mm厚的所述人工技术土壤，浇透水后静置，一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种人工技术土壤的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机固废包括：市政污泥、废弃菌糠、农林废弃物、畜禽粪便中的至少一种；
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述有机固废为市政污泥和木屑；所述含有硅酸钙盐的无机固废为废弃混凝土。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述市政污泥和木屑的重量比为1：（0.5~1.5）；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热炭化处理的温度为160~220℃，压强为2~4 Mpa，反应时间为4~10 h，干物质与水的重量比为1：（3~5）。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述水热炭化处理的温度为180~200℃，压强为2~4 Mpa，反应时间为8~10 h，干物质与水的重量比为1：（3~5）。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述水热炭与废弃混凝土的重量比为1：（0.5~1.5）。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述水热炭与含有硅酸钙盐
9.一种人工技术土壤，其特征在于，其由权利要求1~8中任一项所述的制备方法制得。
10.权利要求9所述人工技术土壤在绿色基础设施建设中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种人工技术土壤的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机固废包括：市政污泥、废弃菌糠、农林废弃物、畜禽粪便中的至少一种；
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述有机固废为市政污泥和木屑；所述含有硅酸钙盐的无机固废为废弃混凝土。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述市政污泥和木屑的重量比为1：（0.5~1.5）；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热炭化处理的温度为160~220℃，压强为2~4 mpa，反应时间为4~10 h，干物质与水的重量比为1：（3~5）。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：郑瑞伦，孙国新，王超，张晨，孙铁军，胡艳霞，李晓娜，侯彦会，
申请(专利权)人：北京市农林科学院，
类型：发明
国别省市：
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