一种煤矸石土壤改良结构的制作方法

1.本实用新型涉及土壤改良技术领域，具体涉及一种煤矸石土壤改良结构。


背景技术：

2.在煤炭开采和加工过程中，会产生10％左右的副产物-煤矸石，根据文献报道，目前我国煤矸石已累计堆存50多亿吨，已成为我国排放量最大的工业固体废弃物。煤矸石中含有炭粉砂岩和含炭质页岩，除了其有机质的含量在15％左右，煤矸石中还含有植物生长所必需的锌、铜、钼等微量元素，有研究表明适量的煤矸石能够改善土壤容重、孔隙度等物理性质，还可以提高盐碱土壤微生物量和酶活性。因此，将煤矸石作为盐碱土壤的改良剂，具有一定的潜力。
3.专利申请公布号cn218244347u的实用新型专利公开了一种盐碱地土壤盐分阻隔结构，该结构通过在盐碱地地下依次铺设的至少一个排水管和下阻隔层，盐碱地土壤中的多余水分和带有盐分的水能够通过铺设于下阻隔层上方的排水管排向外界，而下阻隔层能够阻隔盐分子通过，避免盐碱地土壤深层的地下水向上回升时使盐碱地土壤表层再次返盐，影响农作物的正常生长。
4.但是该结构在实际使用时，虽然能够对盐碱地的底层的返盐进行阻隔，但是不能够对盐碱地底层的土壤进行改善，只能够对盐碱地表层进行处理使用，且通过对排水管的铺设需要耗费大量的成本，同时对盐碱地的处理范围上有限，因此，现提出一种煤矸石土壤改良结构。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种煤矸石土壤改良结构，以解决现有技术中存在的问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.根据本实用新型一种煤矸石土壤改良结构，包括盐碱土壤层，盐碱土壤层顶端铺设有煤矸石粉层，煤矸石粉层顶端铺设有微生物菌层，微生物菌层顶端铺设有秸秆层，秸秆层顶端铺设有草木灰层，草木灰层顶端铺设有淤泥层，淤泥层顶端铺设有植被土壤层。
8.进一步地，盐碱土壤层顶部开设有多条沟槽，且煤矸石粉层底端填充在各个沟槽内。
9.进一步地，煤矸石粉层底端设置有多个配合块，且各个配合块分别插接在对应的沟槽内。
10.进一步地，煤矸石粉层开设有多个漏孔，微生物菌层底部渗透在各个漏孔内。
11.进一步地，秸秆层由草木灰层和微生物菌层进行包裹，且秸秆层内产生有大量空隙。
12.进一步地，煤矸石粉层是由煤矸石粉碎搅拌后，去除内部的余热形成的煤矸石粉末。
13.进一步地，植被土壤层为未污染的土壤，且植被土壤层上栽种有当地应季树木和
花草。
14.进一步地，煤矸石粉层喷洒有钝化药剂。
15.本实用新型实施例具有如下优点：
16.1、通过本实用新型设计的结构，通过煤矸石层、微生物菌层、秸秆层、草木灰层、淤泥层、植被土壤层的设置，能够对改良中的盐碱土壤提供大量的微生物以及酶活性，从而提高盐碱土壤的改良效果，且使得深层盐碱土壤能够随着被改良，同时，能够提供大量的有机肥料以及微量金属元素，使得植被能够正常生长，同时提供有机纤维提高土壤之间的连接强度，避免水土流失，以及因各层之间的材料均为现有易得的物质，从而降低了土壤改良成本；
17.2、通过本实用新型设计的结构，在盐碱土壤层顶端开设沟槽，且在煤矸石粉层内开设漏孔的设置，以便于各层产生的微生物以及活性酶能够更好的渗透盐碱土壤层内，从而提高对盐碱土壤层的改良效率。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述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示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
19.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
20.图1为本实用新型的整体土壤改良结构示意图；
21.图2为本实用新型的盐碱土壤层顶部结构示意图；
22.图3为本实用新型的煤矸石粉层的结构示意图；
23.图中：1、盐碱土壤层；2、煤矸石粉层；3、微生物菌层；4、秸秆层；5、草木灰层；6、淤泥层；7、植被土壤层；8、沟槽；9、配合块；10、漏孔。
具体实施方式
24.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.参照说明书附图1-3所示的，一种煤矸石土壤改良结构，包括盐碱土壤层1，盐碱土壤层1顶端铺设有煤矸石粉层2，煤矸石粉层2顶端铺设有微生物菌层3，微生物菌层3顶端铺设有秸秆层4，秸秆层4顶端铺设有草木灰层5，草木灰层5顶端铺设有淤泥层6，淤泥层6顶端铺设有植被土壤层7，盐碱土壤层1顶部开设有多条沟槽8，且煤矸石粉层2底端填充在各个
沟槽8内，煤矸石粉层2底端设置有多个配合块9，且各个配合块9分别插接在对应的沟槽8内，煤矸石粉层2开设有多个漏孔10，微生物菌层3底部渗透在各个漏孔10内，秸秆层4由草木灰层5和微生物菌层3进行包裹，且秸秆层4内产生有大量空隙，煤矸石粉层2是由煤矸石粉碎搅拌后，去除内部的余热形成的煤矸石粉末，植被土壤层7为未污染的土壤，且植被土壤层7上栽种有当地应季树木和花草，煤矸石粉层2喷洒有钝化药剂。
26.实时场景具体为：首先，在盐碱土壤层1表面按间距1-2m之间均匀开设沟槽8，且使得沟槽8的深度为10-15cm，然后在沟槽8上进行铺设煤矸石粉层2，并使煤矸石粉层2的厚度为15-20cm，在煤矸石粉层2铺设完毕后，在煤矸石粉层2上喷洒钝化药剂，加速煤矸石的钝化，然后，在煤矸石粉层2上浇灌微生物菌层3，且微生物菌层3为牲畜粪便，在将微生物菌层3浇灌完毕后，在微生物菌层3上铺设秸秆层4，在秸秆层4铺设完毕后铺设草木灰层5，草木灰层5对秸秆层4内较大的缝隙进行填补，并对秸秆层4内残留的有害虫类进行消杀，再在草木灰层5顶端铺设淤泥层6，对草木灰层5和秸秆层4进行下压密封，并提供水分，最后在淤泥层6上铺设植被土壤层7，同时对铺设的植被土壤层7上栽种当地应季树木和花草。
27.在钝化药剂的选用上，取煤矸石粉样品每份400g放入带盖容器中，并设置2种钝化处理，每种处理分别按3％(质量比)的比例投加钝化剂a 和钝化剂b，均匀混合，同时设置空白对照处理，所有处理重复3次，浇洒去离子水控制煤矸石粉内的水分约为田间持水量的60％，每周都对各处理的煤矸石粉进行搅拌，并于第3周进行采样分析。
28.1)分析方法
29.①
浸出毒性测试(hj 557-2010)
30.本方法以蒸馏水为浸提剂，模拟煤矸石粉在地表水或地下水浸沥时，固体废物及其他固态物质中无机污染物的浸出情况，该浸出方法通常适用于固体废物及其再利用产物、以及土壤样品中有机物和无机物的浸出毒性鉴别。
31.主要测试程序如下：
32.a.样品颗粒可通过9.5mm孔径的筛。
33.称取干基重量为100g的试样，置于2l提取瓶中，根据样品的含水率，按液固比为10∶1(l/kg)计算出所需浸提剂的体积，加入浸提剂，盖紧瓶盖后垂直固定在水平振荡装置上。
34.调节振荡频率为110
±
10次/min、振幅为40mm，在室温下振8h后取下提取瓶，静置16h。在振荡过程中有气体产生时，应定时在通风橱中打开提取瓶，释放过度的压力。
35.在压力过滤器上装好滤膜(孔径0.6-0.8μm玻纤滤膜或微孔滤膜)，过滤并收集浸出液，于4℃下保存。
36.②
污染物分析测试方法
37.煤矸石粉浸提液中的重金属元素分析测试方法为usepa 6010c(检测仪器为icp-ms)，根据煤矸石粉的污染特性，主要测试浸出液中的zn、cd含量。
38.2)分析结果
39.对比钝化剂a和钝化剂b均对煤矸石粉的钝化效果，综合zn和cd的钝化效果，对钝化剂a或b进行选用，从而针对本改良结构中煤矸石粉层2的钝化处理进行选用。
40.本实用新型实施例的改良过程如下：通过煤矸石粉层2内的煤矸石粉经过钝化药剂以及微生物菌层3内的微生物对煤矸石粉进行分解和钝化，产生酸性物质对盐碱地进行中和渗透，使得盐碱土壤层1孔隙度提高，更加松弛，使得顶端水流夹杂的微生物以及酸性
溶液对盐碱土壤内进行渗透，从而对盐碱土壤进行改良，同时，通过微生物菌层3内的微生物与秸秆层4内的秸秆相接触，使得秸秆能够快速降解，产生有机纤维提高土壤的连接强度，避免产生水土流失，同时秸秆在降解的过程中，产生气体对淤泥层6进行顶升，使得淤泥层6和植被土壤层7之间产生孔隙，提高土壤内的透气性，草木灰层5内的草木灰对秸秆内有害虫类进行消杀，保障植被土壤层7上栽种的植被避免虫害，能够正常生长，同时，淤泥层6内部需要植被吸收的营养成分以及水分高于植被土壤层7，从而使得植被土壤层7上栽种的植被根部能够向底部土壤进行生长，从而使得提高植被抗风沙能力，且随着植被根部的生长，对营养物质的汲取，会透过降解后的秸秆层向微生物菌层3进行扎根，吸收微生物菌层3提供的有机肥料，同时，在煤矸石粉层2钝化后产生较多的锌、铜、钼等微量元素，也会对植被根部进行吸引，从而随着植被的扎根，对盐碱土壤层1进行改良，以此，随着时间的推移，能够对盐碱土壤层1底部也随着进行改良，从而形成良好的生态土质。
41.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
42.本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

技术特征：
1.一种煤矸石土壤改良结构，包括盐碱土壤层(1)，其特征在于：所述盐碱土壤层(1)顶端铺设有煤矸石粉层(2)，所述煤矸石粉层(2)顶端铺设有微生物菌层(3)，所述微生物菌层(3)顶端铺设有秸秆层(4)，所述秸秆层(4)顶端铺设有草木灰层(5)，所述草木灰层(5)顶端铺设有淤泥层(6)，所述淤泥层(6)顶端铺设有植被土壤层(7)。2.如权利要求1所述的一种煤矸石土壤改良结构，其特征在于：所述盐碱土壤层(1)顶部开设有多条沟槽(8)，且煤矸石粉层(2)底端填充在各个沟槽(8)内。3.如权利要求1所述的一种煤矸石土壤改良结构，其特征在于：所述煤矸石粉层(2)底端设置有多个配合块(9)，且各个配合块(9)分别插接在对应的沟槽(8)内。4.如权利要求1所述的一种煤矸石土壤改良结构，其特征在于：所述煤矸石粉层(2)开设有多个漏孔(10)，所述微生物菌层(3)底部渗透在各个漏孔(10)内。5.如权利要求1所述的一种煤矸石土壤改良结构，其特征在于：所述秸秆层(4)由草木灰层(5)和微生物菌层(3)进行包裹，且秸秆层(4)内产生有大量空隙。6.如权利要求1所述的一种煤矸石土壤改良结构，其特征在于：所述煤矸石粉层(2)是由煤矸石粉碎搅拌后，去除内部的余热形成的煤矸石粉末。7.如权利要求1所述的一种煤矸石土壤改良结构，其特征在于：所述植被土壤层(7)为未污染的土壤，且植被土壤层(7)上栽种有当地应季树木和花草。8.如权利要求1所述的一种煤矸石土壤改良结构，其特征在于：所述煤矸石粉层(2)喷洒有钝化药剂。

技术总结
本实用新型公开了一种煤矸石土壤改良结构，属于土壤改良技术领域，包括盐碱土壤层，盐碱土壤层顶端铺设有煤矸石粉层，煤矸石粉层顶端铺设有微生物菌层，微生物菌层顶端铺设有秸秆层，秸秆层顶端铺设有草木灰层，草木灰层顶端铺设有淤泥层，淤泥层顶端铺设有植被土壤层。解决了现有的不能够对盐碱土壤进行深层改良以及改良成本过高的问题。具有能够对盐碱土壤层进行深层渗透改良，同时，所选用改良材料易得，降低土壤改良的成本，以及能够为植被的生长提供养料，使得植被生长容易扎根，提高抗风沙能力，且改良效率高的优点。且改良效率高的优点。且改良效率高的优点。


技术研发人员：张宇 李宁 杨志强
受保护的技术使用者：北京绿矿联合工程技术研究院（有限合伙）
技术研发日：2023.06.01
技术公布日：2023/9/23