一种赤泥与磷石膏协同规模化全量无土制备园林绿化土壤的方法

1.本发明属于土壤技术领域，具体涉及一种赤泥与磷石膏协同规模化全量无土制备园林绿化土壤的方法。


背景技术：

2.赤泥和磷石膏是国内外极具代表性的两种典型大宗工业固废，产生量非常庞大。
3.1）磷石膏是磷化工行业产生的大宗工业固废，每生产1吨磷肥可产生约4~5吨磷石膏固废，磷石膏呈强酸性(ph约为4)，主要成分为caso4·
2h2o(》70%)。据报道，全球磷石膏累积产生量达60亿吨，我国磷石膏累积堆存量已超8亿吨，每年新增近8000万吨。
4.2）赤泥，是氧化铝工业排放的大宗工业固废，具有强碱性(ph约为12)，多呈赤红色，主要含铁/铝/钛/稀土等金属及较高的钙/硅/铝等硅酸盐矿物。据报道，全球赤泥累积排放量达23.3亿吨，我国赤泥累计堆存量已超13亿吨，自2017年起年排放量均超1亿吨，并逐年上升，占比甚至达全球60%。
5.赤泥和磷石膏目前主要以堆存为主，往往堆积如山，具有以下明显的问题：1）历史堆存量大；2）侵占大量土地；3）综合利用处置难；4）环境与健康风险高（已造成明显的水、土、气等环境污染与人群健康风险等问题）；5）造成巨大的资源浪费。
6.而目前，尽管赤泥和磷石膏的综合利用技术方法研究已越来越多，但以研究为主，成果转化仍比较欠缺，特别是由于历史堆存量巨大以及每年新增量非常庞大，现有技术对二者的综合利用消纳量，相对于二者的产生量和历史堆积量，仍非常有限。其中磷石膏每年的综合利用率仅为40%，赤泥年综合利用率低于20%。
7.由于磷化工与氧化铝工业上述问题，严重阻碍相关产业健康可持续发展，也严重影响地区经济发展与环境保护工作等。建立磷石膏与赤泥大规模、低成本的资源化利用技术方法十分急需和非常重要。


技术实现要素：

8.本发明提供一种赤泥与磷石膏协同规模化全量无土制备园林绿化土壤的方法。以工业固废赤泥和磷石膏，进行规模化协同制备人工土壤进行园林绿化与矿区生态恢复，可以实现赤泥与磷石膏的大规模、低成本的同步减量化、资源化和无害化处置，可用于道路及矿区等缺土地区园林绿化与景观生态恢复。
9.为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
10.一方面，本发明提供一种赤泥与磷石膏协同规模化全量无土制备园林绿化土壤的方法，包括以下步骤：
11.按原料总重量的百分含量计，取如下原料：49%~50%赤泥、32%~33%磷石膏、16%~17%酒糟、0.5%~1.5%钠基膨润土、0.005%~0.02%有机团粒剂、0.002%~0.1%酒曲与0.005%~0.008%微生物菌剂混合，然后添加赤子爱胜蚓，注水至饱和，塑料膜包裹平衡30d，即得本发
明土壤。
12.本发明以工业固废赤泥和磷石膏，进行规模化协同制备人工土壤进行园林绿化与矿区生态恢复，可以实现赤泥与磷石膏的大规模、低成本的同步减量化、资源化和无害化处置，可用于道路及矿区等缺土地区园林绿化与景观生态恢复。
13.可选地，按原料总重量的百分含量计，49.4%赤泥、32.9%磷石膏、16.5%酒糟、1.1%钠基膨润土、0.02%有机团粒剂、0.075%酒曲与0.005%微生物菌剂。
14.可选地，所述赤泥的含水率为15.2%。
15.可选地，所述磷石膏的含水率为16.3%。
16.可选地，所述酒糟的含水率为74.4%。
17.可选地，所述钠基膨润土的含水率小于10%。
18.可选地，所述有机团粒剂为聚丙烯酰胺。
19.可选地，所述酒糟包括曲霉和/或酵母。
20.可选地，所述微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌和/或环保酵素。
附图说明
21.图1为实施例1制备的土壤在标尺为500纳米的扫描电镜图；
22.图2为实施例1制备的土壤在标尺为2微米的扫描电镜图；
23.图3为实施例1制备的土壤元素分析图；
24.图4为实施例1制备的土壤ph值理化指标图；
25.图5为实施例1制备的土壤含水率理化指标图；
26.图6为实施例1制备的土壤有机质理化指标图；
27.图7为实施例1制备的土壤阳离子交换量理化指标图；
28.图8为实施例1制备的土壤氮含量养分指标图；
29.图9为实施例1制备的土壤磷含量养分指标图；
30.图10为实施例1制备的土壤总钾养分指标图；
31.图11为实施例1制备的土壤速效钾养分指标图；
32.图12为实施例1制备的土壤不同酶活性指标图；
33.图13为实施例1制备的土壤上生长的代表性植物；
34.图14为实施例1制备的土壤不同植物抗坏血酸过氧化物（apx）酶活性指标图，其中a表示海滨雀稗，b表示小麦，c表示黑麦草，d表示三叶草，e表示千日红，f表示油菜，g表示碱蓬；
35.图15为实施例1制备的土壤不同植物过氧化氢（cat）酶活性指标图，其中a表示海滨雀稗，b表示小麦，c表示黑麦草，d表示三叶草，e表示千日红，f表示油菜，g表示仙人掌，h表示碱蓬；
36.图16为实施例1制备的土壤不同植物过氧化物（pod）酶活性指标图，其中a表示海滨雀稗，b表示小麦，c表示黑麦草，d表示三叶草，e表示千日红，f表示油菜，g表示仙人掌，h表示碱蓬；
37.图17为实施例1制备的土壤不同植物超氧化物歧化（sod）酶活性指标图，其中a表示海滨雀稗，b表示小麦，c表示黑麦草，d表示三叶草，e表示千日红，f表示油菜，g表示仙人
掌，h表示碱蓬；
38.图18为实施例1制备的土壤不同植物丙二醛抗逆性指标图，其中a表示海滨雀稗，b表示小麦，c表示黑麦草，d表示三叶草，e表示千日红，f表示油菜，g表示仙人掌，h表示碱蓬；
39.图19为实施例1制备的土壤不同植物可溶性蛋白抗逆性指标图，其中a表示海滨雀稗，b表示小麦，c表示黑麦草，d表示三叶草，e表示千日红，f表示油菜，g表示仙人掌，h表示碱蓬；
40.图20为实施例1制备的土壤不同植物含糖量抗逆性指标图，其中a表示海滨雀稗，b表示小麦，c表示黑麦草，d表示三叶草，e表示千日红，f表示油菜，g表示仙人掌，h表示碱蓬；
41.图21为实施例1制备的土壤不同植物脯氨酸抗逆性指标图，其中a表示海滨雀稗，b表示小麦，c表示黑麦草，d表示三叶草，e表示千日红，f表示油菜，g表示仙人掌，h表示碱蓬；
42.图22为实施例1制备的土壤微生物多样性指标图；
43.图23为实施例1制备的土壤微生物菌落分布图；
44.图24为实施例1制备的土壤一种动物群落特征图；
45.图25为实施例1制备的土壤另一种动物群落特征图。
具体实施方式
46.下面将结合附图，对本公开一些实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开所提供的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
47.实施例1
48.按原料总重量的百分含量计，取如下原料：49.4%赤泥、32.9%磷石膏、16.5%酒糟、1.1%钠基膨润土、0.02%有机团粒剂、0.075%酒曲与0.005%微生物菌剂混合，然后添加赤子爱胜蚓，注水至饱和，塑料膜包裹平衡30d，即得本发明土壤。所述赤泥的含水率为15.2%，所述磷石膏的含水率为16.3%，所述酒糟的含水率为74.4%，所述钠基膨润土的含水率为8%，所述有机团粒剂为聚丙烯酰胺，所述酒糟包括曲霉，所述微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌，需要说明的是，按土壤的重量计算，一吨土壤中放入100条赤子爱胜蚓。
49.上述实施例1制备的土壤，通过图1与图2可知，该土壤具有一定的团聚体结构和孔隙度，通过图3可知，该土壤主要元素包括o、si、al、fe、mg、ca、na、k、s等土壤常见元素，这与自然土壤较为接近，通过图4-7可知，该土壤含水率介于27.28%~34.93%、ph 介于7.6~8.3、有机质（3.35%~4.98%）、阳离子交换量（7.18~8.49 cmol/kg），土壤理化特性均符合植物生长条件。特别是随着时间推移人工土壤ph由弱碱性降至中性、阳离子交换量增加至8.49 cmol/kg，体现了人工土壤保肥效果随着时间推移更好和稳定，ph更接近中性，可满足更多植物生长的土壤酸碱性条件，通过图8-11可知，人工土壤总氮（631.87~960.93mg/kg）碱解氮（120.03~153.73 mg/kg）、总磷（1056.14~2510.53 mg/kg）、速效磷（194.27~233.37 mg/kg）、总钾（34.82~72.35 g/kg）、速效钾（8.49~15.57mg/kg）等养分，除速效钾相对匮乏外（可施用一定钾肥解决），总体可达到国家土壤养分分类标准丰富等级以上，完全满足植物生长的养分条件，通过图12可知，该土壤已具有多种不同土壤酶活性，包含碱性磷酸酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶，能够维持土壤系统的状态平衡，说明磷石膏-赤泥协同土壤化潜力巨大，通过图13可知，人工土壤中可以生长海滨雀稗、小麦、三叶草、黑麦草、
仙人掌、千日红、油菜、小麦、紫穗槐等多种不同类型植物，通过图14-21可知，不同植物具有正常的生理生化行为，可以分泌不同生物酶和产生抗性物质，抗逆和适生性强，能表现出较强的生命力，通过图22-23可知，人工土壤可形成较丰富的微生物（细菌、真菌）群落，体现出微生物多样性，其中细菌丰富度较高的为厚壁菌门，为25%-45%；真菌微生物丰富度较高的是子囊菌门，占比达80%~95%。细菌优势菌门为变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门，占比90%；真菌优势菌门是子囊菌门、担子菌门，通过图24-25可知，表明人工土壤可形成不同土壤动物群落，包括跳虫科、赤螨科虫，其中动物种群密度可达8680个/m2，土壤动物类群数和种群密度较高，同时，有较多的蚯蚓生存与繁殖现象。可见人工土壤可逐渐形成动植物、微生物等的生态系统，为生态重建、园林绿化等提供了关键基础。
50.实施例2
51.按原料总重量的百分含量计，取如下原料：49%赤泥、33%磷石膏、17%酒糟、0.9%钠基膨润土、0.005%有机团粒剂、0.09%酒曲与0.005%微生物菌剂混合，然后添加赤子爱胜蚓，注水至饱和，塑料膜包裹平衡30d，即得本发明土壤。所述赤泥的含水率为15.2%。所述磷石膏的含水率为16.3%。所述酒糟的含水率为74.4%。所述钠基膨润土的含水率为6%。所述有机团粒剂为聚丙烯酰胺。所述酒糟包括酵母。所述微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌，需要说明的是，按土壤的重量计算，一吨土壤中放入100条赤子爱胜蚓。
52.实施例3
53.按原料总重量的百分含量计，取如下原料：50%赤泥、32%磷石膏、16.5%酒糟、1.4%钠基膨润土、0.02%有机团粒剂、0.072%酒曲与0.008%微生物菌剂混合，然后添加赤子爱胜蚓，注水至饱和，塑料膜包裹平衡30d，即得本发明土壤。所述赤泥的含水率为15.2%。所述磷石膏的含水率为16.3%。所述酒糟的含水率为74.4%。所述钠基膨润土的含水率为3%。所述有机团粒剂为聚丙烯酰胺。所述酒糟包括酵母。所述微生物菌剂包括环保酵素，需要说明的是，按土壤的重量计算，一吨土壤中放入100条赤子爱胜蚓。
54.在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
55.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种赤泥与磷石膏协同规模化全量无土制备园林绿化土壤的方法，其特征在于，包括以下步骤：按原料总重量的百分含量计，取如下原料：49%~50%赤泥、32%~33%磷石膏、16%~17%酒糟、0.5%~1.5%钠基膨润土、0.005%~0.02%有机团粒剂、0.002%~0.1%酒曲与0.005%~0.008%微生物菌剂混合，然后添加赤子爱胜蚓，注水至饱和，塑料膜包裹平衡30d，即得本发明土壤。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按原料总重量的百分含量计，49.4%赤泥、32.9%磷石膏、16.5%酒糟、1.1%钠基膨润土、0.02%有机团粒剂、0.075%酒曲与0.005%微生物菌剂。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述赤泥的含水率为15.2%。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磷石膏的含水率为16.3%。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酒糟的含水率为74.4%。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钠基膨润土的含水率小于10%。7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述有机团粒剂为聚丙烯酰胺。8.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述酒糟包括曲霉和/或酵母。9.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌和/或环保酵素。

技术总结
本发明属于土壤技术领域，具体涉及一种赤泥与磷石膏协同规模化全量无土制备园林绿化土壤的方法。该方法包括以下步骤按原料总重量的百分含量计，取如下原料：49%~50%赤泥、32%~33%磷石膏、16%~17%酒糟、0.5%~1.5%钠基膨润土、0.005%~0.02%有机团粒剂、0.002%~0.1%酒曲与0.005%~0.008%微生物菌剂混合，然后添加赤子爱胜蚓，注水至饱和，塑料膜包裹平衡30d，即得本发明土壤。本发明以工业固废赤泥和磷石膏，进行规模化协同制备人工土壤进行园林绿化与矿区生态恢复，可以实现赤泥与磷石膏的大规模、低成本的同步减量化、资源化和无害化处置，可用于道路及矿区等缺土地区园林绿化与景观生态恢复。生态恢复。生态恢复。


技术研发人员：刘勇 张李帅 陈莉 薛彬彬
受保护的技术使用者：贵阳学院
技术研发日：2023.07.19
技术公布日：2023/10/20