盧璟豪

摘 要：在城市化和工業(yè)社會(huì)高速發(fā)展的同時(shí)，污水量和污泥量快速增長(zhǎng)；沙漠面積也在逐步擴(kuò)大。目前大部分的污泥進(jìn)行填埋、燒磚處理，但這種方法會(huì)造成嚴(yán)重的二次污染；沙漠種植的成活率不高。本項(xiàng)目旨在設(shè)計(jì)一種用污泥治理沙漠的種植方法，以便治理沙漠，同時(shí)處理污泥并創(chuàng)造效益。

關(guān)鍵詞：污泥處理；沙漠種植；環(huán)保；生態(tài)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.185

1 研究的背景和目的

自從有污水處理廠以來，隨著污水處理廠在世界各地的普遍建立，污泥的數(shù)量年年增加，污泥的處理問題引起很多人的注意，隨著城市的擴(kuò)大，污水處理廠成生的大量污泥處理成了難題，目前，我國(guó)城市污水處理廠每年排放的污泥量大約130萬噸，并且年增長(zhǎng)率大于10%，一些城市化水平較高的城市，污泥出路問題已經(jīng)十分突出，并且隨著污水處理廠建設(shè)數(shù)量的增加還有污水處理廠管網(wǎng)建設(shè)的完善，產(chǎn)生的污泥量將不斷增加。

目前我國(guó)城市污水廠污泥處理的途徑有用于城郊花木栽培的、有用于農(nóng)用堆肥的、有添加到垃圾里焚燒的、有加到磚塊泥里做磚的、有運(yùn)到廢棄石礦填埋的、還有船運(yùn)到遠(yuǎn)洋傾倒的等，但是污泥中的微生物、病原體、病毒體含量較高并且種類繁雜容易污染食物鏈、地下水源，污泥中還含有重金屬和有機(jī)污染物，容易造成土地重金屬累計(jì)超標(biāo)，污泥的危害較多，被劃為特殊垃圾，需要妥善處理，處理不當(dāng)會(huì)造成重金屬污染土地，空氣、磚墻里有放射性物質(zhì)，污染水源和海洋，所以怎樣安全有效的處理污泥成為要解決的重點(diǎn)難題。

本項(xiàng)目是一種沙漠用污泥種植塊及沙漠仿真種植方法的實(shí)驗(yàn)，主要是通過污泥為植物提供植物生長(zhǎng)需要氮磷鉀以及各種重金屬成份，通過植物的自然吸收凈化污泥，污泥使用在沙漠地帶不會(huì)造成二次污染，種植的植物也不用于動(dòng)物的飼料，即不用擔(dān)心重金屬最終累積到人類體內(nèi)，本發(fā)明既能解決污水處理廠的污泥去處問題，又能顯著的提高在沙漠里種植植物的成活率，從而達(dá)到治污治沙同步進(jìn)行，一舉兩得，對(duì)于環(huán)保具有很好的效果。

沙漠等于干旱缺水、夏季中午高溫、冬天寒冷、貼地風(fēng)力大。我們選擇根系發(fā)達(dá)、葉少、耐高溫耐寒冷早熟禾[1]作試驗(yàn)品種。這種草葉子少、小，水份蒸發(fā)量小。只有再解決水的問題才能讓草成活。

2 污泥種植塊儲(chǔ)存水保水原理及制作步驟

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

以創(chuàng)造友好型環(huán)境為目的。綜合治理，一舉多得為指導(dǎo)思想。盡量采用可降解可腐爛的廢棄物制作能儲(chǔ)存水保水的污泥種植塊。為了做到同體積的種植塊儲(chǔ)水量比最大，保水程度最高。我們采用農(nóng)民廢棄的玉米桿做種植塊內(nèi)部?jī)?chǔ)水保水材料，用稻草作增加種植塊防松散強(qiáng)度材料。

（1）將玉米桿切成8-10厘米長(zhǎng)，曬干。經(jīng)浸泡試驗(yàn)，1Kg干玉米桿內(nèi)海綿體能吸收2Kg水。吸水飽和后的玉米桿海綿體在污泥中只有通過兩端緩慢釋放水份到污泥中，具有緩釋作用；玉米桿的光滑外表面不會(huì)釋放桿內(nèi)水份，起到保水作用。

（2）將干稻草切成15-20厘米長(zhǎng)，經(jīng)試驗(yàn)1Kg干稻草能吸收3Kg水。加入稻草的泥塊韌性明顯增加，在古代就有用加入稻草的泥巴粉刷墻。

（3）經(jīng)吹風(fēng)和滴水試驗(yàn)，塑料袋上帶三角舌葉的孔有單向透氣透水的作用。

（4）早熟禾根系發(fā)達(dá)、葉少、耐高溫耐寒冷、草葉子少、小，水份蒸發(fā)量小。

2.2 制作模塊及種植步驟的設(shè)計(jì)

（1）將玉米桿切成8-10厘米長(zhǎng)，曬干。稱重后浸泡在含有2.5‰次氯酸鈉NaClO的水中24小時(shí)，殺滅腸道致病菌、化膿性球菌和細(xì)菌芽和消毒，防止病菌繁殖而爛草根。

（2）將干稻草切成15-20厘米長(zhǎng)，稱重后浸泡在含有2.5‰次氯酸鈉NaClO的水中24小時(shí)，殺滅腸道致病菌、化膿性球菌和細(xì)菌芽和消毒，防止病菌繁殖而爛草根。

（3）將污水處理廠的污泥攤薄晾曬一兩天，直到潮而不濕不黏手為準(zhǔn)。

（4）用直徑3mm的三角釘將塑料袋（做成模塊后的）上下面扎些帶三角舌葉的孔，孔的數(shù)量根據(jù)模塊大小和氣候條件決定。一般400cm?面積上扎60-100個(gè)孔。

（5）將6000cm?污泥和400g干玉米桿（浸泡前的質(zhì)量）、50g干稻草（浸泡前的質(zhì)量）倒入盆中，加入1600g浸泡水拌勻。裝到套有三角孔的塑料袋的模型盒里。抹平，封口。形成種植模塊。

（6）將沙子倒入泡沫箱，底層7cm厚。放入種植模塊，模塊間隔5cm，模塊與箱壁間隔5cm。存放兩天。讓污泥塊消毒殺菌。

（7）用斜口鐵管套住草苗，插入種植塊5cm。頂住草苗抽出鐵管。種上草苗后，在種植塊上先鋪一層2cm的沙子，再上鋪一層2cm厚的干草，再鋪上3cm厚的沙子。將整個(gè)箱子移到自然通風(fēng)能曬到太陽的陽臺(tái)上。進(jìn)行沙漠環(huán)境下的仿真實(shí)驗(yàn)。

2.3 實(shí)驗(yàn)觀察

2017年8月16日下午種植。雷陣雨/多云 34-26℃ 西南風(fēng)3級(jí)。

2017年8月19日 多云36-27℃ 西南風(fēng)3級(jí)。

2017年8月24日 晴—多云 38-28℃ 西南風(fēng)3級(jí)，因氣溫太高進(jìn)行干草覆蓋。

2017年10月10日 多云—小雨 32--21℃ 東南風(fēng)3級(jí)。

2017年8月最高溫度38℃，最低溫度26℃。平均最高溫度35℃，平均最低溫度26℃。陣雨4天，多云12天，晴3天，雷陣雨11天，中雨1天。

2017年9月月最高溫度35℃，最低溫度19℃。平均最高溫度29℃，平均最低溫度22℃。陣雨11天，多9天，晴2天，雷陣雨4天，大雨1天。

3 實(shí)驗(yàn)分析

觀察拔出死掉的草，和正常成活的草根莖作對(duì)比，發(fā)現(xiàn)死草葉子呈灰白色，根呈煮熟的黑色，靠近根的莖部位是熟黑色，沒有腐爛的臭味。查閱相關(guān)資料和請(qǐng)教園藝師后，找到了草死亡和成活下來的原因。分析如下：

（1）試驗(yàn)場(chǎng)地不適合：泡沫箱孤立的放在10樓的陽臺(tái)上，夏季的風(fēng)力大，晚上和中午的溫度變化比在地面上大。如果在大沙堆里，陽光照射的和空氣中高溫的熱量可以傳到給種植塊邊際的沙層，草的根部不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處在高溫高濕的污泥中。后半夜的露水比地面上的植物少。以致草葉沒有露水可以吸收。種植的環(huán)境溫度不適合。

（2）使用的材料不適合：泡沫箱有很好的保溫作用，在傍晚氣溫下降時(shí)不會(huì)散熱，沙層里的溫度和白天差不多高；黑色塑料袋有非常好的吸熱作用，吸收了光熱量和空氣中高溫的熱量。使草根處在長(zhǎng)時(shí)間的高溫高濕的污泥里，燙死了草根。

（3）偷工減料；因材料欠缺，沒有按照設(shè)計(jì)要求“在種植塊上先鋪一層2cm的沙子，再上鋪一層2cm厚的干草，再鋪上3cm厚的沙子”。沒有這兩層沙子和干草的隔熱阻擋作用，以致部分陽光透過太薄的沙層照到黑色塑料袋上?？諝庵械臒崃恳矀鞯浇o黑色塑料袋。使種植塊的溫度升高。燙死了草根。

（4）死后返青的現(xiàn)象：草根的休眠性具有葉子死干了，過段時(shí)間會(huì)長(zhǎng)出新芽。

（5）下次種植時(shí)該注意的事項(xiàng)：①用薄紙箱裝種植塊直接放在大沙堆里。②使用白色可降解的塑料袋裝污泥種植塊。③嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求種植。尤其是“在種植塊上先鋪一層2cm的沙子，再上鋪一層2cm厚的干草，再鋪上3cm厚的沙子”必須做到位。④在傍晚或是氣溫低點(diǎn)的時(shí)候種植。改進(jìn)以上四點(diǎn)增加草的成活率。

4 研究結(jié)論

污水處理廠產(chǎn)生的污泥安全有效的處理和沙漠種草的成活率是本項(xiàng)目需要解決的技術(shù)問題，針對(duì)該技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是：制備一種沙漠用污泥種植塊，沙漠用污泥種植塊包括污泥種植塊和單向透氣膜，單向透氣膜包裹在污泥種植塊最外面，污泥種植塊包括均勻混合的污泥、具有疏松抗拉基質(zhì)的稻草和緩釋保水基質(zhì)的玉米桿，利用稻草來疏松污泥及提高沙漠用污泥種植塊的抗拉伸性，玉米桿是內(nèi)部有海綿狀結(jié)構(gòu)，外部有減慢水分蒸發(fā)的殼，兩端暴露海綿狀結(jié)構(gòu)的可降解塊狀物，這種結(jié)構(gòu)使得緩釋保水基質(zhì)一方面可以保存水分，另一方面可以從兩端緩慢釋放所保存的水分，起到了平衡沙漠用污泥種植塊中水分的作用。

污泥種植塊的最佳配比為：6000cm?污泥，400g干玉米桿，50g干稻草，2400g水。嚴(yán)格安照本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求種植，能提高沙漠種植植物的成活率一個(gè)臺(tái)階。

5 創(chuàng)新點(diǎn)與前景

沙漠亦作“ 沙幕 ”，干旱缺水，植物稀少的地區(qū)。中國(guó)沙漠總面積約70萬平方公里，如果連同50多萬平方公里的戈壁在內(nèi)總面積為128萬平方公里，占全國(guó)陸地總面積的13%。中國(guó)西北干旱區(qū)是中國(guó)沙漠最為集中的地區(qū)，約占全國(guó)沙漠總面積的80%，我國(guó)最著名的八大沙漠分別是：塔克拉瑪干沙漠、 古爾班通古特沙漠、巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠、烏蘭布和沙漠、庫(kù)布齊沙漠、柴達(dá)木盆地沙漠、庫(kù)木塔格沙漠。其中巴丹吉林沙漠面積大約4.43萬平方公里，沙漠中湖泊星羅棋布，有113個(gè)湖泊。騰格里沙漠總面積3.67萬平方公里。沙漠中有大大小小小湖泊達(dá)400多個(gè)，多為淡水湖。我國(guó)城市污水處理廠每年排放的污泥量大約130萬噸，并且年增長(zhǎng)率大于10%。

5.1 創(chuàng)新點(diǎn)

污泥種植塊包括均勻混合的污泥、具有疏松抗拉基質(zhì)的稻草和具有緩釋保水基質(zhì)的玉米桿，單向透氣膜包裹在污泥種植塊最外面。還提供一種沙漠種植方法，該種植方法利用上述沙漠用污泥種植塊來完成沙漠中植物的種植，提高植物的成活率。

5.2 前景

污水處理廠的污泥需要花費(fèi)很大的運(yùn)輸、填埋費(fèi)用；廢棄的玉米桿和稻草因環(huán)保而不能燃燒。作農(nóng)作物填埋肥需要的費(fèi)用比采購(gòu)化肥還高。每當(dāng)初春時(shí)臨近沙漠的城市都會(huì)爆發(fā)沙塵暴，灰天黑地的，給人們的生活和健康帶來很大的影響。在有些植被的沙漠邊緣先種植抗旱抗寒的草，等草長(zhǎng)成連片后改種柔韌性很好的地膚草[2]。收割后做城市環(huán)衛(wèi)用的掃把絲。地膚適應(yīng)性較強(qiáng)，喜溫、喜光、耐干旱，不耐寒，對(duì)土壤要求不嚴(yán)格，較耐堿性土壤。肥沃、疏松、含腐殖質(zhì)多的壤土利于地膚旺盛生長(zhǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]早熟禾-中國(guó)植物志[M].2013，12（12）.

[2]馬成亮.地膚的栽培技術(shù)[J].特種經(jīng)濟(jì)動(dòng)植物，2004，02：39.