一种沙漠用污泥种植块及沙漠仿真种植方法实践

卢璟豪

摘 要：在城市化和工业社会高速发展的同时，污水量和污泥量快速增长；沙漠面积也在逐步扩大。目前大部分的污泥进行填埋、烧砖处理，但这种方法会造成严重的二次污染；沙漠种植的成活率不高。本项目旨在设计一种用污泥治理沙漠的种植方法，以便治理沙漠，同时处理污泥并创造效益。

关键词：污泥处理；沙漠种植；环保；生态

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

1 研究的背景和目的

自从有污水处理厂以来，随着污水处理厂在世界各地的普遍建立，污泥的数量年年增加，污泥的处理问题引起很多人的注意，随着城市的扩大，污水处理厂成生的大量污泥处理成了难题，目前，我国城市污水处理厂每年排放的污泥量大约130万吨，并且年增长率大于10%，一些城市化水平较高的城市，污泥出路问题已经十分突出，并且随着污水处理厂建设数量的增加还有污水处理厂管网建设的完善，产生的污泥量将不断增加。

目前我国城市污水厂污泥处理的途径有用于城郊花木栽培的、有用于农用堆肥的、有添加到垃圾里焚烧的、有加到砖块泥里做砖的、有运到废弃石矿填埋的、还有船运到远洋倾倒的等，但是污泥中的微生物、病原体、病毒体含量较高并且种类繁杂容易污染食物链、地下水源，污泥中还含有重金属和有机污染物，容易造成土地重金属累计超标，污泥的危害较多，被划为特殊垃圾，需要妥善处理，处理不当会造成重金属污染土地，空气、砖墙里有放射性物质，污染水源和海洋，所以怎样安全有效的处理污泥成为要解决的重点难题。

本项目是一种沙漠用污泥种植块及沙漠仿真种植方法的实验，主要是通过污泥为植物提供植物生长需要氮磷钾以及各种重金属成份，通过植物的自然吸收净化污泥，污泥使用在沙漠地带不会造成二次污染，种植的植物也不用于动物的饲料，即不用担心重金属最终累积到人类体内，本发明既能解决污水处理厂的污泥去处问题，又能显著的提高在沙漠里种植植物的成活率，从而达到治污治沙同步进行，一举两得，对于环保具有很好的效果。

沙漠等于干旱缺水、夏季中午高温、冬天寒冷、贴地风力大。我们选择根系发达、叶少、耐高温耐寒冷早熟禾[1]作试验品种。这种草叶子少、小，水份蒸發量小。只有再解决水的问题才能让草成活。

2 污泥种植块储存水保水原理及制作步骤

2.1 实验原理

以创造友好型环境为目的。综合治理，一举多得为指导思想。尽量采用可降解可腐烂的废弃物制作能储存水保水的污泥种植块。为了做到同体积的种植块储水量比最大，保水程度最高。我们采用农民废弃的玉米杆做种植块内部储水保水材料，用稻草作增加种植块防松散强度材料。

（1）将玉米杆切成8-10厘米长，晒干。经浸泡试验，1Kg干玉米杆内海绵体能吸收2Kg水。吸水饱和后的玉米杆海绵体在污泥中只有通过两端缓慢释放水份到污泥中，具有缓释作用；玉米杆的光滑外表面不会释放杆内水份，起到保水作用。

（2）将干稻草切成15-20厘米长，经试验1Kg干稻草能吸收3Kg水。加入稻草的泥块韧性明显增加，在古代就有用加入稻草的泥巴粉刷墙。

（3）经吹风和滴水试验，塑料袋上带三角舌叶的孔有单向透气透水的作用。

（4）早熟禾根系发达、叶少、耐高温耐寒冷、草叶子少、小，水份蒸发量小。

2.2 制作模块及种植步骤的设计

（1）将玉米杆切成8-10厘米长，晒干。称重后浸泡在含有2.5‰次氯酸钠NaClO的水中24小时，杀灭肠道致病菌、化脓性球菌和细菌芽和消毒，防止病菌繁殖而烂草根。

（2）将干稻草切成15-20厘米长，称重后浸泡在含有2.5‰次氯酸钠NaClO的水中24小时，杀灭肠道致病菌、化脓性球菌和细菌芽和消毒，防止病菌繁殖而烂草根。

（3）将污水处理厂的污泥摊薄晾晒一两天，直到潮而不湿不黏手为准。

（4）用直径3mm的三角钉将塑料袋（做成模块后的）上下面扎些带三角舌叶的孔，孔的数量根据模块大小和气候条件决定。一般400cm?面积上扎60-100个孔。

（5）将6000cm?污泥和400g干玉米杆（浸泡前的质量）、50g干稻草（浸泡前的质量）倒入盆中，加入1600g浸泡水拌匀。装到套有三角孔的塑料袋的模型盒里。抹平，封口。形成种植模块。

（6）将沙子倒入泡沫箱，底层7cm厚。放入种植模块，模块间隔5cm，模块与箱壁间隔5cm。存放两天。让污泥块消毒杀菌。

（7）用斜口铁管套住草苗，插入种植块5cm。顶住草苗抽出铁管。种上草苗后，在种植块上先铺一层2cm的沙子，再上铺一层2cm厚的干草，再铺上3cm厚的沙子。将整个箱子移到自然通风能晒到太阳的阳台上。进行沙漠环境下的仿真实验。

2.3 实验观察

2017年8月16日下午种植。雷阵雨/多云 34-26℃ 西南风3级。

2017年8月19日 多云36-27℃ 西南风3级。

2017年8月24日 晴—多云 38-28℃ 西南风3级，因气温太高进行干草覆盖。

2017年10月10日 多云—小雨 32--21℃ 东南风3级。

2017年8月最高温度38℃，最低温度26℃。平均最高温度35℃，平均最低温度26℃。阵雨4天，多云12天，晴3天，雷阵雨11天，中雨1天。

2017年9月月最高温度35℃，最低温度19℃。平均最高温度29℃，平均最低温度22℃。阵雨11天，多9天，晴2天，雷阵雨4天，大雨1天。

3 实验分析

观察拔出死掉的草，和正常成活的草根茎作对比，发现死草叶子呈灰白色，根呈煮熟的黑色，靠近根的茎部位是熟黑色，没有腐烂的臭味。查阅相关资料和请教园艺师后，找到了草死亡和成活下来的原因。分析如下：

（1）试验场地不适合：泡沫箱孤立的放在10楼的阳台上，夏季的风力大，晚上和中午的温度变化比在地面上大。如果在大沙堆里，阳光照射的和空气中高温的热量可以传到给种植块边际的沙层，草的根部不会长时间处在高温高湿的污泥中。后半夜的露水比地面上的植物少。以致草叶没有露水可以吸收。种植的环境温度不适合。

（2）使用的材料不适合：泡沫箱有很好的保温作用，在傍晚气温下降时不会散热，沙层里的温度和白天差不多高；黑色塑料袋有非常好的吸热作用，吸收了光热量和空气中高温的热量。使草根处在长时间的高温高湿的污泥里，烫死了草根。

（3）偷工减料；因材料欠缺，没有按照设计要求“在种植块上先铺一层2cm的沙子，再上铺一层2cm厚的干草，再铺上3cm厚的沙子”。没有这两层沙子和干草的隔热阻挡作用，以致部分阳光透过太薄的沙层照到黑色塑料袋上。空气中的热量也传到给黑色塑料袋。使种植块的温度升高。烫死了草根。

（4）死后返青的现象：草根的休眠性具有叶子死干了，过段时间会长出新芽。

（5）下次种植时该注意的事项：①用薄纸箱装种植块直接放在大沙堆里。②使用白色可降解的塑料袋装污泥种植块。③严格按照设计要求种植。尤其是“在种植块上先铺一层2cm的沙子，再上铺一层2cm厚的干草，再铺上3cm厚的沙子”必须做到位。④在傍晚或是气温低点的时候种植。改进以上四点增加草的成活率。

4 研究结论

污水处理厂产生的污泥安全有效的处理和沙漠种草的成活率是本项目需要解决的技术问题，针对该技术问题提出的技术方案是：制备一种沙漠用污泥种植块，沙漠用污泥种植块包括污泥种植块和单向透气膜，单向透气膜包裹在污泥种植块最外面，污泥种植块包括均匀混合的污泥、具有疏松抗拉基质的稻草和缓释保水基质的玉米杆，利用稻草来疏松污泥及提高沙漠用污泥种植块的抗拉伸性，玉米杆是内部有海绵状结构，外部有减慢水分蒸发的壳，两端暴露海绵状结构的可降解块状物，这种结构使得缓释保水基质一方面可以保存水分，另一方面可以从两端缓慢释放所保存的水分，起到了平衡沙漠用污泥种植块中水分的作用。

污泥种植块的最佳配比为：6000cm?污泥，400g干玉米杆，50g干稻草，2400g水。严格安照本实验设计要求种植，能提高沙漠种植植物的成活率一个台阶。

5 创新点与前景

沙漠亦作“ 沙幕 ”，干旱缺水，植物稀少的地区。中国沙漠总面积约70万平方公里，如果连同50多万平方公里的戈壁在内总面积为128万平方公里，占全国陆地总面积的13%。中国西北干旱区是中国沙漠最为集中的地区，约占全国沙漠总面积的80%，我国最著名的八大沙漠分别是：塔克拉玛干沙漠、 古尔班通古特沙漠、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠、库布齐沙漠、柴达木盆地沙漠、库木塔格沙漠。其中巴丹吉林沙漠面积大约4.43万平方公里，沙漠中湖泊星罗棋布，有113个湖泊。腾格里沙漠总面积3.67万平方公里。沙漠中有大大小小小湖泊达400多个，多为淡水湖。我国城市污水处理厂每年排放的污泥量大约130万吨，并且年增长率大于10%。

5.1 創新点

污泥种植块包括均匀混合的污泥、具有疏松抗拉基质的稻草和具有缓释保水基质的玉米杆，单向透气膜包裹在污泥种植块最外面。还提供一种沙漠种植方法，该种植方法利用上述沙漠用污泥种植块来完成沙漠中植物的种植，提高植物的成活率。

5.2 前景

污水处理厂的污泥需要花费很大的运输、填埋费用；废弃的玉米杆和稻草因环保而不能燃烧。作农作物填埋肥需要的费用比采购化肥还高。每当初春时临近沙漠的城市都会爆发沙尘暴，灰天黑地的，给人们的生活和健康带来很大的影响。在有些植被的沙漠边缘先种植抗旱抗寒的草，等草长成连片后改种柔韧性很好的地肤草[2]。收割后做城市环卫用的扫把丝。地肤适应性较强，喜温、喜光、耐干旱，不耐寒，对土壤要求不严格，较耐碱性土壤。肥沃、疏松、含腐殖质多的壤土利于地肤旺盛生长。

参考文献：

[1]早熟禾-中国植物志[M].2013，12（12）.

[2]马成亮.地肤的栽培技术[J].特种经济动植物，2004，02：39.