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脱硫石膏在盐碱地的应用改良效果

来源:除灰脱硫脱硝技术联盟 作者: 人气: 发布时间:2019-02-18 14:04:03

随着工业发展时代的进步,人们对与环境保护的认识也有了显著的提高。电气化进入了发展的新阶段,主流的煤电产业受限于成本,使用不脱硫燃煤发电,严重污染了环境。燃煤脱硫产生的二水硫酸钙(CaSO4·2H2O),具有产量大、利用率低等特点,因此对其再利用成为研究的热点。

同时,社会发展土地资源稀缺、填海工程数量增加,盐碱地改良成为世界性的难题。因脱硫石膏中含有的Ca2+ 可以代换盐碱土中的Na+ 实现盐碱土的改良,且石膏对植物无毒副作用,适度的溶解性和易于搬运的特点,使得石膏成为最常见的盐碱地改良剂。在改良盐碱地中使用脱硫石膏,既解决脱硫石膏利用的问题,也解决了盐碱地改良的问题,为自然生态多样化及可持续发展作出贡献。

1 项目简介

瓯江口新区一期市政项目位于灵昆与洞头的霓屿中间紧靠77 省道,总面积为14.72km2,主要由海泥、沙吹填预压形成。按照土壤学分类方法,海泥吹填土应属于滨海潮滩盐土的范畴,盐土(围海吹填和新围涂地)向潮土的演进序列是:滨海潮滩盐土———滨海盐土———盐化湿潮土———盐化潮土(重度盐化———中度盐化———轻度盐化潮土),在自然条件下需要数10 年甚至数百年。吹填盐碱土含盐量高、易盐碱化、养分含量低、土壤结构性差等特点严重制约了绿化工程的实施。

通过调查试验发现:该区域土壤有机质总体含量偏低,土壤全盐量极高,平均值6.49g/kg,远高于《绿化种植土壤》(CJ/T340- 2016)规定耐盐植物的1.5g/kg,土壤碱度强(pH 值8~9.4),土壤质量参差不齐。

2 脱硫石膏的特性

脱硫石膏与普通石膏性质相似,由于杂质成分上的差异,导致两者在脱水特性、易磨性及煅烧后的熟石膏粉在力学性能、流变性能等特征上的不同。脱硫石膏为浅灰色,性质稳定。脱硫石膏的主要成分是高品位的二水硫酸钙(Ca-SO4·2H2O),含量在90%以上,含水量在10%左右,并且还含有飞灰、碳酸钙、亚硫酸钙等。

3 脱硫石膏对土壤的作用

脱硫石膏溶解产生Ca2+ 离子置换土壤胶体上交换性Na+离子,在水的作用下将被置换的钠盐从土壤中淋洗,从而降低了pH 值、土壤碱化度,并改善土壤理化性质,同时脱硫石膏可增强土壤的离子吸附能力,提高土壤持水性。脱硫石膏内有部分在燃煤脱硫过程中的飞灰,其中含有部分杂质及一些微量元素,对缺乏微量元素的土壤具有一定的改良作用。

脱硫石膏对有的金属杂质也会产生副作用。在遇水溶解后,由于重金属在土壤中的移动性较小,微生物不能降解。最好的办法是通过生物方法治理,用特种植物进行吸附,收割后进行集中处理。施用不同量的脱硫石膏重金属在盐碱土中分布不同,生物吸收效果也不同。

使用脱硫石膏改良土壤可以增加土壤空隙,从而起到增加土壤持水量的作用。土壤中的Na+、Cl- 含量对电导率的影响明显。通常测试土壤内全盐量以及Na+、Cl- 含量要到专业检测单位进行检测,由于土壤电导率相对更好测量,在建立模型及电导率数据就可以推测出全盐量以及Na+、Cl- 含量。

由于测量简单,数据准确度较高,所以这也将是以后检测土壤全盐量以及Cl-、Na+ 的主要方式。

4 脱硫石膏对植物体的作用

脱硫石膏在盐碱地改良中,有改变土壤理化性质的作用,直接或间接地影响土壤中的微生物活动及植物的生长。研究表明,脱硫石膏中大量元素含量较低,而其中微量元素含量较为丰富,其中钙平均含量达到了281560mg/kg、铁平均含量达到了8063mg/kg、锌平均含量达到了15388mg/kg、锰平均含量也达到了1026mg/kg 等元素,可参与植物体的各项生理活动。施用适量的脱硫石膏能够提高土壤含水量,以及土壤中微量元素的含量,从而提高了苗木的水分利用效率和根系活力,也提高了叶绿素含量,更利于光合作用。

5 脱硫石膏对盐碱地改良效果

脱硫石膏改良盐碱地的研究报道有很多,研究了脱硫废弃物对土壤微生物多样性的影响,结果表明,改良后的土壤中的真菌、细菌和放线菌数量均高于改良前,分析可能是改良后的土壤有机质增加,透水透气性良好,更利于三类微生物生长。

在瓯江口新区一期市政工程中,原土改良主要通过原土加脱硫石膏加风化母质的方式进行淋溶降盐试验。笔者在试验场地做了4 组试验选取不同地方的土壤分别进行土壤改良试验,数据如表1:

通过试验对比发现,土壤的改良效率与盐碱度的对应关系得出下面的对应折线。盐碱度越高,脱硫石膏的改良效率也越高。盐碱度越低,脱硫石膏的改良效率也越低(见图1)。

图1 土壤的改良效率与盐碱度的对应关系

在土壤改良过程中,为了排除外来因素对土壤改良的影响,经过长期跟踪监测得出结论,即降雨量增加,土壤改良效果越好;反之降雨量减少,土壤改良效果越差(见图2)。

为得出最优的改良方法,在相同环境下使用不同的改良方法,对土壤进行改良试验,在现场选定同一区域取土,共取7 份,将其使用旋耕机打碎并分别装箱,木箱尺寸:100cm×100cm×100cm。

①原土:使用打碎的原土直接回填,定期浇水淋溶;②原土+10%砂:使用打碎的原土+10%的砂搅拌均匀回填,定期浇水淋溶;③原土+20%砂:使用打碎的原土+20%的砂搅拌均匀回填,定期浇水淋溶;④原土+10%砂+300g 脱硫石膏:使用打碎的原土+10%砂搅和300g 脱硫石膏拌均匀回填,定期浇水淋溶;⑤原土+10%砂+450g 脱硫石膏:使用打碎的原土+10%砂搅和450g 脱硫石膏拌均匀回填,定期浇水淋溶;⑥原土+20%砂+300g 脱硫石膏:使用打碎的原土+20%砂搅和300g 脱硫石膏拌均匀回填,定期浇水淋溶;⑦原土+20%砂+450g 脱硫石膏:使用打碎的原土+20%砂搅和450g 脱硫石膏拌均匀回填,定期浇水淋溶。

图2 外来因素对土壤改良的影响

通过试验得知,在相同环境下使用不同的改良方法。经过一段时间的改良,通过检测,使用20%砂+300g 脱硫石膏效果最好,相对于原土去盐量由5.82 降至2.15,下降数值比较理想(见图3)。

图3 不同改良方式全盐量变化

6 展望

使用脱硫石膏改良盐碱地,降低土壤含盐量,增加土壤含水量,增加微生物活性等效果。但在改良的技术应用、经济性上应注意以下问题。

(1)加强脱硫石膏改良盐碱地的技术研究,使用不同方法、不同比例的脱硫石膏等方法。优化降碱排盐方案,提高改良效果和经济效益。(2)使用脱硫石膏改良盐碱地,降碱排盐中水成为了关键,尤其在缺乏淡水的地区,如何提升改淡水利用率成为关键。(3)跟踪重金属对环境破坏的影响,以及后期监测影响范围的情况。

(编辑:Nicola)

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