一種以發酵污泥為基質的裸露邊坡生態修復施工方法
【專利摘要】本發明涉及一種以發酵污泥為基質的裸露邊坡生態修復施工方法，包括：生態棒呈等高線鋪設于邊坡的坡面上，通過錨桿進行固定；待生態棒鋪設后，進行雙向土工格柵鋪設，使雙向土工格柵覆蓋整個邊坡的坡面，通過錨桿將雙向土工格柵固定在邊坡的坡面上；將底層基材噴射于鋪設完生態棒和雙向土工格柵的坡面上，使底層基材覆蓋整個坡面、雙向土工格柵和生態棒的外表面；待底層基層材基本凝固后，進行種子層的噴射，使種子層覆蓋整個底層基材層。本發明所提供的方法，水土保持效果非常明顯，對邊坡的生態固定作用效果顯著；施工工藝簡單，易實施，效率高，效果好適用了大面積的應用，具有能優化生態環境的明顯效果和長遠意義。
【專利說明】一種以發酵污泥為基質的裸露邊坡生態修復施工方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于裸露邊坡生態修復【技術領域】，涉及一種裸露邊坡生態修復施工方法，具體地說，涉及一種以發酵污泥為基質的裸露邊坡生態修復施工方法。
【背景技術】
[0002]隨著西部開發的投入，公路、鐵路、水利、采礦等工程建設如火如荼。一些基礎工程建設的實施，伴隨出現了大量的施工開挖、爆破、棄渣棄土等，從而破壞天然植被，造成大量的裸露邊坡，使原本脆弱的生態結構和服務功能遭到破壞，引發嚴重的水土流失和環境生態失衡等問題，加劇了人類生存環境的惡化和生態系統退化。公路鐵路在進入21世紀以來的快速發展和大規模建設，導致每年新增加的裸露邊坡約3億平方米，并且線性分布，影響面大，是我國新的水土流失源，因此，對裸露邊坡進行生態治理已迫在眉睫。裸露邊坡生態修復基本任務是邊坡穩定性和邊坡的植被恢復，最終的目標是恢復植被回歸自然。
[0003]因此，營造適合植被生長的土壤基質條件是裸露邊坡生態治理成功的關鍵，正基于此，為城市污泥用于生態修復土壤基質改良的應用創造了基礎條件。
【發明內容】
[0004]為了解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種以發酵污泥為基質的裸露邊坡生態修復施工方法。該方法利用發酵污泥作為基質，實施在無植生條件的裸露邊坡，進行生態修復、營造生態景觀，同時保證邊坡結構和穩定性，從而達到綠化美化，保持水土的作用。
[0005]本發明提供的以發酵污泥為基質的裸露邊坡生態修復施工方法，包括如下步驟:
[0006](I)鋪設生態棒:生態棒呈等高線鋪設于邊坡的坡面上，通過錨桿進行固定；
[0007](2)鋪設雙向土工格柵:待生態棒鋪設后，進行雙向土工格柵鋪設，使雙向土工格柵覆蓋整個邊坡的坡面，通過錨桿將雙向土工格柵固定在邊坡的坡面上；
[0008](3)底層基材層的噴播:將底層基材噴射于鋪設完生態棒和雙向土工格柵的坡面上，使底層基材覆蓋整個坡面、雙向土工格柵和生態棒的外表面；
[0009](4)種子層的噴播:待底層基層材基本凝固后，進行種子層的噴射，使種子層覆蓋整個底層基材層。
[0010]其中，步驟(I)中，生態棒鋪設的縱向間距為1.2?2.0m，優選1.5?2.0。
[0011]其中，所述生態棒由高分子聚丙烯材料制成，耐腐蝕性強，能有效保證基材長期穩定和合理的厚度。
[0012]其中，所述雙向土工格柵為塑料材質。
[0013]其中，步驟(3)中，通過干噴機將底層基材噴射于鋪設完生態棒和塑料雙向土工格柵的坡面上。
[0014]其中，步驟(3)中，底層基材噴射厚度為10?15cm。
[0015]其中，步驟(3)中，底層基材噴射強度為0.3?0.5MPa。
[0016]其中，步驟(4)中，種子層噴射厚度為3?4cm。[0017]其中，步驟(4)中，種子層噴射強度為0.1?0.3MPa，優選0.1?0.2MPa。
[0018]本發明所使用的底層基材，包括以下成分:發酵污泥，有機物，壤土，土壤保水劑、粘合劑和微生物菌劑。
[0019]其中，底層基材中，發酵污泥，有機物和壤土的體積份數為:0 <發酵污泥< 25份，有機物10份，65份<壤土< 90份。
[0020]進一步地，底層基材中，發酵污泥和壤土的體積份數分別優選為15?25份和65?75份。
[0021]更進一步地，底層基材中，發酵污泥和壤土的體積份數分別最優選為25份和65份。
[0022]其中，底層基材中，土壤保水劑，粘合劑和微生物菌劑的施用量以所述發酵污泥、壤土和有機物的混合物的體積計算，每單位體積的所述混合物中，土壤保水劑，粘合劑和微生物菌劑的重量份數為:土壤保水劑150份，粘合劑100份和微生物菌劑45份。
[0023]本發明所使用的底層基材，最優選地，包括以下成分:體積份數的發酵污泥25份，有機物10份和壤土 65份；每單位體積的發酵污泥、壤土和有機物的混合物中，重量份數的土壤保水劑150份，粘合劑100份和微生物菌劑45份。
[0024]其中，底層基材中，所述的有機物選自農作物秸桿、農作物果殼和木材加工的廢棄物中的一種或幾種。
[0025]進一步地，底層基材中，所述農作物果殼為花生或稻谷等。
[0026]進一步地，底層基材中，所述木材加工的廢棄物為鋸木屑或刨花等。
[0027]優選地，底層基材中，所述的有機物選自秸桿、花生、稻谷、鋸木屑和刨花中的一種或幾種。
[0028]本發明所使用的底層基材的制備方法，包括:將上述任意一項的發酵污泥、有機物和壤土在在常溫(20?25°C)的條件下混合均勻，并加入上述任意一項的土壤保水劑、粘合劑和微生物菌劑后再次混合均勻。
[0029]本發明所使用的種子層，包括以下成分:生物有機肥、壤土、土壤保水劑、粘合劑和植物種子。
[0030]其中，種子層中，生物有機肥與壤土按照體積比為4:6的比例混合；每單位面積的施工面積(待噴播的坡面)中，將重量份數為8?12份的粘合劑、13?18份的土壤保水劑和15?20份的植物種子進行混合；土壤保水劑優選15?18份，植物種子優選16?20份。
[0031]其中，種子層中，所述生物有機肥為牛糞、發酵菌種劑和作物秸桿中的一種或多種發酵而成。
[0032]本發明提供的以發酵污泥為基質的裸露邊坡生態修復施工方法，在步驟(I)鋪設生態棒前，還包括整理坡面的步驟，包括:清除坡面浮石，消除坡面崩落物隱患；適度平整坡面，保證基材和坡面能緊密結合。
[0033]城市污泥含有較高的有機質和礦質營養(其中有機質平均值為384g/kg、氮磷平均值分別為27.0g/kg和14.3g/kg)，甚至高于一般的農家肥(豬廄肥干物質中平均含氮20.9g/kg、磷8.96g/kg,牛願肥中平均含氮16.7g/kg、磷4.30g/kg)污泥總體是一種富含有機質(C/N較低，一般低于10)、高氮、高磷而低鉀的有機肥，pH為中性或偏酸性，其養分含量高于一般的禽畜糞便，礦化速度也比農家肥迅速。因發酵后的污泥肥力遠遠高于泥炭，且發酵后的污泥具有一定的粘性和塑性，適宜與壤土、有機物等按照一定比例混合制備噴播基材，提供一種適用于裸露邊坡客土噴播的噴射基材，既能夠改善土壤結構，提高土壤肥力，又能促進植物的生長。
[0034]本發明中，所述的發酵污泥是城市污水處理廠的脫水污泥采用高溫好氧堆肥的方法，經過好氧微生物的發酵分解并轉化為穩定性較高的類腐殖質。外觀呈褐色，疏松、分散、細顆粒狀，含水率< 30.0%，泥質達到《城鎮污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質》(GB/T23486-2009)相關規定和控制標準。
[0035]本發明中，所述有機物中可以含有大量的碳、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫和硅等多種營養元素，同時可以富含纖維素、半纖維素、木質素和蛋白質等有機物質，是一種可以資源化利用的固體廢棄物資源。另外，有機物可以改善土壤物理性質，提高土壤的保蓄性和緩沖性，同時上述有機物的使用還可以保護農村生態環境、促進農業的生態化發展。只要有機物能夠達到上述作用，都可以采用。
[0036]本發明中，所述壤土指土壤顆粒組成中黏粒、粉粒、砂粒含量適中的土壤。質地介于黏土和砂土之間，兼有黏土和砂土的優點，通氣透水、保水保溫性能都較好，是較理想的種植土壤。普遍意義的壤土都可以采用。
[0037]本發明中，所述生物有機肥為牛糞、發酵菌種劑和作物秸桿中的一種或多種發酵而成，其中發酵菌種劑購自中國農業大學。
[0038]本發明中，所述土壤保水劑是一種人工合成的具有超強吸水保水和釋放能力的高分子聚合物，稱SAP，主要成分為聚丙烯酸鹽和聚丙烯酰胺共聚體，型號為法國愛森MP3500KM。它具有電離性基團羧基結構的高吸水性有機分子，分子間為交聯聚合而成的網絡狀結構，含有強親水性基團，通過其分子內外側電解質離子濃度所產生的滲透壓，對水有強烈的締合作用；環境水多時吸收、水少時釋放，如此吸水、釋水反復循環，能夠長時間保持三維立體結構，從而長期向植物供水；同時可使土壤形成團粒多孔結構、松軟透氣，既保證植物需求，又可增加粘土的通透性和沙土的持水力。其他具有上述功能的土壤保水劑也可以采用，效果以本申請采用的為優。
[0039]本發明中，所述粘合劑是一種由高分子聚丙烯酰胺(PAM)聚合而成的一種水溶性有機類土壤調理劑(又名膠粉、保土劑、土壤保墑劑、水土保持劑、土壤團粒劑等)，屬于人工合成的高分子長鏈聚合物，型號為法國愛森的A30。它具有較強的沉降和絮凝土壤粒子的特性，可促使土壤形成良好的團粒結構，構成抗沖刷、防滲漏的載體；主要用于綠化噴播、植樹造林工程，具有減少因地表徑流造成的土壤流失、提高土壤滲透力、保土保肥、緩解和調節土壤水分蒸發等作用。其他具有上述功能的土壤保水劑也可以采用，效果以本申請采用的為優。
[0040]本發明中，所述微生物菌劑是北京惠民達科技發展中心研究和開發的高科技新產品，是一種具有多元作用的生物制劑，它能改善土壤微生物菌群、抑制土壤病原菌繁殖，可有效預防作物的根腐、立枯等病害；活化土壤有機與無機養份，提高肥效率，促進作物循環、長效吸收利用；同時改善土壤團粒結構，消除板結，提高保水保肥能力，抗旱、抗逆、抗寒、抗倒伏。只要微生物菌劑能夠達到上述作用，都可以采用。
[0041]本發明中，所使用的植物種子選擇適應當地氣候的種類外，還要特別注意選擇抗寒性、抗逆性的品種。[0042]本發明提供的利用發酵污泥為基質的裸露邊坡生態修復施工方法，具有如下優
占-
^ \\\.[0043]I)選用的污泥和有機物來源較廣，實現了固廢的資源化利用，提高了污泥和有機物的利用率，避免了單獨堆存或焚燒處理污泥和有機物對周圍環境具有污染的問題，使其可變廢為寶；
[0044]2)通過合理搭配，尤其是起到協同作用的合理配比將所選定發酵污泥、有機物、壤土等混合制成噴播基材，有效地調節土壤有機氮、磷、鉀、有機質含量，改善了土壤結構，營造了良好的植物生長環境；
[0045]3)利用發酵污泥作為基質，實施在無植生條件的裸露邊坡，進行生態修復、營造生態景觀，同時保證邊坡結構和穩定性，從而達到綠化美化，保持水土的作用； [0046]4)采用分層噴播的方法，其中底層基材由發酵污泥、有機物、壤土、土壤保水劑、粘合劑、微生物菌劑按照一定比例混合制備而成，改善了土壤結構，具有良好的透氣性及持水性，并且富含大量有機質，為植物后期快速生長提供了良好的環境和養分；同時使污泥變廢為寶，提高了污泥的資源化開發利用，降低了生態修復工程成本，創造巨大的環境效益和社會效益，也為企業創造了客觀的經濟效益，促進了循環經濟的發展。
[0047]本發明所提供的利用發酵污泥為基質的裸露邊坡生態修復施工方法，以邊坡和植物恢復生態的存在形式以及相應的生態環境和景觀效果為依據，以現代的客土配制和噴播技術為手段，優先恢復裸露邊坡的土壤生態環境，進而補充物種資源，輔助裸露邊坡加速恢復植被生態環境和景觀；水土保持效果非常明顯，對邊坡的生態固定作用效果顯著；施工工藝簡單，易實施，效率高，效果好適用了大面積的應用，具有能優化生態環境的明顯效果和長遠意義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0048]圖1是以發酵污泥為基質的裸露邊坡的示意圖；其中:1_裸露邊坡坡體；2-錨桿；3-生態棒；4_塑料雙向土工格柵；5_底層基材層；6_種子層。
【具體實施方式】
[0049]以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。在不背離本發明精神和實質的情況下，對本發明方法、步驟或條件所作的修改或替換，均屬于本發明的范圍。
[0050]若未特別指明，本發明中未提及的操作均為本領域的常規操作，如攪拌的轉速等。
[0051]本發明中所使用的物料均為可以從市場上購買得到的常規物料。
[0052]本發明中，體積的單位可以是立方米、立方千米等，重量的單位可以是克、千克等，視具體的生產情況而定。每單位體積的發酵污泥、壤土和有機物的混合物中，土壤保水劑，粘合劑和微生物菌劑的施用量根據合理的比例確定。
[0053]本發明的發酵污泥來自北京城市排水集團龐各莊污泥處置廠，生態棒購自北京綠之源生態科技有限公司。
[0054]實施例1
[0055]對北京昌平區一個1500m2的公路巖石邊坡進行生態修復，依次進行以下步驟(結合圖1所示的邊坡結構示意圖):[0056]I)制備底層基材:底層基材由發酵污泥、有機物、壤土、土壤保水劑、粘合劑(PAM)、微生物菌劑按照如下比例混合制備而成:體積份數的發酵污泥25份，有機物(秸桿、花生、稻谷、鋸木屑和刨花)10份，壤土 65份(三者在常溫下混合均勻)，土壤保水劑(SAP)、粘合劑和微生物菌劑的施用量以發酵污泥、壤土和有機物的混合物的體積計算，并按土壤保水劑150g/m3、粘合劑100g/m3以及微生物菌劑45g/m3將土壤保水劑、粘合劑和微生物菌劑加入后再次攪拌混合均勻。
[0057]2)制備種子層:將生物有機肥(牛糞、發酵菌種劑和作物秸桿發酵而成)、壤土、土壤保水劑(SAP)、粘合劑(PAM)和植物種子進行均勻混合，其中，生物有機肥和壤土的用量按照體積比為4:6的比例進行混合，其他組分均以待噴播的單位面積計算，具體用量為粘合劑8g/m2、土壤保水劑15g/m2、植物種子20g/m2。
[0058]3)植物種子選擇:沙打旺、波斯菊、荊條、紫穗槐、刺槐、酸棗。
[0059]再進行如下操作:
[0060]I)坡面整理:將坡體I表面上的浮石清除，適度平整坡面；
[0061]2)生態棒的鋪設:將生態棒3呈等高線鋪設在坡體I的坡面上，生態棒鋪設的縱向間距為1.5m,通過錨桿2進行固定；
[0062]3)塑料雙向土工格柵的鋪設:待生態棒鋪設后，將塑料雙向土工格柵4進行鋪設，使塑料雙向土工格柵4覆蓋整個坡面，通過錨桿2將塑料雙向土工格柵4固定在坡面上；
[0063]4)底層基材層的噴播:利用干噴機將底層基材層5噴射到整個坡體1、生態棒3和塑料雙向土工格柵4的外表面，并最終覆蓋塑料雙向土工格柵4和生態棒3，底層基材層5的噴射厚度為10cm，強度為0.3MPa ；
[0064]5)種子層的噴播:待底層基層材基本凝固后，利用干噴機將種子層6噴射到整個底層基材層5進行覆蓋，種子層6的噴射厚度為4cm，強度為0.2MPa。
[0065]噴播結束后，可采用草簾或無紡布覆蓋在噴播完的種子層6的外表面，既可以保墑，也能防止暴風雨的沖刷，同時也便于植物出苗。
[0066]施工2d后草種開始發芽，I個月后綠色已覆蓋整個坡面，3個月后，植被覆蓋度達至IJ 90%以上，中間間生大量小灌木；經過近2年的跟蹤調查，坡面呈現以灌木為主，喬灌草的立體防護結構，水土保持效果非常明顯，對邊坡的生態固定作用效果顯著，坡面呈現出良好的自然景觀。
[0067]實施例2
[0068]對北京密云一個IOOOm2的公路巖石邊坡進行生態修復，依次進行以下步驟(結合圖1所示的邊坡結構示意圖):
[0069]I)制備底層基材:底層基材由發酵污泥、有機物、壤土、土壤保水劑(SAP)、粘合劑(PAM)、微生物菌劑按照一定比例混合制備而成:體積份數的發酵污泥15份，有機物(秸桿、稻谷、鋸木屑和刨花)10份，壤土 75份(三者在常溫下混合均勻)，土壤保水劑、粘合劑和微生物菌劑的施用量以發酵污泥、壤土和有機物的混合物的體積計算，并按土壤保水劑150g/m3、粘合劑100g/m3以及微生物菌劑45g/m3將土壤保水劑、粘合劑和微生物菌劑加入后再次攪拌混合均勻。
[0070]2)制備種子層:將生物有機肥(發酵菌種劑和作物秸桿發酵而成)、壤土、土壤保水劑(SAP)、粘合劑(PAM)和植物種子進行均勻混合，其中，生物有機肥和壤土的用量按照體積比為4:6的比例進行混合，其他組分均以待噴播的單位面積計算，具體用量為粘合劑12g/m2、土壤保水劑18g/m2、植物種子16g/m2。
[0071]3)植物種子選擇:紫花苜蓿、波斯菊、荊條、胡枝子、臭椿、刺槐。
[0072]再進行如下操作:
[0073]I)坡面整理:將坡體I表面上的浮石清除，適度平整坡面；
[0074]2)生態棒的鋪設:將生態棒3呈等高線鋪設在坡體I的坡面上，生態棒鋪設的縱向間距為2.0m，通過錨桿2進行固定；
[0075]3)塑料雙向土工格柵的鋪設:待生態棒鋪設后，將塑料雙向土工格柵4進行鋪設，使塑料雙向土工格柵4覆蓋整個坡面，通過錨桿2將塑料雙向土工格柵4固定在坡面上；
[0076]4)底層基材層的噴播:利用干噴機將底層基材層5噴射到整個坡體1、生態棒3和塑料雙向土工格柵4的外表面，并最終覆蓋塑料雙向土工格柵4和生態棒3，底層基材層5的噴射厚度為15cm，強度為0.5MPa ；
[0077]5)種子層的噴播:待底層基層材基本凝固后，利用干噴機將種子層6噴射到整個底層基材層5進行覆蓋，種子層6的噴射厚度為3cm，強度為0.1MPa0
[0078]噴播結束后，可采用草簾或無紡布覆蓋在噴播完的種子層6的外表面，既可以保墑，也能防止暴風雨的沖刷，同時也便于植物出苗。
[0079]施工5d后草種開始發芽，I個月后綠色已覆蓋整個坡面，覆蓋度80%以上；6個月后，喬木和灌木的平均成苗率為3?5株/m2 ;水土保持效果非常明顯，對邊坡的生態固定作用效果顯著，坡面呈現出良好的自然景觀。
【權利要求】
1.一種以發酵污泥為基質的裸露邊坡生態修復施工方法，包括如下步驟: (1)鋪設生態棒:生態棒呈等高線鋪設于邊坡的坡面上，通過錨桿進行固定； (2)鋪設雙向土工格柵:待生態棒鋪設后，進行雙向土工格柵鋪設，使雙向土工格柵覆蓋整個邊坡的坡面，通過錨桿將雙向土工格柵固定在邊坡的坡面上； (3)底層基材層的噴播:將底層基材噴射于鋪設完生態棒和雙向土工格柵的坡面上，使底層基材覆蓋整個坡面、雙向土工格柵和生態棒的外表面； (4)種子層的噴播:待底層基層材基本凝固后，進行種子層的噴射，使種子層覆蓋整個底層基材層。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(I)中，生態棒鋪設的縱向間距為1.2 ?2.0m0
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟(3)中，底層基材噴射厚度為10 ?15cm0
4.根據權利要求1或3所述的方法，其特征在于，步驟(3)中，底層基材噴射強度為0.3 ?0.5MPa。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)中，種子層噴射厚度為3?4cm。
6.根據權利要求1或5所述的方法，其特征在于，步驟(4)中，種子層噴射強度為0.1?0.3MPa。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述底層基材包括以下成分:發酵污泥，有機物，壤土，土壤保水劑、粘合劑和微生物菌劑；其中發酵污泥，有機物和壤土的體積份數為:0 <發酵污泥< 25份，有機物10份，65份<壤土< 90份；土壤保水劑，粘合劑和微生物菌劑的施用量以所述發酵污泥、壤土和有機物的混合物的體積計算，每單位體積的所述混合物中，土壤保水劑，粘合劑和微生物菌劑的重量份數為:土壤保水劑150份，粘合劑100份和微生物菌劑45份；所述土壤保水劑的主要成分為聚丙烯酸鹽和聚丙烯酰胺共聚體，所述粘合劑由高分子聚丙烯酰胺聚合而成。
8.根據權利要求1或7所述的方法，其特征在于，所述種子層包括以下成分:生物有機月巴、壤土、土壤保水劑、粘合劑和植物種子；其中，生物有機肥與壤土按照體積比為4:6的比例混合；每單位面積的施工面積中，將重量份數為8?12份的粘合劑、13?18份的土壤保水劑和15?20份的植物種子進行混合。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述生物有機肥為牛糞、發酵菌種劑和作物秸桿中的一種或多種發酵而成；所述土壤保水劑的主要成分為聚丙烯酸鹽和聚丙烯酰胺共聚體，所述粘合劑由高分子聚丙烯酰胺聚合而成。
10.根據權利要求1?9任意一項所述的方法，其特征在于，該方法在步驟(I)鋪設生態棒前，還包括整理坡面:清除坡面浮石以及平整坡面。
【文檔編號】A01G1/00GK103643684SQ201310598427
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2013年11月22日
【發明者】王瓊, 吳亮亮, 周連碧, 張華
申請人:北京礦冶研究總院