本发明属于固废资源化综合利用领域，具体涉及一种以淤泥制备的土壤改良剂及其制备方法。
背景技术：
河湖底泥是粘土矿物等细小颗粒在粒间静电力和分子引力的作用下，在湖泊地区等缓慢的流水环境中发生沉积所形成的絮状和蜂窝状结构，其具有陆地土壤的基本理化性质，富含植物生长所需要的各种营养元素，能促进树木、草坪的生长，故可用于土地改良、园林绿化和林地，但其含盐较高、粘粒含量不高、无土壤结构，因此不能直接作为种植土来耕作，需要进行一定的处理后使用。在发达国家，淤泥被作为土地利用的宝贵资源，英、美、澳等国的淤泥园林绿化利用率高达50％以上，如：美国在公园草地和观赏林地中使用淤泥就相当普遍。近年来，上海、北京、天津、西安等地也进行了淤泥堆肥或者改良后应用于园林栽培的相关研究，发现其能改善土壤理化性状、提高土壤肥力、促进园林植物生长，并以淤泥为材料进行栽培营养土的配比试验，其效果和一般复合肥相差无几。而清淤工程中产生的疏浚淤泥通常采用堆放或抛弃的方法处理，不仅占用大量的土地，还有二次污染的可能。因此清淤淤泥的资源化对于环境保护、循环经济都有十分重大的意义。
施用河湖淤泥是否对城市环境造成威胁，关键在于需对淤泥性质进行分析并适当的处理，控制淤泥中的污染物含量，并科学合理地施用，使其达到一定的准入条件与技术要求。所以对淤泥的重金属进行固化是控制其二次污染的重要办法，也是增大其实用范围和用量的重要途径。将淤泥通过改良剂进行改良并与正常的土壤进行混合后种植，与其他处理方式相比，生产成本相对较低。一方面解决了大量淤泥填埋的问题，同时实现了以废治废和固体废弃物的资源化可持续利用，另一方面，有利于发挥园林植物的绿化效能，产生生态效益。
以淤泥作为种植基质进行土地利用的专利技术并不少见，但是绝大多数是采用堆肥处理或者使用干化的淤泥，其大大增加了处理成本，工程化应用困难。如中建三局集团有限公司发明专利《一种以淤泥固化制备的种植土、其制备方法及其应用》(专利号：201510667416.3)公开了一种以淤泥为原料加入固化剂进行固化然后打碎后加入有机肥制备种植土的方法，该方法会导致种植土碱性偏高，土壤板结，影响植物正常生长。
技术实现要素：
本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种以淤泥制备的土壤改良剂及其制备方法。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种土壤改良剂，由河湖底泥、调理剂、中砂、农林废弃物、生物粪肥和草木灰组成，所述调理剂的质量为河湖底泥质量的5％～8％，所述中砂的质量为河湖底泥质量的5％～10％，所述农林废弃物的质量为河湖底泥质量的5％～10％，所述生物粪肥的质量为河湖底泥质量的1％～5％，所述草木灰的质量为河湖底泥质量的1％～3％。
上述方案中，所述河湖底泥的含水率为60wt％-90wt％。
上述方案中，所述调理剂为石灰、膨润土、粉煤灰、碱渣和磷石膏中的一种或几种。
上述方案中，所述中砂为河湖淤泥、尾矿、管网污泥分离分选出的河湖砂、尾矿砂和管网砂中的一种或几种。
上述方案中，所述中砂的粒径为0.25～0.35mm。
上述方案中，所述农林废弃物为锯末、小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆和枯树叶中的一种或多种。
上述方案中，所述农林废弃物的颗粒粒径范围为1.25mm～2.00mm(标准分样筛)，含水量≤5％。
上述方案中，所述生物粪肥为动物粪便混合发酵剂后经过高温发酵后的滤渣，包括但不限于猪粪、鸡粪、牛粪、鸭粪等。
上述土壤改良剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)由环保清淤船对河湖底泥进行环保清淤，得到含水率为90wt％～95wt％的淤泥浆液；
(2)淤泥浆液进入控源分离系统进行物料分离，将淤泥浆液分离分选为大粒径建筑生活垃圾、河湖砂及除杂后的淤泥；
(3)将除杂后的淤泥泵入高效浓缩系统，进行重力分离脱水，得到含水率为80wt％～90wt％的浓缩淤泥；
(4)将浓缩淤泥泵入调浆系统，向其中添加调理剂、中砂进行初步调理，实现淤泥粘性调节、除臭、杀菌和重金属钝化，然后再将淤泥运输至脱水系统进一步脱水，得到含水率为45wt％～70wt％的脱水淤泥；
(5)按原料配方称取农林废弃物与脱水淤泥在混料系统中进行混合，随后静置12～24h，改善淤泥的团粒，提高透水透气性并进一步降低含水量；
(6)然后再将步骤(5)所得淤泥与生物粪肥、草木灰进行混合复配均匀，提高阳离子交换率和营养含量，再调节pH值为7.5～8.5；
(7)将步骤(6)所得搅拌均匀后的混合料静置1～2天，即得到淤泥制备的土壤改良剂。
一种用于制备上述土壤改良剂的装置系统，包括：控源分离系统、高效浓缩系统、调浆系统、脱水系统和混料系统，所述控源分离系统由脱水筛、旋流器、滚筒筛等组成，用于将淤泥浆液分离分选为大粒径建筑生活垃圾、河湖砂及除杂后的淤泥；所述高效浓缩系统由浓密机和沉降器等组成，用于除杂后的淤泥浓缩脱水；所述调浆系统由高速制浆机和加药器组成，用于浓缩淤泥的初步调理；所述脱水系统为带式压滤机、板框压滤机或叠螺式脱水机等，用于淤泥的进一步脱水；所述混料系统为单轴或双轴搅拌机，用于淤泥与其他组分的混合复配；所述控源分离系统分离分选所得除杂后的淤泥通过管道泵送至高效浓缩系统，所述高效浓缩系统浓缩脱水获得的浓缩淤泥通过管道泵送至调浆系统，所述调浆系统与所述脱水系统、所述混料系统顺次连接，所述加药器用于添加调理剂和中砂。
本发明的有益效果：
(1)本发明以实现淤泥资源化为主要目的，取清淤工程中的淤泥为主要原料制备土壤改良剂，不仅取材方便，而且充分利用了淤泥自身所含的有机质和营养元素，解决了大量河湖淤泥的处置问题，节约了河湖清淤工程的填埋成本和整体造价，节省了大量的淤泥填埋土地，实现了经济和环境双重效益；
(2)本发明中，用于改良淤泥的河湖砂、尾矿砂、管网砂和农林废弃物均为固体废弃物，在实现河湖淤泥处理处置的同时，将多领域的固体废物协同处理，实现了多种固体废弃物利用；以废治废的综合处理处置手段，践行了循环经济理念；
(3)本发明所述淤泥经过分离分选处理，实现砂、泥、建筑生活垃圾分离，去除了部分有害物质，在实现初步减量化的同时，为后续资源化提供了更好的条件；
(4)本发明所述淤泥经高效浓缩及调理处理即可实现快速脱水，大大简化了淤泥资源化处理的工艺链，实现了淤泥处理和资源化利用同步进行，节约了淤泥脱水成本，使得脱水工艺高效配合资源化工艺；
(5)本发明制备的土壤改良剂安全无二次污染、营养丰富，可明显提升土壤的有机质含量、基础肥力和微生物活性，满足土地改良，林地和园林绿化植物所需；
(6)本发明所需的原料来源广泛，成本低，工艺简单，对环境友好，所制备土壤改良剂可用于盐碱地、沙化地和废矿场土壤的改良；可以用于天然林、次生林和人工林覆盖的土地；也用于城镇绿地系统或郊区林地的建造和养护过程，作为栽培介质土、土壤改良材料或制作有机肥的原料；还可用于生态护坡，将河湖清淤与河道整治工程结合进行，节约整体工程成本投入。
附图说明
图1为土壤改良剂的制备工艺流程。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
如图1所示，用于制备土壤改良剂的装置系统，包括：控源分离系统、高效浓缩系统、调浆系统、脱水系统和混料系统，所述控源分离系统由脱水筛、旋流器、滚筒筛等组成，用于将淤泥浆液分离分选为大粒径建筑生活垃圾、河湖砂及除杂后的淤泥；所述高效浓缩系统由浓密机和沉降器等组成，用于除杂后的淤泥浓缩脱水；所述调浆系统由高速制浆机和加药器组成，用于浓缩淤泥的初步调理；所述脱水系统为带式压滤机、板框压滤机或叠螺式脱水机等，用于淤泥的进一步脱水；所述混料系统为单轴或双轴搅拌机，用于淤泥与其他组分的混合复配；所述控源分离系统分离分选所得除杂后的淤泥通过管道泵送至高效浓缩系统，所述高效浓缩系统浓缩脱水获得的浓缩淤泥通过管道泵送至调浆系统，所述调浆系统与所述脱水系统、所述混料系统顺次连接，所述加药器用于添加调理剂和中砂。
实施例1
选取某湖南清淤工程，河湖底泥含水量为75wt％、有机质含量4.01wt％，总养分(N+P2O5+K2O)含量1.20wt％。采取环保清淤船清淤，清淤淤泥含水率为95wt％，经过控源分离系统除杂，得到建设生活垃圾、河湖砂和除杂后淤泥，除杂后淤泥经高效浓缩系统脱水至含水率87wt％，然后在调浆系统与石灰、尾矿砂混匀(石灰的加入量为河湖底泥质量的8％，尾矿砂的加入量为河湖底泥质量的10％，尾矿砂的粒径为0.25～0.35mm)，再泵入带式压滤脱水系统，脱水率进一步降低至55wt％。将脱水淤泥输送至混料系统，向脱水淤泥中加入水稻秸秆(占河湖底泥质量10％，粒径范围为1.25mm～2.00mm，含水量≤5％)，充分混合后静置24h，最后在上述处理后的淤泥中添加鸡粪(占河湖底泥质量3％)，草木灰(占河湖底泥质量3％)混合均匀、pH值调整为8，静置1天后得到以淤泥制备的土壤改良剂。
本实施例制备所得土壤改良剂的有机质含量为20.1wt％，总养分(N+P2O5+K2O)为4.88wt％，含水率为50.6wt％，pH为8.5，粪大肠杆菌群值＞11.1，卵虫死亡率＞99％，重金属含量均符合《城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质》(GBT-24600-2009)所规定的限值。制备的土壤改良剂用于某矿坑修复，节约了大量河湖清淤淤泥的填埋费用和土地侵占。
实施例2
常州某清淤工程河湖底泥含水量为78wt％、有机质含量8wt％，总养分(N+P2O5+K2O)含量8.36wt％。采取环保清淤船清淤，清淤淤泥含水率为92wt％，经过控源分离系统除杂，得到建设生活垃圾、河湖砂和除杂后淤泥，除杂后淤泥经高效浓缩系统脱水至含水率82wt％，然后在调浆系统与碱渣、河湖砂混匀(碱渣的加入量为河湖底泥质量的6％，河湖砂的加入量为河湖底泥质量的10％，河湖砂的粒径为0.25～0.35mm)，再泵入板框压滤机脱水系统，脱水率进一步降低至45wt％，将脱水淤泥输送至混料系统，向脱水淤泥中加入小麦秸秆(占河湖底泥质量8％，粒径范围为1.25mm～2.00mm，含水量≤5％)，充分混合后静置24h，最后在上述处理后的淤泥中添加猪粪(占河湖底泥重量1％)，草木灰(占河湖底泥重量5％)混合均匀、pH值调整为7.5，静置1天后得到以淤泥制备的土壤改良剂。
本实施例制备所得土壤改良剂的有机质含量为26.5wt％，总养分(N+P2O5+K2O)为10.38wt％，含水率为42.31wt％，pH为7.6，粪大肠杆菌群值＞8.1，卵虫死亡率＞99％，重金属含量均符合《城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质》(GBT-24600-2009)所规定的限值。土壤改良剂就近用于河湖周边的新的公园的植物种植，种植效果优良，整体工程节约了大量的填埋费用，并为公园建筑节约了优良土壤购置费。
实施例3
选取黄石某清淤工程，河湖底泥含水量为70wt％、有机质含量8wt％，总养分(N+P2O5+K2O)含量8.36wt％。采取环保清淤船清淤，清淤淤泥含水率为93wt％，经过控源分离系统除杂，得到建设生活垃圾、河湖砂和除杂后淤泥，除杂后淤泥经高效浓缩系统脱水至含水率82wt％，然后在调浆系统与磷石膏、尾矿砂混匀(磷石膏的加入量为河湖底泥质量的5％，尾矿砂的加入量为河湖底泥质量的5％，尾矿砂的粒径为0.25-0.35mm)，再泵入叠螺式脱水系统，脱水率进一步降低至57wt％。将脱水淤泥输送至混料系统，向脱水淤泥加入锯末(占河湖底泥质量5％，粒径范围为1.25mm～2.00mm)，充分混合后静置12h。最后在上述处理后的淤泥中添加鸭粪(占河湖底泥重量1％)，草木灰(占河湖底泥重量5％)混合均匀、pH值调整为7.8，静置1天后得到以淤泥制备的土壤改良剂。
本实施例制备所得改良剂的有机质含量为21.69wt％，总养分(N+P2O5+K2O)为13.25wt％，含水率为45.63wt％，pH为7.9，粪大肠杆菌群值＞8.5，卵虫死亡率＞99％，重金属含量均符合《城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质》(GBT-24600-2009)所规定的限值。所制土壤改良剂用于该湖泊的生态护坡工程，节约了清淤工程淤泥外运、填埋费及生态护坡工程的土壤外购费，实现了清淤工程和河岸整治工程的双赢，环境效益和经济效益明显。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。