一种用于屋顶种植的固体废弃物转化基质及其制

本申请公开了一种用于屋顶种植的固体废弃物转化基质及其制备方法，属于植物生长基质。背景技术：1、屋顶绿化是指一切脱离了地气的种植技术，它是一种以屋顶绿化为主，以及露台、天台、阳台、墙体、地下车库顶部、立交桥等一切不与地面自然土壤相连接的各类建筑物和构筑物的特殊空间的绿化，是城市立体绿化的重要方式之一。根据植物选择类型和设计复杂程度，屋顶绿化分为花园式屋顶绿化和简单式屋顶绿化。与植物层次结构丰富的花园式屋顶绿化相比，简单式屋顶绿化主要以草坪、景天科等抗性较强的地被植物进行绿化，造价低、维护简单，应用范围更广。2、基质作为屋顶绿化的重要组成部分，对植被的固定，水源的涵养以及植物生长水、肥、气、热的供给等方面发挥了重要的作用。在屋顶特殊的生境条件限制下(如风速、温度、自身荷载要求、与地面隔离等)，对屋顶绿化基质提出了更高的要求。与普通的绿化基质相比，屋顶绿化栽培基质需要具有稳定的理化性质，满足植物的正常生长需要；疏松透气，利于植物根系生长及排水；具有较强的保水保肥能力；容重小；不易产生病虫害等特性。其次，由于屋顶绿化土壤容重较高，厚度通常为15cm以上，致使建筑荷载增加，影响建筑结构。同时，单一的基质栽培组分无法满足绿色屋顶种植基质容重小、营养丰富、孔隙度适中、保水保肥等各项的要求，进而限制了屋面植物的生长，使得绿色屋顶的环境效益大打折扣。目前，国内生产实践中最常用到的固体废物作为种植基质原料主要包括：腐殖质、泥炭、珍珠岩、蘑菇土、椰糠、沙子、陶粒、污泥、火山岩等，但利用这些固体废物作为种植基质也还存在一定的问题，比如：火山岩营养条件达不到种植基质的要求；保水性能差，污泥机械强度不足以及可能存在的重金属对环境污染的风险。固体废物市政污泥和火山岩作为两种重要的基质原料，可进行物理化学改性改善其不足，开发出优良的绿色屋顶种植基质。3、基于此，本申请公开了一种基于固体废物(市政污泥、火山岩)资源化应用于绿色屋顶种植基质的方法，为推广绿色屋顶应用与固废资源化提供可行的方法。技术实现思路1、鉴于上述不足，本申请选择市政污泥、火山岩作为原料进行物理化学改性，开发优良的绿色屋顶种植基质。其中，市政污泥来自成都某城市污水处理厂二沉池污泥，含有大量的微生物、机质及丰富的氮、钾等营养物质但机械强度低；购买的火山岩固废经破碎筛分后得到粒径为3-6mm的原料，其表面粗糙、疏松多孔，对水阻力小，化学性质稳定无毒无害，利于微生物附着但营养物质和保水性不足。2、本发明是通过如下技术手段实现的：3、本发明首先公开了一种用于屋顶种植的固体废弃物转化基质，包括：4、物理改性基质以及化学改性基质；其中：5、化学改性基质还包括：6、直接吸附垃圾渗滤液的火山岩基质和盐酸改性火山岩后吸附垃圾渗滤液的基质。7、进一步地，所述物理改性基质由如下方法制得：8、按体积份数配比计，取50份市政污泥以及50份火山岩颗粒混合，在机械搅拌下充分混匀，即得物理改性基质。9、进一步地，所述火山岩颗粒的粒径为3～6mm。10、进一步地，所述直接吸附垃圾渗滤液的火山岩基质由如下方法制得：11、按体积份数配比计，取10份火山岩颗粒与50份垃圾渗沥液混合，室温下不断搅拌充分反应，得混合物；12、混合物经沉淀、过滤，即得直接吸附垃圾渗沥液改性后的火山岩基质。13、进一步地，所述火山岩颗粒的粒径为3～6mm；14、所述垃圾渗沥液取自垃圾填埋场；15、所述反应时间为24h。16、进一步地，所述盐酸改性火山岩后吸附垃圾渗滤液的基质由如下方法制得：17、按体积份数配比计，取10份盐酸改性火山岩基质与50份垃圾渗沥液混合，在室温下不断搅拌充分反应24小时，得到酸改性火山岩吸附垃圾渗沥液基质，室温保存备用。18、进一步地，所述盐酸改性火山岩基质由如下方法制得：19、按体积份数配比计，取10份火山岩与50份3mol/l的盐酸混合，在室温下不断搅拌充分反应2小时，过滤，将沉淀用蒸馏水清洗3次后，干燥后即得盐酸改性火山岩基质。20、进一步地，所述干燥包括：自然风干或105℃的烘箱烘干。21、本发明还公开了一种根据任一上述的固体废弃物转化基质在屋顶绿化栽培中的应用。22、进一步地，所述屋顶绿化栽培包括：23、将固体废弃物转化基质铺设成厚度为15cm的基质层，再将植株种植于基质层上。24、进一步地，所述植株包括但不限于：麦冬、佛甲草、景天类。25、本发明基质主要利用污泥、火山岩、垃圾渗沥液为原料，通过污泥与火山岩混合的物理改性方式，以及化学改性火山岩吸附垃圾渗沥液制备得到。除了本发明使用的火山岩以外，还可以使用废弃活性炭颗粒代替。26、本发明的有益效果在于：27、本发明基质主要利用污泥、火山岩、垃圾渗沥液为原料，通过污泥与火山岩混合的物理改性方式，以及化学改性火山岩吸附垃圾渗沥液制备得到。通过回收利用固体废弃物和垃圾渗沥液制备种植基质，减少废弃物和渗沥液处理成本与环境污染的风险，有效代替了传统基材的消耗，同时对植物生长有很好促进作用，符合可持续发展的生态理念。28、本发明的物理化学改性火山岩基质可以扩大基质颗粒的比表面积，增强通气空隙，起到保水增肥的效果。且该基质相对传统基材密度较低，可有效降低屋面荷载。29、本发明的物理化学改性火山岩基质具有丰富的有机质、氮磷及微量元素能保证植物的稳定生长。该基质孔隙度适合，透气性保水性强且与传统自然土相比更具栽培效果。且制备过程比较简单。技术特征：1.一种用于屋顶种植的固体废弃物转化基质，包括：2.根据权利要求1所述的固体废弃物转化基质，其中：3.根据权利要求2所述的固体废弃物转化基质，其中：4.根据权利要求1所述的固体废弃物转化基质，其中：5.根据权利要求4所述的固体废弃物转化基质，其中：6.根据权利要求1所述的固体废弃物转化基质，其中：7.根据权利要求6所述的固体废弃物转化基质，其中：8.一种根据权利要求1～7任一所述的固体废弃物转化基质在屋顶绿化栽培中的应用。9.根据权利要求8所述的应用，其中：10.根据权利要求9所述的应用，其中：技术总结本申请公开了一种用于屋顶种植的固体废弃物转化基质及其制备方法，该基质包括化学改性火山岩基质以及物理改性的火山岩和污泥基质。其中，物理改性的火山岩和污泥基质由等体积的火山岩和市政污泥制得。化学改性火山岩基质包括：直接吸附垃圾渗滤液的火山岩基质和盐酸改性火山岩后吸附垃圾渗滤液的基质。本发明制得的基质可用于屋顶绿化栽培麦冬、佛甲草、景天类等植物。通过回收利用固体废弃物和垃圾渗沥液中营养物质制备种植基质，减少环境污染；改性后的火山岩基质可以扩大基质颗粒的比表面积，增强通气空隙，保水增肥，与传统自然土相比更具栽培效果，保证植物稳定生长。该基质相对传统基材密度较低，可有效降低屋面荷载。技术研发人员：黎小廷,周汶洁,张孝川,刘国琴,陈谢强,马骏,廖洋受保护的技术使用者：四川师范大学技术研发日：技术公布日：2024/5/12