本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型粗放型綠色屋頂生長(zhǎng)介質(zhì)的具體配方和使用效果。
背景技術(shù)：
：城市化的推進(jìn)導(dǎo)致城市不透水區(qū)域面積大幅度增加。屋頂是不透水面的重要組成部分。雨天大量的屋面徑流快速匯入城市排水管網(wǎng)，威脅城市排水系統(tǒng)的安全，為了解決這一難題，需要推行低影響開(kāi)發(fā)。粗放型綠色屋頂是一種投入使用后低維護(hù)的綠色屋頂，該技術(shù)作為低影響開(kāi)發(fā)技術(shù)的重要組成部分，具有良好的水文效果，能夠有效削減屋面徑流的水量及峰值流量。傳統(tǒng)的屋頂綠化，也稱為密集型綠色屋頂，其生長(zhǎng)介質(zhì)主要由田園土構(gòu)成，具有堆密度較大、滲透速率低、養(yǎng)分流失量大因而影響出水水質(zhì)的缺點(diǎn)。由于建筑屋面荷載的限制，以及植物需要經(jīng)常澆水維護(hù)，傳統(tǒng)密集型綠色屋頂?shù)膽?yīng)用空間有限。此外，由于其養(yǎng)分流失過(guò)快，投入使用后需要長(zhǎng)期追肥維護(hù)，運(yùn)行費(fèi)用較高。粗放型綠色屋頂是一種輕質(zhì)、投入使用后低維護(hù)的屋頂綠化類型，其生長(zhǎng)介質(zhì)應(yīng)當(dāng)具有輕質(zhì)、滲透性高、持水能力強(qiáng)、養(yǎng)分在介質(zhì)中的保留時(shí)間較長(zhǎng)的特性，傳統(tǒng)屋頂綠化介質(zhì)不宜用作粗放型綠色屋頂?shù)纳L(zhǎng)介質(zhì)。一種可行的辦法是使用輕質(zhì)無(wú)機(jī)材料、養(yǎng)分補(bǔ)充劑、水質(zhì)改良材料以及補(bǔ)充材料構(gòu)建粗放型綠色屋頂?shù)纳L(zhǎng)介質(zhì)。這類介質(zhì)的主體由輕質(zhì)無(wú)機(jī)材料構(gòu)成，輕質(zhì)無(wú)機(jī)材料自身缺乏養(yǎng)分，為使植物正常生長(zhǎng)，可以補(bǔ)充一定比例的厭氧消化污泥作為養(yǎng)分補(bǔ)充。使用厭氧消化污泥作為養(yǎng)分補(bǔ)充劑容易造成養(yǎng)分淋失，影響設(shè)施出水水質(zhì)。為解決養(yǎng)分淋失的問(wèn)題，添加一定比例的改良材料控制養(yǎng)分淋失，改善出水水質(zhì)、延長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)元素在介質(zhì)內(nèi)的保留時(shí)間。另外，添加補(bǔ)充材料改善介質(zhì)的土壤結(jié)構(gòu)。新型介質(zhì)堆密度低、持水性好、能提供充足的養(yǎng)分，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失速度較慢，能夠?qū)崿F(xiàn)介質(zhì)輕質(zhì)化、運(yùn)行粗放化。國(guó)外有可以實(shí)現(xiàn)這些功能的輕質(zhì)緩釋介質(zhì)出售，但均受專利保護(hù)，具體配方未知。本發(fā)明創(chuàng)新性地提出以輕質(zhì)無(wú)機(jī)材料為介質(zhì)主體，將兩類污泥—厭氧消化污泥和給水廠污泥資源化利用為養(yǎng)分補(bǔ)充劑和水質(zhì)改良劑，使介質(zhì)養(yǎng)分滿足植物生長(zhǎng)的同時(shí)優(yōu)化出水水質(zhì)，同時(shí)延長(zhǎng)養(yǎng)分保留時(shí)間。新型介質(zhì)具有堆密度小、滲透速率高、養(yǎng)分保留時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，適用于粗放型綠色屋頂。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)傳統(tǒng)屋頂綠化介質(zhì)的不足之處，本發(fā)明的目的是提供一種輕質(zhì)、高滲透速率、養(yǎng)分保留時(shí)間長(zhǎng)的介質(zhì)材料配方，保證粗放型綠色屋頂?shù)氖褂靡?。本發(fā)明提出的一種基于污泥資源化利用的新型粗放型綠色屋頂生長(zhǎng)介質(zhì)，由輕質(zhì)無(wú)機(jī)材料、養(yǎng)分補(bǔ)充劑、水質(zhì)改良材料和補(bǔ)充材料組成，所述補(bǔ)充材料為木屑和田園土，所述水質(zhì)改良材料為稻殼炭和給水廠污泥，養(yǎng)分補(bǔ)充劑和水質(zhì)改良材料需要配合使用，在為植物提供充足營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的同時(shí)，減少出水中的養(yǎng)分淋出；所述原料重量百分比為：輕質(zhì)無(wú)機(jī)材料　　　　　53%-65%；木屑　　　　　　　　　　3%-5%；給水廠污泥　　　　　　　5%-10%；養(yǎng)分補(bǔ)充劑　　　　　　　2%-5%；生物炭　　　　　　　　　1%-5%；其余為田園土，其總重量滿足100%。本發(fā)明中，輕質(zhì)無(wú)機(jī)材料為天然浮石或火山巖中任一種，具有堆密度較低，持水性好、強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明中，養(yǎng)分補(bǔ)充劑采用厭氧消化顆粒污泥。本發(fā)明中，水質(zhì)改良劑采用稻殼炭或其他廉價(jià)生物炭。本發(fā)明中，所述田園土是晾干的沙壤土或壤土中任一種。本發(fā)明中，所述硬木屑經(jīng)過(guò)好氧發(fā)酵穩(wěn)定處理。本發(fā)明中，給水廠污泥用以控制出水中的磷酸鹽濃度。本發(fā)明中，稻殼炭或其他廉價(jià)生物炭用以控制出水中的氮元素濃度。本發(fā)明中，輕質(zhì)無(wú)機(jī)材料的粒徑為3-5mm，粒徑不宜過(guò)大。采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果：新型介質(zhì)能夠?qū)崿F(xiàn)輕質(zhì)、滲透速率高、養(yǎng)分保留時(shí)間長(zhǎng)的要求。本發(fā)明將本屬于需要處置的廢棄物厭氧消化污泥、給水廠污泥分別資源化為粗放型綠色屋頂?shù)酿B(yǎng)分補(bǔ)充劑和水質(zhì)改良材料，在廢物利用的同時(shí)能夠減少介質(zhì)的成本；僅使用厭氧污泥會(huì)造成較嚴(yán)重的養(yǎng)分淋失，添加改良材料可實(shí)現(xiàn)改善出水水質(zhì)，延長(zhǎng)養(yǎng)分在介質(zhì)中的保留時(shí)間，實(shí)現(xiàn)粗放型綠色屋頂在低維護(hù)條件下良好運(yùn)行。具體實(shí)施方式下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例１：本發(fā)明主要涉及到基于資源再利用的新型粗放型綠色屋頂生長(zhǎng)介質(zhì)材料及其具體配方，包含的材料主要有輕質(zhì)無(wú)機(jī)材料、木屑、田園土、厭氧消化顆粒污泥、給水廠污泥、生物炭。所述介質(zhì)的配置方法，將輕質(zhì)無(wú)機(jī)材料，木屑，田園土，厭氧消化顆粒污泥，給水廠污泥，稻殼炭按照適合的質(zhì)量比混合均勻，天然浮石、木屑、田園土、厭氧消化污泥、給水廠污泥、稻殼炭，質(zhì)量百分比為59%：5%:20%:5%:10%:1%。所述介質(zhì)配置完畢并投入使用時(shí)，需要進(jìn)行維護(hù)，方法為灑水充分潤(rùn)濕，但灑水的量不超過(guò)介質(zhì)的田間持水度。所述輕質(zhì)無(wú)機(jī)材料，粒徑3-5mm，輕質(zhì)無(wú)機(jī)材料應(yīng)滿足自身的堆密度較低，持水性好、強(qiáng)度高的要求，適合作為粗放型綠色屋頂生長(zhǎng)介質(zhì)的主要構(gòu)成材料。所述木屑配制之前，要對(duì)木屑進(jìn)行發(fā)酵處理，如果生木屑自身c/n不滿足好氧發(fā)酵需要，可根據(jù)木屑總量添加適量含氮化合物，調(diào)整到合適的c/n比后進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵后的木屑化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。發(fā)酵完成之后，將木屑晾干，除去多余水分。所述田園土是晾干的沙壤土或壤土。所述厭氧消化顆粒污泥，是城市污水處理廠剩余污泥厭氧消化后的產(chǎn)物，富含大量的氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素，能夠?yàn)橹参锷L(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)。將其使用于園林綠化，污泥中重金屬在植物體內(nèi)富集的風(fēng)險(xiǎn)不構(gòu)成限制因素。所述給水廠污泥是城市給水處理廠混凝沉淀工藝中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，使用鋁鹽、鐵鹽作為混凝劑的給水廠污泥擁有很好的吸附磷能力，將其作為改良材料，可以有效控制出水中磷元素的濃度。所述生物炭是稻殼、秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物在部分或完全缺氧的條件下進(jìn)行熱裂解的后的產(chǎn)物，來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，其作為改良材料能夠削減出流中氮元素的濃度，改善出水水質(zhì)。同時(shí)，應(yīng)用稻殼炭也屬于廢棄物的資源化利用。表1給出了1200mm模擬降雨條件下，使用新型介質(zhì)的粗放型綠色屋頂裝置的相關(guān)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)歷時(shí)半年，每周以噴淋方式模擬降雨進(jìn)水一次，每次降雨深度50mm。其中，介質(zhì)a不包含水質(zhì)改良材料（稻殼炭和給水廠污泥），介質(zhì)b中含有水質(zhì)改良材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在夏季經(jīng)過(guò)相當(dāng)上海地區(qū)1年的平均降雨量的淋洗作用，兩種基于污泥資源化利用的介質(zhì)上植物均生長(zhǎng)旺盛。實(shí)施例１介質(zhì)b出水磷的淋失量很低，介質(zhì)保留了大部分tn，可供植物長(zhǎng)期利用。由表中數(shù)據(jù)可以看出，添加改良材料的實(shí)施例１介質(zhì)b累積淋失總氮和總磷要更少，實(shí)施例１介質(zhì)b中tn的剩余更多，這說(shuō)明相關(guān)介質(zhì)保留養(yǎng)分的時(shí)間較長(zhǎng)。另外，實(shí)驗(yàn)前后植物增重相差不大，說(shuō)明給水廠污泥的使用在控制總磷的同時(shí)不會(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)造成不利影響。表1介質(zhì)a與介質(zhì)b出水水質(zhì)及植物生長(zhǎng)情況對(duì)比介質(zhì)名稱降雨總量/mm降雨強(qiáng)度/mm·h-1輸入系統(tǒng)tn/mg累積淋失總氮/mg累積淋失總磷/mg堆密度/kg·m-3剩余tn百分比/%實(shí)驗(yàn)前后植物增重百分比/%介質(zhì)a120010141655655.5480.0359160.07810介質(zhì)b120010145824173.0828.9461071.38825表中，介質(zhì)a表示的配方為天然浮石、木屑、田園土、厭氧消化污泥，質(zhì)量比為70%：5%：20%：5%，介質(zhì)a中不包含水質(zhì)改良材料（給水廠污泥、稻殼炭）；介質(zhì)b表示的配方為天然浮石、木屑、田園土、厭氧消化污泥、給水廠污泥、稻殼炭，質(zhì)量比為59%：5%:20%:5%:10%:1%，介質(zhì)b中包含水質(zhì)改良材料（給水廠污泥、稻殼炭）。實(shí)例２：實(shí)施例2提供了不包含厭氧消化污泥（介質(zhì)c）、包含厭氧消化污泥（介質(zhì)d）兩種情況下，植物生長(zhǎng)情況的對(duì)比。兩種介質(zhì)的組成比例見(jiàn)表2下說(shuō)明。表2給出了1200mm模擬降雨條件下，使用新型介質(zhì)的粗放型綠色屋頂裝置的相關(guān)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)歷時(shí)半年，每周以噴淋方式模擬降雨進(jìn)水一次，每次降雨深度50mm。其中，介質(zhì)c的構(gòu)成中包括浮石、田園土、木屑、稻殼炭、給水廠污泥，不包括養(yǎng)分補(bǔ)充劑厭氧消化污泥；介質(zhì)d的構(gòu)成材料為浮石、田園土、木屑、厭氧消化污泥、稻殼炭、給水廠污泥。實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在夏季經(jīng)過(guò)相當(dāng)上海地區(qū)1年的平均降雨量的模擬降雨的淋洗作用，不包含養(yǎng)分補(bǔ)充劑厭氧消化污泥的介質(zhì)c上植物無(wú)法生長(zhǎng)，只能勉強(qiáng)存活；介質(zhì)d上植物生長(zhǎng)旺盛，植物增重超過(guò)8倍，垂盆草的鮮重超過(guò)4.5kg/m2，表明養(yǎng)分補(bǔ)充劑厭氧消化污泥對(duì)植物生長(zhǎng)具有重要作用。介質(zhì)名稱降雨總量/mm降雨強(qiáng)度/mm·h-1輸入系統(tǒng)tn/mg累積淋失總氮/mg累積淋失總磷/mg堆密度/kg·m-3實(shí)驗(yàn)前后植物增重比例/%介質(zhì)c12001037541975.156040介質(zhì)d1200108419179815.3615805表2介質(zhì)c與介質(zhì)d出水水質(zhì)及植物生長(zhǎng)情況對(duì)比表中，介質(zhì)c表示的配方為天然浮石、木屑、田園土、稻殼炭及給水廠污泥，質(zhì)量比為64%：5%：20%：1%：10%，介質(zhì)c中不包含厭氧消化污泥；介質(zhì)d表示的配方為天然浮石、木屑、田園土、厭氧消化污泥、給水廠污泥和稻殼炭的質(zhì)量比為62%：2%:20%:5%:10%:1%。當(dāng)前第1頁(yè)12