[00138606]利用燃煤电厂脱硫石膏改良盐碱地关键技术研究与应用

1、课题来源与背景 项目在“十一五”国家科技支撑计划“脱硫废弃物施用技术及对土壤环境与植物的效应研究（2007BAC08B01）”、国家高技术研究发展计划（863计划）“燃煤烟气脱硫废弃物改良碱化土壤的研究（2007AA10Z442）”和北京市科技计划“碱化土壤改良调理剂开发及盐碱地改良科技示范（Z131100003113004）“的资助下完成。 应用领域： 随着我国对燃煤火电厂的排放越来越严格,所有电厂都要安装脱硫装置。目前,我国每年电厂脱硫石膏的产量已经超过了7000万吨。另一方面,我国的盐碱地总面积超过5亿亩。利用燃煤电厂的烟气脱硫石膏改良盐碱地,可以解决大量脱硫石膏的资源化利用问题,又可以改善盐碱地区的生态环境,增加耕地面积,提高作物产量。该技术的应用领域归为以下几类：电力行业、环保行业、土壤改良、农业生产。 2、技术原理及性能指标 利用脱硫石膏进行盐碱土壤的改良,脱硫石膏中的钙离子会置换土壤胶体上的代换性钠,从而可以改善土壤结构,降低土壤的碱化度和pH值,实现盐碱土壤的改良。 本项目可实现盐碱地春改春种,当年即可使不能种植作物的重度盐碱地改良为可以种植的农田,改良效果十分显著。改良当年可种植玉米、向日葵、水稻、棉花、甜菜、苜蓿、糜子、燕麦等常规作物,出苗率、保苗率和产量可达到当地中产田以上水平;改良3年后,可达到当地良田水平,部分地块可种植西红柿、萝卜、土豆、油麦菜等蔬菜作物。 3、技术的创造性与先进性 在国外,利用脱硫石膏改良土壤的研究始于上世纪90年代,但主要用于改良酸性土壤,矿山的修复和复垦等方面,而用于改良盐碱土壤的研究是在2007年之后才开始的。在国内,1995年,本项目团队的先驱徐旭常院士和陈昌和教授就提出了脱硫石膏可以用于盐碱土壤改良的设想,并着手进行理论和实验研究。与国内外同类技术相比,本技术处于领先水平。 本项目在理论、方法和实践方面均取得了重要突破,成果创新性和先进性主要如下： （1）构建了脱硫石膏改良盐碱土壤技术的生态风险评价体系。包括评价指标、评价内容、评价方法、评价标准、风险等级。根据生态风险评价体系对脱硫石膏、土壤、地下水、植物体的重金属含量进行了长期、多点监测。结果表明：利用脱硫石膏改良盐碱地后,土壤、水体及植物体中的重金属含量符合国家相关标准,明确了脱硫石膏改良盐碱地的生态安全性,为脱硫石膏在盐碱地改良上的应用奠定了基础。 （2）验证了脱硫石膏改良盐碱土壤的技术理论。其技术原理可借鉴石膏改良盐碱土壤,即利用石膏中的钙离子置换土壤胶体上的交换性钠、镁离子,改变土壤盐基离子组成;将碳酸盐、氯化盐等对植物生长危害性较大的盐类转化为危害较小的硫酸盐,降低离子毒害;降低土壤pH和碱化度,改善土壤理化特性和团粒结构,加速土壤脱盐;补充植物生长所需的钙、硫等营养元素,促进植物生长。但与天然石膏相比,脱硫石膏的粒径相对较小,这使得它更容易与土壤发生化学和物理化学反应,从而提升了土壤改良效果,突破了天然石膏在土壤改良上应用的瓶颈。 （3）研发了基于脱硫石膏的盐碱土壤改良系列核心技术并进行了工程化实施。首次提出了基于脱硫石膏改良盐碱地技术的测土配方改良的新思路和新方法;以脱硫石膏为主要成分,通过添加有机和无机促进剂,研发了复合型高效土壤改良剂;并研发了改良剂专用抛撒机,实现了改良剂的均匀撒施。根据盐碱地特点,分区分类制定了利用脱硫石膏及其复合高效型土壤改良剂改良盐碱地的技术方案,针对性的制定了改良技术路线和工程化改良流程,并在我国东北、西北、华北内陆盐碱地区进行了工程化实施。 4、技术的成熟程度,适用范围和安全性 本项目技术成熟、系统完善、工程化程度高,目前已经广泛应用于我国东北、西北和华北等盐碱地主要分布区,社会、经济和生态效益显著。 5、应用情况及存在的问题 2007年至2017年,在内蒙古土默特左旗、阿拉善左旗、扎赉特旗、科右中旗、准格尔旗、五原县等地共改良盐碱地130980亩,主要种植苜蓿、燕麦、油葵、玉米、高粱等作物,改良效果显著。本项目技术成熟、系统完善、工程化程度高,目前已经广泛应用于我国东北、西北、华北、黄河中上游等盐碱地主要分布区,社会、经济和生态效益显著。为了进一步推广和应用脱硫石膏改良盐碱地技术及相关成果,需要在脱硫石膏增效剂研发、脱硫石膏改良剂产品化、机械化配套技术和装备等方面有所突破。此外,还需与国土、水利、农业等相关部门紧密合作,共同制定脱硫石膏改良盐碱地技术国家标准或行业标准,推进我国盐碱地标准化、高效化、规模化和工程化改良。 6、历年获奖情况 2015年5月,华清农业“清华大学盐碱地改良黄河中游示范区淮格尔示范项目”获中共准格尔旗委员会,准格尔旗人民政府颁发的优秀科技成果转化与应用奖。