以城市汙水治理沙漠的方法

2023-04-22 19:22:36

專利名稱：以城市汙水治理沙漠的方法
技術領域：
本發明涉及利用城市汙水來治理沙漠的方法。
目前，中國有168.9萬平方公裡的沙漠(附


圖1是我國的沙漠分布圖)，這些沙漠以每年2460平方公裡的速度發展，造成大面積良田綠地被毀，很多地區出現了沙進人退，人去屋空的現象，給國家及人民財產造成極大損失。大風季節形成的揚沙、沙塵暴更是危害深遠。
不但中國，而且在全世界範圍內，也面臨著被沙漠侵害的危險。沙漠的治理不僅是中國的問題，同時也是全世界許多國家所要解決的問題。自建國以來黨和政府高度重視對沙漠的治理，為使沙漠得到根治，50多年中始終堅持不懈地治理沙漠，並取得了較好的成績，但是還是未能使沙漠停止擴延。
雖說人類文明發展到了二十一世紀，人類已經登上太空，暢遊海洋，但對沙漠這個侵害人類利益的惡魔顯得辦法不是很多。沙漠正一步一步向我們逼近。徹底治理沙漠已經是迫在眉睫的大事。
沙漠地區年降水普遍低於400毫米，植物難以成活，大風及夏季高溫很快又將雨後的一點水分抽乾，使原本就很脆弱的生態環境變得更加脆弱，造成各種植物退化枯萎，新種植的植物更難成活，風吹流沙使沙漠面積不斷發展擴大。因此，沙漠的根本問題是在於缺水。
同時，工業的發展，城市人口的增加，工業廢水和城市人口生活用水不斷增加，它們被排入溝壑、湖泊、河流和海洋中，不僅沒有得到充分利用，反而對我們的環境構成了嚴重的汙染。
本發明人基於此，經過反覆研究和試驗，提出了一個切實可行的「以汙治沙」(以城市汙水治理沙漠)的方法，該方法一舉兩得，同時解決了沙漠治理和城市廢水處理兩大令人頭痛的問題。
以汙治沙就是利用城市汙水來根治沙漠。其中「冬封夏治」是以汙治沙方法的核心，它是將一年分為冬和春、夏及秋兩部分，對沙漠進行治理。
冬封是根據冬季沙漠流動大，造成危害嚴重的特點，將汙水均勻地澆在封凍的沙漠上，使沙漠表層沙子與汙水結合凍成冰蓋。使北方季風和寒流無法再吹動沙漠發展及造成揚沙、沙塵危害。這是沙漠未根治前穩定、控制沙漠平安越冬的短期控制方法。
夏治，「治」的主要意思就是採用泥沙澆合、以水種養、保一治一等方法逐步根治沙漠。春季種植時，採用水澆到哪裡種到哪裡，用水維持所種植物的生長，達到保證所種植植被成活的基礎上再發展種植，避免治理出現重複。
「以水種養」就是在沙漠各類植物種植養護的過程中，對所種植區域適時、適量地澆灌汙水來營養沙漠，以滿足植被生長的需要，使它們茁壯成長。以水種養的重點就是怎樣把夏季有限的汙水更合理地用於已種植的作物上，使它們能充分地吸收到水分和養分，達到快速生長的目的。
「保一治一」的方式提倡的是沙漠中各類植物種植後，必須以所調的水確保所種植面積全面成活，並預計出其生長所需的澆灌水，剩餘的汙水再發展下階段的治理。而下階段的種植同樣要達到全面成活，並有足夠支持其生長的澆灌水，再發展另外的治理。保一治一主要是針對以往沙漠種植成活率的問題而提出的保住一塊發展一塊的方法。
「泥沙澆合」方法是把汙水處理後產生的淤泥加入適量的幹土製成有機肥，經乾燥後運到沙漠撒勻，向上面澆灑汙水或江河水，使沙泥溶合在一起，迅速提高沙漠的保持能力。因其中合有大量的植物養分，可加速植被生長。同時因沙漠已具有一定的保持能力，所降的雨水加少量的澆灌水就可確保植被生長，這樣可以加快沙漠的治理速度。這種方法對有無封凍期的沙漠尤其適合，特別是無封凍期或封凍期短的沙漠可長期使用這種方法，提高沙漠的根治速度和質量。
其中本發明所用的汙水是經過預處理的汙水，是去除大顆粒固體和懸浮物的不含有毒和有害物質的城市廢水，它包括生活廢水和不造成二次汙染的工業廢水，該汙水含有0.5-40重量百分數的淤泥，基於汙水的量。
根據本發明的一個實施方案，它包括採用以下措施來治理沙漠A、建立引汙工程和鋪設分汙管網；B、根據冬季沙漠流動大，造成危害嚴重的特點，在冬季冰封期初通過分汙管網將預處理的汙水均勻地澆在封凍的沙漠上，使沙漠表層沙子與汙水結合凍成冰蓋，其厚度在5毫米到100毫米之間，使北方季風和寒流無法再吹動沙漠發展及造成揚沙、沙塵危害，其中冰封的面積可以是局部或全部，取決於汙水的量、沙漠的面積及封凍的厚度；C、在春季冰雪融化後，在澆灌汙水的沙地上進行種植；D、採用以水種養的方式，在沙漠各類植物種植養護的過程中，對所種植區域適時、適量地澆灌預處理後的汙水和經一種生物汙水處理方法處理後的水來營養沙漠，以滿足植被生長的需要，使它們茁壯成長；E、採用保一治一的方式，在沙漠中各類植物種植後，利用預處理後的汙水和經上述生物汙水處理方法處理後的水確保所種植面積的全面成活，並預計出其生長所需的澆灌水，剩餘的汙水再發展下階段的治理，而下階段的種植同樣要達到全面成活，並有足夠支持其生長的澆灌水，再發展另外的治理，保一治一主要是針對以往沙漠種植成活率的問題而提出的保住一塊發展一塊的方法；
F、採用泥沙澆合方法，把經生物汙水處理系統產生的淤泥加入適量的幹土製成有機肥，經乾燥後運到沙漠撒勻，厚度為30-50毫米，再向上面澆灑汙水或江河水，使沙泥溶合在一起，迅速提高沙漠的保持能力，因其中合有大量的植物養分，可加速植被生長，同時因沙漠已具有一定的保持能力，所降的雨水加少量的澆灌水就可確保植被生長，其中泥沙澆合實施的範圍可以是沙漠的全部或局部。
G、在沙漠四周或上風口的側邊種植寬50-150米的防護林帶；該方案適合用於冬季封凍期長的沙漠。
根據本發明的另一個實施方案，它包括A、建立引汙工程和鋪設分汙管網；B、採用泥沙澆合方法，把經生物汙水處理系統產生的淤泥加入適量的幹土製成有機肥，經乾燥後運到沙漠撒勻，厚度為30-50毫米，再向上面澆灑汙水或江河水，使沙泥溶合在一起，迅速提高沙漠的保持能力，因其中合有大量的植物養分，可加速植被生長，同時因沙漠已具有一定的保持能力，以後所降的雨水加少量的澆灌水就可確保植被生長，其中泥沙澆合實施的範圍可以是沙漠的全部或局部，或者直接澆灌預處理的汙水，其量為100毫米以上，使得沙漠可以進行種植，其中實施的時間選擇在春季播種前；C、在泥沙澆合或澆灌汙水的土地上種植；D、採用以水種養的方式，在沙漠各類植物種植養護的過程中，對所種植區域適時、適量地澆灌原汙水和經一種生物處理系統處理原汙水後產生的水來營養沙漠，以滿足植被生長的需要，使它們茁壯成長；E、採用保一治一的方式，在沙漠中各類植物種植後，利用預處理的汙水和經上述生物汙水處理系統處理後產生的水確保所種植面積的全面成活，並預計出其生長所需的澆灌水，剩餘的汙水再發展下階段的治理，而下階段的種植同樣要達到全面成活，並有足夠支持其生長的澆灌水，再發展另外的治理，保一治一主要是針對以往沙漠種植成活率的問題而提出的保住一塊發展一塊的方法。
G、在沙漠四周或上風口的側邊種植寬50-150米的防護林帶；該方案適用於冬季封凍期短和無封凍期的沙漠。
在沙漠中植樹造林，種植植被，用防護林植被防止大風捲起沙塵，推動沙體流動，達到固定沙漠的方法已經是統一的思想和行動。但是有一個問題還要進行探討，沙漠中降雨少使植物難以生長存活是很主要，但缺水只是外因，是一個重要的條件，真正的內因是沙漠無法保持這些少量的降水，假如沙漠具備了保持水分的能力，即使降雨少了些只要能保持住，我們再人為地補充一些水分，相信它同樣會生長出植被，達到根治沙漠的目的。
根據過去幾十年治理沙漠的經驗總結出這樣一個結論，在沙漠種植植被是根治沙漠的方法。但並不是僅在沙漠種植了植被就能根治了沙漠，而是要保持沙漠中所種植的植被全面成活，形成防護體系，才能起到穩固沙漠的作用。
在植物生長的過程中，它的根系始終是向著有水的地方發展、擴大。如果周邊缺水，根系就不會生長擴展，植物根系就很小，植物根系越小能夠吸收到的水分就少，根扎的就淺，根系越不發達，扎的不牢固，植物的長勢就差，抗禦大風的能力也差，缺水嚴重時植物就會幹枯而死。
對沙漠這種特殊的植物生存環境，要使植物成活並能枝繁葉茂，具備抗禦大風的能力，根系的發達與否極其重要。根系的發達程度決定著植物主幹、枝葉的茂盛程度。沒有龐大的根系就不會有沙漠防護植被茂盛的主幹、枝葉，而植被沒有發達的根、莖、葉就起不到好的防風固沙作用。
沙漠不具備保持水分的能力，種植成活率極低，所種的植物因根系不發達導致莖、葉乾枯瘦小，難以形成防護體系，發揮不了穩固沙漠的功能。在沙漠中種植植被，必須讓植被的根系發達，發達的根系可以在沙漠中編織成根系網來穩固沙漠，根深蒂固才能支撐起龐大的枝幹防禦強風。
沙漠保水能力是決定沙漠中植物根系發達與否的重要因素，而植物根系決定著植物主幹，枝葉是否茂盛，植物茂盛的枝葉又決定植物防風固沙的能力。因此，沙漠種植植被就是讓它根系發達，枝繁葉茂，而能使沙漠中植物枝繁葉茂根系發達的條件就是沙漠的保持能力和大量的水和養分。因為沙漠只有具備了保持能力，才能保證水和養分不失，而水和養分才是決定植被能否成活並快速生長壯大的主要因素。
沙漠主要是由堆積緊密的細微沙粒組成，沙粒無法畜含水分，沙粒間也無法保持水分，這是導致沙漠無法持水的主要原因。要防風固沙治理沙漠，沙漠又不具備保水能力，就要恢復沙漠保持水分的能力，使其具備保持能力生長出茂盛的植被，恢復沙漠的保持能力就要給沙漠摻進可容納，畜含水分的物質，這樣沙漠就有了一定的保持能力。
即可容納水分，又能促進植物生長的物質就是土壤。沙漠一旦容入大量的土壤就變成沙土結構的沙土地，而沙土地即有促進植物生長的作用，也有保持水分的能力，沙漠有了保水能力，水分就不會輕易地滲濾或揮發，植物吸收的就多，植物能大量吸收到水分，就可以生長存活。
汙水中含大量的水、養分和淤泥。養分和淤泥可以營養沙漠，恢復沙漠的保持能力。水和養分可以促使沙漠中植物快速生長，沙漠一旦得到汙水，其中的養分和淤泥就會使沙漠變成肥沃的沙土地。加上大量的水分就會使沙漠中所生長的植物與從前種植的植物生長情況截然不同。
由於得到了大量的水和養分，可使植物的根系向四周大面積伸展，以吸收更多的水和養分供枝葉生長，植物就會變得枝繁葉茂，並加快生長速度。枝繁葉茂的防護體系具備極強的防護能力，在防護功能極強的防護體系保護和控制下，沙漠就會穩定下來，再經長期的養護治理，沙漠就得到根治了。
「以汙治沙」技術就是在給沙漠、沙地提供植物生長所需水和養分的同時，給沙漠中提供能營養沙漠保持水分的汙泥，這些水分和汙泥含有可促進植物快速生長的有機肥，可加速沙漠中植被的形成，使沙漠得到最終根治，附圖2是沙漠澆灌汙水後的效果圖。
沙漠是人類必須要治理的，而且要根治。因為沙漠的面積越來越大危害也越來越大，人類生存發展的空間卻越來越小，沙漠已嚴重威脅人類的生存環境。全球沙化的可能性已越來越大，只有根治沙漠才能為人類自己拓寬出更大的生存和發展空間。
過去，我們曾採用多種方法對沙漠進行治理，最有效的就是三北地區的人工防護林，它對控制防止沙漠蔓延起到了決定性的作用。也有採用方格草障，種植耐旱類植物的方法，試圖用大面積的耐旱類植物將沙漠覆蓋上，恢復沙漠的生態環境。
植物生長存活有它的要求，滿足不了植物生長存活的條件，再耐旱的植物也要死。如果滿足了沙漠植被形成的條件，再在沙漠中種植適合氣候條件的各類植物，它們就會成長壯大。只要給沙漠提供植物生長的物質條件營養沙漠，沙漠就會象正常土地一樣，春種秋收，同樣可以變得枝繁葉茂、花香遍地。科學地說給沙漠提供植被生長條件，提高沙漠保持能力的方法就是根治沙漠的方法。也就是說根治沙漠就是要提高沙漠的保持能力，並營養沙漠。
只有認識世界，才能改造世界。即然使我們已經了解了沙漠的真正需要，也確定根治沙漠的方法了，所要做的就是如何實施了。實施「以汙治沙」技術，具有不可想像的困難。但是只要我們知道沙漠和汙水是必須治理的，看到」以汙治沙」的最終結果，一切困難都是可以克服的。
我國有12億人口，每天產出的汙水近億立方米，按每立方米最低處理費用0.5元計算，每天都要付出幾千萬元的治理費用。如果將其中的一少部分用於沙漠治理，每天還可以為國家節約一、二千萬元。同時沙漠恢復保持能力卻是無法用錢數計算的，汙水中所含的植物養分、沉積物、懸浮物一旦被沙漠獲得，沙漠形成植被就指日可待了。
隨著城市化進程和科技產業的快速發展，大量集中的人口生產、生活產生大量的汙水。這些難以處理的汙水給沙漠的根治提供了最佳的機會。一個百萬人口的城市日產出的汙水量就超過5萬立方米，很多這樣的城市因沒有汙水處理廠或處理不達標，造成大面積的水汙染。如果能將這些城市汙水調運到沙漠，即可以將大量的汙水淨化，也可以滿足根治沙漠的需要。
將預處理後城市汙水均勻分布噴灑在缺水、缺少植物營養物質、沒有保持能力的沙漠中，經長期地澆注汙水，汙水中0.7％以上的懸浮物，腐植質、汙泥也同時被澆在沙漠上。由於沙漠中沙粒非常細碎，堆積緊密，水分子可以竄過其間的縫隙向下滲濾，而懸浮物及汙泥中，粗大纖維，則無法向下滲濾。細微棵粒，病原體，金屬將被層層細沙吸附、沉積，在沙體淺層，日積月累，沙間介質孔就會被阻塞，沙漠表面就會產生一層汙泥。大量的汙泥與沙子結合成沙土土質，經過翻耕，這些沙土具有較強的保水能力。如能保持水分的持續供給，就會將沙漠改造成植物生長的良好環境，這即說明了沙漠真正的需要，也說明了汙水根治沙漠的特殊功能。
「以汙治沙」技術不是採用對廢棄物質強行治理的方法，而是採用滿足物質轉化所需條件的方法，對沙漠和汙水進行同時治理。利用沙漠需要水，需要汙水中的有機肥，需要汙水中的汙泥來滿足其生長植被，促進植物快速生長，提高保持能力的要求，使其得到質的改變。同時，滿足汙水去除懸浮固體、有機物、化學品、病原體、金屬的要求，將這些物質轉化到沙漠中，滿足沙漠對這些物質的渴求，其自身也得到了淨化。
本發明詳細敘述了汙水的調運提升，均勻分布，四季氣候條件利用，植被的種植養護，汙水的最終淨化，同時提出非沙化區汙水的合理利用，即解決了多數地區水汙染問題，也解決了農業種植用水問題。
目前，除幾萬到幾十萬平方公裡的14塊大中型沙漠外，幾十、幾百到上千平方公理的斑點狀沙漠、沙地也有許多塊，而且發展速度非常快。這些小塊沙漠周邊一般都有大中型的城市，如也能採用「以汙治沙」技術，將其周邊的城市汙水合理利用於這些小塊沙漠的治理，它們的治理速度要比大中型沙漠的治理速度快很多。
「以汙治沙」是將大量的城市汙水均勻噴灑在沙漠、沙地、戈壁上，用汙水中的有機物營養沙漠、沙地、戈壁，使它們具備植被生長的水和養分，提高它們保持水分的能力，達到最終根治它們的方法。
「以汙治沙」技術以調運城市汙水治理沙漠，為農業抗旱灌溉為主，採用以廢治廢的綜合治理方法，將城市汙水集中調運進沙漠或其周邊的農田，施行均勻分布，使沙漠、農田獲取植物賴以生存的水和營養物質，具備各類植物生長，成活的條件。根據沙漠的需要將汙水中的汙泥施用在沙漠中，提高沙漠保持水分的能力，使汙水這種廢棄物成為可用之材，大面積地治理沙漠及為農業抗旱澆灌服務。
同時利用沙漠、土地對汙水進行沉積、過濾、吸附、降解、轉化，達到對汙水自然淨化處理的目的，使沙漠這人類難以利用的土地有了用武之地，大量地淨化汙水。
通過這種技術的治理，10年或50年先後將我國168.9萬平方公裡的沙漠改造成良田、綠地、森林，這意義不在於這100多萬平方公裡沙漠能產出多少糧食，種植多少樹或100多萬平方公裡草場能飼養多少牲蓄。而在於這100多萬平方公裡沙漠得到根治，將給12億人口擴大了100多萬平方公裡的生存空間，結束了我國的治沙和有沙史，也就不存在沙漠化危害的種種問題了。
同時，由於沙漠持續永久的需要水分、養分以保持它的活力，大量調運的城市汙水也得到長久的治理。非沙化區的原汙水或淨化後的汙水為農業抗旱澆灌，可以確保所轄區域的農田旱澇保收，提高農業產量的同時也減少了農田化肥使用造成的汙染及農業抗旱抽取的江河、地下水。這對我們這個缺水的國家來說，具有極深遠的歷史和現實意義。
假如這100餘萬平方公裡沙漠改造成良田，按最低畝產糧食500斤，每年即可產出7500億斤以上的糧食，12億人口每人每年可增加糧食佔有量625斤以上。如果這些沙漠用於植樹造林，我們就多了100餘萬平方公裡的人工林區。如果將這些沙漠用於種草就增加了100餘萬平方公裡的牲蓄飼草草場。總之無論治理後怎麼使用這些沙漠，都會給國家增加100餘萬平方公裡的可利用地，這對我們這個土地資源十分緊張的國家來說是十分難得的。
況且，我們所做的只是將汙水調運到沙漠並均勻分布開，收穫的卻是大面積的良田綠地，汙水得到良好的治理，農業的大幅度增產，減少農業化肥施用造成的水汙染等等。應該說這是件一功多得，多方受益的方法。
對於非沙化區的農業耕種，使用這種技術也非常有意義，我國的許多農業種植區十年九旱，因乾旱造成的減產欠收現象經常發生。如將這些地區臨近城鎮的汙水合理利用於周邊農田抗旱澆灌，一個100萬人口的城市就能夠保證其周邊1.25萬畝農田，即使全年滴水不降也可豐產豐收。如果全國每個城鎮都能負責周邊農田的抗旱澆灌，我國的農業高產穩產就有了強有力的保障。
總之，無論是以汙水治理沙漠還是服務於農業耕作，都可以使沙漠和農田獲得難得的植物有機營養物質。對沙漠來說，有了它可以迅速形成穩固沙漠的植被，使沙漠得到質的改變，消除了沙漠及其流動發展造成的災害。
以汙治沙技術採用冬封夏治的方法，對沙漠進行全年365天不間斷的治理，冬季將沙漠封閉在冰蓋下越冬，春、夏、秋三季採用多種方法營養沙漠並進行植被的種植養護。
以汙治沙的另一個用途就是服務於農業抗旱澆灌。將城市產生的大量汙水引到其周邊的近效農田種植區，建立相應處理能力的生物汙水處理系統對城市汙水進行處理。種植季節為轄區農業種植及抗旱提供澆灌服務，這樣可確保所轄地區農田穩定高產，降低農業生產成本。
「以汙治沙」技術中有一個重要的環節，就是生物汙水處理系統，它的主要作用是調節治理沙漠或農業種植時對澆灌水的要求。在植物不需要大量的澆灌水或含有較高的營養成份的汙水時，就要停止澆灌或使用處理後的淨化水進行澆灌。於是我們設計了生物汙水處理系統和蓄水池塘。在沙漠或農田不需要原汙水或澆灌量減少時，將所調運的汙水進行生物處理，然後再進行澆灌，或儲存在蓄水池塘中，以備調運量不足時維持對沙漠的正常澆灌。
對於非沙化區農業抗旱，建立生物汙水處理系統尤為重要，無論是水田、旱田、林地，只要植物不需要汙水澆灌時就要對汙水進行處理。當然用於農業灌溉的調水系統不同於沙漠治理的引汙工程，農業澆灌用水的處理系統建立在市區邊沿就可以，向農田輸送汙水或淨化水使用原有的農業灌溉渠就可以，農田不需或減量澆灌時，將生物汙水處理系統淨化的汙水排入河道或下遊水庫區就可以了。
因為我國大多數沙漠都有比較長的封凍期，所以以下就「以汙治沙」技術中的「冬封夏治」進行進一步闡述。
我們對沙漠有這樣的認識，就是它所處地區多風，風吹流沙是造成沙漠不斷發展的主要原因。那麼沙漠什麼時候風吹流沙，它們都有什麼危害呢？據考察了解，沙漠、沙地受冬季季風和寒流影響，一般每年的12月初至次年的5月中旬開始颳大風，每次寒流都會使風力加強，致使大風吹動沙丘並捲起揚沙和沙塵。每年北京的沙塵就是因大風吹起渾善達克沙漠的沙塵而形成，這些揚沙、沙塵及流動的沙丘給當地造成的危害更多、更大。
對於大風吹動沙漠產生的流沙、揚沙、沙塵等危害，我們不能等到採用全面種植的方法把沙漠生態環境都恢復好了才能控制它。要完全治理一塊沙漠可能需要10年、20年甚至更長時間，這期間這些沙漠又要發展多大，危害又要造成多少呢？「以汙治沙」技術本著立足長遠治理當前的原則，根據沙漠冬季活動大造成危害嚴重，春夏秋三季較穩定的特點，採用「冬封夏治」的技術，控制沙漠冬季穩定，開春後進行種植治理的方法，使沙漠全年都處在穩定的狀態下接受治理。
冬季，沙漠受北方季風的吹動，發展快危害大，沙漠的主要發展流動都集中在這個季節。這個季節如能控制沙漠不流動和發展，就等於將沙漠全年控制在了穩定狀態，這更有利於春末夏秋季節對沙漠的種植治理，而且可以起到立竿見影、當年治理當年見效的效果。
「以汙治沙」技術是用水治理沙漠，冬季用汙水冰將沙漠封閉在冰蓋下，讓沙漠在冰蓋下越冬，大風就無法再捲起揚沙沙塵，冬季的沙漠也就不再流動了。調運大量的汙水和均勻分布問題，就是要在冬季採用這種方法封閉沙漠，同時春夏秋三季也有大量的汙水可以擴大植被的種植面積。
當然，「冬封夏治」的方法在冬季也可以在汙水供給不足時抽取江河水封閉沙漠，對沙漠內或臨近有大量江河水的冬天就可以抽大量的江河水噴澈在沙漠上。
但是，很多沙漠沙地臨近沒有流量大的江河竄過，這就只有靠大量調運汙水來封閉沙漠。如渾善達克沙地，總面2.6平方公裡，封凍期160-180天，如要將其封閉在最薄10-15毫米的冰層下，每天需要調運的汙水量不能低於200萬立方米。
據調查中國大多數沙漠的冬季季風都在12月初至次年5月末期間，而封凍雖有長有短，一般也都在10月中旬至次年4月中旬之間。封凍期與季風期的時間差是這樣，沙漠10月中旬開始結冰，10月初，我們開始加大沙漠的澆水量，使沙體含水量大些。到12月初，沙漠表層已有了薄薄的冰，而且，由於封凍前沙漠處在溼潤狀態，沙與沙含有水分就會結合在一起，形成大面積的沙冰結合塊，再經過整個封凍期的澆水，冰層就會越凍越厚。
但是，開始化凍距季風停止還有近一個月，這段時間冰蓋中沙與沙間的水分不出10天就會揮發或滲濾到深層。雖此時北風強度一次比一次減弱，但它必定還有一定的威力。所以化凍後決不能減少澆水量，相反，如能加大，此時是最需要水的時候，以使沙漠含水量大些使大風不能捲走沙塵。能保證20天大量澆水，整個冬季就可以平安過去。
經過幾年大面積種植後，須要冬封的面積一年比一年少，也就好治了。至關重要的就是前五年，因為前五年防護林網的功能還沒有顯露出來，過五年後，治理的面積加大了，防護功能也建全了，需冬封的沙漠會漸漸地消失，消失的原因就是夏治的結果。
首先從防護林開始進行種植，先種植沙漠邊沿的環沙漠防護林帶，帶寬要50-150米左右，優選100米左右，然後種植沙漠內的防護林網。這同時可結合泥沙澆合的方法，先在某一局部灑上幹泥，再向上澆水，使幹泥隨水滲入沙間，加快局部沙漠保持能力的恢復，提高局部肥力和保水能力後，就可以種植各類植物使局部植被迅速形成，這樣可以減少局部的澆灌量和冬封面積有利於發展其它沙漠的治理。
沙漠治理的過程中，保一治一的原則是至關重要的。過去由於缺少大量的澆灌水無法保證種植的植物生長存活，導致治理效果不佳，雖然採用以水種養的方法可以保證植物成長，但無計劃盲目追求治理速度，忽視質量，將導致有限的汙水澆灌大面積種植的沙漠，出現小馬拉大車應接不暇的局面。一旦出現這種情況，必然涉及到取捨問題，而被捨棄的治理面積就前功盡棄了，所以必須保證所治理的每一部分沙漠植被有足夠澆灌水維持它們繼續生長的情況下，才能用剩餘的水發展下一區片的治理。
當一部分沙漠雖被治理，但還沒有真正恢復生態功能時，它的保持能力還很低，這時所降的雨水植被能吸收到的很少，大部分仍將滲濾或揮發掉。當沙漠具備了保持能力後，所降的雨水雖少，能被植物吸收的卻很多，再加少量的汙水就能確保植被生長，而大量的汙水就能用在發展治理其它區片沙漠上了。
採用保一治一原則最大的好處在於治到哪裡，哪裡就得到了根治。而保一治一的另一個原則保護的是沙漠的防護體系，治理的是防護體系間的沙漠。無論在什麼情況下必須保證防護體系正常生長，年復一年，每年如此，只有防護體系具備並發揮功能，才能保護其它區片沙漠在穩定的情況下被治理，而只要防護體系存在，其間的沙漠就能被根治。
在研究」以汙治沙」技術時，我們也曾考慮過利用沙漠臨近江河的淨水澆灌，經論證後，我們否定了直接用江河湖泊淨水澆灌沙漠的方法。但有一個變通的方法對無封凍期、封凍期短、調汙難度大或周邊有大量江河水的沙漠，特別是黃河兩岸的四塊沙漠非常適合，這種變通的方法是這樣的非沙化區距離沙漠遠的地方，汙水無法向沙漠調運，它們的汙水可以服務於農業種植，過了種植季節，這些農田就不再需要汙水澆灌了，汙水處理後產生的大量汙泥就沒用了。但沙漠非常需要這些汙泥，可以將許多城市汙水處理後產生的汙泥加入適量的土乾燥後集中起來運到沙漠，將幹泥均勻灑在沙漠表面，然後向上澆汙水或臨近的江河水。
泥沙澆合的目的是使幹泥溶合進沙漠中，快速營養沙漠增強沙漠的保水能力。在沙漠上平均灑40毫米厚幹泥，相當於每平方米澆汙水5000-6000毫米沉積下的汙泥，這個澆汙量可以將沙漠改造成120-150毫米厚的沙土地，持續澆可以發展土層的厚度，這可以加快沙漠的治理。有了大量含植物營養物質的幹泥即使沒有汙水，只澆淨水也可以達到根治沙漠的效果。只要讓大量幹泥溶入沙間，經過翻耕種植，提高了沙漠的保持能力，同時可促使沙漠植被的快速形成。這對調汙困難，卻有大量澆灌水的毛烏素沙漠、庫布齊沙漠、騰格里沙漠、烏蘭布和沙漠及科爾沁沙地都很適合。
這樣做可以大大降低引汙工程成本，效果和意義與引汙治沙沒有太大區別，所差的就是沒有達到以廢治廢的目的。因為處理汙水，運輸幹泥，抽調江河水澆灌，同樣要耗費巨資。原則上我們支持那些距離太遠，高山大川阻隔無法鋪調引汙管道工程的城市採用這種方法。調運汙水距離較近的，即使引汙工程難度大一些，最好也建立引汙工程，因為它的長遠利益好。
用泥沙澆合方法治理沙漠也要將周邊可調的城市汙水調入沙漠，否則大量節流江河水，就會出現各種問題，必須把抽調黃河水當做應急調節才可以。否則，如毛烏素等四塊沙漠一齊抽黃河水，即使不將黃河抽乾，下遊也沒有多少水可用了。總之，這種方法的目的就是迅速恢復沙漠的保持能力，使沙漠快速形成植被。使沙漠進入快速促進植被生長，植被幫助沙漠保水的良性循環狀態。
治理沙漠的最終目的是改變沙漠的生態環境，使之可以生長各種適合氣候條件的植物。改變沙漠這種特殊物質，就是滿足其改變的特殊物質條件，要使沙漠改變，我們當然的選擇就是把它改造成可種植植物的土地。
純粹地將沙漠改造成土地是不可能的，但讓沙漠溶入大量的泥土，使其改變成沙土地是可以做到的。採用「以汙治沙」，泥沙澆合的目的就是給沙漠摻進大量的泥土，使其從本質上得到改變，有了大量水和養分的沙土地就會生長各種適合氣候條件的植物，從本質上說它已不是沙漠了。
肯定地說以汙水治理沙漠是人類治汙治沙所必然要走的路。因為沙漠真正需要的就是汙水這樣含有大量植物營養物質，能夠營養沙漠增強沙漠保持能力，促使各類植物快速生長，在短期使沙漠形成植被。並採用「冬封夏治」，泥沙澆合等多種長短結合的技術，根治沙漠。同時，在節省大量人、財、物力的情況下，淨化了所調運的汙水。
以下結合實施例來說明本發明。
因為是本發明人個人承擔的試驗，限於財力，所以採用了模擬沙漠的條件來進行。
方法如下用1.2米長，0.55米寬，5毫米厚的玻璃板做4個0.5米長×0.5米寬×1.2米高的無蓋無底的玻璃桶，用粗布墊底，將4個桶並排放在平木板上，將四桶分別編號為A、B、C、D。將細沙分別裝入A、B、C桶中，用淨水將沙衝實，沙子高度距上沿0.2米。從農田中取肥沃的黑土裝入D桶中，高度距上沿0.2米，用聚乙稀膜支棚將4個桶罩住，防止雨水進入。
1、首先用25公斤桶取下水道中汙水連續向A桶內噴潵，開始噴潵時，汙水滲瀝速度極快，澆至20桶時，汙水已很難下滲，桶上端0.2米間的汙水已成泥湯狀，顏色發黑，不透光。這個量相當於平均澆汙2000毫米。這時，停止了向A桶內噴澈汙水，並讓A桶與其它4桶內的沙、土等自然乾燥。由於A桶溼度大，乾燥速度慢，就用家用電吹風吹A桶以助其快速乾燥。
當A桶乾燥後，表層汙泥出現不規則細微裂紋，桶內高度為1023毫米。順幹泥裂縫切下翻開，至55毫米間沙與汙泥結塊，沙泥塊較堅硬，表面近30毫米間無法分辯沙或泥，30毫米以下幹泥逐漸減少，沙子量增多，55毫米以下距下端0.35米間，沙間汙泥量逐漸減少，直至無法辨別，整個桶內顏色呈淺灰色。
2、將A桶內沙泥塊搓開，與其下高0.3米深的沙子攪拌均勻。選6粒優良玉米種，分別放入A、B、D桶中，每桶放2粒，深度45-50毫米，然後向4桶內澆汙水，其中C桶只澆汙水，每次澆汙水後，用電吹風將C桶上層吹乾。觀察強風時對沙體澆汙水後的影響。
3、每7天向4桶內澆汙水一次，每次分別澆汙水7.5公斤，相當於平均1天澆汙水4毫米。
4、至種子埋下後第14天，A桶內種芽破土，4小時後，D桶內的種芽破土，B桶直至第19天才破土出芽，而且只出了1棵苗，翻開沙層找到埋下的種子，發現芽胞凸出發黴變色，說明已壞死。A桶、D桶的2棵種子都出2棵芽。至下種後45天，A桶、D桶內的苗都已長過0.35米，B桶內的苗才長到21釐米，且瘦小纖細。此時停止向A、B、D桶澆汙水。
5、停止澆汙後9天，B桶內的玉米苗開始向外側卷葉，種苗顏色開始變淡，到11天，呈枯黃色。期間A、D兩桶內的苗，A桶增長了5釐米，D桶增長了7釐米，停止澆水後，A桶近18天，D桶24天，桶內的苗才開始枯萎，漸漸死亡。
6、C桶的汙水一直澆到9月30日才停止，但到9月23日，已向C桶澆汙9次時，用強風吹桶內的沙子乾燥後，仍四處亂跑，沙子仍沒有凝結起來。為了趕在天冷結束實驗，我們採用每天向C桶澆汙兩次，每次澆汙後同樣用強風吹乾，這樣每澆一天就相當於兩周澆汙的總量。
7、從24日起我們開始每天澆兩次。只澆了兩天後，再用強風吹沙體表面就不再亂動，而是只幾小片在動，但動的面積較小也不深。又澆了兩天，沙體表面就形成了很薄的泥膜風也吹不動了。又澆了兩天，強風徹底吹不動了，翻開泥層，發現沙間有大量的幹泥連接沙粒，使沙體穩定，到此停止了實驗。
對這個實驗我們進行了仔細的分析研究，D桶內裝的是大地的土，比較適合作物生長。A桶內已先澆了平均約2000毫米的汙水，並進行了翻動攪拌。但A桶內是沙子，D桶內是大地較好的土壤，D桶出苗卻沒有A桶快，長勢旗鼓相當，死亡卻是A桶的快一點，這是為什麼呢？分析原因之一，A桶內苗出的早是因先期所澆的2000毫米汙水乾燥後殘留的汙泥中有大量的有機肥，同時A桶的汙泥與沙子均勻攪拌後使沙體有了較強的保水能力，這些肥料和水供給了種子，加上適合的溫度，使A桶的種子發芽長勢都很好。D桶內土壤雖具極強的保水能力，但肥力不如A桶。
原因之二，停止澆汙水後，D桶內的苗能繼續增高7釐米，24天後才枯死。說明它保持水分的能力強於A桶，而A桶必定是由大量沙子組成的，沙間可以容納汙泥和水，沙粒中卻無法象土壤那樣可容納大量的水，所以造成A桶內的苗比D桶的苗提前6天枯萎死亡。
A桶的各種情況又強於B桶。同時澆汙，種子出苗比A桶、D桶晚了5天多，且長勢相差太多，出苗又不齊，而且停止澆汙後只11天就開始枯萎。主要原因是沙子無法保持水分，所澆的汙水很快就滲濾或揮發了，種子能吸收到的較少，但滲到下面的水分因溫度較高，揮發時仍可給種子帶來水分，可促進種子發芽。但因每次的澆汙周期較長，其間的很長時間種苗獲得的水分少，所以其長勢緩慢、纖細，停止澆汙後，因沙體保水能力差，無法供給種苗生長的水分，造成種苗很快就死亡了。
C桶內汙水澆了9次，強風吹乾後仍亂跑，直到又澆了4次才開始部分穩定，再澆4次後才穩定住，最後澆過4次後沙體表面已形成泥膜，強風再吹不動了。其主要原因是汙水中的汙泥懸浮物等滲入沙體淺層，達到一定量時，就填塞了沙間縫隙，沙子與泥結成了塊，使沙子無法再動了。
這個實驗很粗簡，但卻達到了我們的目的。實驗之前我們無法確定的是，汙水中的汙泥對沙體到底有沒有什麼作用？汙水澆在沙漠後，植物能不能生長成活？經過這次實驗我們確定了汙水中的汙泥在沙漠中形成一定量後，可將沙體改變成沙土結構。汙水中的汙泥等滲入沙體淺層，可以阻塞沙間縫隙，起到穩定沙漠保持水分的作用，沙漠均勻澆汙後，作物就可以生長，這個結論確定了沙漠種植植被所需要的就是汙水。
將汙水長期、均勻、適量地澆灌在沙體上，使沙體長期保持溼潤狀態，強風就無法吹動沙體。日積月累，沙體表面就會產生一層汙泥，沙間也會滲入大量的淤泥，使沙與淤泥結合一體。經過翻耕，沙漠淺層就形成沙泥層，使沙漠具有一定的保水能力，汙水中所含的有機肥將促使植物快速生長。如能長期養護沙漠中的植被，沙漠也就穩定了，也就確定了以汙水治理沙漠技術的可行性。
汙水治理沙漠的效果分析在發明人所做的實驗中發現，汙水噴灑在沙體後，大部分汙水滲濾到沙間及沙下，少部分通過蒸發形式被風吹走或被植物吸收，蒸發或植物吸收的汙水已得到淨化，要說明的就是滲入沙間及沙體下的汙水。
當汙水與沙漠接觸後，其中所含的懸浮固體，金屬病原體多數將被吸附，沉積在沙體淺層最終被去除。有機物將通過植物、微生物吸收降解轉化的形式被去除，也有一部分將隨汙水滲瀝到土層，最終它們將被沙漠下的土壤吸附沉積，就象以土壤為基礎的自然處理系統那樣，對滲濾到土層的汙水進行二次淨化處理，使汙水得到完全淨化。
這其間汙水經過兩次自然處理。假如我們將沙漠處理的過程看做是其下面土壤處理前的一次高級的預處理，然後再由下面的土壤進行最終處理，那麼這兩個處理階段處理的效果必須要強於其它任何自然處理系統的效果，正是這次高級的預處理，將汙水中的廢物留在沙體淺層，而這些廢物正是營養沙漠，提高保持能力和各種植物賴以成長的助長肥料。
上述分析表明，大量的汙水施於沙漠後，沙漠上的植物及其下的土壤三者將共同對汙水進行治理，使汙水最終得到淨化。
綜上所述，我們將汙水中的沉積物，汙泥、懸汙物做為連接沙與沙之間的介質，使沙體能夠凝結地一起，提高了保水能力，利用汙水中所含的植物營養物質做種植植物的養分，在沙漠上進行全面的種植，使沙漠表面形成最終的綠色植被保護體系，徹底穩固沙漠，這充分地說明了汙水對沙漠的治理和改造效果。
在證明利用汙水可以治理沙漠的事實後，我們還要解決的問題包括汙水的調運、汙水的均勻分布、以汙治沙工程的具體實施以及汙水的最終淨化處理四個問題。以下進行逐一論述。
一、汙水的調運對於汙水的要求，生活汙水可直接用於沙漠澆灌，對容易造成二次汙染的汙水，如化工廠、紡織廠、造紙廠等企業排出的汙水，需要進行處理，去除造成二次汙染的物質後，才能使用。
調運汙水是一項浩大的工程，其間涉及到汙水的集中，調運及分汙管網的鋪設，提升中轉，相應配套動力設施的建設，每一項都要付出巨大的人、財、物力，而且回收期長。沙漠面積越大，調運量就大，也就越分散，投入資金就大，其中，每一塊沙漠的治理都要有相應調運量的一條或幾條調運管線，才能滿足沙漠治理的需要。
對於幾萬平方公裡的中型沙漠，如內蒙古的渾善達克沙地、科爾沁沙地、陝西的毛烏素沙漠、新疆的古爾班通古特沙漠等，它們的周邊百公裡左右都有上百萬、幾百萬以上人口的大中城市。將這些城市及其周邊中小縣市的汙水合理利用於沙漠治理，基本可以滿足它們各自的要求。
但是，由於我國沙漠與非沙化地區人口居住不成比例，越往西人口密度越小，沙漠越密集、面積越大，往東沙漠面積越小越稀，人口卻比較集中。這樣向東部的小塊沙漠調運汙水就容易些，中西部地區向沙漠調運汙水的距離遠，難度就大。
特別是我國的地理位置、地勢環境西高東低，更影響東汙西調工程的建設。所以，在肯定「以汙治沙」技術的同時，要認識到這種治理方法的艱難性和意義。而且，在沒有經過小塊沙漠切實治理之前，對西部面積大、較集中的沙漠不能採用「以汙治沙」技術治理，等小塊沙漠治理總結出經驗，有了更多可參照的實例和技術，才可以大面積、全面地引調汙水進行治理。
對中小型沙漠、沙地可利用其周邊大中城市較近，可調汙水量大、工程費用少的特點進行治理，如科爾沁沙漠，總面積約32809平方公裡，其北有通遼78萬多人，東南有瀋陽481萬人，東北有四平46萬人、長春286萬人，臨近有6-7個可調汙水的旗縣，總計人口1000餘萬人，日可調汙水100萬立方米左右，這些汙水基本可以滿足對科爾沁沙漠的分期治理。
再如，渾善達克沙漠，其南400公裡是北京，北京的常住人口加旅遊暫住人口1200萬人以上，加沿途及沙漠周邊十幾個市縣，日產出汙水不低於150萬立方米，如合理使用就可滿足對它的分期治理。
但是，對毛烏素沙漠的治理，要考慮的問題就多了，它的北面是庫布齊沙漠，西及西北有騰格里沙漠，巴丹吉林沙漠和中央戈壁，而巴丹吉林沙漠和中央戈壁周邊連一座中型城市都沒有，所以在制定引汙工程時，即要考慮就近就利引汙，又要兼顧其它沙漠的治理是引汙治理沙漠、沙地的重要環節，也是最終是否能全面根治沙漠的關鍵問題。
(一)汙水的調運量經計算，將所有的沙漠周邊100公裡以內城市、縣鎮的汙水都調入各個沙漠，沙漠也能吞吐得了，也就是說沙漠周邊的汙水全部可以調入沙漠，可調汙水量小治理的面積就小速度自然要慢。所以無論沙漠周邊產出多少汙水都可以向沙漠調運。
但是對任何一塊沙漠的治理都要有計劃，假如一塊沙漠調運量過大，幾年、十幾年沙漠全部形成植被後，它的需要量會自然減少，這樣超量的汙水就沒有消化的地方了。有這樣一個計算調運量的方法，沙漠分幾期治理，每期治理的面積乘單位面積澆灌量，加上5-6年增加治理面積乘單位面積澆灌量。這其中不計算季節變化的澆灌量，如降雨量，因為無論哪一個季節」以汙治沙」技術都需要大量的汙水。
將汙水用於沙漠治理後，我們不能再將汙水看成是廢棄物，而應將其視為能夠改造沙漠的寶貴資源。合理地使用它保護它，合理地計算它的總調運量，每區片沙漠的使用量及發展治理的使用量。並預計出總調汙量可以滿足多少年，多大面積沙漠的一次治理，到幾年後如何利用有限的汙水發展治理面積，一般來說總調汙量起碼要滿足5年治理的總面積，這樣5年前種植的植被形成後需水量逐漸減少，才能發展治理面積，達到保一治一的效果。
其中，沙漠沙體的厚度遠遠超過沙地沙體的厚度，沙漠的單位面積需水量大於沙地的單位面積需水量。所以，對沙體厚度超過40米的沙漠，日平均澆汙水不能低於7毫米，否則植物仍很難成活。
(二)、對原汙水的集中預處理沙漠隨著「以汙治沙」技術的實施就不斷地需要汙水，每天都要在沙漠上均勻澆灌，汙水調運後，調運系統取代了城市汙水處理系統，無論被調汙水的城市是否建有汙水處理廠，其城市汙水的主流將進入引汙治沙工程，這樣調運系統一天都不能停止。原來建有汙水處理廠的城市，可將處理廠做為治沙不能直接使用含大量化學品企業的定向處理廠。沒有汙水處理廠的城市汙水可建立一個汙水集中站，集中站即可以對汙水進行預處理，也可以大量集中汙水，然後將汙水引入沙漠。
確定了某一城市可提供汙水後，要對汙水進行集中。目前各大中城市一般都建有一個或幾個汙水處理廠，其城市所產生的汙水比較集中，可將預處理後的汙水直接引入調汙管網。對沒有汙水處理廠的中小型市鎮，可建立一個具有預處理能力的中轉集中儲存池，預處理後將汙水引入調汙管網。
集中儲存池的建造沒有太多的要求，只要有相當於日產汙量1.5-2倍的容積，儲存池中推動汙水進入引汙管的壓力泵和相應的動力就可以。
引汙治沙工程對所需汙水預處理的要求很低，只要汙水中沒有大的沙石塊、金屬塊、大塊纖維、硬雜物就可以。去除這些廢棄物只要在臨近集中儲存池的進汙口處加幾道格柵就可以。決不要將汙泥、懸浮固體沉積下來，因為治理沙漠很需要這些物質。
去除沙碩、石塊、金屬、布片等雜物的目的是防止大量的雜物隨紊流汙水在管道中，竄流損毀調汙管道。特別是這些雜物進入泵站時會損壞動力設備，更容易堵塞噴汙龍頭。
(三)、引汙管網的鋪設引汙管網的鋪設與引水工程大同小異，從汙水的集中儲存開始，鋪向沙漠腹地。其間由於海撥落差及山脈阻隔關係，調運管線中要建立相應的提升中轉泵站，提升中轉泵站類似水塔，沙漠內還要建分汙壓力泵站、集中儲存池、分汙網和最終的生物汙水處理系統和淨化後的儲存池等。
汙水調運管道的鋪設是一個有挑戰性的工程，就近就利調運汙水的管道難度不大，百公裡以內鋪設管道工程的造價也不高，而且見效快。唯有遠距離調運工程難，其難度可稱為愚公移山。「以汙治沙」技術所需要的是大量的汙水，工程質量壽命是很主要的，可以採用壓力管道技術保證所調汙水中途不流失、不滲漏就比較容易些，這種管道技術會使汙水調運容易一些。否則大量動力調運的汙水大量流失，造成沿途汙染，而且無法滿足治沙的需要。所以，採用壓力管道技術鋪設調汙管道比較合理。
(四)、汙水調運分布工程的動力設備遠距離汙水調運途中要經過多次的提升、中轉、推進，汙水才能進入沙漠。建立相應推進泵站是必然的，泵站的正常運轉和均勻地向沙漠分布汙水都要大量的動力支持，這其間就要架設電力線纜。距電力網較遠的泵站及沙漠內部的分汙系統還要有變電設施及相應的配電設備，以滿足作業的需要。
二、均勻分布汙水(一)、分汙方式沙漠中分汙管網的設計主要有兩種一種是一根橫向多根縱向主幹管或一根縱向多根橫向主幹管十字交叉的分汙網。另一種是沿沙漠邊沿分區域鋪設分汙管，最後合圍連接起來的環形主幹管。這兩種分汙方式中的十字交叉分汙形式，適應面較廣，特別對小型沙漠能夠進行一次性治理的，使用十字交叉分汙網的治理效果更好，環形分汙網較適合大型沙漠的分期分片治理。
十字交叉分汙網採用一根與多根主幹管交叉的形式，將沙漠平均分成多少塊，由這一塊中的主幹管向兩側鋪設分汙管，分汙管的兩側再鋪設終端分汙管，由終端分汙管向地面引出高壓噴汙管和噴汙龍頭，這其中每個噴汙龍頭所覆蓋的沙漠面積基本相等。
由於主幹管的推動動力有限，無法將大量的汙水推動並噴出龍頭。另外為了調節沙漠的澆灌時間和面積，在主幹管向每個分汙管給水的連接點要建立一個小型儲存池，小型儲存池的容量應能容納所負載區10天左右的澆灌總量。它的另一個作用就是將汙水2次加壓輸送到終端分汙管，並均勻噴灑在需要澆灌的沙漠上。所以，小型儲存儲存池就叫壓力泵站。
壓力泵站的建立要根據它的壓力能力確定它的負載面積。即不能小馬拉大車，也不能大馬拉小車，小馬拉大車就會出現分汙不均，有的地方噴汙量過多，有的地方根本沒有噴到。大馬拉小車容易造成能源浪費，更容易損壞分汙管網及動力設備。最合適的就是根據泵站的壓力強度精確地計算出每個壓力泵站的負載面積，然後在這一負載區域內建立壓力泵站。
對壓力泵站的要求就是要有防寒能力，冬季時不能因低溫影響正常運行。另外在壓力泵站的壓力管道上要安裝一個回抽泵，進入封凍期後，壓力泵站輸送到各終端分汙管及露出地面的噴汙管和噴汙龍頭一旦存水，就會被凍死，影響正常噴汙，所以，當壓力泵停止工作時，各管道中的水應及時回抽，以防止管網被凍。
環形分汙管的工作原理和設計與「十字交叉」分汙網沒有太大的區別。只是在大型沙漠的治理過程中，由於汙水量有限無法滿足大面積的治理，只好就近將汙水分布開，待根治了一塊，再向兩側延伸，最後使各區片管道對接成一個環形，再向內部發展治理。其間也同樣要建立壓力泵站、分汙管、終端分汙管、噴汙龍頭等等。
(二)、分汙管網大面積分布汙水，使汙水均勻覆蓋在沙漠上是「以汙治沙」技術中較難實施的一個細節性問題。汙水不同於淨水，其間滲雜較多的雜物，分汙終埠細，雜物很容易將分汙口堵死，所以分汙口的設計要合理，以避免堵塞。另外，沙漠治到哪裡，分汙管網就要建到哪裡，這樣，沙漠中的分汙管就要結成網，否則汙水就難以均勻分布。
在設計均勻分布汙水的網絡時，我們否定了挖溝分汙的方法。因為在沙漠內很難挖成走水溝，即使可以挖成很快也會被流沙埋死或被兩側隨水流動的沙子淤塞。另外大量的汙水將浪費在溝內，這樣建分汙網的可能性就只有採用管道分汙的方法了。但管道分汙又有一個要求，就是管道要能承受壓力。
因為，大面積的沙漠澆灌不能採取滴灌的方法，那樣付出的費用就更高。採取高壓遠程噴汙或滴灌的方法比較可行，高壓噴汙網的建立主要是在沙漠中鋪設地下汙水主幹管及向兩側延伸分汙管，將分汙管兩側的終端噴汙管引出地面，然後經噴汙龍頭進行噴汙，終端噴汙管間的距離以終端噴汙管兩側噴汙距離的和為基準，這種方式較適合沙丘較低的沙地。
對沙丘與沙窩落差較大的沙漠，應根據情況將沙丘與沙窩儘可能推平一些再鋪設管道。
均勻地向沙漠分布汙水對分汙管道的要求比較高。其主要要求是能夠承受較大的壓力，使用壽命長，露出地面部分具備防寒功能，整個分汙網應能達到局部和整體自動控制等。比如，現在要向某一區域澆汙水，本負載區壓力泵站的入水口就會自動開啟，其它壓力泵站也都在自動控制中開啟或關閉，需要向那一區域澆汙水就自動打開這一區域的閥門，向負載區壓力泵站注水，同時可以自動控制任何一個壓力泵站向負載區輸送汙水。
這種分汙管網需要一個中央自動控制平臺，哪裡需要澆汙水，需要多大量，可由控制平臺全面控制，只要某一區域將需要量報到控制平臺，馬上就可以向壓力泵站注水，並向需澆灌區域分布汙水。
對分汙管網承受壓力的問題，可以採用最新的壓力管道專利技術，這種技術已經開始使用，而且採用這種技術可以延長管網的使用壽命，至於地面的終端分汙管防寒問題比較好解決，現在已有多種管道防寒技術，可以選擇一種較適合的用於終端分汙管的防寒。
(三)、汙水的均勻分布所謂均勻分布汙水，並不是將整個沙漠全部一次性均勻地噴灑上汙水，而是在已種植植物的區段，或冬季對沙漠進行封閉時分區片均勻分布汙水。我們當然希望有足夠的汙水能一次性將整個沙漠均勻地分布上汙水，特別是冬季，假如整個冬季用汙冰將渾善公達克沙漠全凍上，哪怕只平均凍10毫米厚的冰，直到4月中旬，多大的風也不會再捲起揚沙沙塵暴對遠近四方產生危害，這塊沙地大風季節紋絲不動整個冬季也就得到了控制。
採用「冬封夏治」均勻分布汙水的方式，重點是利用氣候條件，冬季要利用封凍的低溫條件使沙漠處於被封閉狀態，春、夏、秋就是治理階段。當然，治理不能象冬季凍汙水冰那樣全面徹底，這三季汙水重點要分給那些已種植的植物，以確保它們能生長存活。但是這時的氣候條件也很重要，我們所噴澆的汙水重點是讓植物吸收，而不是讓高溫將它揮發掉。所以何時分汙能保證植物可以大量吸收到就是這三季均勻分布汙水的方法。
一塊沙漠有幾萬平方公裡，而所調的汙水卻只夠澆灌幾百平方公裡的沙漠，僅相當於沙漠的1/100左右，又怎麼能全面根治沙漠呢？渾善達克沙地總面積約2.6萬平方公裡，每天的汙水調運量假定為200萬立方米，每7天澆一次，按每次平均澆汙水30毫米計算，200萬立方米可覆蓋面積為500平方公裡，如種苗供應充足，平均每年種植380平方公裡防護林，3年內可種植完成約1150平方公裡的防護林。
但是汙水只能滿足對500平方公裡種植面積的澆灌，如何滿足3年內1150平方公裡甚至整個沙漠2.6萬平方公裡面積的治理呢？其方法是這樣的第一年開始調運的汙水冬封時沿沙漠周邊灑種牧草籽，第二年開春在已長出牧草的周邊區域種植防護林，另外可發展一百多平方公裡的牧草場，沙漠一旦長出茂密的牧草，它的水分蒸發量就會減少。
同時我們可將許多大中城市汙水產出的淤泥攪拌一定量的土後施到種植植被的沙漠上，使這些沙漠迅速起到保水能力。對每一塊沙漠、沙地我們都將堅持林草間作，泥沙澆合，保一治一的多種原則，以迅速提高沙漠的生態功能。沙漠一旦恢復了生態功能，它就具備了一定的保持能力，沙漠植物生長季節所降的雨水加上少量汙水就可以保證所種植物旺盛地生長。這樣事實上所調的汙水至少可一年澆灌1500平方公裡的沙地，而每一塊沙漠具備了保持能力後，它對除雨水外別的澆灌水的需要量就會減少，而我們也會在確保植被旺盛生長的同時，不斷監控和調整對沙漠的澆灌量。
由於生態功能的恢復，使已種植的沙漠每年對汙水的澆灌量都會減少，我們就可以發展下一期的治理。當然在發展治理後可能會遇到意想不到的乾旱年，這時，為了實現保一治一的原則，除用正常調運的汙水進行保護外，還要抽取江河水，甚至要抽地下水進行保護性澆灌，這也是我們強調大量調運汙水的主要原因，因為有了大量的汙水，這些問題就不會出現了。
從另一個角度分析，只要我們全力以赴保護防護林的旺盛生長，到3、5年後防護林具備了防護功能，防護林間的水分揮發量自然要減少，水分揮發量減少，需要的澆灌量也就相應要減少，減少了單位面積的澆灌，自然就可以擴大治理面積。到10年後，先期治理的面積也許不需再澆一滴水就可以正常生長，因為經10年治理它們已徹底恢復了生態功能，那時我們更可以大膽地發展全面治理了。
三、「以汙治沙」技術的實施我國的沙漠主要位於西北部的幾個省區，這裡四季氣候溫差變化較大，是影響引汙分汙工程四季運行的主要因素。春夏秋三季水分揮發量大，冬季氣溫低，容易出現管道被凍現象，一旦管網被凍就會影響工程正常運轉。況且，引汙工程已取代了各調汙城市的汙水處理廠，各城市的汙水就要由引汙工程負責處理，所以引汙工程一天都不能停止。但是沙漠也不是永遠不飽和的，在對沙漠進行有計劃治理時，沙漠會因各種原因不斷地改變它的需要量。比如，沙漠澆過一段時間汙水後，其表面及沙間必然淤積大量的汙泥，使汙水難以向下滲濾，而我們的目的是將沙漠改造成沙土地，當沙漠表面聚積大量汙泥時，就要對沙漠進行翻耕，以提高沙漠保持水分的能力。這個過程中沙漠就會出現需要量減少，停止到恢復需要量。如果對沙漠進行種植，因種植作物種類及季節的不同，沙漠四季的需水量也會增減。
用冰封閉沙漠的具體實施過程中，所涉及的問題較多。城市汙水每天向沙漠調運的數量幾乎是固定的，但沙漠進入封凍期後，由於必須趕在季風來臨前將沙漠封閉住，此時沙漠的需水量會急劇上升，僅靠汙水很難在進入封凍期到季風來臨前這段時間將沙漠封閉上。即使能封閉上，封的冰層也太薄。雖然冬季水分揮發量小，但不等於不揮發，封閉太薄的冰層經不起大風和太陽的揮發就會露出下面的散沙，使冬封行動前功盡棄。所以儘可能在季風來臨前冰層澆得厚一點是關係冬封方法成敗的關鍵。但其厚度一般在5-50毫米，優選10-50毫米，更優選20-50毫米之間。能夠協助冬封技術實施的方法有兩種1、沙漠進入封凍期前所種植的植物已不需要大量的澆灌，此時如節約用汙水，將汙水儲存在各城市的儲存池中，提升中轉站，沙漠的儲存池，加壓泵站及淨水儲存池中，待封凍時再集中澆在沙漠中，就能一次封閉較大面積的沙漠。
假如所儲存的汙水相當於30天的調汙量，每天調汙約200萬立方米，平均澆汙水冰厚度為10毫米，這些汙水可以封閉6000平方公裡沙漠，這就給後期封閉沙漠減輕了極大的壓力。
這種方法主要是將汙水提前儲存在淨水儲存池中。淨水儲存池實際就相當於一個小水庫，其容量不能低於30天的調汙總量。淨水儲存池存滿水後，城市和沙漠的集中儲存池、中轉泵站、加壓泵站也可以儲存一部分汙水。無論此時進入封凍期沒有，都可以正常澆汙，這樣可以保證沙漠進入封凍期時處在溼潤狀態。
2、進入封凍期後，其臨近江河水用於農業生產及各方面使用的抽取量將減少或停止。到季風來臨前可以大量地抽取江河水，協助汙水封閉沙漠。假如每天能抽取400萬立方米的江河水，按季風來臨前40天計算，所抽的江河水就能將16000平方公裡的沙漠封閉在10毫米厚的冰蓋下。
這期間，40天所調的汙水又能封閉8000平方公裡沙漠，這樣季風來臨前至少可將30000平方公裡沙漠封閉在10毫米厚的冰蓋下，此後的汙水就是維持冰蓋的穩定，發展冰蓋面積和厚度了。
如果沙漠的面積大，可將一次性澆冰的厚度減少到5毫米，這樣澆汙水冰的面積就會擴大一倍。比如渾善達克沙漠的總面積約2.6萬平方公裡，季風來臨前按上述方法儲存大量的汙水，並能抽調大量的淨水，就可將整個沙地封閉在5毫米厚的冰蓋下，而此後調來的大量汙水可以加厚冰蓋的厚度。
冬封過程中的另一個問題就是每一年的封閉時機，一般來說引汙分汙工程的竣工期大約都會在秋季結束，此時正迎合了冬封的時機，將大量的汙水調入沙漠後先進行儲存，待各儲存池存滿汙水時，開始向沙漠澆汙水，同時可以從江河中抽水進行澆灌，以保持沙漠的溼潤。進入封凍期後就將所儲存的汙水加江河水集中噴灑在沙漠上，使它們結冰，將沙漠封閉上。
這個過程和全面封閉沙漠至少要堅持5年，5年後所種植的防護體系發揮功能了，這些防護體系就可以停止冬封，冬封的面積主要是那些還沒有形成植被的沙漠，隨著治理面積的不斷擴大，需要冬封的面積將越來越小。
春季氣候轉暖，沙漠上澆出的汙水冰蓋開始解凍，除去少量揮發的，其它的汙水都將滲進沙體，汙水中的汙泥也將滲入沙層或殘留在沙漠表面，形成一層很薄的汙泥。但是從春季植被種植後，這些面積就不能全部澆汙水，因為已種植和發展種植的治理面積將需要大量汙水澆灌，在種植養護季節，汙水將主要用於已種植和發展種植的沙漠上。
「以汙治沙」技術所確定的四季運行方式是冬季用汙水大面積封閉沙漠，春、夏、秋季重點治理分期治理的區域。在種植養護季節，汙水將主要用於已種植和發展種植的沙漠中。但這三季因氣候溫度變化的影響，分汙方式也略有不同。春、秋兩季風大，此時水分隨風揮發量大，為了儘量不讓風帶走表層沙子和水分，對來風方向的先期治理是很重要的，特別是來風向防護林帶的種植極為重要。
夏季雖風較小，但沙漠地區十分炎熱，水分揮發快，揮發量也大，但沙漠較穩定。此時如採用子午作息方式會有一定好處，所謂子午作息，就是在午夜後開始澆灌到中午時停止。這樣做的好處在於日出後，沙體內有較大的水分，使沙體升溫的速度減慢，使植物可以大量的吸收水分。而且要根據沙漠、沙地的不同條件和要求調節澆汙量和澆灌周期，不能盲目推進，要達到根治一塊推進一塊的蠶食方法，才能對沙漠進行有效治理。
從帕米爾高原以東分布著大小14塊總面積168.9多萬平方公裡的沙漠、沙地、戈壁，若將這些沙化地改造成良田綠地，對我國西部地區經濟的發展將起到決定性的作用。
但是，改造沙漠並非一朝一夕的事，由於調運工程和所能調運的汙水有限，沙漠的年治理面積也是有限的。只有一個區段的植被形成後，才能發展下一期的治理，而且每一塊沙漠沙地的治理方式都有所不同，種植方式也不同。
一般說來，沙漠種植的第一步就是種植防護林，而防護林的種植應採用從外向內的方式，先種植外圍防護林，然後種植沙漠內部的防護林網，最後再種植防護林網間的植被。
要治理沙漠就要本著除惡務盡的原則。沿沙漠外圍先用防護林帶將整個沙漠合圍起來是起碼的工作，然後再進行內部的治理。沙漠外圍的防護林帶比內部防護林網的種植要容易些，沙漠外圍因有泥土或沙層非常薄，經翻耕後沙與土混合在一起，再澆汙水，這種條件非常有利於樹木生長，汙水中的有機肥料更有助於防護林的生長。
沙漠周邊的防護林寬度一般在50-150米就可以，林間的株行間距應根據所種樹種的不同來決定，但有一個問題要說明，由於有了大量的澆灌水和有機肥，沙漠防護林木長勢就不同以往所種植林木的長勢，應將其視為正常土地，肥力好的環境生長的樹木，要用生長速度快，根、莖、葉發達的長勢確定防護林的種植。
如果有大量的防護林種苗，一個中型沙漠的外圍防護林3-4個月就可以種植完，這樣第一年還可以完成大面積內部防護林網的種植，整個防護林網三年左右就可以種植完，5年後，從外圍防護林帶到內部防護林網的防護功能就會一年比一年強。
沙漠內部防護林網的間距按0.2-1×0.2-1公裡長寬種植就可以。對冬季季風特別強的沙漠，防護林網的間距可根據情況調整。防護林網種植的寬度3-5米就可以，中間有路的防護林網兩側則各種3-5米寬的林帶，這樣整個沙漠就會被縱橫交錯的防護林網隔斷成0.2-1×0.2-1公裡的小塊沙漠。防護林網具備防護功能後，它們就真正成了孤立無援的小塊沙漠，這時就更有利於每個小塊的有計劃種植治理了。
沙漠的防護林種植完成後，就要對各防護林網隔斷開的小塊沙漠進行種植治理，在幾萬平方公裡的沙漠中不可能只種一兩種植物，按植物類別起碼要種植樹木，作物及飼草等，原則上，除去防護林所佔去的面積外，我們將在沙漠中分別種植這三類植物。
為了加強整體的防護功能和長期的經濟收益，在季風來向的防護網中種植佔總面積近1/3左右的速生經濟類林木，這樣即可以加強防風固沙的功能，也能保證治沙的收益，另外近1/3的面積，可以種植牧草來飼養牲畜，提高經濟收入的同時，可以使沙漠快速形成植被。
另外近1/3左右的沙漠採用泥沙澆合，大量澆汙水的方法使沙漠具備了一定的保持水分的能力，可以將這些沙地種植農作物。但我國沙漠地區所能種植的作物種類較少，主要適合種植的作物有小麥、蔬菜等，當然種植這類作物要使沙漠具備一定功能後才可以種植。
事實上，沙漠中最容易種植的植被，而且須水量小的就是種植牧草和樹木。但由於樹木種苗供應量的影響，我們有一個林草間作的方法，就是將沙漠先種植牧草，等有了充足的樹苗再在草皮上種植樹木，這樣可以使沙漠更加穩定，而且同樣的澆灌量可以供養兩種植物，一高一低兩種植物一個能防風一個能固沙。
總之，沙漠種植的最後是70％林草間作，30％左右是林農間作，最終治理的效果就是沙漠改變成沙土地。表面是牧草和大片的人工林區，其間少部分是農作物，整個沙漠都將被植物覆蓋上，使沙漠在種植改造的作用下得到徹底改變。
林草間作的方式主要是考慮在防護林發生作用前，很多沙漠的春、夏、秋三季仍處在裸露狀態，而所調的汙水又不能全部都用在所種植的防護林上，而且如將防護林種植在草坪上對恢復沙漠的生態功能會有更大的促進作用。它的主要方法是在冬封前就將草籽灑在種植養護剩餘汙水所能顧及的區域，使這些草粒吸收化凍後的大量水分發芽成長。2-3年後，這些草地已具備了一定的規模，經過幾次的枯榮，它們也具備了一定的根基，此時防護林也已種植完成，這時再在草地上種植上速生經濟類林木。
如將沙漠除預留出的1/3種植農業作物，其它的2/3先種植草，後在草地上加種林木，這可使沙漠治理後就沒有裸露的地方，全部處在植被的覆蓋下。另外林草間作方式可以減少水分蒸發，提高沙漠保持能力，使沙漠短期內可形成植被，繼而種植經濟類植物提高治理沙漠的收入。
以下是在沙漠中種植的幾種方式1、方格防護林的先期種植方格防護林就是沙漠內的分汙網如能一次建立，沙漠的各部位都可以得到汙水，此時沙漠周邊要先種植防護林。同時，根據沙漠中季風情況種植沙漠內部的方格防護林網，將周邊防護林和方格防護林網做為一期工程。方格防護林網類似於農村的鄉間路，兩側各3-10米，優選4-5米寬的帶狀防護林，中間4-5米的路，這種方格防護林網的目的就是林網的需水量小、可在短期內使整個沙漠被控制在防護林中。
首先在沙漠周邊種植速生的防護林，用防護林帶將沙漠包圍住，然後在沙漠內按方格形種植防護林網。這種方法的治理效果較明顯，是根治小塊沙漠、沙地比較理想的方法。
2、合圍的方式合圍的方式適合汙水調運較分散，調運方向不同的沙漠、沙地。由於汙水調運的方向不同，沒有必要再把它們集中起來，採用就近分汙的方法比較節約費用。將總調汙量計算後，由各分支調汙管負責其就近區域外圍防護林及內部沙漠治理種植的澆灌。一期工程的重點仍是外圍防護林的種植，滿足外圍防護林種植的需要後，再向內部發展，這種方法也較適合中小型沙漠沙漠、沙地的治理。
3、步步為營的方式步步為營的方式比較適合大面積沙漠的治理。因為大型沙漠周邊種植要鋪設幾千公裡的分汙管線才能滿足澆灌用水。而且，即使有了管道也沒有那麼多汙水，所以，採用治理一塊澆灌一塊的方法比較合理。每一期治理就將所能治理的周邊及內部種上防護林網。冬季在這些林網中間灑上草粒後向林網格內澆汙水，使這些空格開春後能長出草，降低水分揮發，加快沙漠的治理速度。這種方法的好處在於治一塊可以保一塊，見效也很快。
總之，無論採用哪一種方式，治理沙漠的第一步就是給沙漠種植上防護林網。當然也可以全部都種植林木，使整個沙漠治理後成為林區，這自然很好。但林農、林草間作的方式考慮的是有了汙水後沒有那麼多的樹苗，所以採用間作的方式。當然如能將植物基因工程技術應用到治沙種苗培育上是最理想的。
植物基因工程技術是一種新興的高科技產業，該技術以無種無性，細胞與遺傳物質重新組合的方式進行繁育，很多種植物都可以快速、大量地進行克隆繁殖，所培育的種苗只需三個月就可移栽，每年在溫室中可多次培植，成活率較高。
由於這種技術的出現，給我們在沙漠種植各種林木提供了廣擴的空間。如能將此項技術用於治理沙漠中，將大大加快沙漠治理的速度。目前北京林業大學良種繁殖中心的羅小芬教授率領的科研組已培育出了幾個品種。如能將發展方向轉移到「以汙治沙」技術所需的物種繁育上，對治理沙漠將起到極大的促進作用。
通過以上敘述可以得知，在連續5年採用冬封夏治後，就可以將沙漠基本變成由樹、草、農作物全部覆蓋的土地，從而達到徹底根治沙漠的目的，5年後可以不再採取冬封技術，只需採用相應的夏治方法，保住所種植的植被。10年以後甚至不需要再澆一滴水。
對於無封凍期和封凍期短的沙漠，除了不採取冬封措施以外，其它方法大致相同。在全部沙漠得到泥沙澆合或澆灌足夠的汙水並進行種植後，只需採取相應的以水種養、保一治一等夏治措施，經5年的治理後，也能使沙漠轉化為植物覆蓋的沙地。
四、生物汙水處理方法以沙漠治理汙水的過程中有一個很重要的環節，就是利用植物吸收、吸附、轉化汙水中的有機營養物質。但很多植物是一年生草本植物，它們都要從發芽走向成熟並枯萎。這其間它們所需的肥力，水分都不相同。這就要求在各個季節所澆灌的汙水量有所不同，作物需水量大時要加大澆灌量，需水量小時就要減少或停止澆灌。
但是，我們鋪設引汙管網取代了城市汙水處理廠，作物需水量小時，即不能減少調運量，更不能停止調運汙水，否則城市的汙水將無法處理。
為此，治理工程必須設計一個調節季節需要的汙水處理系統及儲備池。
儲備池的主要功能是儲存處理後的水，在作物需要肥力較低的淨水澆灌或需水量大又無法增加調汙量時，抽調其間所存的淨水進行澆灌。特別是冬封前，儲存池要儲存大量的汙水，已備封凍後對沙漠進行突擊封閉。
汙水最終處理系統和蓄水儲存池一般都應建在沙漠的中心部位。當分汙量減少或停止時可將剩餘或所調的全部汙水經主幹管引人處理系統進行處理，汙水處理淨化後，再排入儲存池。
這個環節對汙水服務於農田種植更加重要，特別是水稻的種植，用預處理的汙水容易造成二次汙染。所以」以汙治沙」或服務於農田作業都要有一個汙水處理系統。為此，我們設計了生物汙水處理系統。
生活廢水可以直接進入本系統，但對於化工廠、紡織廠、冶煉廠等造成二次汙染的汙水需要進行處理去除有害物質後，才能進入本系統。該系統流程簡述如下原汙水經格柵阻擋大顆粒懸浮物和固體塊狀物後通過源汙管進入一級沉澱池，一級沉澱池的表層液進入二級沉澱池，一級、二級沉澱池均設有過濾網，一級、二級沉澱池的沉澱經輸汙泵輸送到固體汙物儲存池，過濾後二級沉澱池的表層液經分汙管平均分配到100-2000個小沉澱池中，其中小沉澱池依次向前設有一個比一個高的，但都不能高過河岸的壩，壩內的水要流出去，水位必須蔓過壩的高度，才能向下流，如此使水流速控制在0.15米/分鐘內。各小沉澱池的水匯集進入多個植物處理區，再經多個生物處理區，返回紫外線照射池，最後進入儲備池。
該系統可以設計為圓形或方形處理系統，設計規模為200×200米的圓形處理系統參見附圖3。
圖形說明如下1源汙管2一級沉澱池3二級沉澱池4紫外光處理池5固體汙物儲存池6一級分汙管7二級分汙管8農田灌溉用水管9最內層生物處理區10抽汙管道11從內層植物處理區向外層植物處理區循環的過水天橋12從外層生物處理區向內層生物處理區循環的過水天橋13植物處理區14生物處理區15植物處理區內的雙向臺階，統一的高度，平均間隔40米一個。
16生物處理區內的單向臺階，分7種高度，平均間隔40米一個。
17小沉積池，長10米，內圈弧長0.8米，外圈自然展開。圖中只畫了四個。
18小沉積池，長10米，內圈弧長0.8米，外圈自然展開。圖中只畫了四個。
19小沉積池，長10米，內圈弧長0.8米，外圈自然展開。圖中只畫了四個。
20二級滲水管，向小沉積池排水用的環形管道，與一二級分汙管相接。
圓形處理系統的水流向見附圖4。
方形處理處理系統的整體圖如附圖5所示，它的流程與圓形系統相同，只是形狀不同。
本處理方法的特點如下1、生物汙水處理系統以土壤、沙石基質為主，但汙水在沒有進行生物吸收，降解之前，被控制無法滲入下面的土壤或沙層，基質表層是用沙漿水泥封閉的。
2、為確實達到沉積、過濾的要求，將兩個原汙儲存池預處理後排出的汙水化整為零，平均分配到數百到數千個(處理量越大，小池越多)的半封閉小池中，作沉積、過濾處理。經過大面積、長時間處理的汙水水位超出小沉積池容量後，表層汙水進入水生植物處理區，進行植物處理。
3、農田抗旱澆灌所建立的生物汙水處理系統要根據汙水的日平均產出量設計處理系統容量。例如5萬人的處理系統，按每人日均產汙水30-40公斤，系統日處理能力2500立方米，整個系統能容納2萬立方米以上的汙水，相當於5萬人10-13天的總排汙量。也就是說，每一滴汙水都須在處理區接受10-13天的各種淨化處理過程，才能排放出去，5萬人的處理系統約佔地210×210米。對用於沙漠治理的生物汙水處理系統要根據汙水的日平均調運量進行設計。但由於治理沙漠的汙水來自不同的方向，且調運量較大，所要建的處理系統就大，也不只建一個處理系統。但每個處理系統的處理時間都應相同，才能達到最終淨化的目的。
4、據研究證實，土壤、沙石、水生生物，有極強的過濾、沉積、吸附汙水中營養物質、沉積物、化學品、金屬的作用，在不使用化學品和不生產有害副產物的情況下，可達到或超過常規系統的處理標準。系統中的生物處理區就是綜合處理區，即有生物吸食、分解、轉化，也有沙石、土壤的滲濾、吸附、沉積。
5、實驗證明，在相對溫度較高，汙水處於基本靜止情況下，稠性汙水30小時左右可以瀝至透光度較好的狀態，非稠性汙水只須6-8小時。也就是說，經過預處理的汙水在基本靜止的狀態下要6-30小時以上才能瀝清，再進行生物處理，紫外光殺菌滅毒等。只要在設計上不使汙水紊流，汙水經過8天以上的各種處理，完全可以達到排放標準。生物汙水處理系統採用改變水流自然規律，控制水流向上運動的方法，以底層未徹底沉積的汙水推動表層較清的汙水向上流。使汙水處於基本靜止狀態，將汙水滯留在處理區至少10-13天，流速控制在0.015米/秒以內，使汙水能夠得到處理區內動植物充分的淨化處理。
6、在紫外線殺菌池內有一個與儲備池連接的管道，當最終殺菌滅毒處理的已淨化水達到一定高度時，可自動向儲備池排放，這些已淨化的水將在沙漠或農田用水峰期引出，做應急使用。
7、在整個處理系統中，除過濾沉積池，懸浮固體、沉積物儲存池，紫外光淨化池及生物處理區露出地面外，其餘大部分都處在地下以土封蓋的半封閉狀態。其上可培植各種植物幼苗，供治理沙漠及農田種植使用。整個系統覆蓋在低棚日光溫室中，使處理系統不受季節、氣候變化的影響，同時有利於水生生物的生長，四季發揮它們的作用。日光溫室即作為綠化種苗繁育或蔬菜及其它經濟作物溫室，也可以保護處理系統的四季運行。
8、系統與溫室相互作用、互相補充，處理系統為溫室作物提供肥料及澆灌；溫室為系統提供均衡的溫度、防護及充足的陽光，使處理區始終處在最佳工作狀態。同時也保證了溫室內的種苗及作物四季生長，在不施用任何化學肥料的情況下，提高產量，加快生長速度，降低了成本。
汙水中含有大量的營養物，這些物質是肥沃農田營養沙漠，促進植物生長的天然肥料。在發達國家使用預處理後的汙水或原汙水澆灌農田已有一個多世紀的歷史，並收到極好的效益。非沙化地區的汙水處理系統二次儲存池安裝一條農田噴灌管，種植及乾旱季節可以為周邊農田，林地提供含有機肥的澆灌水。將沉積物做有機肥，能提高土壤肥力，減少化肥使用造成新的汙染。這樣可以減少每垧農田施用化肥費用800-1000元，特別是3季種植的地區，無異是為他們建了一個含天然肥料的大水庫。
例如某地種植季節乾旱，日產出汙水5萬立方米，將這些汙水預處理後為他們抗旱澆灌，按每周一次每次平均澆水35毫米，至少可以解決1萬畝農田抗旱問題，確保這一萬畝地無論乾旱多嚴重，都能豐產豐收的同時，節約化肥使用費近100萬元，也避免了因抗旱抽取地下水。
有人擔心，汙水是否可以向地下滲濾，滲濾後能否造成地下汙染，這個問題已經沒有必要討論了。早在100年以前，澳大利亞、德國、美國等就開始使用以土壤為基礎的快速滲濾方法，將汙水預處理後，利用其澆灌農田、牧場。這並沒有造成地下水汙染，反而在農牧業生產中取得了極好的收益。
水受地球引力吸引和其液態平衡的性質，決定了它向下流的特點。但是，在上流水源不斷，前方受阻的情況下，受阻的水位要不斷地向上攀升才能流過去。實驗證明在一條河中設置很多一個比一個高，但都不超過河岸的壩，壩內的水要流出去，水位必須蔓過壩的高度，才能向下流，到達下一個壩又要向上攀升，才能再向下一個壩口流。在水位超過一個比一個高的壩口期間，水流緩慢，水位一步步緩緩向上升，可以把這個過程看做是無動力的水流向上攀升過程。根據這個試驗，在生物處理區設置了多個與地面平的點，做為汙水的原動力點和流向控制點，由於處理區的進出水位控制使汙水不會超過這些點，迫使汙水由此向各處理池傳送。經小池沉積後汙水進入生物處理區時，它的出口處為處理區的最低點，每五個處理池的最後一池池沿為一個基準點，這些池沿就相當於河壩。每個處理池來水沿均低於出水沿，汙水從流向控制點開始將低沿淹沒向各池的高沿攀升。當汙水蔓過五個處理池時，又回到一個低點再進行一次，第一池滿，蔓過，第二池滿，蔓過，第三池……向上攀升過程，整個處理區水位達到可進入紫外線處理池時，這些池沿都淹沒在汙水中，只剩與地面平的點控制汙水流向。
整個汙水處理過程就好象上樓梯一樣，處理區相當於緩臺，一階比一階高，直到將所有的處理池淹沒，這個過程又將小池沉積區分散的汙水集零為整，送入紫外線處理池。要說明的是汙水淹沒的池沿屬正常流動的漫過，最深0.4米，最淺0.01-0.05米，處理系統是按產汙量設計的，汙水只能在排放高峰期達到蔓過池沿，除此時外，處理區處理滲濾24小時，整個系統就又恢復到所有池沿基本都露出來的狀態，當池沿位於水下時，同樣可以控制懸浮固體及沉積物，因為汙水只是從其上蔓過，決不影響每個池的正常淨化處理功能。
以土壤、沙石、生物為基礎的汙水處理技術在國外已有百餘年的歷史了。在長期的治汙過程中，他們總結設計出幾百種處理方法，使用最多的是慢速處理，其次是快速滲濾、表面徑流及水生植物處理系統。雖然已有了這麼多種汙水處理技術、卻因它們各自都存在著某種不足和局限性，如成本造價高，運行費用高，佔地太大，對氣候及降雨敏感等，所以他們仍在尋找最佳處理方案。
生物汙水處理系統的設計，在吸收各種處理技術優點的同時，注重預防、治理的實效性及對沙漠治理和農業抗旱的作用。結合水生生物，土壤等對有機物、化學品、病原體的吸收、分解、轉化及沉積作用，徹底清除汙水中的懸浮固體、有機物、營養物、病原體、有毒化學品、金屬等。生物汙水處理系統去除汙染物的方法如下1、通過兩個沉積儲存池，去除粗大的懸浮固體、沉積物後，由800個過濾小沉積池控制細小懸浮固體及沉積物，使70％以上的懸浮固體、沉積物被滯留在預沉積處理區範圍內。
2、利用植物根部的微生物細菌、沙石、水生生物分解汙水中的有機物、營養物質，降解汙染物。
(1)通過水生植物、細菌、土壤，吸收、轉化去除汙水中的氮，達到脫氮的目的。
(2)採用土壤、植物吸附、沉澱去除汙水中的磷。
3、通過水生生物捕食，紫外線輻射，沉積，吸附去除汙水中的病原體。
4、對於汙水中含有毒化學品、金屬的企業，原則上採取就地治理，如達不到專項治理，溶合在汙水中的金屬、有毒化學品將通過水生植物吸收，土壤吸附、轉化、沉澱等多種方式去除。
5、經過多種處理產生的廢物，做最大量，最合理的利用，使處理系統具有更高的經濟及實用價值。生物汙水處理系統處理汙水產生的大量汙泥經乾燥後可以施用在沙漠上，或做農家肥施用於農田、林地。這些幹泥對樹木、農業作物有極好的促進增長作用。
最後，本發明以渾善達克沙漠為例來闡述本發明。
資料1、中國現有沙漠及沙化土地面積達168.9萬平方公裡，佔國土陸地面積的17.6％，主要分布在北緯35度至50度之間的內陸盆地、高原，形成一條西起塔裡木盆地，東至松嫩平原西部，東西長4500公裡，南北寬約600公裡的沙漠帶。每年2460平方公裡的擴展速度表明中國的沙漠及沙化沒有得到根本遏制。
2、渾善達克沙地位於北京正北400公裡，東西200公裡，南北100公裡。總面積約2.6萬平方公裡，相當於兩個天津市的面積，參見附圖6。1991年到1997年的衛星測量顯示，整個渾善達克的流沙面積已經佔據總面積的93％！更令人憂慮的是，在它外圍的大片草場的沙化率，以年增32％的速度推進。
3、據專家實地考察，張家口洋河中段不足百公裡的範圍內，密布著幾個大的沙漠，總面積在1.4萬公頃以上，每年向北京輸沙近百萬噸。目前沙漠已經入侵燕山腹地豐寧縣的潮白河上遊，最近距北京懷柔縣僅18公裡。
以汙治沙——冬封夏治沙漠地區季風來臨時，已基本進入封凍季節，此時，以城市生活汙水、部分工業汙水及鄰近的江河水澆灌沙地，使沙地處於封凍狀態，控制沙漠的穩定，避免沙塵的危害。開春後採用多種方法對沙漠進行治理。利用汙水中的淤泥和有機質營養沙地，然後種植防風林帶，在防風林帶的中間種植各種植物或農作物，用汙水進行長時間的澆灌，達到根治沙漠的目的。
汙水來源北京、天津、張家口、鄰近旗縣。冬封時可利用附近河流水源。
汙水的運輸和分布從北京修築運汙管，根據地形地勢建立數個加壓提升站。沿途各城市的汙水通過各自的運汙管道匯入主管道，並最終到達沙漠邊沿，建築汙水處理系統和汙水儲存池。在沙地中建築多條分汙管道和高壓噴汙管，將汙水均勻地分布在沙地的需要地區。參見附圖7(一期工程--道路修建和管道鋪設以及汙水處理系統和儲存池的建造)。
治理步驟依照「以汙治沙」和「冬封夏治」實施概要，從2001年開始進行調汙工程勘察設計及建立調汙管道、提升站。到2001年入冬前，除北京之外的其它市縣調汙工程都可以完工，並進行分汙。對渾善達克沙地進行引汙工程建設的同時要建立年產不低於六千萬株防護林種苗培育基地，以供防護林帶、防護林網、速生經濟林木種植的需要。另外大部分自己培植不了的就要當地林農部門支持，以確保每年的種植量。假如每年可調汙水量達到200萬立方米，每年可完成500平方公裡的種植。渾善達克沙地的周邊長度不到800公裡，種植周邊防護林帶寬度約平均100米，防護林帶的總面積不超過80平方公裡，沙漠內0.5×0.5公裡的方格防護林網約8萬個左右，每個防護林網種樹約5000平方米，防護林網的總種植面積不超過400平方公裡。2002年底前可完成480平方公裡防護林帶和防護林網的種植。二期工程建設上風口防護林帶，三期工程建設下風口防護林帶。
2003年-2006年可進行防護林網間沙地的分片治理，即四、五期工程的建設。
至五期工程結束時，整個沙地的防風林網已基本建成，在以後的工程中就可以將汙水大部分應用於後期的林網間沙地的分片治理了。可以在防風林網間種植農作物或牧草等。整體和局部效果圖分別見附圖8和9。
在這其間每年的冬季封凍期，所調的大量汙水都要用於冬季封閉沙地。如我們封凍沙漠的厚度為12毫米，冬季按160天封凍期計算可以用12毫米厚的汙水封閉26560平方公裡的沙地，可以在冬季將整個渾善達克沙地封閉起來。一旦全部把它封閉起來，大風季節產生的沙體流動，揚沙、沙塵現象也就停止了。同時5年中種植的防護林網也將發揮其功能，阻止沙體流動和揚沙、沙塵的形成。
這裡我們要說明一點，沙漠周邊及遠處的森林再大再多，也無法阻止揚沙、沙塵的形成及沙漠的流動發展。只有沙漠內部有了防護林網，才能阻止大風接觸沙體，將沙塵揚起。冬季的冰封方法是維持沙漠內植被沒有形成前的方法，一旦植被形成後，這種方法的作用就會越來越小，直到沙漠徹底得到根治。
另外，生物汙水處理系統和儲存池的建立具有很大的意義。每年將種植區澆灌後剩下的汙水經生物處理後，儲存在池中，進入冬季封凍期再將大量儲存的水抽出澆在沙體中，幫助大面積封凍沙體。這對類似渾善達克沙地這樣沒有大型河流經過的沙地來說，有極重要的意義。
對於渾善達克沙漠的治理來說，如無法將北京甚至天津市的汙水調入沙漠，它的治理是非常艱難的。或許只能仍採用儘量種活一個算一個，死了再種的方法，但不知這種方法何時能阻止沙漠流動和每年揚沙、沙塵的產生。所以，治理渾善達克沙地雖非常艱難，但我們仍認為應以渾善達克沙地為示範治理基地，因為只要經過一個冬季就可以看出「以汙治沙」技術中「冬封夏治」方法的可推廣性和它的實效性。
關於管道的說明在工程的實施過程中，管道的鋪設是一項複雜的工作。在此，只簡單說明在沙地內的管道鋪設情況。
從儲水池引出的分汙管按東西方向鋪設一條主幹管道，沿北方向每隔2公里舖設一條二級分汙管，共約100條(東西200公裡寬)，從二級分汙管引出的高壓噴汙管，每條都是900米，分列在二級分汙管的兩側，呈東西分布，間隔200米，噴汙距離約定在100米，共約5萬條(南北100公裡/200米×100條)。附
圖10顯示了分汙管主幹和二級分汙管及高壓噴汙頭。管道在地下，道路沿管道鋪設，噴汙頭露出地面3-4米，在道路的兩邊種植防風樹種，見附
圖11。
每條高壓噴汙管設一個動力裝置，設5個高壓噴汙頭，每個噴汙頭設8個噴水口，向8面均勻噴灑汙水。噴汙頭共約25萬個。
汙水處理工程流程圖汙水自城市引出後需經過多種方式進行處理，以達到最終使用和灌溉的目的。根據汙水成份的不同，處理步驟也應作相應的改變，本設計的處理流程大致如附
圖12所示。
權利要求
1.一種根治沙漠的方法，它包括A、建立引汙工程和鋪設分汙管網；B、根據冬季沙漠流動大，造成危害嚴重的特點，在冬季季風來臨前通過分汙管網將預處理後的汙水和任選的江河水均勻地澆在封凍的沙漠上，使沙漠表層沙子與汙水結合凍成冰蓋，其厚度在5毫米到100毫米之間，使北方季風和寒流無法再吹動沙漠發展及造成揚沙、沙塵危害，其中冰封的面積可以是局部或全部，取決於汙水的量、沙漠的面積及封凍的厚度；C、在春季冰雪融化後，在澆灌汙水的沙地上進行種植；D、採用以水種養的方式，在沙漠各類植物種植養護的過程中，對所種植區域適時、適量地澆灌預處理後的汙水和經一種生物處理方法處理後的水來營養沙漠，以滿足植被生長的需要，使它們茁壯成長；E、採用保一治一的方式，在沙漠中各類植物種植後，利用預處理後的汙水和經上述生物汙水處理方法處理後的水確保所種植面積的全面成活，並預計出其生長所需的澆灌水，剩餘的汙水再發展下階段的治理，而下階段的種植同樣要達到全面成活，並有足夠支持其生長的澆灌水，再發展另外的治理，保一治一主要是針對以往沙漠種植成活率的問題而提出的保住一塊發展一塊的方法；F、採用泥沙澆合方法，把經生物汙水處理系統產生的淤泥加入適量的幹土製成有機肥，經乾燥後運到沙漠撒勻，厚度為30-50毫米，再向上面澆灑汙水或江河水，使沙泥溶合在一起，迅速提高沙漠的保持能力，因其中合有大量的植物養分，可加速植被生長，同時因沙漠已具有一定的保持能力，所降的雨水加少量的澆灌水就可確保植被生長，其中泥沙澆合實施的範圍可以是沙漠的全部或局部。G、在沙漠四周或上風口的側邊種植寬50-150米的防護林帶；
2.一種根治沙漠的方法，它包括A、建立引汙工程和鋪設分汙管網；B、採用泥沙澆合方法，把經生物汙水處理系統產生的淤泥加入適量的幹土製成有機肥，經乾燥後運到沙漠撒勻，厚度為30-50毫米，再向上面澆灑汙水或江河水，使沙泥溶合在一起，迅速提高沙漠的保持能力，因其中合有大量的植物養分，可加速植被生長，同時因沙漠已具有一定的保持能力，以後所降的雨水加少量的澆灌水就可確保植被生長，其中泥沙澆合實施的範圍可以是沙漠的全部或局部，或者直接澆灌預處理的汙水，其量為100毫米以上，使得可以進行種植，其中實施的時間選擇在春季播種前；C、在泥沙澆合或澆灌汙水的土地上種植；D、採用以水種養的方式，在沙漠各類植物種植養護的過程中，對所種植區域適時、適量地澆灌原汙水和經一種生物處理系統處理原汙水後產生的水來營養沙漠，以滿足植被生長的需要，使它們茁壯成長；E、採用保一治一的方式，在沙漠中各類植物種植後，利用預處理的汙水和經上述生物汙水處理系統處理後產生的水確保所種植面積的全面成活，並預計出其生長所需的澆灌水，剩餘的汙水再發展下階段的治理，而下階段的種植同樣要達到全面成活，並有足夠支持其生長的澆灌水，再發展另外的治理，保一治一主要是針對以往沙漠種植成活率的問題而提出的保住一塊發展一塊的方法。F、首先在沙漠四周或上風口的側邊種植寬50-150米的防護林帶。
3.權利要求1或2所述的根治沙漠的方法，其中所用的預處理後的汙水是去除大顆粒固體和懸浮物的不含有毒和有害物質的城市廢水，它包括生活廢水和不造成二次汙染的工業廢水，該汙水含有0.5-40重量百分數的淤泥，基於汙水的量。
4.權利要求1或2所述的根治沙漠的方法，其中分汙管網是一根橫向多根縱向主幹管或一根縱向多根橫向主幹管十字交叉的分汙管網。
5.權利要求1或2所述的根治沙漠的方法，其中分汙管網沿沙漠邊沿分區域鋪設分汙管，合圍形成環形分汙管網。
6.權利要求1或2所述的根治沙漠的方法，其中在澆灌汙水或者泥沙澆合的沙地上進行的種植可以這樣來實施，在沙漠內部種植間距為0.2-1公裡長寬的內部防護林網，防護林的寬度為3-5米，在防護網中種植佔總面積1/3左右的速生經濟類林木，佔總面積1/3的牧草，佔另外1/3的農作物。
7.權利要求1或2所述的根治沙漠的方法，其中在澆灌汙水或者泥沙澆合的沙地上進行的種植可以這樣來實施，採取從外向內層層推進的合圍方式種植。
8.權利要求1或2所述的根治沙漠的方法，其中在澆灌汙水或者泥沙澆合的地上進行的種植可以這樣來實施，採取澆灌一塊種植一塊的步步為營的方式種植。
9.權利要求1或2所述的根治沙漠的方法，其中生物汙水處理方法包括如下流程原汙水經格柵阻擋大顆粒懸浮物和固體塊狀物後通過源汙管進入一級沉澱池，一級沉澱池的表層液進入二級沉澱池，一級、二級沉澱池均設有過濾網，一級、二級沉澱池的沉澱經輸汙泵輸送到固體汙物儲存池，過濾後二級沉澱池的表層液經分汙管平均分配到100-2000個小沉澱池中，其中小沉澱池依次向前設有一個比一個高的，但都不能高過河岸的壩，壩內的水要流出去，水位必須蔓過壩的高度，才能向下流，如此使水流速控制在0.015米/秒內。各小沉澱池的水匯集流經多個植物處理區，再經多個生物處理區，利用其中的土壤、砂石、水生生物和植物吸收、吸附、轉化、降解和沉積汙水中懸浮顆粒、營養物、有機物和有毒物質，再返回紫外線照射池，最後進入儲備池。
10.權利要求5所述的根治沙漠的方法，其中經生物處理系統處理後的水用於灌溉農田。
全文摘要
本發明涉及一種根治沙漠的方法,該方法利用城市汙水,採用冬封夏治、泥沙澆合、以水種養、保一治一等措施,通過汙水中所含有的淤泥與沙相互作用,形成具有水分保持能力並能促進植物生長的沙土地,從而可在5年內使沙漠全部覆蓋上植被,使之得到徹底的根治。
文檔編號A01B79/00GK1305691SQ0110396
公開日2001年8月1日 申請日期2001年2月16日 優先權日2001年2月16日
發明者周樹臣, 潘金華, 孫汝覺 申請人:周樹臣