申請日2015.09.30
公開(公告)日2015.12.16
IPC分類號B09C1/10
摘要
本發(fā)明提供了一種污泥地重金屬污染土壤的修復(fù)方法，通過在土壤中施入生物炭基肥，混合均勻，陳化;陳化結(jié)束后，放入蚯蚓進(jìn)行養(yǎng)殖;蚯蚓正常引入土壤后，種植蓖麻的同時在土壤中施入生物炭基肥，一定時期后將蓖麻整體移除;蓖麻植株整體移除后，放入蚯蚓進(jìn)行養(yǎng)殖;蚯蚓正常引入土壤后，種植柳樹的同時在土壤中施入生物炭基肥，一定時期后將柳樹整體移除;循環(huán)重復(fù)執(zhí)行上述步驟，直至土壤中重金屬的含量達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明對于污泥地重金屬污染土壤的修復(fù)處理效果理想、處理時間短、地域適用性廣而且不產(chǎn)生對土壤的二次污染。
權(quán)利要求書
1.一種污泥地重金屬污染土壤的修復(fù)方法，其特征在于：包括以下步驟：
1)在污泥地重金屬污染的土壤中施入生物炭基肥，混合均勻，陳化20~30天;
2)待步驟1)中生物炭基肥陳化結(jié)束后，放入蚯蚓進(jìn)行養(yǎng)殖;
3)待步驟2)中蚯蚓正常引入土壤后，連續(xù)種植1~2個周期的蓖麻，每個周期種植蓖麻的同時都在土壤中施入生物炭基肥，以蓖麻果實(shí)成熟收獲結(jié)束為一個周期，每個周期蓖麻果實(shí)收獲結(jié)束后將蓖麻整體移除;
4)待步驟3)中蓖麻植株整體移除后，放入蚯蚓進(jìn)行養(yǎng)殖;
5)待步驟4)中蚯蚓正常引入土壤后，連續(xù)種植1~2個周期的柳樹，每個周期種植柳樹的同時都在土壤中施入生物炭基肥，一個周期結(jié)束后將柳樹整體移除，以10~12個月為一個周期;
6)循環(huán)重復(fù)執(zhí)行步驟1)~步驟5)，直至土壤中重金屬的含量達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)。
2.如權(quán)利要求1所述一種污泥地重金屬污染土壤的修復(fù)方法，其特征在于：所述生物炭基肥包括：65~80重量份蓖麻或柳樹廢棄物制成的生物炭、5~10重量份的磷酸二銨、4~6重量份的草木灰、5~8重量份的氯化鈉、15~20重量份的粉煤灰、25~30重量份的尿素、7~11重量份的檸檬酸和10~16重量份的葡萄糖酸。
3.如權(quán)利要求1所述一種污泥地重金屬污染土壤的修復(fù)方法，其特征在于：所述生物炭基肥的施入量為5~8kg/畝，所述蚯蚓投放到土壤中的用量為0.2~0.3kg/m2。
4.如權(quán)利要求1或2所述一種污泥地重金屬污染土壤的修復(fù)方法，其特征在于：所述生物炭基肥用圓盤造粒機(jī)制成粒徑為5~6mm的顆粒。
5.如權(quán)利要求2所述一種污泥地重金屬污染土壤的修復(fù)方法，其特征在于：所述生物炭的制備步驟為：
1)蓖麻或柳樹廢棄物經(jīng)炭化處理得到有機(jī)炭產(chǎn)物，有機(jī)炭產(chǎn)物在80~90℃下烘干，粉碎;
2)將步驟1)所得有機(jī)炭產(chǎn)物置于生物炭爐中450~500℃熱解，冷卻至室溫;
3)將步驟2)所得產(chǎn)物用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的稀鹽酸和質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的稀硝酸以體積比1~2.5：1混合后酸洗1~3h，再用去離子水沖洗至中性，過濾，于85℃下烘干，自然冷卻至室溫，研磨過篩，裝袋備用。
6.如權(quán)利要求2或5所述一種污泥地重金屬污染土壤的修復(fù)方法，其特征在于：所述生物炭的粒徑為2~3mm。
7.如權(quán)利要求1所述一種污泥地重金屬污染土壤的修復(fù)方法，其特征在于：所述蚯蚓養(yǎng)殖期間每3~5天澆一次水，使重金屬污染土壤的含水量保持在40~55%。
8.如權(quán)利要求1所述一種污泥地重金屬污染土壤的修復(fù)方法，其特征在于：所述種植蓖麻的方法為幼苗栽種，所述幼苗栽種為：將28~30cm的幼苗沿垂直方向傾斜30度埋入土壤表層10~15cm深度種植，株距為20~25cm，行距為20~25cm。
9.如權(quán)利要求8所述一種污泥地重金屬污染土壤的修復(fù)方法，其特征在于：所述幼苗選用通過15%~20%的H2O2消毒處理后蒸餾水洗滌浸泡12h、籽粒飽滿且不下沉的蓖麻種子長成的蓖麻幼苗。
10.如權(quán)利要求1所述一種污泥地重金屬污染土壤的修復(fù)方法，其特征在于：所述柳樹選用1.5~2m的柳樹苗栽種。
說明書
一種污泥地重金屬污染土壤的修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及污染土壤治理領(lǐng)域，特別涉及一種污泥地重金屬污染土壤的修復(fù)方法。
背景技術(shù)
隨著我國污水處理廠的逐步增多與污水處理技術(shù)的發(fā)展，污水在處理過程中產(chǎn)生的污泥也在逐步增多，由于其體積龐大、組分復(fù)雜、含水率高、強(qiáng)度低，同時還含有大量致病微生物、寄生蟲卵、重金屬等有害物質(zhì)，且伴有惡臭產(chǎn)生，這些不利因素給其運(yùn)輸、貯存和后續(xù)的資源化利用都帶來了諸多不便，目前，很多工廠仍然將污泥隨意外運(yùn)，簡單填埋或堆放，給環(huán)境造成了破壞。
污泥中的重金屬污染，已成為世界關(guān)注的環(huán)境問題。污泥中的重金屬可來自于大氣降塵、大氣降水、土壤沖刷、地表徑流、各類污水、農(nóng)藥、固體垃圾等，在某種程度上污泥可以看作是重金屬的儲存庫。當(dāng)污泥的氧化還原條件發(fā)生變化時，重金屬重新轉(zhuǎn)化為溶解狀態(tài)而釋放;另外，重金屬不能被生物降解，但具有生物累積的特性，可以通過食物鏈產(chǎn)生生物富集和濃縮效應(yīng)，最終影響到“食物鏈”的頂級生物或者人類。
目前處理污泥中重金屬污染的方法主要有：固化/穩(wěn)定化、微生物淋濾、焚燒。固定方法處理污泥中重金屬污染是國內(nèi)外應(yīng)用較廣的技術(shù)之一，但現(xiàn)有固化用的膠凝材料不僅來源單一，而且造價過高，同時也會使污泥固化體浸出液pH值過高，在固化污泥再利用過程中，固化體與地下水或地表水接觸產(chǎn)生的強(qiáng)堿性會危害生態(tài)系統(tǒng)中的水質(zhì);微生物對污泥中重金屬的溶解，是通過細(xì)菌對污泥中鐵和硫的氧化作用，使得污泥中氧化還原電位升高，pH值降低，從而使重金屬發(fā)生溶解，將溶解的重金屬淋濾出來，就可以降低污泥中重金屬的含量，盡管微生物淋濾法剔除污泥中重金屬的效果良好，但是如何妥善處理高濃度重金屬淋出液仍然是個棘手的問題;焚燒法處理污泥，可以有效分解污泥中的有毒有害成分，使重金屬富集，便于集中處理，但是，污泥焚燒過程會產(chǎn)生二次污染，包括有害氣體、有害廢渣等。
因此，針對污泥地土壤重金屬污染的現(xiàn)狀，采取合適的土壤修復(fù)措施，對于污泥地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居住環(huán)境、生態(tài)建設(shè)以及區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種對污泥重金屬污染處理成本低、處理效果理想、處理時間短、地域適用性廣的修復(fù)方法，實(shí)現(xiàn)污泥地土壤處理的無害化、減量化、資源化。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
一種污泥地重金屬污染土壤的修復(fù)方法，包括以下步驟：
1)在污泥地重金屬污染的土壤中施入生物炭基肥，混合均勻，陳化20~30天;
2)待步驟1)中生物炭基肥陳化結(jié)束后，放入蚯蚓進(jìn)行養(yǎng)殖;
3)待步驟2)中蚯蚓正常引入土壤后，連續(xù)種植1~2個周期的蓖麻，每個周期種植蓖麻的同時都在土壤中施入生物炭基肥，以蓖麻果實(shí)成熟收獲結(jié)束為一個周期，每個周期蓖麻果實(shí)收獲結(jié)束后將蓖麻整體移除;
4)待步驟3)中蓖麻植株整體移除后，放入蚯蚓進(jìn)行養(yǎng)殖;
5)待步驟4)中蚯蚓正常引入土壤后，連續(xù)種植1~2個周期的柳樹，每個周期種植柳樹的同時都在土壤中施入生物炭基肥，一個周期結(jié)束后將柳樹整體移除，以10~12個月為一個周期;
6)循環(huán)重復(fù)執(zhí)行步驟1)~步驟5)，直至土壤中重金屬的含量達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)。
優(yōu)選的，所述生物炭基肥包括：65~80重量份蓖麻或柳樹廢棄物制成的生物炭、5~10重量份的磷酸二銨、4~6重量份的草木灰、5~8重量份的氯化鈉、15~20重量份的粉煤灰、25~30重量份的尿素、7~11重量份的檸檬酸和10~16重量份的葡萄糖酸。
優(yōu)選的，所述生物炭基肥的施入量為5~8kg/畝，所述蚯蚓投放到土壤中的用量為0.2~0.3kg/m2。
優(yōu)選的，所述生物炭基肥用圓盤造粒機(jī)制成粒徑為5~6mm的顆粒。
優(yōu)選的，所述生物炭的制備步驟為：
1)蓖麻或柳樹廢棄物經(jīng)炭化處理得到有機(jī)炭產(chǎn)物，有機(jī)炭產(chǎn)物在80~90℃下烘干，粉碎;
2)將步驟1)所得有機(jī)炭產(chǎn)物置于生物炭爐中450~500℃熱解，冷卻至室溫;
3)將步驟2)所得產(chǎn)物用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的稀鹽酸和質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的稀硝酸以體積比1~2.5：1混合后酸洗1~3h，再用去離子水沖洗至中性，過濾，于85℃下烘干，自然冷卻至室溫，研磨過篩，裝袋備用。
優(yōu)選的，所述生物炭的粒徑為2~3mm。
優(yōu)選的，所述蚯蚓養(yǎng)殖期間每3~5天澆一次水，使重金屬污染土壤的含水量保持在40~55%。
優(yōu)選的，所述種植蓖麻的方法為幼苗栽種，所述幼苗栽種為：將28~30cm的幼苗沿垂直方向傾斜30度埋入土壤表層10~15cm深度種植，株距為20~25cm，行距為20~25cm。
優(yōu)選的，所述幼苗選用通過15%~20%的H2O2消毒處理后蒸餾水洗滌浸泡12h、籽粒飽滿且不下沉的蓖麻種子長成的蓖麻幼苗。
優(yōu)選的，所述柳樹選用1.5~2m的柳樹苗栽種。
本發(fā)明的有益效果是：
1.蓖麻、柳樹具有很好的重金屬耐性，適合于大面積重金屬鉛污染的土壤，蓖麻、柳樹的栽種修復(fù)可以改善污染土壤的土質(zhì)，對環(huán)境擾動少、不破壞土壤理化性質(zhì)，還能起到實(shí)現(xiàn)美化環(huán)境的作用，更重要的是有效的避免了污染物再次進(jìn)入食物鏈，最大限度的減少了修復(fù)土壤中可引起的二次污染，成本低、能使地表長期穩(wěn)定，并且在消除土壤重金屬污染的同時，消除污染土壤周圍的大氣和水體中的污染物，有利于改善生態(tài)環(huán)境提高土壤生物多樣性。
2.本發(fā)明生物炭基肥除了有生物炭之外，還含有一定的磷酸二銨、氯化鈉、檸檬酸和葡萄糖酸，氯化鈉作為離子交換劑，Na+能和重金屬離子發(fā)生離子交換，與污泥中重金屬離子發(fā)生離子交換，置換出污泥中的重金屬離子，檸檬酸和葡萄糖酸為環(huán)保型物質(zhì)，過量的處理劑不會對環(huán)境造成二次污染，這對于改善污泥地土壤的物理結(jié)構(gòu)有很好的修復(fù)作用，在栽種植物的同時協(xié)同施用，可以對土壤中大部分重金屬起到很好的解吸作用，使之與土壤分離，進(jìn)入液相，從而更有利于植物的富集吸收。
3.在土壤動物修復(fù)重金屬污染土壤的技術(shù)中，蚯蚓因其重金屬富集量大、生長周期短、提取簡單、效果明顯等特點(diǎn)而成為土壤修復(fù)極具潛力的一項(xiàng)技術(shù)，本發(fā)明在生物炭和植物對污泥地土壤進(jìn)行修復(fù)的同時將蚯蚓引入養(yǎng)殖，可以更好的富集吸收污泥地土壤中的重金屬，改善植物根際土壤環(huán)境，增加土壤生物多樣性。
4.本發(fā)明將治理過土壤的蓖麻和柳樹廢棄物所得的生物炭用酸洗一段時間后，通過去離子水的反復(fù)浸洗至中性，然后烘干，將炭化物質(zhì)與含有重金屬的溶液分離，可以對重金屬進(jìn)行回收再利用。
總之，本發(fā)明是一種安全、環(huán)保、高效、經(jīng)濟(jì)和實(shí)用的污泥地重金屬污染土壤的修復(fù)方法，不帶來二次污染，無毒性，處理效果理想，處理時間短，地域適用性廣。
