一种适用于北方少雨干旱地区重金属污染土壤的生态修复方法转让专利
申请号 : CN201911165947.7
文献号 : CN110947749B
文献日 : 2021-09-10
发明人 : 张剑宇 , 吴春江 , 王兆全 , 雷晓东 , 陈晓晨
申请人 : 江苏隆昌化工有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种适用于北方少雨干旱地区重金属污染土壤的生态修复方法,其特征在于:对待修复污染土壤进行深度翻耕30‑40cm,将土壤大颗粒粉碎、耙平、打垄,均匀撒播土壤修复材料,机械旋耕表层土壤18‑22cm,使土壤修复材料与表层土壤充分混匀,然后在土壤表层喷洒适量的水,使土壤含水量达到田间最大持水量的50%‑60%,稳定5‑7天;其中,土壤修复材料是由质量比为40‑65∶30‑50∶10‑25∶3‑5的硫铝酸钙、硫酸钙、草木灰和磷酸矿化菌剂制备而成的;
所述土壤修复材料具体是由以下步骤制备而成的:步骤1:将硫铝酸钙、硫酸钙和草木灰分别进行风干、粉碎,过100目筛;
步骤2:将磷酸矿化菌剂混合均匀,菌体离心沉淀分离后放入半乳糖保护剂进行真空冷冻干燥后制成复合微生物菌粉;
步骤3:将步骤1和步骤2处理后的硫铝酸钙、硫酸钙、草木灰和磷酸矿化菌剂按40‑65∶
30‑50∶10‑25∶3‑5质量比混合后,添加原料总质量比的10‑15%水,投入成核反应器,在转子的转速为5000‑6000rpm以及电压为200‑300V的条件下保持2‑5小时,制得直径2‑3mm、高5‑
6mm的土壤修复材料颗粒。
2.根据权利要求1所述的适用于北方少雨干旱地区重金属污染土壤的生态修复方法,其特征在于:所述土壤修复材料的用量为中度污染土壤以每亩100~150kg,轻度污染土壤以每亩50~80kg。
3.根据权利要求1所述的适用于北方少雨干旱地区重金属污染土壤的生态修复方法,其特征在于:所述成核反应器包括反应筒体、搅拌器和混合器,搅拌器和混合器均设置在反应筒体内,且搅拌器通过搅拌电机驱动;
所述反应筒体包括内筒体和外筒体,内筒体和外筒体之间设置形成一热交换空腔,外筒体上侧边上设置有热交换腔出口,外筒体下侧边上设置有热交换腔进口;所述反应筒体内通过混合器将反应筒体分为上反应筒体和下反应筒体,所述反应筒体上设置有筒盖且筒盖上设置有第一进料管;所述上反应筒体的侧边设置有延伸至筒体内的第二进料管;所述下反应筒体的底端设置有出料口;
所述搅拌器包括搅拌轴、离心分布桨、分布槽、搅拌桨和搅拌电机;所述搅拌电机沿竖直方向设置在筒盖上,搅拌轴设置在搅拌电机的输出端且延伸至反应筒体内;所述离心分布桨、分布槽和搅拌桨自上而下设置在搅拌轴上,所述离心分布桨和分布槽位于上反应筒体内,所述搅拌桨位于下反应筒体内;所述离心分布桨的上方为第一进料管的出口,所述分布槽上为第二进料管的出口;
所述混合器设置在分布槽和搅拌桨之间,搅拌轴穿过混合器;所述混合器包括一混合主体,所述混合主体呈圆柱体状,该混合主体上端具有一V字形开口A,下端具有一V字形开口B,且开口A与开口B的中心线相互垂直,在开口A的中心线上具有四个并列分布进料口,由前至后依次为进料口A、进料口B、进料口C及进料口D,在开口B的中心线上具有四个并列分布的出料口,由左至右依次为出料口A、出料口B、出料口C及出料口D,所述进料口A与出料口C相连通,进料口B与出料口A相连通,进料口C与出料口B相连通,进料口D与出料口D相连通。
说明书 :
一种适用于北方少雨干旱地区重金属污染土壤的生态修复
方法
技术领域
背景技术
(Mn)等常见元素。随着社会的发展,工业“三废”的排放、矿山的开采、化肥和农药的添加、污
水灌溉及生活垃圾的排放等等造成这些重金属元素不断在土壤表层进行累积,从而对耕
地、农产品以及人类健康带来严重的安全隐患。2014年《全国土壤污染状况调查公报》显示
我国耕地土壤环境污染点位超标率达到19.4%,重金属污染问题较为突出。农业部农产品
污染防治重金属实验室调查全国30万hm2基本农田保护区,结果表明农产品超标率达到
12.1%,其中粮食重金属超标率达到10%以上。尤其近年来频发的“镉米”、“镉麦”、“血铅儿
童”等重金属污染事件严重影响人类健康和社会稳定,因此,污染土壤的修复和粮食的安全
生产迫在眉睫。
主要有物理修复技术,化学修复技术,以及微生物修复技术和植物修复技术。其中化学钝化
技术主要是通过添加外源添加剂(如石灰类物质、含磷材料、金属氧化物、生物炭、凹凸棒石
等),与重金属发生吸附、沉淀、离子交换和氧化还原等一系列反应,改变重金属在土壤中的
赋存形态,降低其生物有效性,从而减少重金属对土壤生物的毒害和在农产品中的积累。该
方法虽然对于抑制农产品重金属累积简单快捷,但是容易出现土壤板结,作物减产等现象,
且施加量大,易造成二次污染。微生物修复则是通过物理吸附、表面络合、离子交换和胞内
积累等作用达到消减、净化与固定重金属的目的。该方法有助于提高土壤肥力、改善土壤微
生态环境,但微生物活性易受环境因素影响,单独添加存活率低,修复周期较长,进而影响
治理效率。当前的土壤重金属污染钝化剂多针对南方多雨潮湿地区重金属污染土壤,通过
施加碱性材料提高土壤pH即可有效降低土壤重金属的生物有效性,而针对北方土壤本身呈
干旱的土壤,则无法通过此方法来达到钝化土壤重金属的目的。基于以上问题,研发适用于
我国北方少雨干旱地区重金属污染土壤的复合修复技术具有重要意义。
发明内容
土壤大颗粒粉碎、耙平、打垄,均匀撒播土壤修复材料,机械旋耕表层土壤18‑22cm,使土壤
修复材料与表层土壤充分混匀,然后在土壤表层喷洒适量的水,使土壤含水量达到田间最
大持水量的50%‑60%,稳定5‑7天;其中,土壤修复材料是由质量比为40‑65∶30‑50∶10‑25∶
3‑5的硫铝酸钙、硫酸钙、草木灰和磷酸矿化菌剂制备而成的。
转子的转速为5000‑6000rpm以及电压为200‑300V的条件下保持2‑5小时,制得直径2‑3mm、
高5‑6mm的土壤修复材料颗粒。
筒体内通过混合器将反应筒体分为上反应筒体和下反应筒体,所述反应筒体上设置有筒盖
且筒盖上设置有第一进料管;所述上反应筒体的侧边设置有延伸至筒体内的第二进料管;
所述下反应筒体的底端设置有出料口;
心分布桨、分布槽和搅拌桨自上而下设置在搅拌轴上,所述离心分布桨和分布槽位于上反
应筒体内,所述搅拌桨位于下反应筒体内;所述离心分布桨的上方为第一进料管的出口,所
述分布槽上为第二进料管的出口;
形开口B,且开口A与开口B的中心线相互垂直,在开口A的中心线上具有四个并列分布进料
口,由前至后依次为进料口A、进料口B、进料口C及进料口D,在开口B的中心线上具有四个并
列分布的出料口,由左至右依次为出料口A、出料口B、出料口C及出料口D,所述进料口A与出
料口C相连通,进料口B与出料口A相连通,进料口C与出料口B相连通,进料口D与出料口D相
连通。
草木灰能够调节土壤PH值,同时还可以增加土壤有机质含量,增强土壤微生物的活性,改善
土壤理化性质,促进作物的生长,减少重金属对作物的毒害作用;硫酸钙能够改良碱性土壤
尤其是盐碱土壤;磷酸矿化菌剂能够吞噬土壤中的重金属离子,并形成矿物质,而且硫铝酸
钙、硫酸钙均具有优良的保水性能,确保磷酸矿化菌剂在湿润的环境中生存,提高了处理效
果;
附图说明
具体实施方式
镉为2.52mg·kg ,全铅为187.73mg·kg ,有效态镉(DPTA提取)为1.53mg·kg ,有效态铅
‑1
(DPTA提取)为83.49mg·kg 。
中,如图1所示,成核反应器包括反应筒体1、搅拌器2和混合器3;搅拌器2和混合器3均设置
在反应筒体1内,搅拌器2通过搅拌电机驱动。
腔进口14;反应筒体1内通过混合器3将反应筒体1分为上反应筒体15和下反应筒体16;反应
筒体1上设置有筒盖17且筒盖17上设置有第一进料管18,上反应筒体15的侧边设置有延伸
至筒体内的第二进料管19,下反应筒体16的底端设置有出料口10。
1内,离心分布桨22、分布槽23和搅拌桨24自上而下设置在搅拌轴21上,离心分布桨22和分
布槽23位于上反应筒体15内,搅拌桨24位于下反应筒体16内,离心分布桨22的上方为第一
进料管18的出口,分布槽23上为第二进料管19的出口;
A32,下端具有一V字形开口B33,且开口A32与开口B33的中心线相互垂直,在开口A32的中心
线上具有四个并列分布进料口,由前至后依次为进料口A321、进料口B322、进料口C323及进
料口D324,在开口B33的中心线上具有四个并列分布的出料口,由左至右依次为出料口
A331、出料口B332、出料口C333及出料口D334,所述进料口A321与出料口C333相连通,进料
口B322与出料口A331相连通,进料口C323与出料口B332相连通,进料口D324与出料口D334
相连通。
进入混合器后混合再进入下反应筒体16,在转子的转速为5000‑6000rpm以及电压为200‑
300V的条件下保持2‑5小时,制得直径2mm、高5mm的土壤修复材料颗粒。
40cm),将土壤大颗粒粉碎、耙平、打垄,处理组均匀撒播复合调理剂每亩150kg,机械旋耕表
层土壤(约20cm)使调理剂与表层土壤充分混匀,然后在土壤表层喷洒适量的水,使土壤含
水量达到田间最大持水量的50%左右,至少稳定一周。
果如表1:
61.6%,大大降低小麦籽粒重金属含量。
镉为1.61mg·kg ,全铅为117.21mg·kg ,有效态镉(DPTA提取)为1.03mg·kg ,有效态铅
‑1
(DPTA提取)为71.33mg·kg 。
58%,大大降低小麦籽粒重金属含量。
本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些
变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及
其等效物界定。