一种含重金属酸性土壤的原位修复方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410324855.X

申请日:

2014.07.09

公开号:

CN104117529A

公开日:

2014.10.29

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B09C 1/00申请日:20140709|||公开

IPC分类号:

B09C1/00; B09C1/08

主分类号:

B09C1/00

申请人:

华南师范大学

发明人:

曾丽璇; 吕向红; 张秋云

地址:

510631 广东省广州市天河区中山大道西55号

优先权:

专利代理机构:

广州嘉权专利商标事务所有限公司 44205

代理人:

郑莹

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内容摘要

本发明公开了一种含重金属酸性土壤的原位修复方法,包括以下步骤:1)制备调理基质1;2)制备调理基质2;3)原位修复。本发明的调理基质的施用,不仅可以调节土壤的酸碱环境,提高了土壤肥力及其生物的自净能力,有效地解决改善了土壤的酸性条件并钝化了重金属污染物。本发明采用的调理基质均来自生产过程的废弃物,简便易得、成本低廉,修复的操作简便、周期短,有效地解决了原位修复的难题,可以创造良好的经济效益和社会效益。

权利要求书

1.  一种含重金属酸性土壤的原位修复方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)制备调理基质1:取蒸压加气混凝土砌块的废、碎料,研磨过筛,得到调理基质1; 
2)制备调理基质2:取啤酒厂干化污泥,干燥,研磨过筛,得到调理基质2;
3)原位修复:根据待修复土壤的pH值,先施用调理基质1,翻耕、搅拌均匀,在土壤pH值升至7以上之后,再加入调理基质2,再次翻耕、搅拌均匀;每天喷洒水,使土壤表层与修复材料混合均匀并保持设定的含水率;持续喷洒水至设定天数。

2.
  根据权利要求1所述的一种含重金属酸性土壤的原位修复方法,其特征在于:步骤1)中,过筛所用的筛目数为10-30目。

3.
  根据权利要求1所述的一种含重金属酸性土壤的原位修复方法,其特征在于:步骤2)中,过筛所用的筛目数为10-30目。

4.
  根据权利要求1所述的一种含重金属酸性土壤的原位修复方法,其特征在于:步骤3)中,在pH升到7-8间,再加入调理基质2。

5.
  根据权利要求1所述的一种含重金属酸性土壤的原位修复方法,其特征在于:步骤3)中,调理基质1与待修复土壤的质量比为1:(20-40)。

6.
  根据权利要求1所述的一种含重金属酸性土壤的原位修复方法,其特征在于:步骤3)中,调理基质1、调理基质2的质量比为1:(1-2)。

7.
  根据权利要求1所述的一种含重金属酸性土壤的原位修复方法,其特征在于:步骤3)中,设定的含水率为含水率>80%。

8.
  根据权利要求1所述的一种含重金属酸性土壤的原位修复方法,其特征在于:步骤3)中,设定天数为15-90天。

说明书

一种含重金属酸性土壤的原位修复方法
技术领域
本发明涉及一种含重金属酸性土壤的原位修复方法。
背景技术
有毒有害污染物,如重金属等进入土壤后具有生物富集和累积等特性,其毒性效应往往通过食物链的关系,在农作物上逐级放大、残留在农作物中、最终危害人畜的健康。因此,在当前我国很多地区土壤受重金属污染严重的情况下,受重金属污染的土壤,尤其是酸性土壤,其治理和修复技术的研究已刻不容缓。
目前受重金属污染的酸性土壤修复技术可分为原位修复和异位修复。相对来说,异位修复环境风险较低且系统处理预测性较高,但成本高且对环境扰动大。原位修复则更为经济且可以对深层污染土壤进行修复。
根据修复工艺及原理的不同,原位修复技术主要有化学修复和生物修复。采用化学修复技术适用范围广、方法手段多、见效快、处理容量大、效果显著等,但修复过程中需在土壤中添加化学物质,条件控制不好的情况下容易引起土壤的二次污染,且费用较高;而生物修复是一种较安全、经济的修复方式,适合大面积的污染修复,适用于我国目前的环境状况。但是,单纯应用生物修复技术起效较慢、需要有一个启动期。
已报道的修复技术在进行重金属污染的酸性土壤修复时,多采用生石灰、粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉等为原料,通过翻耕、搅拌等方式将土壤表层与修复材料混合均匀。但是由于修复材料的碱性高,直接施用于土壤上极易造成碱性过高且不均匀,更重要的是,由于材料的吸水速度快而保水力不足,难以实现修复土壤的理想的修复效果。因此,研究制备一种修复效果好且改善土壤肥力和生态微环境、利于植被复垦的土壤重金属原位修复调理材料意义重大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含重金属酸性土壤的原位修复方法。
本发明所采取的技术方案是:
一种含重金属酸性土壤的原位修复方法,包括以下步骤:
1)制备调理基质1:取蒸压加气混凝土砌块的废、碎料,研磨过筛,得到调理基质1; 
2)制备调理基质2:取啤酒厂干化污泥,干燥,研磨过筛,得到调理基质2;
3)原位修复:根据待修复土壤的pH值,先施用调理基质1,翻耕、搅拌均匀,在土壤pH值升至7以上之后,再加入调理基质2,再次翻耕、搅拌均匀;每天喷洒水,使土壤表层与修复材料混合均匀并保持设定的含水率;持续喷洒水至设定天数。
步骤1)中,过筛所用的筛目数为10-30目。
步骤2)中,过筛所用的筛目数为10-30目。
步骤3)中,在pH升到7-8间,再加入调理基质2。
步骤3)中,调理基质1与待修复土壤的质量比为1:(20-40)。
步骤3)中,调理基质1、调理基质2的质量比为1:(1-2)。
步骤3)中,设定的含水率为含水率>80%。
步骤3)中,设定天数为15-90天。
本发明的有益效果是:本发明的调理基质的施用,不仅可以调节土壤的酸碱环境,同时基质中的活性物质将与重金属污染物之间发生吸附、离子交换、接触絮凝、中和沉淀、腐殖化、氧化还原等反应,进而钝化土壤中的重金属污染物、有效地降低重金属的生物可利用性,并改善了土壤的肥力和生态微环境、增加了土壤的微生物多样性,改变了土壤的物理、化学和生物等特性,提高了土壤肥力及其生物的自净能力,有效地解决改善了土壤的酸性条件并钝化了重金属污染物。
本发明采用的调理基质均来自生产过程的废弃物,简便易得、成本低廉,修复的操作简便、周期短,有效地解决了原位修复的难题,可以创造良好的经济效益和社会效益。
具体实施方式
一种含重金属酸性土壤的原位修复方法,包括以下步骤:
1)制备调理基质1:取蒸压加气混凝土砌块的废、碎料,研磨后过10-30目筛,得到调理基质1; 
2)制备调理基质2:取啤酒厂干化污泥,干燥至含水率≤50%,研磨过10-30目筛,得到调理基质2;
3)原位修复:根据待修复土壤的pH值,先施用调理基质1,翻耕、搅拌均匀,在土壤pH值升至7-8间,再加入调理基质2,再次翻耕、搅拌均匀;每天喷洒水,使土壤表层与修复材料混合均匀并保持80%以上的含水率;持续喷洒水15-90天。
步骤3)中,调理基质1与待修复土壤的质量比为1:(20-40);调理基质1、调理基质2的质量比为1:(1-2)。
本发明中,所用的蒸压加气混凝土砌块中,其包括以下的化学成份:
表1:蒸压加气混凝土砌块包含的化学成份

所述的啤酒干化污泥的特性如表2所示:
表2  啤酒污泥(干污泥)营养成分

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明:
实施例:
在室内模拟研究的条件下,取100g人工污染土壤,该土壤的pH值为6,所含Cd浓度分别为0.1、1.0、2、3、4mg kg-1,置于培养皿中,加入2.7g调理基质1(调理基质1的制备方法具体实施方式部分所述)之后搅拌均匀,当加入量至土壤的pH值为7时加入2.7g调理基质2(调理基质2的制备方法如具体实施方式部分所述),搅拌均匀并喷施自来水,保持土壤的含水率达到80%以上,经过15、30、45、60天的修复,检测统计各处理组土壤样品中的Cd的可交换态含量。结果如表3所示(各处理三个重复,结果取平均值)。
表3 处理后土壤中Cd的可交换态含量

由表3可知,各处理组土壤样品中Cd的可交换态含量均降低了40~50%。

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资源描述

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1、10申请公布号CN104117529A43申请公布日20141029CN104117529A21申请号201410324855X22申请日20140709B09C1/00200601B09C1/0820060171申请人华南师范大学地址510631广东省广州市天河区中山大道西55号72发明人曾丽璇吕向红张秋云74专利代理机构广州嘉权专利商标事务所有限公司44205代理人郑莹54发明名称一种含重金属酸性土壤的原位修复方法57摘要本发明公开了一种含重金属酸性土壤的原位修复方法,包括以下步骤1)制备调理基质1;2)制备调理基质2;3)原位修复。本发明的调理基质的施用,不仅可以调节土壤的酸碱环境,提高。

2、了土壤肥力及其生物的自净能力,有效地解决改善了土壤的酸性条件并钝化了重金属污染物。本发明采用的调理基质均来自生产过程的废弃物,简便易得、成本低廉,修复的操作简便、周期短,有效地解决了原位修复的难题,可以创造良好的经济效益和社会效益。51INTCL权利要求书1页说明书3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页10申请公布号CN104117529ACN104117529A1/1页21一种含重金属酸性土壤的原位修复方法,其特征在于包括以下步骤1)制备调理基质1取蒸压加气混凝土砌块的废、碎料,研磨过筛,得到调理基质1;2)制备调理基质2取啤酒厂干化污泥,干燥,研磨过筛。

3、,得到调理基质2;3)原位修复根据待修复土壤的PH值,先施用调理基质1,翻耕、搅拌均匀,在土壤PH值升至7以上之后,再加入调理基质2,再次翻耕、搅拌均匀;每天喷洒水,使土壤表层与修复材料混合均匀并保持设定的含水率;持续喷洒水至设定天数。2根据权利要求1所述的一种含重金属酸性土壤的原位修复方法,其特征在于步骤1)中,过筛所用的筛目数为1030目。3根据权利要求1所述的一种含重金属酸性土壤的原位修复方法,其特征在于步骤2)中,过筛所用的筛目数为1030目。4根据权利要求1所述的一种含重金属酸性土壤的原位修复方法,其特征在于步骤3)中,在PH升到78间,再加入调理基质2。5根据权利要求1所述的一种含。

4、重金属酸性土壤的原位修复方法,其特征在于步骤3)中,调理基质1与待修复土壤的质量比为1(2040)。6根据权利要求1所述的一种含重金属酸性土壤的原位修复方法,其特征在于步骤3)中,调理基质1、调理基质2的质量比为1(12)。7根据权利要求1所述的一种含重金属酸性土壤的原位修复方法,其特征在于步骤3)中,设定的含水率为含水率80。8根据权利要求1所述的一种含重金属酸性土壤的原位修复方法,其特征在于步骤3)中,设定天数为1590天。权利要求书CN104117529A1/3页3一种含重金属酸性土壤的原位修复方法技术领域0001本发明涉及一种含重金属酸性土壤的原位修复方法。背景技术0002有毒有害污染。

5、物,如重金属等进入土壤后具有生物富集和累积等特性,其毒性效应往往通过食物链的关系,在农作物上逐级放大、残留在农作物中、最终危害人畜的健康。因此,在当前我国很多地区土壤受重金属污染严重的情况下,受重金属污染的土壤,尤其是酸性土壤,其治理和修复技术的研究已刻不容缓。0003目前受重金属污染的酸性土壤修复技术可分为原位修复和异位修复。相对来说,异位修复环境风险较低且系统处理预测性较高,但成本高且对环境扰动大。原位修复则更为经济且可以对深层污染土壤进行修复。0004根据修复工艺及原理的不同,原位修复技术主要有化学修复和生物修复。采用化学修复技术适用范围广、方法手段多、见效快、处理容量大、效果显著等,但。

6、修复过程中需在土壤中添加化学物质,条件控制不好的情况下容易引起土壤的二次污染,且费用较高;而生物修复是一种较安全、经济的修复方式,适合大面积的污染修复,适用于我国目前的环境状况。但是,单纯应用生物修复技术起效较慢、需要有一个启动期。0005已报道的修复技术在进行重金属污染的酸性土壤修复时,多采用生石灰、粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉等为原料,通过翻耕、搅拌等方式将土壤表层与修复材料混合均匀。但是由于修复材料的碱性高,直接施用于土壤上极易造成碱性过高且不均匀,更重要的是,由于材料的吸水速度快而保水力不足,难以实现修复土壤的理想的修复效果。因此,研究制备一种修复效果好且改善土壤肥力和生态微环境、利于植被复。

7、垦的土壤重金属原位修复调理材料意义重大。发明内容0006本发明的目的在于提供一种含重金属酸性土壤的原位修复方法。0007本发明所采取的技术方案是一种含重金属酸性土壤的原位修复方法,包括以下步骤1)制备调理基质1取蒸压加气混凝土砌块的废、碎料,研磨过筛,得到调理基质1;2)制备调理基质2取啤酒厂干化污泥,干燥,研磨过筛,得到调理基质2;3)原位修复根据待修复土壤的PH值,先施用调理基质1,翻耕、搅拌均匀,在土壤PH值升至7以上之后,再加入调理基质2,再次翻耕、搅拌均匀;每天喷洒水,使土壤表层与修复材料混合均匀并保持设定的含水率;持续喷洒水至设定天数。0008步骤1)中,过筛所用的筛目数为1030。

8、目。0009步骤2)中,过筛所用的筛目数为1030目。0010步骤3)中,在PH升到78间,再加入调理基质2。0011步骤3)中,调理基质1与待修复土壤的质量比为1(2040)。说明书CN104117529A2/3页40012步骤3)中,调理基质1、调理基质2的质量比为1(12)。0013步骤3)中,设定的含水率为含水率80。0014步骤3)中,设定天数为1590天。0015本发明的有益效果是本发明的调理基质的施用,不仅可以调节土壤的酸碱环境,同时基质中的活性物质将与重金属污染物之间发生吸附、离子交换、接触絮凝、中和沉淀、腐殖化、氧化还原等反应,进而钝化土壤中的重金属污染物、有效地降低重金属的。

9、生物可利用性,并改善了土壤的肥力和生态微环境、增加了土壤的微生物多样性,改变了土壤的物理、化学和生物等特性,提高了土壤肥力及其生物的自净能力,有效地解决改善了土壤的酸性条件并钝化了重金属污染物。0016本发明采用的调理基质均来自生产过程的废弃物,简便易得、成本低廉,修复的操作简便、周期短,有效地解决了原位修复的难题,可以创造良好的经济效益和社会效益。具体实施方式0017一种含重金属酸性土壤的原位修复方法,包括以下步骤1)制备调理基质1取蒸压加气混凝土砌块的废、碎料,研磨后过1030目筛,得到调理基质1;2)制备调理基质2取啤酒厂干化污泥,干燥至含水率50,研磨过1030目筛,得到调理基质2;3。

10、)原位修复根据待修复土壤的PH值,先施用调理基质1,翻耕、搅拌均匀,在土壤PH值升至78间,再加入调理基质2,再次翻耕、搅拌均匀;每天喷洒水,使土壤表层与修复材料混合均匀并保持80以上的含水率;持续喷洒水1590天。0018步骤3)中,调理基质1与待修复土壤的质量比为1(2040);调理基质1、调理基质2的质量比为1(12)。0019本发明中,所用的蒸压加气混凝土砌块中,其包括以下的化学成份表1蒸压加气混凝土砌块包含的化学成份所述的啤酒干化污泥的特性如表2所示表2啤酒污泥干污泥营养成分下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明实施例在室内模拟研究的条件下,取100G人工污染土壤,该土壤的PH值为。

11、6,所含CD浓度分别为01、10、2、3、4MGKG1,置于培养皿中,加入27G调理基质1(调理基质1的制备方法具体实施方式部分所述)之后搅拌均匀,当加入量至土壤的PH值为7时加入27G调理基质2(调理基质2的制备方法如具体实施方式部分所述),搅拌均匀并喷施自来水,保持土壤的含水率达到80以上,经过15、30、45、60天的修复,检测统计各处理组土壤样品中的CD的可交换态含量。结果如表3所示(各处理三个重复,结果取平均值)。说明书CN104117529A3/3页50020表3处理后土壤中CD的可交换态含量由表3可知,各处理组土壤样品中CD的可交换态含量均降低了4050。说明书CN104117529A。

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