申请日2015.09.30
公开(公告)日2015.12.16
IPC分类号B09C1/10
摘要
本发明提供了一种污泥地重金属污染土壤的修复方法，通过在土壤中施入生物炭基肥，混合均匀，陈化;陈化结束后，放入蚯蚓进行养殖;蚯蚓正常引入土壤后，种植蓖麻的同时在土壤中施入生物炭基肥，一定时期后将蓖麻整体移除;蓖麻植株整体移除后，放入蚯蚓进行养殖;蚯蚓正常引入土壤后，种植柳树的同时在土壤中施入生物炭基肥，一定时期后将柳树整体移除;循环重复执行上述步骤，直至土壤中重金属的含量达到安全标准。本发明对于污泥地重金属污染土壤的修复处理效果理想、处理时间短、地域适用性广而且不产生对土壤的二次污染。
权利要求书
1.一种污泥地重金属污染土壤的修复方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)在污泥地重金属污染的土壤中施入生物炭基肥，混合均匀，陈化20~30天;
2)待步骤1)中生物炭基肥陈化结束后，放入蚯蚓进行养殖;
3)待步骤2)中蚯蚓正常引入土壤后，连续种植1~2个周期的蓖麻，每个周期种植蓖麻的同时都在土壤中施入生物炭基肥，以蓖麻果实成熟收获结束为一个周期，每个周期蓖麻果实收获结束后将蓖麻整体移除;
4)待步骤3)中蓖麻植株整体移除后，放入蚯蚓进行养殖;
5)待步骤4)中蚯蚓正常引入土壤后，连续种植1~2个周期的柳树，每个周期种植柳树的同时都在土壤中施入生物炭基肥，一个周期结束后将柳树整体移除，以10~12个月为一个周期;
6)循环重复执行步骤1)~步骤5)，直至土壤中重金属的含量达到安全标准。
2.如权利要求1所述一种污泥地重金属污染土壤的修复方法，其特征在于：所述生物炭基肥包括：65~80重量份蓖麻或柳树废弃物制成的生物炭、5~10重量份的磷酸二铵、4~6重量份的草木灰、5~8重量份的氯化钠、15~20重量份的粉煤灰、25~30重量份的尿素、7~11重量份的柠檬酸和10~16重量份的葡萄糖酸。
3.如权利要求1所述一种污泥地重金属污染土壤的修复方法，其特征在于：所述生物炭基肥的施入量为5~8kg/亩，所述蚯蚓投放到土壤中的用量为0.2~0.3kg/m2。
4.如权利要求1或2所述一种污泥地重金属污染土壤的修复方法，其特征在于：所述生物炭基肥用圆盘造粒机制成粒径为5~6mm的颗粒。
5.如权利要求2所述一种污泥地重金属污染土壤的修复方法，其特征在于：所述生物炭的制备步骤为：
1)蓖麻或柳树废弃物经炭化处理得到有机炭产物，有机炭产物在80~90℃下烘干，粉碎;
2)将步骤1)所得有机炭产物置于生物炭炉中450~500℃热解，冷却至室温;
3)将步骤2)所得产物用质量分数10%的稀盐酸和质量分数5%的稀硝酸以体积比1~2.5：1混合后酸洗1~3h，再用去离子水冲洗至中性，过滤，于85℃下烘干，自然冷却至室温，研磨过筛，装袋备用。
6.如权利要求2或5所述一种污泥地重金属污染土壤的修复方法，其特征在于：所述生物炭的粒径为2~3mm。
7.如权利要求1所述一种污泥地重金属污染土壤的修复方法，其特征在于：所述蚯蚓养殖期间每3~5天浇一次水，使重金属污染土壤的含水量保持在40~55%。
8.如权利要求1所述一种污泥地重金属污染土壤的修复方法，其特征在于：所述种植蓖麻的方法为幼苗栽种，所述幼苗栽种为：将28~30cm的幼苗沿垂直方向倾斜30度埋入土壤表层10~15cm深度种植，株距为20~25cm，行距为20~25cm。
9.如权利要求8所述一种污泥地重金属污染土壤的修复方法，其特征在于：所述幼苗选用通过15%~20%的H2O2消毒处理后蒸馏水洗涤浸泡12h、籽粒饱满且不下沉的蓖麻种子长成的蓖麻幼苗。
10.如权利要求1所述一种污泥地重金属污染土壤的修复方法，其特征在于：所述柳树选用1.5~2m的柳树苗栽种。
说明书
一种污泥地重金属污染土壤的修复方法
技术领域
本发明涉及污染土壤治理领域，特别涉及一种污泥地重金属污染土壤的修复方法。
背景技术
随着我国污水处理厂的逐步增多与污水处理技术的发展，污水在处理过程中产生的污泥也在逐步增多，由于其体积庞大、组分复杂、含水率高、强度低，同时还含有大量致病微生物、寄生虫卵、重金属等有害物质，且伴有恶臭产生，这些不利因素给其运输、贮存和后续的资源化利用都带来了诸多不便，目前，很多工厂仍然将污泥随意外运，简单填埋或堆放，给环境造成了破坏。
污泥中的重金属污染，已成为世界关注的环境问题。污泥中的重金属可来自于大气降尘、大气降水、土壤冲刷、地表径流、各类污水、农药、固体垃圾等，在某种程度上污泥可以看作是重金属的储存库。当污泥的氧化还原条件发生变化时，重金属重新转化为溶解状态而释放;另外，重金属不能被生物降解，但具有生物累积的特性，可以通过食物链产生生物富集和浓缩效应，最终影响到“食物链”的顶级生物或者人类。
目前处理污泥中重金属污染的方法主要有：固化/稳定化、微生物淋滤、焚烧。固定方法处理污泥中重金属污染是国内外应用较广的技术之一，但现有固化用的胶凝材料不仅来源单一，而且造价过高，同时也会使污泥固化体浸出液pH值过高，在固化污泥再利用过程中，固化体与地下水或地表水接触产生的强碱性会危害生态系统中的水质;微生物对污泥中重金属的溶解，是通过细菌对污泥中铁和硫的氧化作用，使得污泥中氧化还原电位升高，pH值降低，从而使重金属发生溶解，将溶解的重金属淋滤出来，就可以降低污泥中重金属的含量，尽管微生物淋滤法剔除污泥中重金属的效果良好，但是如何妥善处理高浓度重金属淋出液仍然是个棘手的问题;焚烧法处理污泥，可以有效分解污泥中的有毒有害成分，使重金属富集，便于集中处理，但是，污泥焚烧过程会产生二次污染，包括有害气体、有害废渣等。
因此，针对污泥地土壤重金属污染的现状，采取合适的土壤修复措施，对于污泥地农业生产、居住环境、生态建设以及区域社会经济可持续发展具有重要的现实意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种对污泥重金属污染处理成本低、处理效果理想、处理时间短、地域适用性广的修复方法，实现污泥地土壤处理的无害化、减量化、资源化。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种污泥地重金属污染土壤的修复方法，包括以下步骤：
1)在污泥地重金属污染的土壤中施入生物炭基肥，混合均匀，陈化20~30天;
2)待步骤1)中生物炭基肥陈化结束后，放入蚯蚓进行养殖;
3)待步骤2)中蚯蚓正常引入土壤后，连续种植1~2个周期的蓖麻，每个周期种植蓖麻的同时都在土壤中施入生物炭基肥，以蓖麻果实成熟收获结束为一个周期，每个周期蓖麻果实收获结束后将蓖麻整体移除;
4)待步骤3)中蓖麻植株整体移除后，放入蚯蚓进行养殖;
5)待步骤4)中蚯蚓正常引入土壤后，连续种植1~2个周期的柳树，每个周期种植柳树的同时都在土壤中施入生物炭基肥，一个周期结束后将柳树整体移除，以10~12个月为一个周期;
6)循环重复执行步骤1)~步骤5)，直至土壤中重金属的含量达到安全标准。
优选的，所述生物炭基肥包括：65~80重量份蓖麻或柳树废弃物制成的生物炭、5~10重量份的磷酸二铵、4~6重量份的草木灰、5~8重量份的氯化钠、15~20重量份的粉煤灰、25~30重量份的尿素、7~11重量份的柠檬酸和10~16重量份的葡萄糖酸。
优选的，所述生物炭基肥的施入量为5~8kg/亩，所述蚯蚓投放到土壤中的用量为0.2~0.3kg/m2。
优选的，所述生物炭基肥用圆盘造粒机制成粒径为5~6mm的颗粒。
优选的，所述生物炭的制备步骤为：
1)蓖麻或柳树废弃物经炭化处理得到有机炭产物，有机炭产物在80~90℃下烘干，粉碎;
2)将步骤1)所得有机炭产物置于生物炭炉中450~500℃热解，冷却至室温;
3)将步骤2)所得产物用质量分数10%的稀盐酸和质量分数5%的稀硝酸以体积比1~2.5：1混合后酸洗1~3h，再用去离子水冲洗至中性，过滤，于85℃下烘干，自然冷却至室温，研磨过筛，装袋备用。
优选的，所述生物炭的粒径为2~3mm。
优选的，所述蚯蚓养殖期间每3~5天浇一次水，使重金属污染土壤的含水量保持在40~55%。
优选的，所述种植蓖麻的方法为幼苗栽种，所述幼苗栽种为：将28~30cm的幼苗沿垂直方向倾斜30度埋入土壤表层10~15cm深度种植，株距为20~25cm，行距为20~25cm。
优选的，所述幼苗选用通过15%~20%的H2O2消毒处理后蒸馏水洗涤浸泡12h、籽粒饱满且不下沉的蓖麻种子长成的蓖麻幼苗。
优选的，所述柳树选用1.5~2m的柳树苗栽种。
本发明的有益效果是：
1.蓖麻、柳树具有很好的重金属耐性，适合于大面积重金属铅污染的土壤，蓖麻、柳树的栽种修复可以改善污染土壤的土质，对环境扰动少、不破坏土壤理化性质，还能起到实现美化环境的作用，更重要的是有效的避免了污染物再次进入食物链，最大限度的减少了修复土壤中可引起的二次污染，成本低、能使地表长期稳定，并且在消除土壤重金属污染的同时，消除污染土壤周围的大气和水体中的污染物，有利于改善生态环境提高土壤生物多样性。
2.本发明生物炭基肥除了有生物炭之外，还含有一定的磷酸二铵、氯化钠、柠檬酸和葡萄糖酸，氯化钠作为离子交换剂，Na+能和重金属离子发生离子交换，与污泥中重金属离子发生离子交换，置换出污泥中的重金属离子，柠檬酸和葡萄糖酸为环保型物质，过量的处理剂不会对环境造成二次污染，这对于改善污泥地土壤的物理结构有很好的修复作用，在栽种植物的同时协同施用，可以对土壤中大部分重金属起到很好的解吸作用，使之与土壤分离，进入液相，从而更有利于植物的富集吸收。
3.在土壤动物修复重金属污染土壤的技术中，蚯蚓因其重金属富集量大、生长周期短、提取简单、效果明显等特点而成为土壤修复极具潜力的一项技术，本发明在生物炭和植物对污泥地土壤进行修复的同时将蚯蚓引入养殖，可以更好的富集吸收污泥地土壤中的重金属，改善植物根际土壤环境，增加土壤生物多样性。
4.本发明将治理过土壤的蓖麻和柳树废弃物所得的生物炭用酸洗一段时间后，通过去离子水的反复浸洗至中性，然后烘干，将炭化物质与含有重金属的溶液分离，可以对重金属进行回收再利用。
总之，本发明是一种安全、环保、高效、经济和实用的污泥地重金属污染土壤的修复方法，不带来二次污染，无毒性，处理效果理想，处理时间短，地域适用性广。
