申请日2014.02.18
公开(公告)日2014.05.21
IPC分类号B09C1/00
摘要
本发明公开了一种利用污泥生物碳修复含新兴有机污染物土壤的方法，包括如下步骤：(1)将含污泥的生物质原料在40-60℃烘干后，过10-200目筛，在无氧条件下，300-650℃进行碳化0.5-6h制得生物碳;(2)将制得的生物碳按0.5-5%的质量比施入污染土壤表面，并对污染土壤表层0-30cm进行翻耕，使其与生物碳充分混匀;(3)老化6-12个月。本发明方法所采用的生物碳制备原料成本低廉、环境友好，制备工艺简单可行，总体遵循了“变废为宝、立体农业”的原则。此外，生物碳含有大量碳素及营养成分，具有肥田效果。
权利要求书
1.一种利用污泥生物碳修复含新兴有机污染物土壤的方法，其特征在于， 包括如下步骤：
(1)将含污泥的生物质原料在40-60℃烘干、过10-200目筛后，在无氧条件 下，300-650℃进行碳化0.5-6h制得生物碳;
(2)将制得的生物碳按0.5-5%的质量百分比施加到污染土壤表面，并对污 染土壤表层0-30cm进行翻耕，使其与生物碳充分混匀;
(3)老化6-12个月。
2.根据权利要求1所述的利用污泥生物碳修复含新兴有机污染物土壤的方 法，其特征在于，所述的生物质原料的碳化温度为300-500℃。
3.根据权利要求1所述的利用污泥生物碳修复含新兴有机污染物土壤的方 法，其特征在于，所述的生物碳按2-3%的质量百分比施加到污染土壤表面。
4.根据权利要求1所述的利用污泥生物碳修复含新兴有机污染物土壤的方 法，其特征在于，步骤(3)中对污染土壤表层0-20cm进行翻耕。
5.根据权利要求1所述的利用污泥生物碳修复含新兴有机污染物土壤的方 法，其特征在于，以N2提供无氧条件，维持0.5-1h。
6.根据权利要求1所述的利用污泥生物碳修复含新兴有机污染物土壤的方 法，其特征在于，所述的新兴有机污染物为内分泌干扰素、药物和个人护理产 品、全氟化合物、多氯化烷、多氯化萘、三氯卡班、三氯生和多溴二苯醚中的 一种或多种。
7.根据权利要求6所述的利用污泥生物碳修复含新兴有机污染物土壤的方 法，其特征在于，所述的内分泌干扰素为双酚A或雌激素。
8.根据权利要求1所述的利用污泥生物碳修复含新兴有机污染物土壤的方 法，其特征在于，所述的污泥的质量百分比为5-100%。
9.根据权利要求8所述的利用污泥生物碳修复含新兴有机污染物土壤的方 法，其特征在于，所述的生物质原料还包含废弃果皮、秸秆、稻壳、花生壳、 松针、木屑、树皮、树木枯枝、玉米芯、废弃茶叶和畜禽粪便中的一种或多 种。
10.根据权利要求1所述的利用污泥生物碳修复含新兴有机污染物土壤的 方法，其特征在于，所述的污染土壤为红壤、黄壤、褐土或黑钙土。
说明书
一种利用污泥生物碳修复含新兴有机污染物土壤的方法
技术领域
本发明涉及新兴有机污染土壤的修复方法，尤其涉及一种利用污泥生物碳 修复含新兴有机污染物土壤的方法。
背景技术
土壤因其电负性及高比表面积成为天然的吸附剂和载体，是新兴有机污染 物最主要的汇。新兴有机污染物(Emerging Organic Contaminants,EOCs)包括 内分泌干扰物(Endocrine Disrupting Chemicals,EDCs)、药物和个人护理产品 (Pharmaceuticals and Personal Care Products,PPCPs)和全氟化合物(PFCs)等。新兴 有机污染物在化学性质上与传统的持久性有机污染物存在巨大差异。持久性有 机污染物往往水溶度较低，因而在土壤中的迁移性较差;而新兴污染物水溶度 较高，多为亲水性物质，因而在土壤中的迁移性和生物有效性都很高，对土 壤，尤其是农业用地，造成的危害更大，具有明显的生物积累性、毒性和难降 解性。近年来，EOCs的副作用引起了广泛的关注，与传统的持久性有机污染 物相比，新兴有机污染物具有更强的危害，是目前国内外研究的热点及难点。
人工合成物质被大量的工业生产并广泛的应用在各个领域中，城市工业废 物不断进入土壤，垃圾填埋渗漏，造成土壤环境污染事故不断发生。以抗生素 为例，抗生素是畜禽养殖和水产养殖中常用的一类化学品，其使用量大，体内 代谢率低，可通过畜禽粪便的农业施用直接进入土壤环境，富集到一定程度通 过植物吸收等方式可沿食物链传递到人，严重干扰人类各项生理功能。缓解和 修复土壤污染是环境科学和工程中急待解决的重要问题，已成为国内外环境科 学乃至土壤科学的热点研究问题和前沿领域之一。
目前，土壤修复的方法主要有4种方法：
(1)物理修复，例如中国专利CN102873087A公开了“土壤修复系统及土 壤修复方法”，利用热解析技术修复土壤。
(2)化学修复，例如中国专利CN102950149A公开了“一种有机污染土壤 的修复方法”，通过氨基羧酸络合剂与Fe2+之间一系列的配位反应络合溶解 氧，并最终使O-O键断裂活化原位产生H2O2，与Fe2+形成的Fenton反应，快速 降解土壤中的有机污染物。
(3)植物修复，例如中国专利CN102172607A公开了“水麻在修复土壤重 金属镉污染中的应用”，利用水麻对镉的富集特性，将大部分镉转移到地上部 分。
(4)微生物修复，例如中国专利CN202185451U公开了“一种循环式生物 淋洗修复土壤重金属污染的试验装置”，利用氧化硫硫杆菌生长过程中产酸来 淋洗出重金属污染物。
现有修复方法虽然对污染土壤起到一定的修复作用，但仍存在以下主要缺 点：
(1)物理修复和化学修复是传统修复方法，虽然目标直接，在实际应用中取 得一定成效，但存在实施复杂，成本高，对周围生态环境扰动大，建设过程中 生态影响严重等问题，对于低浓度的污染土壤其修复效率往往较低;
(2)植物和微生物修复方法见效慢，并且不适用于高污染土地，对于农用土 地的修复会带来经济收益的减少，并且植物和微生物修复通常需要因地制宜地 制定本地适合的物种和接种方式，不利于大规模的推广和应用。
发明内容
有鉴于此，有必要针对上述问题，提供一种利用污泥生物碳修复含新兴有 机污染物土壤的方法，该方法对于高、低浓度新型有机污染物均有成效，且施 用简单，作用快速，成本低廉，适用于大规模的推广和应用。
一种利用污泥生物碳修复含新兴有机污染物土壤的方法，包括如下步骤：
(1)将含污泥的生物质原料在40-60℃烘干、过10-200目筛后，在无氧条件 下，300-650℃进行碳化0.5-6h制得生物碳;
(2)将制得的生物碳按0.5-5%的质量百分比施加到污染土壤表面，并对污 染土壤表层0-30cm进行翻耕，使其与生物碳充分混匀;
(3)老化6-12月。
优选地，所述的生物质原料的碳化温度为300-500℃。
优选地，所述的生物碳按2-3%的质量百分比施加到污染土壤表面。
优选地，步骤(3)中对污染土壤表层0-20cm进行翻耕。
优选地，以N2提供无氧条件，维持0.5-1h。更优选地，N2的流速为0.25-0.75 L/min。
优选地，所述的新兴有机污染物为内分泌干扰素、药物和个人护理产品、 全氟化合物、多氯化烷、多氯化萘、三氯卡班、三氯生和多溴二苯醚中的一种 或多种。
更优选地，所述的内分泌干扰素为双酚A或雌激素。
优选地，所述的污泥的质量百分比为5-100%。
优选地，所述的生物质原料还包含废弃果皮、秸秆、稻壳、花生壳、松 针、木屑、树皮、树木枯枝、玉米芯、废弃茶叶和畜禽粪便中的一种或多种。
优选地，所述的污染土壤为红壤、黄壤、褐土或黑钙土。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)以污泥为原材料，来源广泛，生产成本低廉，实施手法简单易行，适 合大模广泛应用;
(2)污泥是目前亟待合理处置的固体废弃物之一，本发明将其转化为环境 修复材料，达到“以废治废”的目的，同时实现固废资源化和低成本环境修复 的目标;
(3)无论对高浓度还是低浓度新性有机污染物污染的土地，本发明修复效 率均稳定可靠;本发明不仅适用于修复单一污染源污染的土壤，也同样适用于 多种新兴污染物或新兴污染物与其它有机污染物或重金属同时存在的协同污染 土壤;生物碳强烈吸附新兴有机污染物，从而大大降低各种污染物的生物有效 性;
(4)本发明制备生物碳的条件是发明人经过创造性劳动获得的，此条件下碳 化后的生物碳对新兴有机污染物的吸附效果较好;碳化时间过短，碳化不完全， 碳化时间过长，造成浪费;
(5)本发明制备的生物碳，施用比例低，效果显著;因生物碳本身的稳定 性，修复和改良效果长期持久;此外，本发明制备的生物碳含有大量碳素及营 养成分，除环境修复作用外，还具有良好的肥田效果;
(6)生物碳是一种固碳减排物质，其生产和使用都对全球碳排放有缓解作 用。
