发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种针对重金属污染土壤的高效稳定化修复药剂及修复方法,其解决了传统的重金属污染土壤修复药剂稳定性较差,修复效果较差的问题。
为实现上述目的,本发明提供了一种针对重金属污染土壤的高效稳定化修复方法,该修复方法使用修复药剂,修复药剂的组分为石灰、氧化镁、磷酸盐、硅藻土、骨粉、沸石、钙镁磷肥、纳米复合材料和有机物复合物,修复方法包括如下工艺步骤:步骤S1:通过深耕翻土方法将表层土壤翻出,放置在一侧进行晾晒,再通过深耕翻土方法将中层土壤翻出,放置在一侧进行晾晒,最后通过深耕翻土方法将深层土壤翻出,放置在一侧进行晾晒;步骤S2:将晾晒好的深层土壤放到机器中进行粉碎,并按一定比例与颗粒状修复药剂充分混合,然后将混合土壤回填到原来的地方;步骤S3:在混合好的深层土壤的上方均匀撒上一层颗粒状的第一修复药剂层;步骤S4:将晾晒好的中层土壤放到机器中进行粉碎,并按一定比例与粉末状修复药剂充分混合,然后将混合土壤回填到第一修复药剂层的上方;步骤S5:在混合好的中层土壤的上方均匀撒上一层粉末状的第二修复药剂层;步骤S6:将晾晒好的表层土壤放到机器中进行粉碎,然后将混合土壤回填到第二修复药剂层的上方,再喷洒液体状的修复药剂;以及步骤S7:在表层土壤上挖出网格状的沟槽,再栽种上超富集植物,经过一定时间的放置、养护,以改善污染土壤。
优选的,上述方案中,针对轻度污染区所需的修复药剂各组分的占比设置为石灰15份、氧化镁55份、磷酸盐8份、硅藻土5份、骨粉2份、沸石3份、钙镁磷肥2份、纳米复合材料5份和有机物复合物5份。
优选的,上述方案中,针对中度污染区所需的修复药剂各组分的占比设置为石灰18份、氧化镁50份、磷酸盐8份、硅藻土5份、骨粉2份、沸石3份、钙镁磷肥2份、纳米复合材料6份和有机物复合物6份。
优选的,上述方案中,针对重度污染区所需的修复药剂各组分的占比设置为石灰20份、氧化镁40份、磷酸盐6份、硅藻土8份、骨粉3份、沸石4份、钙镁磷肥3份、纳米复合材料8份和有机物复合物8份。
优选的,上述方案中,修复药剂组分中的纳米复合材料为黏土和生物炭的复合物。
优选的,上述方案中,修复药剂组分中的有机物复合物为秸秆、泥炭和畜禽粪便制备而成,其具体制备步骤可设置为:先把上述物质收集集中混合,然后进行脱水,使水分含量达到20%~30%,然后把脱过水的混合物输送到消毒房内进行消毒、脱臭,然后将消毒后的混合物进行造粒,再烘干,以得到有机物复合物。
优选的,上述方案中,步骤S2和步骤S4中修复药剂的添加比例为污染土壤重量的5%~8%。
优选的,上述方案中,修复药剂可制成粉末状、液体和颗粒状。
优选的,上述方案中,修复药剂的生产工艺包括如下步骤:步骤S1:将石灰、氧化镁、磷酸盐、硅藻土、骨粉、沸石、钙镁磷肥、纳米复合材料和有机物复合物分别通过破碎机制成粉末状;步骤S2:将上述通过破碎机制成的粉末状原材料分别进行重力分选和辐照处理,在摇床分选机的作用下,将各粉末进行筛选分类,将相近粒度的粉末聚集在一起,以便后续混合,通过辐照处理杀虫灭菌和防止霉变;步骤S3:将上述各原材料粉末进行混合,混合时,将石灰粉末先放入搅拌筒内,再将氧化镁粉末放入搅拌筒内,通过搅拌器搅拌5分钟后,再将磷酸盐粉末放入搅拌筒内,通过搅拌器搅拌5分钟后,再将硅藻土粉末放入搅拌筒内,通过搅拌器搅拌5分钟后,再依次将骨粉、沸石、钙镁磷肥、纳米复合材料和有机物复合物放入搅拌筒内进行搅拌混匀,得到粉末状的修复药剂;以及步骤S4:将所述粉末状的修复药剂包装后得到重金属修复药剂产品。
本发明还提供了一种针对重金属污染土壤的高效稳定化修复药剂,该修复药剂的生产工艺包括如下步骤:步骤S1:将石灰、氧化镁、磷酸盐、硅藻土、骨粉、沸石、钙镁磷肥、纳米复合材料和有机物复合物分别通过破碎机制成粉末状;步骤S2:将上述通过破碎机制成的粉末状原材料分别进行重力分选和辐照处理,在摇床分选机的作用下,将各粉末进行筛选分类,将相近粒度的粉末聚集在一起,以便后续混合,通过辐照处理杀虫灭菌和防止霉变;步骤S3:将上述各原材料粉末进行混合,混合时,将石灰粉末先放入搅拌筒内,再将氧化镁粉末放入搅拌筒内,通过搅拌器搅拌5分钟后,再将磷酸盐粉末放入搅拌筒内,通过搅拌器搅拌5分钟后,再将硅藻土粉末放入搅拌筒内,通过搅拌器搅拌5分钟后,再依次将骨粉、沸石、钙镁磷肥、纳米复合材料和有机物复合物放入搅拌筒内进行搅拌混匀,得到粉末状的修复药剂;以及步骤S4:将所述粉末状的修复药剂包装后得到重金属修复药剂产品。
本发明的针对重金属污染土壤的高效稳定化修复药剂及修复方法,具备以下有益效果:
(1)本发明通过设置纳米复合材料,不仅能够固定土壤中盐基阳离子,提高土壤pH值,从根本上修复酸性土壤,还能够还原、吸附土壤中的重金属离子,通过设置有机物复合物,增施有机肥料可增加土壤有机质和养分含量,既能改善土壤理化性质特别是土壤胶体性质,又能增大土壤容量,提高土壤净化能力。
(2)本发明通过设置颗粒状修复药剂、粉末状修复药剂和液体状的修复药剂,可根据土壤干湿度、土壤污染等级,选择合适类型的修复药剂进行使用,且各个类型的药剂亦可相互配合使用,修复效果更好。
(3)本发明通过设置深层土壤、中层土壤、表层土壤、第一修复药剂层和第二修复药剂层,分层修复的方法能将土壤中的重金属能处理的更加完全,且化学方法与生物方法相结合,更加合理安全,避免造成二次污染。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示,本发明提供了一种针对重金属污染土壤的高效稳定化修复方法,修复药剂的组分设置为石灰、氧化镁、磷酸盐、硅藻土、骨粉、沸石、钙镁磷肥、纳米复合材料和有机物复合物,修复药剂组分中的纳米复合材料为黏土和生物炭的复合物,修复药剂组分中的有机物复合物为秸秆、泥炭和畜禽粪便制备而成,其具体制备步骤可设置为:先把上述物质收集集中混合,然后进行脱水,使水分含量达到20%~30%,然后把脱过水的混合物输送到消毒房内进行消毒、脱臭,然后将消毒后的混合物进行造粒,再烘干,即成有机物复合物,修复药剂可制成粉末状、液体和颗粒状。
该修复药剂的生产工艺包括如下步骤:
步骤S1:将石灰、氧化镁、磷酸盐、硅藻土、骨粉、沸石、钙镁磷肥、纳米复合材料和有机物复合物分别通过破碎机制成粉末状;
步骤S2:将上述原材料粉末分别进行重力分选和辐照处理,在摇床分选机的作用下,将各粉末进行筛选分类,将相近粒度的粉末聚集在一起,以便后续混合,通过辐照处理杀虫灭菌和防止霉变,从而达到保鲜和提高产品质量的目的;
步骤S3:将上述各原材料粉末进行混合,混合时,将石灰粉末先放入搅拌筒内,再将氧化镁粉末放入搅拌筒内,通过搅拌器搅拌5分钟后,再将磷酸盐粉末放入搅拌筒内,通过搅拌器搅拌5分钟后,再将硅藻土粉末放入搅拌筒内,通过搅拌器搅拌5分钟后,再依次将骨粉、沸石、钙镁磷肥、纳米复合材料和有机物复合物放入搅拌筒内进行搅拌混匀,即制得粉末状的修复药剂(亦可通过造粒机造粒得到颗粒状的修复药剂,亦可加入水制成液体状的修复药剂);以及
步骤S4:将上述修复药剂包装好即得到重金属修复药剂产品。
实施例1 针对轻度重金属污染区的土壤的修复方法
修复药剂各组分的占比设置为石灰15份、氧化镁55份、磷酸盐8份、硅藻土5份、骨粉2份、沸石3份、钙镁磷肥2份、纳米复合材料5份和有机物复合物5份,修复方法的工艺步骤包括:
步骤S1:对土壤取样,在实验室内检测各重金属的有效态含量,通过深耕翻土方法将表层土壤3翻出,放置在一侧进行晾晒;
步骤S2:将晾晒好的表层土壤3放到机器中进行粉碎,并按一定比例与粉末状修复药剂5充分混合,然后将混合土壤回填到原来的地方,添加比例为污染土壤重量的5%~8%;以及
步骤S3:喷洒液体状的该修复药剂至土壤表层,经过一定时间的放置、养护后,即可有效改善污染土壤,再对土壤取样,在实验室内检测各重金属的有效态含量,数据如下表所示。
|
镉 |
砷 |
铜 |
铅 |
铬 |
锌 |
镍 |
处理后(mg/kg) |
0.002 |
0.7 |
1.2 |
0.4 |
1.5 |
0.7 |
0.9 |
对比例1
修复药剂各组分的占比设置为石灰5份、氧化镁75份、磷酸盐2份、硅藻土2份、骨粉1份、沸石1份、钙镁磷肥1份、纳米复合材料1份和有机物复合物1份,修复方法的工艺步骤包括:
步骤S1:对土壤取样,在实验室内检测各重金属的含量,通过深耕翻土方法将表层土壤3翻出,放置在一侧进行晾晒;
步骤S2:将晾晒好的表层土壤3放到机器中进行粉碎,并按一定比例与粉末状修复药剂5充分混合,然后将混合土壤回填到原来的地方,添加比例为污染土壤重量的15%;
步骤S3:喷洒液体状的该修复药剂至土壤表层,经过一定时间的放置、养护后,即可有效改善污染土壤,再对土壤取样,在实验室内检测各重金属的有效态含量,数据如下表所示。
|
镉 |
砷 |
铜 |
铅 |
铬 |
锌 |
镍 |
处理后(mg/kg) |
0.03 |
1.5 |
2.4 |
3.4 |
2.8 |
3.2 |
3.3 |
实施例2 针对中度重金属污染区的土壤的修复方法
修复药剂各组分的占比设置为石灰18份、氧化镁50份、磷酸盐8份、硅藻土5份、骨粉2份、沸石3份、钙镁磷肥2份、纳米复合材料6份和有机物复合物6份,修复方法的工艺步骤包括:
步骤S1:对土壤取样,在实验室内检测各重金属的含量,通过深耕翻土方法将表层土壤3翻出,放置在一侧进行晾晒,再通过深耕翻土方法将中层土壤2翻出,放置在一侧进行晾晒,最后通过深耕翻土方法将深层土壤1翻出,放置在一侧进行晾晒;
步骤S2:将晾晒好的深层土壤1放到机器中进行粉碎,并按一定比例与颗粒状修复药剂4充分混合,然后将混合土壤回填到原来的地方,添加比例为污染土壤重量的5%~8%;
步骤S3:在混合好的深层土壤1的上方均匀撒上一层颗粒状的第一修复药剂层6;
步骤S4:将晾晒好的中层土壤2放到机器中进行粉碎,并按一定比例与粉末状修复药剂5充分混合,然后将混合土壤回填到第一修复药剂层6的上方,添加比例为污染土壤重量的5%~8%;
步骤S5:在混合好的中层土壤2的上方均匀撒上一层粉末状的第二修复药剂层7;以及
步骤S6:将晾晒好的表层土壤3放到机器中进行粉碎,然后将混合土壤回填到第二修复药剂层7的上方,再喷洒液体状的该修复药剂,经过一定时间的放置、养护后,即可有效改善污染土壤,再对土壤取样,在实验室内检测各重金属的有效态含量,数据如下表所示。
|
镉 |
砷 |
铜 |
铅 |
铬 |
锌 |
镍 |
处理后(mg/kg) |
0.02 |
1.3 |
1.5 |
1.3 |
1.8 |
2.5 |
2.6 |
对比例2
针对中度重金属污染区的土壤的修复方法
修复药剂各组分的占比设置为石灰18份、氧化镁50份、磷酸盐8份、硅藻土5份、骨粉2份、沸石3份、钙镁磷肥2份、纳米复合材料6份和有机物复合物6份,修复方法的工艺步骤包括:
步骤S1:对土壤取样,在实验室内检测各重金属的含量,通过深耕翻土方法将表层土壤3翻出,放置在一侧进行晾晒,再通过深耕翻土方法将中层土壤2翻出,放置在一侧进行晾晒,最后通过深耕翻土方法将深层土壤1翻出,放置在一侧进行晾晒;
步骤S2:将晾晒好的深层土壤1放到机器中进行粉碎,并按一定比例与颗粒状修复药剂4充分混合,然后将混合土壤回填到原来的地方,添加比例为污染土壤重量的5%~8%;
步骤S3:在混合好的深层土壤1的上方均匀撒上一层颗粒状的第一修复药剂层6;以及
步骤S4:将中层土壤与表层土壤进行类似于深层土壤的处理,然后再喷洒液体状的该修复药剂,经过一定时间的放置、养护后,即可有效改善污染土壤,再对土壤取样,在实验室内检测各重金属的有效态含量,数据如下表所示。
|
镉 |
砷 |
铜 |
铅 |
铬 |
锌 |
镍 |
处理后(mg/kg) |
0.1 |
3.2 |
4.5 |
4.3 |
2.8 |
3.5 |
4.6 |
实施例3 针对重度重金属污染区的土壤的修复方法
修复药剂各组分的占比设置为石灰20份、氧化镁40份、磷酸盐6份、硅藻土8份、骨粉3份、沸石4份、钙镁磷肥3份、纳米复合材料8份和有机物复合物8份,修复方法的工艺步骤包括:
步骤S1:对土壤取样,在实验室内检测各重金属的含量,通过深耕翻土方法将表层土壤3翻出,放置在一侧进行晾晒,再通过深耕翻土方法将中层土壤2翻出,放置在一侧进行晾晒,最后通过深耕翻土方法将深层土壤1翻出,放置在一侧进行晾晒;
步骤S2:将晾晒好的深层土壤1放到机器中进行粉碎,并按一定比例与颗粒状修复药剂4充分混合,然后将混合土壤回填到原来的地方,添加比例为污染土壤重量的5%~8%;
步骤S3:在混合好的深层土壤1的上方均匀撒上一层颗粒状的第一修复药剂层6;
骤S4:将晾晒好的中层土壤2放到机器中进行粉碎,并按一定比例与粉末状修复药剂5充分混合,然后将混合土壤回填到第一修复药剂层6的上方,添加比例为污染土壤重量的5%~8%;
步骤S5:在混合好的中层土壤2的上方均匀撒上一层粉末状的第二修复药剂层7;
步骤S6:将晾晒好的表层土壤3放到机器中进行粉碎,然后将混合土壤回填到第二修复药剂层7的上方,再喷洒液体状的该修复药剂;以及
步骤S7:在表层土壤3上通过机器挖出网格状的沟槽8,再栽种上超富集植物9,经过一定时间的放置、养护后,即可有效改善污染土壤,再对土壤取样,在实验室内检测各重金属的有效态含量,数据如下表所示。
|
镉 |
砷 |
铜 |
铅 |
铬 |
锌 |
镍 |
处理后(mg/kg) |
0.2 |
1.2 |
10.5 |
13.4 |
14.8 |
12.8 |
10.3 |
对比例3针对重度重金属污染区的土壤的修复方法
修复药剂各组分的占比设置为石灰2份、氧化镁50份、磷酸盐2份、硅藻土2份、骨粉2份、沸石2份、钙镁磷肥2份、纳米复合材料2份和有机物复合物2份,修复方法的工艺步骤包括:
步骤S1:对土壤取样,在实验室内检测各重金属的含量,通过深耕翻土方法将表层土壤3翻出,放置在一侧进行晾晒,再通过深耕翻土方法将中层土壤2翻出,放置在一侧进行晾晒,最后通过深耕翻土方法将深层土壤1翻出,放置在一侧进行晾晒;
步骤S2:将晾晒好的深层土壤1放到机器中进行粉碎,并按一定比例与颗粒状修复药剂4充分混合,然后将混合土壤回填到原来的地方,添加比例为污染土壤重量的5%~8%;
步骤S3:在混合好的深层土壤1的上方均匀撒上一层颗粒状的第一修复药剂层6;
步骤S4:将中层土壤与表层土壤进行类似于深层土壤的处理,然后再喷洒液体状的该修复药剂,经过一定时间的放置、养护后;以及
步骤S5:在表层土壤3上通过机器挖出网格状的沟槽8,再栽种上超富集植物9,经过一定时间的放置、养护后,即可有效改善污染土壤,再对土壤取样,在实验室内检测各重金属的有效态含量,数据如下表所示。
|
镉 |
砷 |
铜 |
铅 |
铬 |
锌 |
镍 |
处理后(mg/kg) |
1.2 |
12 |
122 |
143 |
154 |
175 |
101 |
综上可得,本发明通过设置颗粒状修复药剂4、粉末状修复药剂5、第一修复药剂层6和第二修复药剂层7,解决了传统的重金属污染土壤修复药剂稳定性较差,修复效果较差的问题。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。