CN111842456A

CN111842456A - 一种新型土壤治理***

Info

Publication number: CN111842456A
Application number: CN202010736900.8A
Authority: CN
Inventors: 吕川; 孙大光
Original assignee: JILIN ACADEMY OF ENVIRONMENTAL SCIENCES
Current assignee: JILIN ACADEMY OF ENVIRONMENTAL SCIENCES
Priority date: 2020-07-28
Filing date: 2020-07-28
Publication date: 2020-10-30

Abstract

本发明公开了一种新型土壤治理***，属于土壤治理修复技术领域，一种新型土壤治理***，包括取土装置、土壤粉碎装置、土壤检测装置、土壤淋洗装置、土壤干燥装置和土壤修复剂添加装置，所述土壤粉碎装置、土壤检测装置、土壤淋洗装置、土壤干燥装置和土壤修复剂添加装置相互之间均通过输送机构连接，本发明的土壤治理***，包括取土装置、土壤粉碎装置、土壤检测装置、土壤淋洗装置、土壤干燥装置和土壤修复剂添加装置，通过粉碎、检测、淋洗、干燥和添加修复剂等工序对重金属污染土壤进行充分有效的治理和修复，实现了对土壤中的重金属进行快速有效的去除，能耗小、不产生二次污染，具有广阔的应用前景。

Description

一种新型土壤治理***

技术领域

本发明涉及土壤治理修复技术领域，更具体地说，涉及一种新型土壤治理***。

背景技术

随着社会的进步和现代化工农业的发展，人类对自然环境的影响愈来愈深远。从农业的化肥，农药，转基因生物，到工业的“三废”，以及日常生活中的污水、垃圾，再到国防、宇航业的太空垃圾，它们无不影响着大自然，导致了各种环境问题，这其中比较突出的是重金属污染问题。土壤的重金属污染是指由于人类的活动而引入土壤中重金属，使得土壤中重金属含量远远高于土壤中重金属的背景值，最终导致土壤***的破坏和生态环境的恶化。这里的重金属主要是指Cd、Pb、Zn、Ni、Cu、Cr、Hg及准金属As、Se。

进入土壤的重金属在日后的走向主要有以下几个方面：吸附在土壤中；被植物或其他生物吸收；进入水体；因挥发进入大气等。这些进入生态***的重金属，不仅影响着植物的生长，而且也影响着大气与水资源，直接危害着人类的生存。近年来，我国土壤重金属污染加剧，血铅超标、尿镉超标等层出不穷，江森“铅污染”事件，广西柳江上游龙江河段镉污染，“毒胶囊”事件中铜键铬模具的污染，“洋巧克力”的铜污染等事件不胜枚举。这些，都显示着我国土壤重金属污染已进入一个集中多发期并且由于土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性、不可逆性等特点，因此，对土壤重金属污染行为和修复的研究具有十分重要的环境现实意义。

目前土壤重金属修复主要途径有两种：一种是净化土壤，将污染物去除，即去污染：另一种是不去净化土壤，而是通过一些技术手段改变重金属元素在土壤中的化学形态和赋存状态，降低其在土壤中可移动性和生物有效性，即稳定化。根据这两种途径主要有物理修复、化学修复和生物修复。物理修复（包括土壤淋洗法、工程措施法、电热修复法等）具有彻底、稳定的优点，但实施工程量大、投资费用高，破坏土壤结构，并且还要对换出的污土进行堆放或处理。生物修复则包括植物修复和微生物修复，其中植物修复虽然标本兼治，但修复周期长，投资大。微生物修复虽然处理费用低、对周边环境扰动小、不产生二次污染，但合适微生物资源少，修复效果不明显。化学修复虽然简单易行，见效快，但往往修复剂用量较大，且重金属元素易活化。

面对重金属污染日益严重的现状：污染面积大、污染物含量高，单一的修复技术已显得力不从心，因此迫切需要一种用于对重金属污染土壤进行治理修复的新型土壤治理***。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种新型土壤治理***，本发明的土壤治理***，包括取土装置、土壤粉碎装置、土壤检测装置、土壤淋洗装置、土壤干燥装置和土壤修复剂添加装置，通过粉碎、检测、淋洗、干燥和添加修复剂等工序对重金属污染土壤进行充分有效的治理和修复，实现了对土壤中的重金属进行快速有效的去除，能耗小、不产生二次污染，具有广阔的应用前景。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种新型土壤治理***，包括取土装置、土壤粉碎装置、土壤检测装置、土壤淋洗装置、土壤干燥装置和土壤修复剂添加装置，所述土壤粉碎装置、土壤检测装置、土壤淋洗装置、土壤干燥装置和土壤修复剂添加装置相互之间均通过输送机构连接；

所述取土装置为土壤挖掘机构，用于进行土壤采集并将土壤送入土壤粉碎装置内；

所述土壤粉碎装置为剪切式粗碎机，用于对土壤进行粉碎细化；

所述土壤检测装置包括土壤检测模块，用于对土壤的污染程度进行检测；

所述土壤淋洗装置包括喷淋装置、振荡机、离心机和膜过滤机构，用于对细化后的土壤进行土壤淋洗；

所述土壤干燥装置为热风烘干机，用于对土壤淋洗后的土壤进行热风干燥；

所述土壤修复剂添加装置为混合机，用于对干燥后的土壤和土壤修复剂进行充分搅拌混合。

进一步的，所述土壤粉碎装置还包括振动筛选机构，用于对粉碎后的土壤进行筛选，振动筛选机构所用筛网为80-150目振动筛。

进一步的，所述土壤检测装置还包括数据收集处理模块、数据传输模块、数据库和主服务器模块，所述土壤检测模块、数据收集处理模块、数据传输模块和数据库均与主服务器模块无线连接，所述数据收集处理模块用于对检测数据进行收集和处理，所述数据传输模块将检测数据传输至数据库，所述主服务器模块用于对数据进行对比，并对整个治理过程进行控制。

进一步的，所述土壤淋洗过程具体为：先将粉碎后的土壤送入喷淋装置内，进行土壤淋洗剂喷淋，喷淋后将土壤送入振荡机进行振荡混合，振荡完成后离心过滤，完成土壤淋洗。

进一步的，所述土壤淋洗过程中，振荡频率为100-200r/min，振荡时间为6-12h，离心速率为2500-4000r/min，离心时间为15-30min，过滤方式为滤膜过滤。

进一步的，所述土壤淋洗剂包括乙二酸、腐殖酸、硫酸、草酸、茶皂素和乙二胺四乙酸二钠。

进一步的，所述乙二酸和腐殖酸的浓度为0.15-0.3mol/L，硫酸浓度为0.05-0.1mol/L，硫酸锰的浓度为0.05-0.1mol/L，草酸的摩尔浓度为0.1-0.2mol/L，茶皂素的质量浓度为3-6%，所述乙二胺四乙酸二钠的浓度为0.05-0.1mol/L。

进一步的，所述土壤修复剂包括以下按重量份计的组份：改性蒙脱土35-55份、草木灰15-20份、生物炭30-50份、发酵粪便45-65份、活性污泥20-30份、磷灰石15-25份、骨粉10-15份、海藻酸钠5-8份、石灰粉10-20份。

进一步的，所述改性蒙脱土的制备方法为：选择天然蒙脱石粉，加入3-5倍质量的水充分搅拌配成悬浊液，往悬浊液中加入高温熔融的有机聚合物和钠盐，继续搅拌24-48h，离心法分离悬浊液中的水，去除上清液，50-70℃下干燥即得改性蒙脱土；

其中有机聚合物与悬浊液的料液比为100-150g/10L，有机聚合物为硬脂酸和聚乙烯醇。

进一步的，所述发酵粪便为发酵猪粪、发酵牛粪、发酵羊粪、发酵鸡粪和发酵鸭粪中的一种或多种的混合物，所述生物炭生物炭由秸秆原料经高温热解得到，秸秆原料为小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、油菜秸秆、棉花秸秆中的一种或多种的混合物。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本发明的土壤治理***，包括取土装置、土壤粉碎装置、土壤检测装置、土壤淋洗装置、土壤干燥装置和土壤修复剂添加装置，通过粉碎、检测、淋洗、干燥和添加修复剂等工序对重金属污染土壤进行充分有效的治理和修复，实现了对土壤中的重金属进行快速有效的去除，能耗小、不产生二次污染，具有广阔的应用前景。

（2）本发明的土壤治理***，在土壤淋洗工序中使用了特殊配方的淋洗剂，能够快速去除污染土壤中的重金属，与其他化学淋洗剂相比效果更好，淋洗时间更短。

（3）本发明的土壤治理***，使用的淋洗剂易于从土壤中分离，残留较少，且残留淋洗剂容易被土壤微生物分解，能够有效减少对土壤的二次污染，且能保持土壤的肥力。

（4）本发明的土壤治理***，在土壤修复剂添加工序中使用了特殊配方的土壤修复剂，可以显著钝化土壤中的重金属离子，减少重金属离子在农作物体内的富集，与传统修复剂相比，所用材料来源广泛，制备简单，既能降低农田土壤重金属含量，也可为农田提供营养元素，减少化学肥料的施用，带来经济、生态效益。

附图说明

图1为本发明的示意图。

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。

实施例1：

请参阅图1，一种新型土壤治理***，包括取土装置、土壤粉碎装置、土壤检测装置、土壤淋洗装置、土壤干燥装置和土壤修复剂添加装置，土壤粉碎装置、土壤检测装置、土壤淋洗装置、土壤干燥装置和土壤修复剂添加装置相互之间均通过输送机构连接；

取土装置为土壤挖掘机构，用于进行土壤采集并将土壤送入土壤粉碎装置内；

土壤粉碎装置为剪切式粗碎机，用于对土壤进行粉碎细化；土壤粉碎装置还包括振动筛选机构，用于对粉碎后的土壤进行筛选，振动筛选机构所用筛网为80目振动筛。

土壤检测装置包括土壤检测模块，用于对土壤的污染程度进行检测；土壤检测装置还包括数据收集处理模块、数据传输模块、数据库和主服务器模块，土壤检测模块、数据收集处理模块、数据传输模块和数据库均与主服务器模块无线连接，数据收集处理模块用于对检测数据进行收集和处理，数据传输模块将检测数据传输至数据库，主服务器模块用于对数据进行对比，并对整个治理过程进行控制。

土壤淋洗装置包括喷淋装置、振荡机、离心机和膜过滤机构，用于对细化后的土壤进行土壤淋洗；土壤淋洗过程具体为：先将粉碎后的土壤送入喷淋装置内，进行土壤淋洗剂喷淋，喷淋后将土壤送入振荡机进行振荡混合，振荡完成后离心过滤，完成土壤淋洗；

土壤淋洗过程中，振荡频率为100r/min，振荡时间为6h，离心速率为2500r/min，离心时间为15min，过滤方式为滤膜过滤。土壤淋洗剂包括乙二酸、腐殖酸、硫酸、草酸、茶皂素和乙二胺四乙酸二钠。

其中，乙二酸和腐殖酸的浓度为0.15mol/L，硫酸浓度为0.05mol/L，硫酸锰的浓度为0.05mol/L，草酸的摩尔浓度为0.1mol/L，茶皂素的质量浓度为3%，乙二胺四乙酸二钠的浓度为0.05mol/L。

土壤干燥装置为热风烘干机，用于对土壤淋洗后的土壤进行热风干燥；

土壤修复剂添加装置为混合机，用于对干燥后的土壤和土壤修复剂进行充分搅拌混合。土壤修复剂包括以下按重量份计的组份：改性蒙脱土35份、草木灰15份、生物炭30份、发酵粪便45份、活性污泥20份、磷灰石15份、骨粉10份、海藻酸钠5份、石灰粉10份。

改性蒙脱土的制备方法为：选择天然蒙脱石粉，加入3倍质量的水充分搅拌配成悬浊液，往悬浊液中加入高温熔融的有机聚合物和钠盐，继续搅拌24h，离心法分离悬浊液中的水，去除上清液，50℃下干燥即得改性蒙脱土；

其中有机聚合物与悬浊液的料液比为100g/10L，有机聚合物为硬脂酸和聚乙烯醇。

发酵粪便为发酵猪粪，生物炭生物炭由秸秆原料经高温热解得到，秸秆原料为小麦秸秆。

实施例2：

土壤粉碎装置为剪切式粗碎机，用于对土壤进行粉碎细化；土壤粉碎装置还包括振动筛选机构，用于对粉碎后的土壤进行筛选，振动筛选机构所用筛网为120目振动筛。

土壤淋洗过程中，振荡频率为150r/min，振荡时间为9h，离心速率为3200r/min，离心时间为24min，过滤方式为滤膜过滤。土壤淋洗剂包括乙二酸、腐殖酸、硫酸、草酸、茶皂素和乙二胺四乙酸二钠。

乙二酸和腐殖酸的浓度为0.2mol/L，硫酸浓度为0.08mol/L，硫酸锰的浓度为0.07mol/L，草酸的摩尔浓度为0.15mol/L，茶皂素的质量浓度为4.5%，乙二胺四乙酸二钠的浓度为0.08mol/L。

土壤修复剂添加装置为混合机，用于对干燥后的土壤和土壤修复剂进行充分搅拌混合。土壤修复剂包括以下按重量份计的组份：改性蒙脱土45份、草木灰17份、生物炭40份、发酵粪便55份、活性污泥25份、磷灰石20份、骨粉12份、海藻酸钠7份、石灰粉15份。

改性蒙脱土的制备方法为：选择天然蒙脱石粉，加入4倍质量的水充分搅拌配成悬浊液，往悬浊液中加入高温熔融的有机聚合物和钠盐，继续搅拌36h，离心法分离悬浊液中的水，去除上清液，60℃下干燥即得改性蒙脱土；

发酵粪便为发酵猪粪和发酵牛粪的混合物，生物炭生物炭由秸秆原料经高温热解得到，秸秆原料为小麦秸秆和水稻秸秆的混合物。

实施例3：

土壤粉碎装置为剪切式粗碎机，用于对土壤进行粉碎细化；土壤粉碎装置还包括振动筛选机构，用于对粉碎后的土壤进行筛选，振动筛选机构所用筛网为150目振动筛。

土壤淋洗过程中，振荡频率为200r/min，振荡时间为12h，离心速率为4000r/min，离心时间为30min，过滤方式为滤膜过滤。土壤淋洗剂包括乙二酸、腐殖酸、硫酸、草酸、茶皂素和乙二胺四乙酸二钠。

乙二酸和腐殖酸的浓度为0.3mol/L，硫酸浓度为0.1mol/L，硫酸锰的浓度为0.1mol/L，草酸的摩尔浓度为0.2mol/L，茶皂素的质量浓度为6%，乙二胺四乙酸二钠的浓度为0.1mol/L。

土壤修复剂添加装置为混合机，用于对干燥后的土壤和土壤修复剂进行充分搅拌混合。土壤修复剂包括以下按重量份计的组份：改性蒙脱土55份、草木灰20份、生物炭50份、发酵粪便65份、活性污泥30份、磷灰石25份、骨粉15份、海藻酸钠8份、石灰粉20份。

改性蒙脱土的制备方法为：选择天然蒙脱石粉，加入5倍质量的水充分搅拌配成悬浊液，往悬浊液中加入高温熔融的有机聚合物和钠盐，继续搅拌48h，离心法分离悬浊液中的水，去除上清液，70℃下干燥即得改性蒙脱土；

其中有机聚合物与悬浊液的料液比为150g/10L，有机聚合物为硬脂酸和聚乙烯醇。

发酵粪便为发酵猪粪、发酵牛粪和发酵鸭粪的混合物，生物炭生物炭由秸秆原料经高温热解得到，秸秆原料为小麦秸秆、油菜秸秆和棉花秸秆中的混合物。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种新型土壤治理***，包括取土装置、土壤粉碎装置、土壤检测装置、土壤淋洗装置、土壤干燥装置和土壤修复剂添加装置，其特征在于：所述土壤粉碎装置、土壤检测装置、土壤淋洗装置、土壤干燥装置和土壤修复剂添加装置相互之间均通过输送机构连接；

2.根据权利要求1所述的一种新型土壤治理***，其特征在于：所述土壤粉碎装置还包括振动筛选机构，用于对粉碎后的土壤进行筛选，振动筛选机构所用筛网为80-150目振动筛。

3.根据权利要求1所述的一种新型土壤治理***，其特征在于：所述土壤检测装置还包括数据收集处理模块、数据传输模块、数据库和主服务器模块，所述土壤检测模块、数据收集处理模块、数据传输模块和数据库均与主服务器模块无线连接，所述数据收集处理模块用于对检测数据进行收集和处理，所述数据传输模块将检测数据传输至数据库，所述主服务器模块用于对数据进行对比，并对整个治理过程进行控制。

4.根据权利要求1所述的一种新型土壤治理***，其特征在于：所述土壤淋洗过程具体为：先将粉碎后的土壤送入喷淋装置内，进行土壤淋洗剂喷淋，喷淋后将土壤送入振荡机进行振荡混合，振荡完成后离心过滤，完成土壤淋洗。

5.根据权利要求4所述的一种新型土壤治理***，其特征在于：所述土壤淋洗过程中，振荡频率为100-200r/min，振荡时间为6-12h，离心速率为2500-4000r/min，离心时间为15-30min，过滤方式为滤膜过滤。

6.根据权利要求4所述的一种新型土壤治理***，其特征在于：所述土壤淋洗剂包括乙二酸、腐殖酸、硫酸、草酸、茶皂素和乙二胺四乙酸二钠。

7.根据权利要求6所述的一种新型土壤治理***，其特征在于：所述乙二酸和腐殖酸的浓度为0.15-0.3mol/L，硫酸浓度为0.05-0.1mol/L，硫酸锰的浓度为0.05-0.1mol/L，草酸的摩尔浓度为0.1-0.2mol/L，茶皂素的质量浓度为3-6%，所述乙二胺四乙酸二钠的浓度为0.05-0.1mol/L。

8.根据权利要求1所述的一种新型土壤治理***，其特征在于：所述土壤修复剂包括以下按重量份计的组份：改性蒙脱土35-55份、草木灰15-20份、生物炭30-50份、发酵粪便45-65份、活性污泥20-30份、磷灰石15-25份、骨粉10-15份、海藻酸钠5-8份、石灰粉10-20份。

9.根据权利要求8所述的一种新型土壤治理***，其特征在于：所述改性蒙脱土的制备方法为：选择天然蒙脱石粉，加入3-5倍质量的水充分搅拌配成悬浊液，往悬浊液中加入高温熔融的有机聚合物和钠盐，继续搅拌24-48h，离心法分离悬浊液中的水，去除上清液，50-70℃下干燥即得改性蒙脱土；

10.根据权利要求8所述的一种新型土壤治理***，其特征在于：所述发酵粪便为发酵猪粪、发酵牛粪、发酵羊粪、发酵鸡粪和发酵鸭粪中的一种或多种的混合物，所述生物炭生物炭由秸秆原料经高温热解得到，秸秆原料为小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、油菜秸秆、棉花秸秆中的一种或多种的混合物。