CN106520127A - 一种将清淤底泥制成土壤修复剂的方法 - Google Patents

一种将清淤底泥制成土壤修复剂的方法 Download PDF

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陈进
武海鹏
许继军
桑连海
代娟
刘强
殷大聪
叶玉适
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Abstract

本发明公开了一种将清淤底泥制成土壤修复剂的方法，包括以下步骤：(1)将清淤底泥和农业秸秆分别干燥；(2)将干燥后的所述清淤底泥和所述农业秸秆分别粉碎；(3)将粉碎后的所述清淤底泥和所述农业秸秆按质量比1:3～5的比例充分混合，得到混合物；(4)将所述混合物在缺氧条件下高温热解得到生物炭；(5)将所述生物炭经过酸活化得到活化生物炭，所述活化生物炭即为土壤修复剂。适用于土壤修复和改良。

Description

一种将清淤底泥制成土壤修复剂的方法
技术领域
本发明涉及一种制备土壤修复剂的方法，特别是涉及一种将清淤底泥制成土壤修复剂的方法。
背景技术
目前，随着经济和社会的快速发展，河流和湖泊等水体均受到了不同程度的污染和破坏。其中，底泥(也称淤泥)主要源自于地表径流所携带的泥沙、陆生动植物残体、污染物、以及水生动植物残体等，在水环境各因子共同作用下沉淀形成。底泥不仅会淤塞河道，降低湖泊调蓄洪水的能力，而且还会向水体释放营养盐、重金属及有机污染物，成为水体的内源污染，给水生态安全带来严重威胁。
清淤是解决水体内源污染、疏通航道的有效措施。但是，清淤产生的大量底泥如果处置不当，将会对生态环境产生巨大的破坏。清淤底泥通常作为固体废物堆放在贮泥场，这样，不仅占用大量场地，而且易产生二次环境污染。因此，清淤底泥的资源化利用已成为制约清淤工程及黑臭水体修复的瓶颈。
另外，作为农业大国，我国每年都会产生大量的农业秸秆，但目前，农业秸秆多被闲置浪费或者就地焚烧，这样，不仅容易造成土地肥力下降，而且还会产生严重的环境问题。如每年农业收获季节，秸秆的大量焚烧，会引起空气质量急剧下降，同时烟雾笼罩机场及高速公路，会导致机场及高速公路关闭，给社会生产和生活带来诸多不利影响。农业秸秆的高效处置及资源化利用也因此成为社会各界关注的焦点。
而随着科技的发展，科研人员成功地利用生物质材料缺氧热解制备了具有高效吸附效率的廉价的生物炭，其吸附能力是活性炭的2～3倍。应用于土壤污染修复及改良既解决了土壤污染及质量下降的问题，又实现了生物质废物的资源化利用。而农业秸秆是一种优质的生物质材料，清淤底泥也含有大量的有机质，这为解决上述问题提供了可能。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种将清淤底泥制成土壤修复剂的方法。
为了实现以上目的，本发明提供的一种将清淤底泥制成土壤修复剂的方法，包括以下步骤：
(1)将清淤底泥和农业秸秆分别干燥；
(2)将干燥后的所述清淤底泥和所述农业秸秆分别粉碎；
(3)将粉碎后的所述清淤底泥和所述农业秸秆按质量比1:3～5的比例充分混合，得到混合物；
(4)将所述混合物在缺氧条件下高温热解得到生物炭；
(5)将所述生物炭经过酸活化得到活化生物炭，所述活化生物炭即为土壤修复剂。
在上述方案中，粉碎后的所述清淤底泥和所述农业秸秆的粒径均小于1mm。
在上述方案中，当所述清淤底泥中含有的有机污染物超标时，所述高温热解的温度为600～800℃，所述高温热解热解的时间为1～2h，所述有机污染物超标的标准为《工业企业土壤环境质量风险评价基准》(HJ/T25-1999)的土壤基准(直接接触)。
在上述方案中，当所述清淤底泥中含有的有机污染物未超标时，所述高温热解的温度为400～600℃，所述高温热解热解的时间为1～2h，所述有机污染物超标的标准为《工业企业土壤环境质量风险评价基准》(HJ/T25-1999)的土壤基准(直接接触)。
在上述方案中，所述将所述生物炭经过酸活化得到活化生物炭的具体步骤为：将所述生物炭依次用盐酸溶液及水洗涤得到活化生物炭。
在上述方案中，所述盐酸溶液的浓度为0.5mol/L。
在上述方案中，当所述活化生物炭用于土壤污染修复时，所述活化生物炭的用量为待修复土壤干重的5～20％。
在上述方案中，当所述活化生物炭用于土壤改良时，所述活化生物炭的用量为待改良土壤干重的1～10％。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
1、通过将清淤底泥和农业秸秆分别干燥和粉碎后，按比例混合，并在缺氧条件下高温热解得到生物炭，而生物炭作为高性能吸附材料在经过酸洗活化后，其吸附性能得到进一步增强；
2、由于清淤底泥携带的有机污染物在高温热解过程中被热解，而且生物炭附着的重金属在酸洗活化过程中得以去除，所以得到的活化生物炭完全达到了安全处置清淤底泥的要求，且该活化生物炭可广泛用于土壤污染修复及土壤改良；
3、本发明不仅能够安全处置清淤底泥，而且还能同时实现了清淤底泥及农业秸秆的资源化利用，还达到了土壤污染修复和土壤改良的目的。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。
实施例1：
参见图1，本实施例提供了一种将清淤底泥制成土壤修复剂的方法，首先，将清淤底泥和农业秸秆分别烘干，并将烘干后的所述清淤底泥和所述农业秸秆分别粉碎至粒径小于1mm；然后，将粉碎后的所述清淤底泥和所述农业秸秆按质量比1:4的比例充分混合，得到混合物；接着，将所述混合物在缺氧条件下450℃(清淤底泥中含有的有机污染物未超标)或700℃(清淤底泥中含有的有机污染物超标)热解1h得到生物炭；最后，将所述生物炭依次用0.5mol/L的盐酸溶液及水洗涤得到活化生物炭，所述活化生物炭即为土壤修复剂。
上述土壤修复剂未检测出可溶性的重金属或有机污染物。得到的土壤修复剂用于某重金属镉及有机污染物芘污染的土壤的修复，用量为待修复土壤干重的10％。上述两种热解温度得到的土壤修复剂——土壤修复剂(450℃)和土壤修复剂(700℃)修复污染土壤一个月后，测定土壤中生物有效态镉及芘。发现生物有效态镉含量均降低了77％以上，生物有效态芘含量均降低了82％以上。
本实施例通过将清淤底泥和农业秸秆分别干燥和粉碎后，按比例混合，并在缺氧条件下高温热解得到生物炭，而生物炭作为高性能吸附材料在经过酸洗活化后，其吸附性能得到进一步增强；同时，由于清淤底泥携带的有机污染物在高温热解过程中被热解，而且生物炭附着的重金属在酸洗活化过程中得以去除，所以得到的活化生物炭完全达到了安全处置清淤底泥的要求，且该活化生物炭可广泛用于土壤污染修复；另外，本实施例不仅能够安全处置清淤底泥，而且还能同时实现了清淤底泥及农业秸秆的资源化利用，还达到了土壤污染修复目的。
上述有机污染物超标的标准为《工业企业土壤环境质量风险评价基准》(HJ/T25-1999)的土壤基准(直接接触)。
实施例2
将实施例1得到的两种土壤修复剂——土壤修复剂(450℃)和土壤修复剂(700℃)用于土壤改良，用量为待修复土壤干重的5％。一个月后测定土壤理化性质，改良前后土壤性质如下表1所示：
表1本发明得到的土壤修复剂改良土壤前后土壤的理化性质
通过上述实施例对比可以发现，将清淤底泥和农业秸秆分别干燥、粉碎，按一定的比例充分混合，在缺氧条件下高温热解制备生物炭；制备的生物炭经过酸活化后成为活化生物炭，即本发明的土壤修复剂。得到的土壤修复剂可用于土壤改良。本发明不仅能够安全处置清淤底泥，同时实现了清淤底泥及农业秸秆的资源化利用，还达到了土壤改良的目的。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种将清淤底泥制成土壤修复剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将清淤底泥和农业秸秆分别干燥；
(2)将干燥后的所述清淤底泥和所述农业秸秆分别粉碎；
(3)将粉碎后的所述清淤底泥和所述农业秸秆按质量比1:3～5的比例充分混合，得到混合物；
(4)将所述混合物在缺氧条件下高温热解得到生物炭；
(5)将所述生物炭经过酸活化得到活化生物炭，所述活化生物炭即为土壤修复剂。
2.如权利要求1所述的一种将清淤底泥制成土壤修复剂的方法，其特征在于，粉碎后的所述清淤底泥和所述农业秸秆的粒径均小于1mm。
3.如权利要求1所述的一种将清淤底泥制成土壤修复剂的方法，其特征在于，当所述清淤底泥中含有的有机污染物超标时，所述高温热解的温度为600～800℃，所述高温热解热解的时间为1～2h。
4.如权利要求1所述的一种将清淤底泥制成土壤修复剂的方法，其特征在于，当所述清淤底泥中含有的有机污染物未超标时，所述高温热解的温度为400～600℃，所述高温热解热解的时间为1～2h。
5.如权利要求1所述的一种将清淤底泥制成土壤修复剂的方法，其特征在于，所述将所述生物炭经过酸活化得到活化生物炭的具体步骤为：将所述生物炭依次用盐酸溶液及水洗涤得到活化生物炭。
6.如权利要求5所述的一种将清淤底泥制成土壤修复剂的方法，其特征在于，所述盐酸溶液的浓度为0.5mol/L。
7.如权利要求1所述的土壤修复剂的应用，其特征在于，所述土壤修复剂用于土壤污染修复时，所述土壤修复剂的用量为待修复土壤干重的5～20％。
8.如权利要求1所述的土壤修复剂的应用，其特征在于，所述土壤修复剂用于土壤改良时，所述土壤修复剂的用量为待改良土壤干重的1～10％。
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