CN108580545A

CN108580545A - 一种采用生物质炭协同蚯蚓和狼尾草联合修复废弃铬渣场地的方法

Info

Publication number: CN108580545A
Application number: CN201810397649.XA
Authority: CN
Inventors: 包红旭; 李良玉; 刘海军; 张欣; 苏弘治; 张馨月; 张�浩; 杨华; 黄颖芝; 吕志忠; 杨雨萌; 刘唯玉; 陈阳; 隋然
Original assignee: Liaoning University
Current assignee: Liaoning University
Priority date: 2018-04-28
Filing date: 2018-04-28
Publication date: 2018-09-28

Abstract

本发明涉及一种采用生物质炭协同蚯蚓和狼尾草联合修复废弃铬渣场地的方法，属于生态修复技术领域。向铬渣场地的土壤中按比例混入木屑和牛粪混合生物质炭与芦苇生物质炭，并加入脱硫石膏，2‑8h之后向土壤中投加蚯蚓，并定期喷洒少量的水保持土壤的含水量为25％‑35％。然后植入狼尾草苗，并定期浇少量水保证植物生长。此方可利用生态方法有效去除铬渣场地的铬金属含量，对铬渣场地中的其他铅、锌、铜等重金属也有一定的降解效果，同时实现了废物资源的回收再利用。

Description

一种采用生物质炭协同蚯蚓和狼尾草联合修复废弃铬渣场地的方法

技术领域

属于生态修复技术领域，具体涉及一种采用生物质炭协同蚯蚓和狼尾草联合修复废弃铬渣场地的方法。

背景技术

铬渣中的水溶性Na₂CrO₄和酸溶性CaCrO₄是造成环境污染的主要成分。其中CaCrO₄被国际癌症研究机构列为已被证实的致癌性物质，对人体的健康造成了严重的威胁。目前，我国的大部分铬渣得到了安全处置，但铬渣长期堆放引起的土壤污染问题，已经成为我国环境保护工作中的突出问题，如果不及时对污染场地进行土壤修复治理，即使铬渣得到妥善处置，其所造成的环境污染仍不能彻底消除。

国内外对受铬渣污染场地的修复方法主要有：主要包括物理、化学、生物和联合修复技术等。物理修复技术主要包括工程措施和热脱附, 前者适用于小面积严重污染的土壤; 后者则主要针对易挥发的重金属。常用的化学修复方法有电动修复、淋洗和固化修复技术。电动修复是一种原位修复技术,不扰动土层,且操作简单、处理效率高,但易导致土壤理化性质变化; 淋洗技术的关键是寻找既能提取各种形态重金属,又不破坏土壤结构的淋洗液。但高效淋洗剂普遍价格偏高,且洗脱废液对土壤和地下水存在二次污染的风险; 化学固定法虽然简单易行,但并不是一项永久的修复措施,是通过加入化学试剂或材料改变了重金属的赋存形态,而并未将其从土壤中去除,容易再度活化产生二次污染。生物修复技术是利用特定动植物或微生物对重金属的吸收、转化或清除功能修复土壤重金属,该法因具有成本低、易操作、无二次污染、且能大面积推广等优点而备受关注。为了提高对土壤重金属的修复效率,很多学者将上述常见的修复技术有机结合起来,例如植物- 微生物的联合修复、化学淋洗-深层固定联合技术等。

发明内容

针对传统处理废渣场地技术的不足，本发明提供一种采用生物质炭协同蚯蚓和狼尾草联合修复废弃铬渣场地的方法，该方法在采取生态、经济的原则，降解废弃铬渣场地土壤中的重金属含量。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种采用生物质炭协同蚯蚓和狼尾草联合修复废弃铬渣场地的方法，包括如下步骤：

1）向铬渣场地的土壤中混入木屑和牛粪混合生物质炭与芦苇生物质炭，并投加脱硫石膏；

2）向混入生物质炭的土壤中投加蚯蚓，定期浇水，保持土壤的含水量为25％-35％；

3）均匀植入狼尾草苗，定期浇水，保证植物正常生长。

上述的一种采用生物质炭协同蚯蚓和狼尾草联合修复废弃铬渣场地的方法，其特征在于，步骤1）所述生物质炭的施加量为35g/kg；

上述的一种采用生物质炭协同蚯蚓和狼尾草联合修复废弃铬渣场地的方法，其特征在于，步骤1）所述生物质炭由质量比为2∶5的木屑和牛粪混合生物质炭和芦苇生物质炭混合而成；

上述的一种采用生物质炭协同蚯蚓和狼尾草联合修复废弃铬渣场地的方法，其特征在于，所述木屑和牛粪混合生物质炭由质量比为木屑∶牛粪＝2∶3的混合粉在650-700℃无氧条件下热裂解1-1.5h获得；

上述的一种采用生物质炭协同蚯蚓和狼尾草联合修复废弃铬渣场地的方法，其特征在于，所述芦苇生物质炭由芦苇自然风干、破碎处理、干燥2h后在300℃无氧条件下热裂解1-2h后获得；

上述的一种采用生物质炭协同蚯蚓和狼尾草联合修复废弃铬渣场地的方法，其特征在于，步骤1）所述脱硫石膏的投加量为50g/kg;

上述的一种采用生物质炭协同蚯蚓和狼尾草联合修复废弃铬渣场地的方法，其特征在于，步骤2）所述蚯蚓为赤子爱胜蚓，蚯蚓的投放量为1.5-6g/kg;

上述的一种采用生物质炭协同蚯蚓和狼尾草联合修复废弃铬渣场地的方法，其特征在于，步骤3）所述狼尾草为品种是80芽/株狼尾草，种植量为2-3株/m²。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明采用生物质炭协同蚯蚓和狼尾草联合修复废弃铬渣场地。利用生物质炭协同蚯蚓对重金属的吸附作用及狼尾草对Cr⁶⁺的超富集作用联合修复废弃铬渣场地。所采用的芦苇生物质炭和脱硫石膏能明显降低铬渣场地土壤的pH值，缓解由施加生物质炭带来的pH值增长现象，同时又与木屑和牛粪混合生物质炭共同吸附土壤中的重金属。生物质炭与蚯蚓的联合作用不仅能降解土壤中的重金属，还能在一定程度上改善铬渣场地的土壤理化性质，有利于狼尾草的生长，间接加强狼尾草对Cr⁶⁺的富集量。本发明的土壤修复应用方法期对铬渣场地的修复效果良好、有效利用废弃资源、费用低、实施方便，可用于修复废弃铬渣场地中的Cr⁶⁺，具有广泛的应用前景。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，此处所描述的实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

（一）生物质炭的制备

1、木屑和牛粪混合生物质炭

将干燥过的木屑和风干后的牛粪分别进行研磨粉碎，按照质量比木屑：牛粪=2：5的比例充分混匀，过10目筛，随即放入电热烘箱，干燥1-2 h。冷却至室温后，称取适量的前体原料，置于燃烧舟中，移入管式真空炉中，在700℃下进行裂解。升温速率为5 ℃/min，保温为1-2 h。全过程均通入流速为0.7 L/min高纯氮气。冷却后对样品进行研磨，过100目筛，制得木屑和牛粪混合生物质炭，并将其放入封口袋中保存。

2、芦苇生物质炭

芦苇取自辽河某流域附近的自然生芦苇。对植物进行清洗，经过 3 -5d 的自然风干后，对其进行破碎处理，随即放入电热烘箱，干燥1-2 h。冷却至室温后，称取适量的前体原料，置于燃烧舟中，移入管式真空炉中，在300℃下进行裂解。升温速率为5 ℃/min，保温为1-2 h。全过程均通入流速为0.7 L/min高纯氮气。冷却后对样品进行研磨，过100目筛，制得芦苇生物炭成品，并将其放入封口袋中保存。

（二）修复方法

本实施例的供试土壤选取我国某历史遗留铬渣堆场0～20 cm的表层土壤，土壤类型以黄棕壤为主。在该铬渣堆场任意选取3块10m×10m的地块作为本发明实施地，分别标记为 S1、S2、S3。于四月末进行供试土壤平整，实验前需人工对土壤耕层0-20cm深度的土地进行翻耕以及平整。经检测该铬渣场地的重金属含量如下表：

	Cr（mg/kg）	Pd（mg/kg）	Zn（mg/kg）	Cu（mg/kg）
					S1	786.53	37.32	108.82	38.2
S2	901.38	50.54	111.55	41.18
					S3	1037.9	48.2	98.97	33.27

1、方法如下：

1）分别按木屑和牛粪混合生物质炭：芦苇生物质炭：脱硫石膏：土壤=2：5：10：200的比例向S₁、S₂、S₃的土壤中混入生物质炭并投加脱硫石膏；

2）在投加生物质炭与脱硫石膏80d后，分别向S1、S2、S3的土壤混入生物质炭的土壤中投放成年期的赤子爱胜蚓1.5-6g/kg，定期浇水，保持土壤的含水量为25％-35％；

3）选取600-900颗长势均匀的品种是80芽/株的狼尾草苗分别均匀种植在S1、S2、S3中，种植量为2-3株/m^2，。播深2-3cm，定期浇水，保证植物正常生长。

2、结果

待狼尾草成坪40-50d后，分别从S₁、S₂、S₃中收获植物地上部分和土壤样品个三个做平行实验，分别标记为Z₁₁、Z₁₂、Z₁₃，Z₂₁、Z₂₂、Z₂₃，Z₃₁、Z₃₂、Z₃₃和T₁₁、T₁₂、T₁₃，T₂₁、T₂₂、T₂₃，T₃₁，T₃₂、T₃₃。检测植物中的铬富集量，以及各土壤样品中铬、铅、锌和铜的含量，然后对平行实验数据取平均值，该平均值视为该实施场地的修复效果。

在生物质炭协同蚯蚓和植物联合修复中，狼尾草富集的Cr⁶⁺的含量可达1079.67mg/kg。

经生物质炭协同蚯蚓和植物联合修复后，土壤中铬金属含量的去除率达到67.97%、对土壤中铅金属含量的去除率达到31.02%、对土壤中锌金属含量的去除率达到18.06%、对土壤中铜金属含量的去除率达到23.21%。

Claims

1.一种采用生物质炭协同蚯蚓和狼尾草联合修复废弃铬渣场地的方法，其特征在于，包括如下步骤：

向铬渣场地的土壤中混入混合生物质炭与芦苇生物质炭，并投加脱硫石膏；

向步骤1）的土壤中投加蚯蚓，定期浇水，保持土壤的含水量为25％-35％；

均匀植入狼尾草苗，定期浇水，保证植物正常生长。

2.根据权利要求1所述的一种采用生物质炭协同蚯蚓和狼尾草联合修复废弃铬渣场地的方法，其特征在于，步骤1）所述混合生物质炭与芦苇生物质炭的总施加量为35g/kg。

3.根据权利要求1所述的一种采用生物质炭协同蚯蚓和狼尾草联合修复废弃铬渣场地的方法，其特征在于，步骤1）所述混合生物质炭与芦苇生物质炭的质量比为2∶5。

4.根据权利要求3所述的一种采用生物质炭协同蚯蚓和狼尾草联合修复废弃铬渣场地的方法，其特征在于，所述混合生物质炭由质量比为木屑∶牛粪＝2∶3的混合粉在650-700℃无氧条件下热裂解1-1.5h获得。

5.根据权利要求3所述的一种采用生物质炭协同蚯蚓和狼尾草联合修复废弃铬渣场地的方法，其特征在于，所述芦苇生物质炭由芦苇自然风干、破碎处理、干燥2h后在300℃无氧条件下热裂解1-2h后获得。

6.根据权利要求1所述的一种采用生物质炭协同蚯蚓和狼尾草联合修复废弃铬渣场地的方法，其特征在于，步骤1）所述脱硫石膏的投加量为50g/kg。

7.根据权利要求1所述的一种采用生物质炭协同蚯蚓和狼尾草联合修复废弃铬渣场地的方法，其特征在于，步骤2）所述蚯蚓为赤子爱胜蚓，蚯蚓的投放量为1.5-6g/kg。

8.根据权利要求1所述的一种采用生物质炭协同蚯蚓和狼尾草联合修复废弃铬渣场地的方法，其特征在于，步骤3）所述狼尾草为品种是80芽/株狼尾草，种植量为2-3株/m²。