CN110814010A - 一种土壤重金属镉和铬污染的修复方法及其布料装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种土壤重金属镉和铬污染的修复方法及其布料装置,包括阵列分布的下支架框，其特征在于，所述下支架框上设有轴向阵列分布的竖支架，竖支架上端共同设有上支架框，上支架框内还设有加固块，竖支架之间还设有匀料框，匀料框与竖支架之间均设有阵列分布的连接弹簧，上支架框上端设有存料框，下支架框下端还设有两排阵列分布的滚轮板，改良剂按质量百分比计，其由下述组分组成：钙基膨润土25～45％，赤泥15～25％，膨化稻壳10～20％，硫代硫酸钠5～10％，活性污泥霉菌菌丝球1～2％。本发明结构简单，提高了布料效率，重金属改良剂中还添加了微生物菌剂，利用微生物与无机材料和有机材料复合，具有成本低、环境友好、高效改良等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种土壤重金属处理技术领域，具体是一种土壤重金属镉和铬 污染的修复方法及其布料装置。
背景技术
随着全球经济的快速发展，含重金属的污染物通过灌溉、干湿沉降等多种 途径进入土壤，造成土壤中重金属富集，土壤污染会使污染物在植(作)物体 中积累，并通过食物链富集到人体和动物体中，危害人畜健康，引发癌症和其 它疾病等。此外，土地受到污染后，含重金属浓度较高的污染表土容易在风力 和水力的作用下分别进入到大气和水体中，导致大气污染、地表水污染、地下 水污染和生态系统退化等其它次生生态环境问题。
国内外已发展起来的土壤修复技术很多，按照其修复方式可以将它们分为： 原位修复和异位修复两种。原位修复是指在现场条件下直接对污染土壤进行修 复的方法。常见的原位修复技术有：原位气相抽取技术、原位生物修复技术、 原位土壤冲洗技术、原位电动力修复技术、原位电磁波加热技术、原位玻璃化 技术等。异位修复是将受污染的土壤挖出来集中处理。常见的异位修复技术有： 清洗、焚烧处理、热处理和生物反应器等多种方法。这是早期常用的方法。由 于该法涉及挖土和运土，因而它具有处理成本高、不能处理深度污染(如污染 物渗入饱和层土壤及地下水)的土壤、不能处理建筑物下面的土壤、会破坏原土壤结构及生态环境等缺点。
对于土壤重金属污染的治理，有物理、化学和生物3大类，物理法(翻地、 换土、电磁富集、淋洗等)、生物法(植物富集固定(CN201110160731.9)、 微生物富集和降低毒性)和化学法(改良剂还原、吸附)，这些方法虽然都在 一定程度上对重金属污染土壤具有修复作用，但是都存在自己的缺陷。物理法 耗费大量人力和财力，生物法周期长且机理不清楚。其中化学法由于见效快， 可操作性强，因此逐渐受到人们关注。目前化学法主要有纳米铁粉还原 (CN201010230014.4)和螯合(CN201010229992.7)等，主要针对土壤重金属 淋洗液的处理，但是其成本较高且易造成二次污染。
据报道，对lhm2面积的污染土壤进行工程治理(客土)，每lm深土体的 耗费高达800-2400万美元，如此惊人的代价迫使人类寻求新的防治方法。因此， 迫切需要发展一种低成本、高效、简便、环境友好的新型化学修复方法。植物 修复就是一种投资少、能持久、适宜大面积污染治理的一种方法。此外，土壤 重金属改良剂技术是一种新型的修复方法，可直接使用也可以肥料为载体，具 有成本低、操作简便、环境友好等优点。
因此，结合植物修复和改良剂技术处理受重金属污染的土壤，其可以有效 将土壤中重金属离子如六价铬等高价重金属离子还原成低价态离子，且筛选对 重金属富集能力强的植物，结合植物修复作用，即可以降低重金属的毒性，又 可以将重金属离子吸附固定控制其迁移，因此应用前景广阔。
发明内容
本发明的目的在于提供一种土壤重金属镉和铬污染的修复方法及其布料装 置，可降低土壤高价重金属离子(镉和铬)含量40％以上；可将重金属离子尽可 能保持在污染区域内，降低其迁移率30％以上；提高土壤阳离子交换容量15％以 上；减少养分流失25％以上；使作物增产20％以上，具有显著的降低重金属毒性， 控制重金属迁移，以及保水、保肥、松土等多种功效。
本发明的方法主要包括：(1)选择主要受重金属镉和铬污染的土壤；(2) 向土壤中均匀投放适量的改良剂，所述改良剂作为土壤的肥料，主要包括钙基 膨润土、赤泥、膨化稻壳、硫代硫酸钠和活性污泥霉菌菌丝球；(3)在上述投 放改良剂的土壤中种植月季和东南景天。
其中，钙基膨润土：具有丰富的孔隙结构，能够有效吸附金属离子，且钙 基性质能够起到部分离子交换的作用；此外，钙基膨润土和膨化稻壳的吸附性 能以及赤泥的固定化作用将土壤中重金属离子进行固定，阻止其通过淋溶和径 流迁移；利用硫代硫酸钠将高价重金属离子(如六价铬离子)还原成低价态(如 三价铬离子)，从而降低其毒性和溶解性；从活性污泥中筛选到一株对重金属 Cr(VI)有很强吸附能力的霉菌菌株G-28，G-28对土壤中铬的吸附率高达65％以 上。
针对富集重金属镉和铬，尤其针对吸附镉的植物进行了筛选试验，对12种 植物进行了试验研究，具体包括黑麦草、马铃薯、油菜、金桔、麦冬、菊花、 月季、六月雪、燕麦、向日葵、东南景天和蓝桉等植物为试材，最后筛选出月 季和东南景天是较好的土壤中铬和镉的富集植物。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种土壤重金属镉和铬污染的修复方法,包括以下步骤：
S1:按重量计，将30份的钙基膨润土与20份赤泥混合均匀，搅拌25分钟， 然后干燥并粉碎成200目；
S2:按重量计，将S1得到的物质，与10份膨化稻壳以及5份硫代硫酸钠均 匀混合，最后添加1份活性污泥霉菌菌株G-28即得到土壤重金属改良剂；
S3:将S2中得到的重金属改良剂按照每亩20kg用量均匀撒施在土壤表面， 然后耕地种植植物即可。
进一步地，所述硫代硫酸钠粉碎为200目。
进一步地，所述膨化稻壳为200目，含碳量50％的膨化稻壳。
进一步地，所述植物具体包括黑麦草、马铃薯、油菜、金桔、麦冬、菊花、 月季、六月雪、燕麦、向日葵、东南景天和蓝桉其中的两种及以上.
进一步地，所述改良剂按质量百分比计，其由下述组分组成：钙基膨润土 25～45％，赤泥15～25％，膨化稻壳10～20％，硫代硫酸钠5～10％，活性污泥霉 菌菌丝球1～2％。
一种土壤重金属镉和铬污染的修复布料装置,包括阵列分布的下支架框，所 述下支架框上设有轴向阵列分布的竖支架，其中两侧的竖支架之间还设有镜像 分布的稳定杆，竖支架上端共同设有上支架框，上支架框内还设有加固块，竖 支架之间还设有匀料框，匀料框与竖支架之间均设有阵列分布的连接弹簧，上 支架框上端设有存料框，存料框内设有存料槽，存料框下端设有斜滑料仓，斜 滑料仓下端设有缓冲料管，缓冲料管下端设有流量阀，流量阀下端设有出料管， 下支架框下端还设有两排阵列分布的滚轮板。
进一步地，所述匀料框内设有接料槽，匀料框内设有阵列分布的出料孔， 匀料框下端还设有镜像分布的侧板，侧板下端还是设有滑槽板，滑槽板与侧板 之间形成滑槽，滑槽内设有挡料板，挡料板上还设有拉手槽，侧板一侧为封闭 的。
进一步地，所述滚轮板之间设有阵列分布的滚轮杆，滚轮杆上均设有滚轮， 滚轮杆两端均设有固定螺母。
本发明的有益效果：
1、本发明中改良剂与普通修复剂相比(50kg/亩)，可降低土壤高价重金 属离子(镉和铬)含量40％以上；可将重金属离子尽可能保持在污染区域内，降 低其迁移率30％以上；提高土壤阳离子交换容量15％以上；减少养分流失25％以 上；使作物增产20％以上，具有显著的降低重金属毒性，控制重金属迁移，以及 保水、保肥、松土等多种功效。；
2、本发明中重金属改良剂中还添加了微生物菌剂，利用微生物与无机材料 和有机材料复合，其与现有的重金属改良剂相比，具有成本低、环境友好、高 效改良等优点。
3、本发明该土壤重金属镉和铬污染的修复方法便于实施，易于推广，去除 土壤中的重金属镉和铬效果高达95.6％以上，其具有很好的应用前景。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明土壤重金属镉和铬污染的修复布料装置结构示意图；
图2是本发明土壤重金属镉和铬污染的修复布料装置部分结构示意图；
图3是本发明土壤重金属镉和铬污染的修复布料装置部分结构示意图。
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作出创造 性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚 度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系， 仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必 须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限 制。
一种土壤重金属镉和铬污染的修复布料装置,包括阵列分布的下支架框1， 如图1、图2、图3所示，下支架框1上设有轴向阵列分布的竖支架11，其中两 侧的竖支架11之间还设有镜像分布的稳定杆12，竖支架11上端共同设有上支 架框13，上支架框13内还设有加固块14，竖支架11之间还设有匀料框2，匀 料框2与竖支架11之间均设有阵列分布的连接弹簧4，上支架框13上端设有存 料框3，存料框3内设有存料槽31，存料框3下端设有斜滑料仓32，斜滑料仓 32下端设有缓冲料管33，缓冲料管33下端设有流量阀34，流量阀34下端设有 出料管35，下支架框1下端还设有两排阵列分布的滚轮板5。
匀料框2内设有接料槽21，如图1、图3所示，匀料框2内设有阵列分布 的出料孔22，匀料框2下端还设有镜像分布的侧板23，侧板23下端还是设有 滑槽板24，滑槽板24与侧板23之间形成滑槽25，滑槽25内设有挡料板26， 挡料板26上还设有拉手槽27，侧板23一侧为封闭的。
滚轮板5之间设有阵列分布的滚轮杆51，如图1所示，滚轮杆51上均设有 滚轮52，滚轮杆51两端均设有固定螺母53，转动时，滚轮52内的轴承内圈转 动，滚轮杆51固定不动。
使用时，将本发明改良剂放入存料框3内，打开流量阀34，本装置在田间 运动时发生振动，将匀料框2均匀撒下。
实施例1
一种土壤重金属镉和铬污染的修复方法，包括以下步骤：
S1:按重量计，将30份的钙基膨润土与20份赤泥混合均匀，搅拌25分钟， 然后干燥并粉碎成200目；
S2:按重量计，将上述得到的物质，与10份膨化稻壳(200目，含碳量50％) 以及5份硫代硫酸钠(200目)均匀混合，最后添加1份活性污泥霉菌菌株G-28 即得到土壤重金属改良剂；
S3:将S2中得到的重金属改良剂按照每亩20kg用量均匀撒施在土壤表面， 然后耕地种植月季即可。
该修复方法去除土壤中的重金属镉和铬效果高达92.6％。
实施例2
一种土壤重金属镉和铬污染的修复方法，包括以下步骤：
S1:按重量计，将40份的钙基膨润土与15份赤泥混合均匀，搅拌20分钟， 然后干燥并粉碎成200目；
S2:按重量计，将上述得到的物质，与20份膨化稻壳(200目，含碳量50％) 以及10份硫代硫酸钠(200目)均匀混合，最后添加1.5份活性污泥霉菌菌株 G-28即得到土壤重金属改良剂；
S3:将S2中得到的重金属改良剂按照每亩15kg用量均匀撒施在土壤表面， 然后耕地种植东南景天即可。
该修复方法去除土壤中的重金属镉和铬效果高达94.3％。
实施例3
一种土壤重金属镉和铬污染的修复方法，包括以下步骤：
S1:按重量计，将45份的钙基膨润土与15份赤泥混合均匀，搅拌15分钟， 然后干燥并粉碎成200目；
S2:按重量计，将上述得到的物质，与15份膨化稻壳(200目，含碳量50％) 以及5份硫代硫酸钠(200目)均匀混合，最后添加2份活性污泥霉菌菌株G-28 即得到土壤重金属改良剂；
S3:将S2中得到的重金属改良剂按照每亩20kg用量均匀撒施在土壤表面， 然后耕地种植月季和东南景天即可。
上述修复方法便去除土壤中的重金属镉和铬效果高达95.6％。
通过多次试验筛选出，月季和东南景天是较好的土壤中铬和镉的富集植物， 尤其对于镉的富集具有明显的效果，其富集效果达到55.6％。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例” 等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含 于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表 述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或 者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业 的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中 描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明 还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (8)
1.一种土壤重金属镉和铬污染的修复方法，其特征在于,包括以下步骤：
S1:按重量计，将30份的钙基膨润土与20份赤泥混合均匀，搅拌25分钟，然后干燥并粉碎成200目；
S2:按重量计，将S1得到的物质，与10份膨化稻壳以及5份硫代硫酸钠均匀混合，最后添加1份活性污泥霉菌菌株G-28即得到土壤重金属改良剂；
S3:将S2中得到的重金属改良剂按照每亩20kg用量均匀撒施在土壤表面，然后耕地种植植物即可。
2.根据权利要求1所述的一种土壤重金属镉和铬污染的修复方法,其特征在于，所述硫代硫酸钠粉碎为200目。
3.根据权利要求1所述的一种土壤重金属镉和铬污染的修复方法,其特征在于，所述膨化稻壳为200目，含碳量50％的膨化稻壳。
4.根据权利要求1所述的一种土壤重金属镉和铬污染的修复方法,其特征在于，所述植物具体包括黑麦草、马铃薯、油菜、金桔、麦冬、菊花、月季、六月雪、燕麦、向日葵、东南景天和蓝桉其中的两种及以上。
5.根据权利要求1所述的一种土壤重金属镉和铬污染的修复方法,其特征在于，所述改良剂按质量百分比计，其由下述组分组成：钙基膨润土25～45％，赤泥15～25％，膨化稻壳10～20％，硫代硫酸钠5～10％，活性污泥霉菌菌丝球1～2％。
6.一种土壤重金属镉和铬污染的修复布料装置,包括阵列分布的下支架框(1)，其特征在于，所述下支架框(1)上设有轴向阵列分布的竖支架(11)，其中两侧的竖支架(11)之间还设有镜像分布的稳定杆(12)，竖支架(11)上端共同设有上支架框(13)，上支架框(13)内还设有加固块(14)，竖支架(11)之间还设有匀料框(2)，匀料框(2)与竖支架(11)之间均设有阵列分布的连接弹簧(4)，上支架框(13)上端设有存料框(3)，存料框(3)内设有存料槽(31)，存料框(3)下端设有斜滑料仓(32)，斜滑料仓(32)下端设有缓冲料管(33)，缓冲料管(33)下端设有流量阀(34)，流量阀(34)下端设有出料管(35)，下支架框(1)下端还设有两排阵列分布的滚轮板(5)。
7.根据权利要求6所述的一种土壤重金属镉和铬污染的修复布料装置,其特征在于，所述匀料框(2)内设有接料槽(21)，匀料框(2)内设有阵列分布的出料孔(22)，匀料框(2)下端还设有镜像分布的侧板(23)，侧板(23)下端还是设有滑槽板(24)，滑槽板(24)与侧板(23)之间形成滑槽(25)，滑槽(25)内设有挡料板(26)，挡料板(26)上还设有拉手槽(27)，侧板(23)一侧为封闭的。
8.根据权利要求6所述的一种土壤重金属镉和铬污染的修复布料装置,其特征在于，所述滚轮板(5)之间设有阵列分布的滚轮杆(51)，滚轮杆(51)上均设有滚轮(52)，滚轮杆(51)两端均设有固定螺母(53)。
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