CN110982534A - 利用餐厨垃圾制备土壤重金属复合钝化剂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及利用餐厨垃圾制备土壤重金属复合钝化剂的方法，属于土壤重金属污染治理技术领域。本发明制备方法包括a.发酵准备：将餐厨垃圾、褐煤粉、木屑按比例混合均匀，调节混合物碳氮比，得到发酵材料；b.发酵产物制备：将发酵材料置于发酵箱中自然发酵，当达到一定温度后翻堆，继续发酵直至堆体变为黑褐色且无异味后得到发酵产物；c.钝化剂复配：将发酵产物与氧化钙、膨润土按一定重量份比例混合，搅拌均匀，制得复合钝化剂。本发明发酵产物腐殖化系数较高，有利于提高复合钝化剂对重金属的吸附性能，配方成分简单，制作成本低，可在较低的钝化剂使用量下取得较好的钝化效果。

Description

利用餐厨垃圾制备土壤重金属复合钝化剂的方法
技术领域
本发明属于土壤重金属污染治理技术领域，具体涉及利用餐厨垃圾制备土壤重金属复合钝化剂的方法，更具体的是利用餐厨垃圾堆肥产物制作重金属镉钝化剂的方法。
背景技术
城市生活垃圾中，餐厨垃圾占比约30％-45％，是城市有机垃圾中的主要物质，我国每年产生约6000万吨以上的餐厨垃圾，餐厨垃圾的合理化处置成为当今社会共同关注的热点。当前，餐厨垃圾主要的处理途径为填埋、焚烧、生物处理(发酵)等，其中生物处理技术为资源再生利用技术而被大力推广，餐厨垃圾的生物处理产物不仅可以作为肥料使用，而且可以做成饲料、栽培基质等材料用于农业或园林生产中。当前，将餐厨垃圾制作为土壤重金属钝化剂的技术相对较少。主要原因在于，餐厨垃圾发酵产物作为重金属钝化剂配方材料，需要具备较高的重金属吸附性能，而常规的单一餐厨垃圾有机质发酵产物较难达到目标，一般发酵后只可作为肥料使用，而且餐厨垃圾发酵产物通常盐分及其他有害物质含量较高，过量使用容易对土壤环境造成负面影响，制作成为钝化剂材料难度较大。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供利用餐厨垃圾制备土壤重金属复合钝化剂的方法，步骤包括：
a.发酵准备：将餐厨垃圾、褐煤粉、木屑按比例混合均匀，使整个混合物达到手捏松软的程度，加入适量蔗糖、尿素调节混合物碳氮比，得到发酵材料；
b.发酵产物制备：将步骤a所得发酵材料置于发酵箱中自然发酵，当达到一定温度后翻堆，继续发酵直至堆体变为黑褐色且无异味后停止发酵，得到发酵产物；
c.钝化剂复配：将步骤b所得发酵产物与氧化钙、膨润土按一定重量份比例混合，搅拌均匀，制得复合钝化剂。
其中，步骤a餐厨垃圾、褐煤粉的质量比为1:1～1：1.25；优选为1：1.25。
其中，步骤a发酵材料的水分含量以质量百分比计为50％-75％；；优选为50％-70％。
其中，步骤a混合物的碳氮比为25:1-30:1；优选为25:1。
其中，步骤b当堆体中部温度达到50-60℃后维持5-6天翻堆1次，而后每隔20天翻堆1次。翻堆是指将发酵堆积物重新混拌均匀的操作。
其中，以重量份计，步骤c称取20-35份发酵产物、30-50份氧化钙、25-35份钙基膨润土混合，搅拌均匀，制得复合钝化剂。
优选的，以重量份计，步骤c称取35份发酵产物、30份氧化钙、35份钙基膨润土混合，搅拌均匀，制得复合钝化剂。
优选的，以重量份计，步骤c称取30份发酵产物、45份氧化钙、25份钙基膨润土混合，搅拌均匀，制得复合钝化剂。
本发明还公开了由上述方法制备的餐厨垃圾重金属复合钝化剂。
进一步的，本发明还提供重金属镉污染土壤的修复方法，每1kg土壤中施用上述餐厨垃圾重金属复合钝化剂1.12-2.1g。
本发明的有益效果是：
本发明在餐厨垃圾中加入褐煤粉进行发酵，使发酵产物腐殖化系数增加，腐殖化系数在25％-35％，钝化性能得以提高；本发明对发酵过程进行优化，然后将优化后的发酵产物与其他物质复配制作成为复合钝化剂，从而得到到安全、钝化效果良好的钝化剂材料；本发明配方成分简单，制作成本低，可在较低的钝化剂使用量下取得较好的钝化效果，每1kg土壤中施用复合钝化剂1.12-2.1g，极大降低了使用成本。
具体实施方式
本发明采用生物处理方法，将餐厨垃圾通过发酵制作为含腐殖酸成分的对重金属具有吸附、缓冲能力的有机材料，同时复配膨润土等吸附性能较好的矿物材料，结合石灰对酸碱度的调节功能，制作成为钝化剂复合材料，使其具有阻隔植物对重金属长期吸收的功能。
本发明在发酵过程加入褐煤粉的目的是增加发酵产物的腐殖酸含量，降低餐厨垃圾盐分，然后结合木屑及尿素等材料的添加，是为了将餐厨垃圾与褐煤粉的混合物碳氮比调节到微生物适宜生长的条件，使堆肥能够顺利进行。为了发酵过程反应更充分，褐煤粉的粒径越小效果越好，但成本也越高，通常控制在过50目筛取筛下物即可。本发明褐煤粉可通过常规市售渠道获得，粒径控制在60～80目。
本发明在加入褐煤粉的基础上，同时对发酵过程进行了优化，包括水分含量、碳氮比的控制，都是为了创造堆肥微生物适宜生长的环境，使发酵能够顺利进行。
本发明餐厨垃圾具体是指包括剩饭、烂菜叶、少量剩菜等的混合物，通常来源于饭店残余垃圾。作为优选的，可采用低油脂餐厨垃圾。
由于钙镁离子的淋失是导致南方土壤酸化的原因之一，而钙基能够补充土壤中的钙离子，因此本发明在复配过程选择附性能较好的矿物材料时，优先选用钙基膨润土与发酵产物进行复配。
本发明利用餐厨垃圾制备土壤重金属复合钝化剂的方法，具体可按如下步骤进行：
A、餐厨垃圾发酵产物制备：
发酵准备：选用25kg低油脂餐厨垃圾，将其与褐煤粉(粒度＞50目即过50目筛取筛下物，下同)以质量比1:1～1：1.25的比例混合均匀，然后加入适量木屑(粒度大于20目)将混合材料水分含量调节至50％-75％，使整个混合物达到手捏松软的程度，然后测定混合物质C/N，根据C/N测定结果，加入适量蔗糖与尿素，使C/N调节至25:1；
发酵产物制备：将上述发酵材料置于0.5m*0.5m*1.2m发酵箱中自然发酵，堆体中部温度达到50-60℃后维持5-6天翻堆1次，而后每隔20天翻堆1次，共翻堆5次后堆体变为黑褐色且无异味后停止发酵，得到发酵产物；
B、钝化剂复配：
将发酵产物粉碎过20目筛，称取重量20-35份，然后与30-50份氧化钙(净含量＞95％，粒度≥200目)以及25-35份钙基膨润土(净含量＞90％，粒度≥400目)混合，搅拌均匀，制得复合钝化剂。
C、每1kg土壤中施用1.60g。
以下通过实施例对本发明作进一步的说明。
实施例中采用的土壤为成都平原受镉污染的耕作土壤，土壤pH值5.5-6.5，呈酸性，土壤中平均镉总量为0.5-0.9mg/kg，有效态镉含量为0.10mg/kg-0.3mg/kg。
发酵产物的腐殖化系数为计算值，主要检测指标为腐殖酸含量及总有机质含量，其中腐殖酸含量检测标准为：GB/T34766—2017，总有机质含量检测标准为：NY-525-2002，Cd检测标准为GB/T17141-1997。
实施例1
取低油脂餐厨垃圾与褐煤粉按比例1:1混合按照上述制备方法进行发酵，然后分别与氧化钙、钙基膨润土按如下质量配比配置为T1(发酵产物：氧化钙：钙基膨润土＝20:35:45)、T2(发酵产物：氧化钙：钙基膨润土＝35:30:35)、T3(发酵产物：氧化钙：钙基膨润土＝30:45:25)，按1.60g/kg施用与镉污染土壤，其中CK为不施用钝化剂，试验获得不同钝化剂配方施用对土壤有效态镉含量降低率结果如表1所示。
表1不同配比钝化剂对土壤有效态镉含量的影响
Figure BDA0002315007860000031
从上表可看出，配方T3对于目标土壤中镉有效态含量降低率达到24％，对于土壤有效镉降低取得良好效果。
实施例2
取低油脂餐厨垃圾与褐煤粉按比例1:1.25混合按照上述制备方法进行发酵，然后分别与氧化钙、钙基膨润土按如下质量配比配置为F1(发酵产物：氧化钙：钙基膨润土＝20:35:45)、F2(发酵产物：氧化钙：钙基膨润土＝35:30:35)、F3(发酵产物：氧化钙：钙基膨润土＝30:45:25)，按1.60g/kg施用与镉污染土壤，其中CK为不施用钝化剂，试验获得不同钝化剂配方施用对土壤有效态镉含量降低率结果如表2所示。
表2不同配比钝化剂对土壤有效态镉含量的影响
Figure BDA0002315007860000041
从上表可看出，配方F3对于目标土壤中镉有效态含量降低率达到32％，对于土壤有效镉降低具有显著效果。
实施例3
取低油脂餐厨垃圾与褐煤粉按比例1:1.25混合按照上述制备方法进行发酵，然后与氧化钙、钙基膨润土按如下质量配比配置30:45:20，分别对目标土壤施用0g/kg、0.56g/kg、1.60g/kg、2.10g/kg，试验获得不同施用量对土壤有效态镉含量降低率结果如表3所示。
表3不同钝化剂施用量对土壤有效态镉含量的影响
Figure BDA0002315007860000042
从上表可以看出，当钝化剂施用量为1.60g/kg获得良好效果，土壤有效态镉含量降低29％。

Claims (10)

1.利用餐厨垃圾制备土壤重金属复合钝化剂的方法，其特征在于包括以下步骤：
a.发酵准备：将餐厨垃圾、褐煤粉、木屑按比例混合均匀，使整个混合物达到手捏松软的程度，加入适量蔗糖、尿素调节混合物碳氮比，得到发酵材料；
b.发酵产物制备：将步骤a所得发酵材料置于发酵箱中自然发酵，当达到一定温度后翻堆，继续发酵直至堆体变为黑褐色且无异味后停止发酵，得到发酵产物；
c.钝化剂复配：将步骤b所得发酵产物与氧化钙、膨润土按一定重量份比例混合，搅拌均匀，制得复合钝化剂。
2.根据权利要求1所述的利用餐厨垃圾制备土壤重金属复合钝化剂的方法，其特征在于：步骤a所述餐厨垃圾、褐煤粉的质量比为1:1～1：1.25；优选为1：1.25。
3.根据权利要求1所述的利用餐厨垃圾制备土壤重金属复合钝化剂的方法，其特征在于：步骤a所述发酵材料的水分含量以质量百分比计为50％-75％；优选为50％-70％。
4.根据权利要求1所述的利用餐厨垃圾制备土壤重金属复合钝化剂的方法，其特征在于：步骤a所述混合物的碳氮比为25:1-30:1；优选为25:1。
5.根据权利要求1所述的利用餐厨垃圾制备土壤重金属复合钝化剂的方法，其特征在于：步骤b当堆体中部温度达到50-60℃后维持5-6天翻堆1次，而后每隔20天翻堆1次。
6.根据权利要求1所述的利用餐厨垃圾制备土壤重金属复合钝化剂的方法，其特征在于：以重量份计，步骤c称取20-35份发酵产物、30-50份氧化钙、25-35份膨润土混合，搅拌均匀，制得复合钝化剂。
7.根据权利要求1所述的利用餐厨垃圾制备土壤重金属复合钝化剂的方法，其特征在于：以重量份计，步骤c称取35份发酵产物、30份氧化钙、35份钙基膨润土混合，搅拌均匀，制得复合钝化剂。
8.根据权利要求1所述的利用餐厨垃圾制备土壤重金属复合钝化剂的方法，其特征在于：以重量份计，步骤c称取30份发酵产物、45份氧化钙、25份钙基膨润土混合，搅拌均匀，制得复合钝化剂。
9.权利要求1～8任一项所述的方法制备的土壤重金属复合钝化剂。
10.重金属镉污染土壤修复方法，其特征在于：每1kg土壤中施用权利要求9所述的复合钝化剂1.12-2.1g。
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