CN111138230A - 一种用于场地土壤重金属修复的改良剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于场地土壤重金属修复的改良剂，该改良剂采用石灰石中的氧化钙、钙镁磷肥中的磷镁元素等无机组分与草木灰、沼气肥等有机肥料相结合，并结合海泡石，各组分之间产生协同效应，所选原料均为日常基本原料，原料易得；通过添加无机组分固定污染土壤中的重金属，并结合有机肥料改善重金属污染土壤的肥力，克服了传统的无机土壤改良剂针对单一或性质相近的重金属固定效果很好，而对复合型重金属污染土壤修复不能完全达标的缺陷；同时兼顾了经济和环境效益，可以大规模应用于污染土壤的重金属修复中。

Description

一种用于场地土壤重金属修复的改良剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及重金属污染土壤治理技术领域，更具体的说是涉及一种用于场地土壤重金属修复的改良剂及其制备方法。
背景技术
目前，随着国民经济和工业技术的发展，工矿企业废水废渣、石油、农药中的重金属污染物不断地进入土壤环境，引起部分耕地受到重金属污染。土壤中重金属超标会严重影响作物的质量和产量，并可被作物吸收，通过食物链进入人体；另外，土壤中重金属还可通过水循环进入地下水，通过饮用水进入人体。由于人体对重金属的排出作用较弱，长期食用或饮用被重金属污染的食品和水，会引起重金属在人体内的富集，严重危害人体健康。因此，对重金属污染土壤的修复工作迫在眉睫。
国内外已开展较多重金属污染土壤修复技术的研究，包括以客土、淋洗、电化学修复、化学固定等方法为主的物理化学修复技术及生物修复技术。选择具体重金属土壤修复技术时必须考虑污染地的实际情况、修复成本、技术可行性及环境安全性等实际问题。客土法工程量大、成本高，并且只是将污染土壤从污染区域搬走，换成由别处移来的示清洁土壤或改良土壤，没有实质性处理污染物；淋洗法修复成本高、环境风险大，为土壤带来的二次污染问题日益受到重视，修复后的土壤仍需进一步治理或改良方可进行农业使用；化学固定法就是加入土壤改良剂改变土壤的物理、化学性质，通过对重金属的吸附、沉淀或共沉淀作用，改变重金属在土壤中的存在状态，从而降低其生物有效性和迁移性，但是现有的改良剂对原料的来源要求较严格、原料不易得，虽然对土壤有一定的修复改良作用，但是对于修复后土壤的肥力提升还需辅助使用其他方法，功能单一。
因此，如何提供一种原料易得、成本较低，可固定复合型重金属污染的同时还可提高土壤的肥力的改良剂是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种原料易得、成本较低，可固定复合型重金属污染的同时还可提高土壤的肥力的用于场地土壤重金属修复的改良剂。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于场地土壤重金属修复的改良剂，按重量份数计，由以下原料制成：
Figure BSA0000172263030000021
生石灰的主要作用是改善污染土壤酸碱平衡；以及消除或削减土壤重金属污染。
海泡石是一种具有层链状结构的含水富镁硅酸盐黏土矿物，具有很强的吸附能力，用于降低土壤中重金属有效性。
钙镁磷肥又称熔融含镁磷肥，主要用于提高土壤肥力，改善污染土壤营养状况。
草木灰的主要成分是碳酸钾，草木灰肥料因草木灰为植物燃烧后的灰烬，所以是凡植物所含的矿质元素，草木灰中几乎都含有。它是一种来源广泛、成本低廉、养分齐全、肥效明显的无机农家肥，可以起到提高土壤肥力；改善污染土壤酸碱平衡，恢复污染土壤良好结构；以及削减污染土壤重金属污染的三重功效。
本发明选用的沼气肥为固体残渣形态的沼气肥，沼气肥中的腐殖酸能促进土壤团粒结构形成，增强土壤保肥性能和缓冲力，改善土壤理化性质，改良土壤效果十分明显。
本发明的有益效果是采用石灰石中的氧化钙、钙镁磷肥中的磷镁元素等无机组分与草木灰、沼气肥等有机肥料相结合，并结合海泡石，各组分之间产生协同效应，所选原料均为日常基本原料，原料易得；通过添加无机组分固定污染土壤中的重金属，并结合有机肥料改善重金属污染土壤的肥力，克服了传统的无机土壤改良剂针对单一或性质相近的重金属固定效果很好，而对复合型重金属污染土壤修复不能完全达标的缺陷；同时兼顾了经济和环境效益，可以大规模应用于污染土壤的重金属修复中。
优选地，一种用于场地土壤重金属修复的改良剂，按重量份数计，由以下原料制成：
Figure BSA0000172263030000031
优选地，一种用于场地土壤重金属修复的改良剂，按重量份数计，由以下原料制成：
Figure BSA0000172263030000032
进一步，所述钙镁磷肥按重量份数计，包括以下组分：
Figure BSA0000172263030000033
进一步，所述生石灰中氧化钙的质量分数大于82％。
进一步，所述沼气肥按重量分数计，包括腐植酸10-20份、有机质30-50 份、含氮助剂1-2份、含磷助剂0.4-0.6份、含钾助剂0.6-1.2份。沼气肥中的含氮助剂主要是氨态氮，含磷助剂主要是五氧化二磷，含钾助剂中的钾主要以钾离子的形式存在。
本发明还提供了一种用于场地土壤重金属修复的改良剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照上述用于场地土壤重金属修复的改良剂的重量份称取各原料；
(2)将生石灰和海泡石进行破碎研磨，过20-60目筛，得到混合粉末；
(3)将钙镁磷肥、草木灰和沼气肥与步骤(1)得到的混合粉末加水搅拌混合均匀，至含水率为1.5-2.5wt％，得到混合物料；
(4)将混合物料进行造粒、干燥处理，得到改良剂成品。
具体的，步骤(4)中对混合物料进行干燥处理时温度控制在25-35℃，干燥时可以利用自然风进行干燥。
具体地，步骤(4)中造粒时控制粒径在2-4mm。
本发明提供的用于场地土壤重金属修复的改良剂的制备方法在制备改良剂的过程中不需要高温、高压等对设备及环境要求较高的处理条件，处理及加工过程简便、参与工艺过程的设备相对简单，整个工艺过程成本低。
本发明还提供了一种用于场地土壤重金属修复的改良剂的施用方法，施用时，向重金属污染的土壤中以120-180kg/亩的添加量加入所述用于场地土壤重金属修复的改良剂。
本发明提供的用于场地土壤重金属修复的改良剂在施用过程中可以根据土壤中重金属含量合理的设定改良剂的添加量，从而达到更优的土壤重金属修复效果。
具体实施方式
下面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
本实施例提供了一种用于场地土壤重金属修复的改良剂，由以下原料制成：
Figure BSA0000172263030000051
其中，钙镁磷肥按包括以下组分：
Figure BSA0000172263030000052
其中，生石灰中氧化钙的质量分数为83％。
其中，沼气肥包括腐植酸0.3g、有机质0.9g、含氮助剂0.3g、含磷助剂 0.02g份、含钾助剂0.03g。
上述用于场地土壤重金属修复的改良剂的制备方法包括以下步骤：
(1)按照上述用于场地土壤重金属修复的改良剂的重量份称取各原料；
(2)将生石灰和海泡石进行破碎研磨，过20目筛，得到混合粉末；
(3)将钙镁磷肥、草木灰和沼气肥与步骤(1)得到的混合粉末加水搅拌混合均匀，至含水率为1.5wt％，得到混合物料；
(4)将混合物料进行造粒、干燥处理，干燥处理时温度控制在25℃，造粒时控制粒径在2mm，得到改良剂成品。
实施例2
本实施例提供了一种用于场地土壤重金属修复的改良剂，由以下原料制成：
Figure BSA0000172263030000053
其中，钙镁磷肥按包括以下组分：
Figure BSA0000172263030000061
其中，生石灰中氧化钙的质量分数为87％。
其中，沼气肥包括腐植酸1.5g、有机质4g、含氮助剂0.15g、含磷助剂 0.05g份、含钾助剂0.09g。
上述用于场地土壤重金属修复的改良剂的制备方法包括以下步骤：
(1)按照上述用于场地土壤重金属修复的改良剂的重量份称取各原料；
(2)将生石灰和海泡石进行破碎研磨，过40目筛，得到混合粉末；
(3)将钙镁磷肥、草木灰和沼气肥与步骤(1)得到的混合粉末加水搅拌混合均匀，至含水率为2wt％，得到混合物料；
(4)将混合物料进行造粒、干燥处理，干燥处理时温度控制在30℃，造粒时控制粒径在3mm，得到改良剂成品。
实施例3
本实施例提供了一种用于场地土壤重金属修复的改良剂，由以下原料制成：
Figure BSA0000172263030000062
其中，钙镁磷肥按包括以下组分：
Figure BSA0000172263030000063
其中，生石灰中氧化钙的质量分数为92％。
其中，沼气肥按重量分数计，包括腐植酸2g、有机质5g、含氮助剂0.2g、含磷助剂0.06g、含钾助剂0.12g。
一种用于场地土壤重金属修复的改良剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照上述用于场地土壤重金属修复的改良剂的重量份称取各原料；
(2)将生石灰和海泡石进行破碎研磨，过60目筛，得到混合粉末；
(3)将钙镁磷肥、草木灰和沼气肥与步骤(1)得到的混合粉末加水搅拌混合均匀，至含水率为2.5wt％，得到混合物料；
(4)将混合物料进行造粒、干燥处理，进行干燥处理时温度控制在35℃，干燥，造粒时控制粒径在4mm，得到改良剂成品。
选择在某电镀厂附近1公里内的含Cd、Zn、Cu重金属污染的土壤(该区域为重度污染区域)作为实验区域，将该区域均分为3个小区域，在划分出的三个小区域内分别施用上述实施例1-3的用于场地土壤重金属修复的改良剂，添加量均为150kg/亩，10天后分别取三个小区域内土壤进行分析，结果显示三个小区域内土壤样品中的重金属Cd、Zn、Cu被还原成低价固定化的重金属、重金属沉淀物或矿物质，失去其生物有效性，实现了重金属污染土壤的原位修复，修复后的土壤环境质量均满足中国《土壤环境质量标准》 (GB15618-2018)二级标准值的要求。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于场地土壤重金属修复的改良剂，其特征在于，按重量份数计，由以下原料制成：
Figure FSA0000172263020000011
2.根据权利要求1所述的一种用于场地土壤重金属修复的改良剂，其特征在于，按重量份数计，由以下原料制成：
Figure FSA0000172263020000012
3.根据权利要求1所述的一种用于场地土壤重金属修复的改良剂，其特征在于，按重量份数计，由以下原料制成：
Figure FSA0000172263020000013
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种用于场地土壤重金属修复的改良剂，其特征在于，所述钙镁磷肥按重量份数计，包括以下组分：
Figure FSA0000172263020000014
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种用于场地土壤重金属修复的改良剂，其特征在于，所述生石灰中氧化钙的质量分数大于82％。
6.根据权利要求1-3任一项所述的一种用于场地土壤重金属修复的改良剂，其特征在于，所述沼气肥按重量分数计，包括腐植酸10-20份、有机质30-50份、含氮助剂1-2份、含磷助剂0.4-0.6份、含钾助剂0.6-1.2份。
7.一种用于场地土壤重金属修复的改良剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照权利要求1-6任一项所述的用于场地土壤重金属修复的改良剂的重量份称取各原料；
(2)将生石灰和海泡石进行破碎研磨，过20-60目筛，得到混合粉末；
(3)将钙镁磷肥、草木灰和沼气肥与步骤(1)得到的混合粉末加水搅拌混合均匀，至含水率为1.5-2.5wt％，得到混合物料；
(4)将混合物料进行造粒、干燥处理，得到改良剂成品。
8.根据权利要求7所述的一种用于场地土壤重金属修复的改良剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中对混合物料进行干燥处理时温度控制在25-35℃。
9.根据权利要求7所述的一种用于场地土壤重金属修复的改良剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中造粒时控制粒径在2-4mm。
10.一种用于场地土壤重金属修复的改良剂的施用方法，其特征在于，向重金属污染的土壤中以120-180kg/亩的添加量加入权利要求1-6任一项所述用于场地土壤重金属修复的改良剂。
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