一種土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑及其對土壤重金屬的鈍化方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及土壤重金屬鈍化領(lǐng)域，尤其涉及一種土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑及其對土壤重金屬的鈍化方法，包括以下組分，各組分以質(zhì)量百分比計：電石渣8％-40％，菌渣45％-70％和過磷酸鈣8％-28％。本發(fā)明所述的復(fù)合穩(wěn)定劑可用于土壤中重金屬的鈍化。本發(fā)明提供了一種成本低廉、操作簡便、來源廣泛、易于推廣，既可將土壤中多種重金屬鈍化穩(wěn)定，又可以達(dá)到沃土、改良土壤性質(zhì)的目的，同時對電石渣、菌渣進行固廢再利用的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑。
【專利說明】一種土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑及其對土壤重金屬的鈍化方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及土壤重金屬鈍化領(lǐng)域，尤其涉及一種土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑及其對土 壤重金屬的鈍化方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著中國工業(yè)化和城市化的不斷推進，土壤污染問題日趨嚴(yán)重，重金屬污 染不僅能夠引起土壤的組成、結(jié)構(gòu)和功能的變化，還能夠抑制作物根系生長和光合作用，致 使作物減產(chǎn)甚至絕收。更為重要的是，重金屬還可能通過食物鏈遷移到動物、人體內(nèi)，嚴(yán)重 危害動物、人體健康。鎘米、砷毒、血鉛等重金屬污染危害近年來常見諸報道，土壤重金屬污 染已經(jīng)成為土壤污染中倍受關(guān)注的公共問題之一。
[0003] 常見的重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)主要有物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)和農(nóng)業(yè)調(diào) 控技術(shù)等。其中，化學(xué)鈍化/固定技術(shù)由于其能快速、大幅度的降低重金屬的生物有效性和 毒性而被廣泛運用。鈍化技術(shù)主要是依靠鈍化劑來降低土壤中重金屬的移動性和生物有效 性，卻無法將重金屬從土壤中去除，而是將其以更穩(wěn)定的形式存在于土壤中。目前，可被用 作重金屬鈍化劑/穩(wěn)定劑的材料有天然沸石、草炭、磷礦粉、生石灰等等，這些材料成本較 高、應(yīng)用廣適性差，過多施入后會嚴(yán)重改變土壤的原始理化性質(zhì)。所以，有針對性的選擇一 種或多種效率高、穩(wěn)定性長久的鈍化劑是該技術(shù)實際應(yīng)用中的關(guān)鍵。
[0004] 電石渣是化工、機械等企業(yè)在電石制取乙炔過程中大量排放出的工業(yè)廢棄物。由 于電石渣及滲濾液呈強堿性，堆存滲透造成土地鹽堿化，并污染地下水，同時堿性渣灰的揚 塵污染周邊環(huán)境，危及居民生活和身體健康，因此國家環(huán)境保護部門已將電石渣納入第II 類一般工業(yè)固體廢物要求進行管理。電石渣含堿量高，主要化學(xué)成分為Ca(0H) 2，即熟石灰。 電石渣在建筑、化工、冶金、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域已有所應(yīng)用，如能充分利用電石渣的堿性特性將其 用于重金屬污染土壤的穩(wěn)定化處理，既可實現(xiàn)污染土壤的治理，也為電石渣的處置再利用 提供了一條新思路，具有很好的環(huán)境效益。
[0005] 大量研究表明，向受污染的土壤中添加有機質(zhì)可以用來鈍化土壤中的重金屬。作 為有效的重金屬絡(luò)合劑，有機物質(zhì)可以通過形成不溶性金屬-有機復(fù)合物、增加土壤陽離 子交換量（CEC)，降低土壤中重金屬的水溶態(tài)及可交換態(tài)組分，從而降低其植物有效性。常 用的有綠肥、褐煤、養(yǎng)殖糞物、有機堆肥、草炭和作物秸桿等。菌渣是栽培各種食用菌以后剩 下的有機固體廢物，常見處理方式是就地堆置或焚燒處理，一方面造成了農(nóng)業(yè)有機資源的 巨大浪費；另一方面導(dǎo)致周圍環(huán)境的惡化，細(xì)菌繁殖，疾病傳播，這已成為很多農(nóng)村地區(qū)不 容忽視的環(huán)境問題。菌渣/蘑菇渣富含有機質(zhì)、氮、磷、鉀等營養(yǎng)成分，還具有數(shù)量龐大的微 生物群落，菌渣表面存在著大量羥基、磷?；⒎踊任叫怨倌軋F，對Cd、Pb、Cr等重金屬 離子具有較強的吸附能力，菌渣一旦施入到土壤中，即可與土壤中的游離的活躍態(tài)重金屬 離子發(fā)生吸附絡(luò)合等反應(yīng)，從而使重金屬離子被絡(luò)合、螯合或吸附固定。菌渣作為一種農(nóng)業(yè) 固體廢物，制造與應(yīng)用成本相對低廉，且來源廣泛，在重金屬污染土壤治理方面具有較大的 應(yīng)用潛力。
[0006] 同時，磷肥也是目前最常用的一種含磷物質(zhì)的土壤重金屬鈍化劑。但是，單獨使用 磷肥鈍化處理有一定的局限性。磷肥對鉛的鈍化效果很好，但對其它的重金屬效果較弱， 其穩(wěn)定化效果單一，對重金屬元素具有一定的選擇性。在治理大面積的污染時磷肥的添加 量需求大，通常都會超過正常的大田施肥用量，極易造成磷的流失，帶來二次污染的環(huán)境隱 患。因而，磷肥對重金屬的選擇性、施用量大、成本高、存在環(huán)境風(fēng)險等特點都限制了它本身 的更廣泛運用。
[0007] 若能將電石渣、菌渣、磷肥三者結(jié)合作為穩(wěn)定劑用于重金屬污染土壤的治理和生 態(tài)恢復(fù)，既可以將土壤中的重金屬鈍化穩(wěn)定，又可以達(dá)到沃土的作用，盡可能減少對土壤性 質(zhì)的破壞，有利于土壤的再利用。同時，還能降低修復(fù)成本，實現(xiàn)了固體廢棄物的資源化利 用，達(dá)到"以廢治廢"的雙贏目的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明設(shè)計開發(fā)了一種土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑及其應(yīng)用，目 的在于提供一種成本低廉、操作簡便、來源廣泛、易于推廣，既可將土壤中多種重金屬鈍化 穩(wěn)定，又可以達(dá)到沃土、改良土壤性質(zhì)的目的，同時對電石渣、菌渣進行固廢再利用的土壤 重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑。
[0009] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
[0010] 一種土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑，包括以下組分，各組分以質(zhì)量百分比計：
[0011] 電石渣8 % -40%，菌渣45 % -70 %和過磷酸鈣8% -28%。
[0012] 優(yōu)選的是，所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑中，各組分的質(zhì)量百分比為：
[0013] 電石渣35%，菌渣57%和過磷酸鈣8%。
[0014] 優(yōu)選的是，所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑中，所述電石渣為電石水解獲取乙炔氣 體后的廢渣，主要成分為氫氧化鈣，所述廢渣風(fēng)干研磨后過10目篩備用。
[0015] 優(yōu)選的是，所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑中，所述菌渣為食用菌栽培收獲后的培 養(yǎng)基，經(jīng)過70-80°C堆肥腐熟后，干燥，經(jīng)粉碎機粉碎過40目篩備用。
[0016] 優(yōu)選的是，所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑中，所述過磷酸鈣選用市售磷肥，包括 Ca(H 2P04)2 ? H20和少量游離的磷酸，含14% -20%有效P205。
[0017] 優(yōu)選的是，所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑對土壤重金屬的鈍化方法中，包括以下 步驟：
[0018] 步驟一、將電石渣、菌渣、過磷酸鈣按比例混合，充分?jǐn)嚢柚频脧?fù)合穩(wěn)定劑；
[0019] 步驟二、將步驟一中的復(fù)合穩(wěn)定劑與受重金屬污染的土壤按質(zhì)量比為1 : 5-35混 合，攪拌均勻，土壤保持濕潤；
[0020] 步驟三、反應(yīng)3-30天后，污染土壤中的重金屬離子轉(zhuǎn)化為較為穩(wěn)定的堿式碳酸 鹽、氫氧化物沉淀物、磷酸鹽礦物和難溶的重金屬-有機絡(luò)合物。
[0021] 優(yōu)選的是，所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑對土壤重金屬的鈍化方法中，所述步驟 二中，按土壤風(fēng)干質(zhì)量加入20% -80%的水，使土壤保持一定的濕度。
[0022] 優(yōu)選的是，所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑對土壤重金屬的鈍化方法中，包括以下 步驟：
[0023] 步驟一、將電石渣與受重金屬污染的土壤按比例混合，攪拌均勻，鈍化穩(wěn)定3-14 天，保持土壤濕潤；
[0024] 步驟二、將過磷酸鈣與步驟一得到的混合物按比例混合，攪拌均勻，鈍化穩(wěn)定3-14 天，保持土壤含水率與步驟一相同；
[0025] 步驟三、將菌渣與步驟二得到的混合物按比例混合，攪拌均勻，鈍化穩(wěn)定，保持土 壤含水率與步驟一相同，污染土壤中的重金屬離子轉(zhuǎn)化為較為穩(wěn)定的堿式碳酸鹽、氫氧化 物沉淀物、磷酸鹽礦物和難溶的重金屬-有機絡(luò)合物。
[0026] 優(yōu)選的是，所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑對土壤重金屬的鈍化方法中，所述步驟 一、步驟二和步驟三中均按土壤風(fēng)干質(zhì)量加入20% -80%的水。
[0027] 優(yōu)選的是，所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑對土壤重金屬的鈍化方法中，從步驟一 加入電石渣至步驟三加入菌渣到鈍化結(jié)束為止，總共鈍化反應(yīng)7-30天。
[0028] 本發(fā)明所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑及其對土壤重金屬的鈍化方法中，復(fù)合穩(wěn)定 劑是合理利用了電石渣、菌渣和過磷酸鈣對銅、鉛、鋅、鎘等的作用機理，充分發(fā)揮了三種原 料的共同作用。電石渣主要是靠其中的堿性物質(zhì)提升土壤pH促使重金屬轉(zhuǎn)換為碳酸鹽和 氫氧化物沉淀，菌渣則是通過有機質(zhì)與重金屬發(fā)生絡(luò)合、螯合反應(yīng)生成難溶的重金屬絡(luò)合 物，磷肥通過生成磷酸鹽沉淀從而降低重金屬的移動性，減弱土壤中重金屬的危害。將三者 混合起來制備成復(fù)合穩(wěn)定劑加入被重金屬離子污染的土壤中，能有效鈍化穩(wěn)定土壤中的重 金屬；若是三者按照一定的先后順序分開投加處理，先投加的原料可以迅速與重金屬相結(jié) 合，反應(yīng)更充分，且減弱了完全混合處理中原料自身內(nèi)部反應(yīng)的弊端，所得的重金屬穩(wěn)定效 果更好。
[0029] 本發(fā)明所述的復(fù)合穩(wěn)定劑不僅可以將土壤中的重金屬鈍化穩(wěn)定，而且采用的原料 環(huán)境友好性較強，能較大幅度的提高土壤有機質(zhì)含量和陽離子交換量，達(dá)到沃土的目的。該 復(fù)合穩(wěn)定劑原料來源廣泛易得，制備和使用方法簡單易行，修復(fù)成本低，實現(xiàn)了工業(yè)固體廢 棄物和農(nóng)林廢物的資源化利用，達(dá)到"以廢治廢"的雙贏目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 圖1是本發(fā)明實施例1處理步驟的示意圖；
[0031] 圖2是本發(fā)明實施例2處理步驟的示意圖；
[0032] 圖3是本發(fā)明實施例6處理步驟的示意圖；
[0033] 圖4是本發(fā)明所述的鈍化方法流程示意圖。

【具體實施方式】
[0034] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文 字能夠據(jù)以實施。
[0035] 本發(fā)明提供一種土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑，包括以下組分，各組分以質(zhì)量百分比 計：
[0036] 電石渣8 % -40%，菌渣45 % -70 %和過磷酸鈣8% -28%。
[0037] 所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑中，各組分的質(zhì)量百分比為：
[0038] 電石渣35%，菌渣57%和過磷酸鈣8%。
[0039] 所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑中，所述電石渣為電石水解獲取乙炔氣體后的廢 渣，主要成分為氫氧化鈣，所述廢渣風(fēng)干研磨后過10目篩備用。
[0040] 所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑中，所述菌渣為食用菌栽培收獲后的培養(yǎng)基，經(jīng)過 70-80°C堆肥腐熟后，干燥，經(jīng)粉碎機粉碎過40目篩備用。
[0041] 所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑中，所述過磷酸鈣選用市售磷肥，包括 Ca(H 2P04)2 ? H20和少量游離的磷酸，含14% -20%有效P205。
[0042] 所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑對土壤重金屬的鈍化方法，包括以下步驟：
[0043] 步驟一、將電石渣、菌渣、過磷酸鈣按比例混合，充分?jǐn)嚢柚频脧?fù)合穩(wěn)定劑；
[0044] 步驟二、將步驟一中的復(fù)合穩(wěn)定劑與受重金屬污染的土壤按質(zhì)量比為1 : 5-35混 合，攪拌均勻，土壤保持濕潤；
[0045] 步驟三、反應(yīng)3-30天后，污染土壤中的重金屬離子轉(zhuǎn)化為較為穩(wěn)定的堿式碳酸 鹽、氫氧化物沉淀物、磷酸鹽礦物和難溶的重金屬-有機絡(luò)合物。
[0046] 所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑對土壤重金屬的鈍化方法中，所述步驟二中，按土 壤風(fēng)干質(zhì)量加入20% -80%的水，使土壤保持一定的濕度。
[0047] 所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑對土壤重金屬的鈍化方法中，包括以下步驟：
[0048] 步驟一、將電石渣與受重金屬污染的土壤按比例混合，攪拌均勻，鈍化穩(wěn)定3-14 天，保持土壤濕潤；
[0049] 步驟二、將過磷酸鈣與步驟一得到的混合物按比例混合，攪拌均勻，鈍化穩(wěn)定3-14 天，保持土壤含水率與步驟一相同；
[0050] 步驟三、將菌渣與步驟二得到的混合物按比例混合，攪拌均勻，鈍化穩(wěn)定，保持土 壤含水率與步驟一相同，污染土壤中的重金屬離子轉(zhuǎn)化為較為穩(wěn)定的堿式碳酸鹽、氫氧化 物沉淀物、磷酸鹽礦物和難溶的重金屬-有機絡(luò)合物。
[0051] 所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑對土壤重金屬的鈍化方法中，所述步驟一、步驟二 和步驟三中均按土壤風(fēng)干質(zhì)量加入20% -80%的水。
[0052] 所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑對土壤重金屬的鈍化方法中，從步驟一加入電石渣 至步驟三加入菌渣到鈍化結(jié)束為止，總共鈍化反應(yīng)7-30天。
[0053] 本發(fā)明所處理的污染土壤中的重金屬主要為銅、鉛、鋅、鎘。依據(jù)《固體廢物浸出毒 性浸出方法硫酸硝酸法》（HJ/T299-2007)進行浸出實驗，根據(jù)浸出溶液重金屬的濃度削減 程度來評判復(fù)合穩(wěn)定劑對重金屬的穩(wěn)定效率。修復(fù)后的土壤環(huán)境質(zhì)量滿足國家《危險廢物 鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》（GB5085. 3-2007)的要求。
[0054] 實施例1
[0055] -種土壤重金屬污染復(fù)合穩(wěn)定劑，包括以下組分，各組分以質(zhì)量百分比計：
[0056] 電石渣35%，菌渣57%和過磷酸鈣8%。
[0057] 所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑對土壤重金屬的鈍化方法為完全混合處理方法，包 括以下步驟：
[0058] 步驟一、將電石漁17. 5g、菌漁28. 5g和過磷酸f丐4g混合，充分?jǐn)嚢柚频脧?fù)合穩(wěn)定 劑；
[0059] 步驟二、將步驟一中的復(fù)合穩(wěn)定劑50g與受重金屬污染的土壤500g混合，攪拌均 勻，按土壤風(fēng)干質(zhì)量加入40%的水，使土壤保持一定的濕度；
[0060] 步驟三、反應(yīng)7天后，污染土壤中的重金屬離子轉(zhuǎn)化為較為穩(wěn)定的堿式碳酸鹽、氫 氧化物沉淀物、磷酸鹽礦物和難溶的重金屬-有機絡(luò)合物。其浸出毒性濃度見表1。
[0061] 表1 土壤中重金屬鈍化前后毒性浸出濃度mg/L
[0062]

【權(quán)利要求】
1. 一種土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑，其特征在于，包括以下組分，各組分以質(zhì)量百分比計： 電石渣8 % -40%，菌渣45 % -70 %和過磷酸鈣8 % -28%。
2. 如權(quán)利要求1所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑，其特征在于，各組分的質(zhì)量百分比為： 電石渣35 %，菌渣57 %和過磷酸鈣8 %。
3. 如權(quán)利要求2所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑，其特征在于，所述電石渣為電石水解 獲取乙炔氣體后的廢渣，主要成分為氫氧化鈣，所述廢渣風(fēng)干研磨后過10目篩備用。
4. 如權(quán)利要求2所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑，其特征在于，所述菌渣為食用菌栽培 收獲后的培養(yǎng)基，經(jīng)過70-80°C堆肥腐熟后，干燥，經(jīng)粉碎機粉碎過40目篩備用。
5. 如權(quán)利要求2所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑，其特征在于，所述過磷酸鈣選用市售 磷肥，包括Ca(H2P04)2 ? H20和少量游離的磷酸，含14% -20%有效P205。
6. 如權(quán)利要求1所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑對土壤重金屬的鈍化方法，其特征在 于，包括以下步驟： 步驟一、將電石渣、菌渣、過磷酸鈣按比例混合，充分?jǐn)嚢柚频脧?fù)合穩(wěn)定劑； 步驟二、將步驟一中的復(fù)合穩(wěn)定劑與受重金屬污染的土壤按質(zhì)量比為1 : 5-35混合， 攪拌均勻，保持土壤濕潤； 步驟三、反應(yīng)3-30天后，污染土壤中的重金屬離子轉(zhuǎn)化為較為穩(wěn)定的堿式碳酸鹽、氫 氧化物沉淀物、磷酸鹽礦物和難溶的重金屬-有機絡(luò)合物。
7. 如權(quán)利要求6所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑對土壤重金屬的鈍化方法，其特征在 于，所述步驟二中，按土壤風(fēng)干質(zhì)量加入20% -80%的水，使土壤保持一定的濕度。
8. 如權(quán)利要求2所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑對土壤重金屬的鈍化方法，其特征在 于，包括以下步驟： 步驟一、將電石渣與受重金屬污染的土壤按比例混合，攪拌均勻，鈍化穩(wěn)定3-14天，保 持土壤濕潤； 步驟二、將過磷酸鈣與步驟一得到的混合物按比例混合，攪拌均勻，鈍化穩(wěn)定3-14天， 保持土壤含水率與步驟一相同； 步驟三、將菌漁與步驟二得到的混合物按比例混合，攪拌均勻，鈍化穩(wěn)定，保持土壤含 水率與步驟一相同，污染土壤中的重金屬離子轉(zhuǎn)化為較為穩(wěn)定的堿式碳酸鹽、氫氧化物沉 淀物、磷酸鹽礦物和難溶的重金屬-有機絡(luò)合物。
9. 如權(quán)利要求8所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑對土壤重金屬的鈍化方法，其特征在 于，所述步驟一、步驟二和步驟三中均按土壤風(fēng)干質(zhì)量加入20% -80%的水。
10. 如權(quán)利要求9所述的土壤重金屬復(fù)合穩(wěn)定劑對土壤重金屬的鈍化方法，其特征在 于，從步驟一加入電石渣至步驟三加入菌渣到鈍化結(jié)束為止，總共鈍化反應(yīng)7-30天。
【文檔編號】A62D3/33GK104327858SQ201410486172
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】吳烈善, 曾東梅, 吳蒙, 孔德超 申請人:廣西大學(xué)