一種重金屬污染土壤的修復(fù)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種重金屬污染土壤的修復(fù)方法，包括如下步驟：在重金屬污染土壤的表面施加腐殖酸，將污染的土壤表層以下20～30cm厚的土壤與腐殖酸通過(guò)翻耕混合均勻，反應(yīng)7～15天，然后在重金屬污染土壤被污染的區(qū)域下方預(yù)埋淋洗裝置；依次將檸檬酸溶液和茶皂素溶液通過(guò)淋洗裝置淋洗土壤，淋洗完成后，回收淋洗裝置和含重金屬的淋洗液集中處理；然后在土壤表面施加水果殘?jiān)?，與土壤表層以下20～30cm厚的土壤翻耕混合均勻后，套種向日葵和印度芥菜，待植物成熟后收割地上部分的所有生物質(zhì)，進(jìn)行集中處理。使用本發(fā)明提供的方法后，土壤中各種重金屬離子去除率均很高，徹底改良土壤，而且成本低、效果好、易于實(shí)施。
【專利說(shuō)明】一種重金屬污染土壤的修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種重金屬污染土壤的修復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的化學(xué)淋洗法修復(fù)土壤重金屬污染所選擇的淋洗劑會(huì)破壞土壤本身的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致土壤難以回收利用，有些淋洗劑難以生物降解會(huì)對(duì)土壤產(chǎn)生二次污染，有些淋洗劑價(jià)格昂貴導(dǎo)致淋洗法難以在工程上推廣應(yīng)用。一些學(xué)者利用腐殖酸和活性污泥結(jié)合治理重金屬污染土壤，可以改善淋洗劑對(duì)土壤造成的二次污染問(wèn)題，但同時(shí)存在活性污泥馴化條件復(fù)雜的問(wèn)題。茶皂素和檸檬酸具有可生物降解、無(wú)二次污染等特點(diǎn)，有些學(xué)者分別研究了茶皂素、檸檬酸等單一淋洗對(duì)土壤重金屬的修復(fù)效果，但單一淋洗劑對(duì)多種重金屬?gòu)?fù)合污染土壤的修復(fù)具有局限性，且市售的茶皂素價(jià)格昂貴，雖環(huán)境友好，但難以推廣應(yīng)用。同時(shí)，含有重金屬污染的淋洗液仍然存在于土壤中，沒(méi)有徹底清除，存在一定的安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種重金屬污染土壤的修復(fù)方法。本發(fā)明設(shè)置有淋洗裝置，可以在淋洗土壤的同時(shí)翻轉(zhuǎn)土壤使淋洗更充分徹底，將檸檬酸溶液和茶皂素溶液聯(lián)合使用，不會(huì)造成淋洗液對(duì)環(huán)境的二次污染。
[0004]本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0005]一種重金屬污染土壤的修復(fù)方法，包括如下步驟:
[0006]步驟一、在重金屬污染土壤的表面施加I?5cm厚度的腐殖酸，將污染的土壤表層以下20?30cm厚的土壤與所述腐殖酸通過(guò)翻耕混合均勻，反應(yīng)7?15天；
[0007]步驟二、經(jīng)步驟一處理后，在土壤被重金屬污染所達(dá)到的區(qū)域的下方預(yù)埋多個(gè)淋洗裝置，所述淋洗裝置包括多根彼此平行排列的排液管，所述排液管的兩端均封死而在其上側(cè)壁上開(kāi)設(shè)若干孔洞，所述排液管的兩端均分別架設(shè)在兩根支撐桿上，每?jī)筛乓汗苤g設(shè)置一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)包括刀軸和設(shè)置在所述刀軸上的旋刀，所述刀軸的兩端分別架設(shè)在所述兩根支撐桿上；
[0008]步驟三、依次將質(zhì)量體積濃度為0.05?0.15mol/L的檸檬酸溶液和質(zhì)量體積濃度5%?25%的茶皂素溶液泵入到所述淋洗裝置中，通過(guò)所述排液管的孔洞噴出淋洗液并分別淋洗土壤27?36h和9?12h，含重金屬的淋洗液流入位于所述兩根支撐桿下方的一容器內(nèi)，使用的檸檬酸溶液和茶皂素溶液的體積比為1:1?6: I ；
[0009]步驟四、淋洗完成后，回收所述淋洗裝置和所述含重金屬的淋洗液集中處理；
[0010]步驟五、在步驟四完成后的土壤表面施加I?2cm厚度的柑橘屬水果殘?jiān)?，與土壤表層以下20?30cm厚的土壤翻耕混合均勻后，套種向日葵和印度芥菜，待植物成熟后收割地上部分的所有生物質(zhì)，進(jìn)行集中處理。
[0011]優(yōu)選的是，所述的重金屬污染土壤的修復(fù)方法中，所述排液管均連接水泵，所述水泵的功率使得所述檸檬酸溶液和所述茶皂素溶液流至土壤表面。[0012]優(yōu)選的是，所述的重金屬污染土壤的修復(fù)方法中，所述檸檬酸溶液的質(zhì)量體積濃度為0.lmol/L，所述茶皂素溶液的質(zhì)量體積濃度為20%，使用的所述檸檬酸溶液和所述茶阜素溶液的體積比為3: I。
[0013]優(yōu)選的是，所述的重金屬污染土壤的修復(fù)方法中，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)均連接至一驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述旋刀旋轉(zhuǎn)以翻耕土壤，所述旋刀旋轉(zhuǎn)的角度與水平面的夾角為 α，0° < α < 180。。
[0014]優(yōu)選的是，所述的重金屬污染土壤的修復(fù)方法中，所述兩根支撐桿和所述容器之間設(shè)置有至少一層過(guò)濾網(wǎng)。
[0015]優(yōu)選的是，所述的重金屬污染土壤的修復(fù)方法中，所述茶皂素為自制，制作茶皂素的的方法為:將茶麩與水按照質(zhì)量比例1: 5混合，浸泡2h，溫度為40?45°C，攪拌轉(zhuǎn)速為50?IOOrpm ;分離茶麩渣，清液按質(zhì)量分?jǐn)?shù)比例5%加入絮凝劑PAC浸泡2h，溫度為40?45°C，攪拌轉(zhuǎn)速為50?IOOrpm ;再次分離，得到清液即為茶皂素溶液。
[0016]本發(fā)明的有益效果為:
[0017]本發(fā)明中的檸檬酸溶液和茶皂素溶液作為淋洗劑，環(huán)境友好，易生物降解，淋洗效果好；
[0018]本發(fā)明中自制茶皂素，腐殖酸也可由有機(jī)肥自制得到，利用果皮殘?jiān)儚U為寶，價(jià)格低廉，成本較低，適用于實(shí)際應(yīng)用；
[0019]本發(fā)明中設(shè)計(jì)提供的淋洗裝置可回收含重金屬的淋洗液，結(jié)構(gòu)新穎、使用方便、便于操作。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明所述的重金屬污染土壤的修復(fù)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0022]結(jié)合圖1和實(shí)施例來(lái)具體說(shuō)明該方法。
[0023]實(shí)施例1:
[0024]本發(fā)明提供的重金屬污染土壤的修復(fù)方法，包括如下步驟:
[0025]步驟一、在重金屬污染土壤的表面施加I?5cm厚度的腐殖酸，將污染的土壤表層以下25cm厚的土壤與所述腐殖酸通過(guò)翻耕混合均勻，反應(yīng)10天；
[0026]步驟二、經(jīng)步驟一處理后，在土壤被重金屬污染所達(dá)到的區(qū)域的下方預(yù)埋多個(gè)淋洗裝置，所述淋洗裝置包括多根彼此平行排列的排液管，所述排液管的兩端均封死而在其上側(cè)壁上開(kāi)設(shè)若干孔洞，所述排液管的兩端均分別架設(shè)在兩根支撐桿上，每?jī)筛乓汗苤g設(shè)置一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)包括刀軸和設(shè)置在所述刀軸上的旋刀，所述刀軸的兩端分別架設(shè)在所述兩根支撐桿上；
[0027]步驟三、依次將質(zhì)量體積濃度為0.lmol/L的檸檬酸溶液和質(zhì)量體積濃度20%的茶皂素溶液泵入到所述淋洗裝置中，通過(guò)所述排液管的孔洞噴出淋洗液并分別淋洗土壤27h和9h，含重金屬的淋洗液流入位于所述兩根支撐桿下方的一容器內(nèi)，使用的檸檬酸溶液和茶皂素溶液的體積比為3: I ；
[0028]步驟四、淋洗完成后，回收所述淋洗裝置和所述含重金屬的淋洗液集中處理，徹底將絡(luò)合的重金屬淋洗并清除出土壤；
[0029]步驟五、在步驟四完成后的土壤表面施加Icm厚度的柑橘屬水果殘?jiān)c土壤表層以下20cm厚的土壤翻耕混合均勻后，套種向日葵和印度芥菜，待植物成熟后收割地上部分的所有生物質(zhì)，進(jìn)行集中處理。
[0030]所述的重金屬污染土壤的修復(fù)方法中，所述排液管均連接水泵，所述水泵的功率使得所述檸檬酸溶液和所述茶皂素溶液流至土壤表面。
[0031]所述的重金屬污染土壤的修復(fù)方法中，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)均連接至一驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述旋刀旋轉(zhuǎn)以翻耕土壤，所述旋刀旋轉(zhuǎn)的角度與水平面的夾角為α，
0° < α < 180。。
[0032]所述的重金屬污染土壤的修復(fù)方法中，所述兩根支撐桿和所述容器之間設(shè)置有一層過(guò)濾網(wǎng)。
[0033]所述的重金屬污染土壤的修復(fù)方法中，所述茶皂素為自制，制作茶皂素的的方法為:將茶麩與水按照質(zhì)量比例1: 5混合，浸泡2h，溫度為40°C，攪拌轉(zhuǎn)速為50rpm ;分離茶麩渣，清液按質(zhì)量分?jǐn)?shù)比例5%加入絮凝劑PAC浸泡2h，溫度為40°C，攪拌轉(zhuǎn)速為50rpm ;再次分離，得到清液即為茶皂素溶液。
[0034]使用本發(fā)明的方法后，土壤中的Cu、Pb、Zn、Ni和Cd的去除率均達(dá)到80%，再結(jié)合植物修復(fù)后，土壤中的Sr、Se和Cs等的去除率均達(dá)到85%以上，最終Pb和Cd等重金屬的去除率達(dá)到93%以上。本發(fā)明中的自制茶皂素的方法中溫度較高，自制的茶皂素的濃度較高，使用效果較好。
[0035]實(shí)施例2:
[0036]一種重金屬污染土壤的修復(fù)方法，包括如下步驟:
[0037]步驟一、在重金屬污染土壤的表面施加I?5cm厚度的腐殖酸，將污染的土壤表層以下20?30cm厚的土壤與所述腐殖酸通過(guò)翻耕混合均勻，反應(yīng)7?15天；
[0038]步驟二、經(jīng)步驟一處理后，在土壤被重金屬污染所達(dá)到的區(qū)域的下方預(yù)埋多個(gè)淋洗裝置，所述淋洗裝置包括多根彼此平行排列的排液管，所述排液管的兩端均封死而在其上側(cè)壁上開(kāi)設(shè)若干孔洞，所述排液管的兩端均分別架設(shè)在兩根支撐桿上，每?jī)筛乓汗苤g設(shè)置一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)包括刀軸和設(shè)置在所述刀軸上的旋刀，所述刀軸的兩端分別架設(shè)在所述兩根支撐桿上；
[0039]步驟三、依次將質(zhì)量體積濃度為0.15mol/L的檸檬酸溶液和質(zhì)量體積濃度25%的茶皂素溶液泵入到所述淋洗裝置中，通過(guò)所述排液管的孔洞噴出淋洗液并分別淋洗土壤36h和12h，含重金屬的淋洗液流入位于所述兩根支撐桿下方的一容器內(nèi)，使用的檸檬酸溶液和茶阜素溶液的體積比為6: I ；
[0040]步驟四、淋洗完成后，回收所述淋洗裝置和所述含重金屬的淋洗液集中處理，徹底將絡(luò)合的重金屬淋洗并清除出土壤；
[0041]步驟五、在步驟四完成后的土壤表面施加2cm厚度的柑橘屬水果殘?jiān)?，與土壤表層以下30cm厚的土壤翻耕混合均勻后，套種向日葵和印度芥菜，待植物成熟后收割地上部分的所有生物質(zhì)，進(jìn)行集中處理。[0042]所述的重金屬污染土壤的修復(fù)方法中，所述排液管均連接水泵，所述水泵的功率使得所述檸檬酸溶液和所述茶皂素溶液流至土壤表面。
[0043]所述的重金屬污染土壤的修復(fù)方法中，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)均連接至一驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述旋刀旋轉(zhuǎn)以翻耕土壤，所述旋刀旋轉(zhuǎn)的角度與水平面的夾角為α，
0° < α < 180。。
[0044]所述的重金屬污染土壤的修復(fù)方法中，所述兩根支撐桿和所述容器之間設(shè)置有兩層過(guò)濾網(wǎng)。
[0045]所述的重金屬污染土壤的修復(fù)方法中，所述茶皂素為自制，制作茶皂素的的方法為:將茶麩與水按照質(zhì)量比例1: 5混合，浸泡2h，溫度為45°C，攪拌轉(zhuǎn)速為IOOrpm;分離茶麩渣，清液按質(zhì)量分?jǐn)?shù)比例5%加入絮凝劑PAC浸泡2h，溫度為45°C，攪拌轉(zhuǎn)速為IOOrpm ；再次分離，得到清液即為茶皂素溶液。
[0046]使用本發(fā)明的方法后，重金屬污染土壤中的Cu、Pb、Zn、Ni和Cd的去除率均達(dá)到93%，土壤中的Sr、和Cs等的去除率均達(dá)到85%以上。
[0047]實(shí)施例3:
[0048]一種重金屬污染土壤的修復(fù)方法，包括如下步驟:
[0049]步驟一、在重金屬污染土壤的表面施加3cm厚度的腐殖酸，將污染的土壤表層以下25cm厚的土壤與所述腐殖酸通過(guò)翻耕混合均勻，反應(yīng)7天；
[0050]步驟二、經(jīng)步驟一處理后，在土壤被重金屬污染所達(dá)到的區(qū)域的下方預(yù)埋多個(gè)淋洗裝置，所述淋洗裝置包括多根彼此平行排列的排液管，所述排液管的兩端均封死而在其上側(cè)壁上開(kāi)設(shè)若干孔洞，所述排液管的兩端均分別架設(shè)在兩根支撐桿上，每?jī)筛乓汗苤g設(shè)置一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)包括刀軸和設(shè)置在所述刀軸上的旋刀，所述刀軸的兩端分別架設(shè)在所述兩根支撐桿上；
[0051]步驟三、依次將質(zhì)量體積濃度為0.05mol/L的檸檬酸溶液和質(zhì)量體積濃度5%的茶皂素溶液泵入到所述淋洗裝置中，通過(guò)所述排液管的孔洞噴出淋洗液并分別淋洗土壤27h和12h，含重金屬的淋洗液流入位于所述兩根支撐桿下方的一容器內(nèi)，使用的檸檬酸溶液和茶阜素溶液的體積比為1:1;
[0052]步驟四、淋洗完成后，回收所述淋洗裝置和所述含重金屬的淋洗液集中處理，徹底將絡(luò)合的重金屬淋洗并清除出土壤；
[0053]步驟五、在步驟四完成后的土壤表面施加2cm厚度的柑橘屬水果殘?jiān)?，與土壤表層以下25cm厚的土壤翻耕混合均勻后，套種向日葵和印度芥菜，待植物成熟后收割地上部分的所有生物質(zhì)，進(jìn)行集中處理。
[0054]所述的重金屬污染土壤的修復(fù)方法中，所述排液管均連接水泵，所述水泵的功率使得所述檸檬酸溶液和所述茶皂素溶液流至土壤表面。
[0055]所述的重金屬污染土壤的修復(fù)方法中，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)均連接至一驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述旋刀旋轉(zhuǎn)以翻耕土壤，所述旋刀旋轉(zhuǎn)的角度與水平面的夾角為α，
0° < α < 180。。
[0056]所述的重金屬污染土壤的修復(fù)方法中，所述兩根支撐桿和所述容器之間設(shè)置有三層過(guò)濾網(wǎng)。
[0057]使用本發(fā)明的方法后，重金屬污染較嚴(yán)重的土壤中的Cu、Pb、Zn、和Cd的去除率均達(dá)到96%，土壤中的Sr、Se和等的去除率均達(dá)到88%以上。
[0058]本發(fā)明中首先使用腐殖酸慪肥絡(luò)合土壤中的一些重金屬，然后依次使用檸檬酸溶液和茶皂素溶液進(jìn)行淋洗，檸檬酸可以結(jié)合Cd、Ni等重金屬離子，茶皂素可以結(jié)合Cu、Zn、Pb和Cd等重金屬離子，使用時(shí)嚴(yán)格按照先使用檸檬酸溶液和茶皂素溶液的先后順序淋洗，不用額外添加酸或堿調(diào)節(jié)PH，檸檬酸類似于EDTA的作用，可在一定程度上強(qiáng)化茶皂素對(duì)重金屬的解吸。之后在處理過(guò)的土壤中埋入柑橘屬水果殘?jiān)?，種植向日葵和印度芥菜這兩種重金屬富集植物，水果殘?jiān)械挠袡C(jī)成分會(huì)影響土壤中重金屬離子的狀態(tài)，從而使向日葵和印度芥菜更易于富集更多的重金屬離子，向日葵主要富集Sr、Pb、Cs等重金屬而印度芥菜主要富集Cs、Pb、Cd和Se等重金屬離子，套種兩種植物可以同時(shí)除去土壤中的多種重金屬離子。通過(guò)本發(fā)明提供的方法可以徹底去除土壤中的多種重金屬離子，土壤中各種重金屬離子去除率均很高，徹底改良土壤，而且成本低，效果好，易于實(shí)施。
[0059]盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開(kāi)如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【權(quán)利要求】
1.一種重金屬污染土壤的修復(fù)方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一、在重金屬污染土壤的表面施加I~5cm厚度的腐殖酸，將污染的土壤表層以下20~30cm厚的土壤與所述腐殖酸通過(guò)翻耕混合均勻，反應(yīng)7~15天； 步驟二、經(jīng)步驟一處理后，在土壤被重金屬污染所達(dá)到的區(qū)域的下方預(yù)埋多個(gè)淋洗裝置，所述淋洗裝置包括多根彼此平行排列的排液管，所述排液管的兩端均封死而在其上側(cè)壁上開(kāi)設(shè)若干孔洞，所述排液管的兩端均分別架設(shè)在兩根支撐桿上，每?jī)筛乓汗苤g設(shè)置一旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)包括刀軸和設(shè)置在所述刀軸上的旋刀，所述刀軸的兩端分別架設(shè)在所述兩根支撐桿上； 步驟三、依次將質(zhì)量體積濃度為0.05~0.15mol/L的檸檬酸溶液和質(zhì)量體積濃度5%~25%的茶皂素溶液泵入到所述淋洗裝置中，通過(guò)所述排液管的孔洞噴出淋洗液并分別淋洗土壤27~36h和9~12h，含重金屬的淋洗液流入位于所述兩根支撐桿下方的一容器內(nèi)，使用的檸檬酸溶液和茶皂素溶液的體積比為1:1~6: I ； 步驟四、淋洗完成后 ，回收所述淋洗裝置和所述含重金屬的淋洗液集中處理； 步驟五、在步驟四完成后的土壤表面施加I~2cm厚度的柑橘屬水果殘?jiān)c土壤表層以下20~30cm厚的土壤翻耕混合均勻后，套種向日葵和印度芥菜，待植物成熟后收割地上部分的所有生物質(zhì)，進(jìn)行集中處理。
2.如權(quán)利要求1所述的重金屬污染土壤的修復(fù)方法，其特征在于，所述排液管均連接水泵，所述水泵的功率使得所述檸檬酸溶液和所述茶皂素溶液流至土壤表面。
3.如權(quán)利要求1所述的重金屬污染土壤的修復(fù)方法，其特征在于，所述檸檬酸溶液的質(zhì)量體積濃度為0.lmol/L，所述茶皂素溶液的質(zhì)量體積濃度為20%，使用的所述檸檬酸溶液和所述茶阜素溶液的體積比為3: I。
4.如權(quán)利要求1所述的重金屬污染土壤的修復(fù)方法，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)均連接至一驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述旋刀旋轉(zhuǎn)以翻耕土壤，所述旋刀旋轉(zhuǎn)的角度與水平面的夾角為α，0°≤α≤180°。
5.如權(quán)利要求1所述的重金屬污染土壤的修復(fù)方法，其特征在于，所述兩根支撐桿和所述容器之間設(shè)置有至少一層過(guò)濾網(wǎng)。
6.如權(quán)利要求1所述的重金屬污染土壤的修復(fù)方法，其特征在于，所述茶皂素為自制，制作茶皂素的的方法為:將茶麩與水按照質(zhì)量比例1: 5混合，浸泡2h，溫度為40~45°C，攪拌轉(zhuǎn)速為50~IOOrpm ;分離茶麩渣，清液按質(zhì)量分?jǐn)?shù)比例5%加入絮凝劑PAC浸泡2h，溫度為40~45°C，攪拌轉(zhuǎn)速為50~IOOrpm ;再次分離，得到清液即為茶皂素溶液。
【文檔編號(hào)】B09C1/08GK103706624SQ201310701160
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】吳烈善, 呂宏虹, 曾冬梅, 咸思雨, 孔德超 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)