一种农田土壤重金属原位抽提螯合捕集治理装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种农田土壤重金属原位抽提螯合捕集治理装置，其特征在于所述装置由螯合捕集滤池和泵管系统两部分组成。螯合捕集滤池由外网筒体、无纺布、螯合捕集材料、内网筒体、滤池盖板、导气管及泵管吸水头组成，实现农田土壤中水溶液过滤及水溶液中重金属离子的螯合捕集功能。泵管系统由水泵及与之相连的泵管组成，实现螯合捕集滤池中水体的抽出及向农田排放功能，达到水体在土壤中大通量循环的目的。本实用新型专利技术主要优点：装置增加了土壤水溶液与螯合捕集材料的接触通量，从而提高了土壤中重金属离子的螯合捕集作用；可根据不同重金属种类选取螯合树脂，有效处理不同程度的复合型重金属污染；处理后重金属捕集材料可重新活化使用或进行其他方式处理处置，可提前螯合捕集的重金属元素；受环境条件影响小、设备简易、能耗低、操作简单、处理速度快、效果好、经济成本低廉。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于土壤重金属污染治理领域，具体涉及一种农田土壤重金属原位抽提螯合捕集治理装置。
技术介绍
据农业部统计，我国重金属污染的土壤面积已达上千万公顷，占耕地总面积的l0%以上，全国每年受重金属污染的粮食多达1.2×107吨，因重金属污染而导致粮食减产高达107吨，总计经济损失至少200亿元。土壤重金属污染尤其是农田耕地土壤重金属污染已起广泛的社会关注。土壤是一个复杂多相的动态开放体系，主要由固相、液相、气相及生物相构成物质基础。土壤生态功能是物质在土壤多相体系相互联系、相互制约的动态过程的结果，是土壤生态环境质量的集中体现。由于人类活动，土壤中的重金属元素含量超过背景值，造成生态环境质量恶化的现象，即是土壤重金属污染。土壤重金属污染是导致土壤生态功能衰退甚至丧失的重要原因之一。农田土壤重金属污染治理难点主要表现在以下几方面：首先，农田重金属污染通常为复合型重金属污染。不同重金属元素具有不同性质，需不同的环境条件才能提取或钝化，故土壤重金属环境治理过程中难于在同一环境条件下实现多种重金属环境风险的降低。其次，重金属在土壤中含量低，且存在多种形态，土壤重金属形态与土壤理化性质还存在复杂关联效应。研究认为，可交换态重金属包括水溶态、吸持于黏土矿物、腐殖质及其他成分上的金属元素，此形态重金属具有迁移转化性强、生物毒性高、易被生物吸收等特点，环境毒性风险极高；碳酸盐交换态重金属主要是易于被弱势提取的重金属，此形态重金属对环境pH值敏感，pH下降易于释放至土壤系统中；铁锰氧化物结合态主要为可还原态重金属，此形态重金属对土壤环境pH和氧化还原条件敏感，pH和氧化还原电位较低是易于释放；有机结合态主要为可氧化态重金属，此形态重金属与铁锰结合态重金属相对应；残渣态重金属一般存在于硅酸盐、原生和次生矿物等土壤晶格中，是自然地质风化过程的结果，此形态重金属在自然界正常条件下不易释放，不易为生物吸收利用，环境风险低。上述分析表明，土壤重金属形态中，除可交换态外，其他形态重金属均以固相形式存在，而固相形式存在的重金属形态中，除残渣态外，其他重金属形态在土壤理化性质影响下均有重新释放活化风险。从复杂土壤基质中去除ppm、ppb级别的固相重金属污染是土壤重金属污染治理难度的一方面；另外一方面是如何调控土壤环境理化性质，控制未去除的微量固相形式重金属的释放，实现稳定的治理效果。第三，农田土壤重金属污染治理应保持土壤的生态功能性，以支持生物生存。对于农田，首要功用是种植作物，作物的良好生长离不开各种土壤理化性质、土壤中的微生物等体现土壤生态功能性的各个方面。这要求污染治理需能恢复农田土壤的各种参数（如：pH、氧化还原电位、粒级结构、有机质及微生物等）至一定支持作物生长水平，而工程治理过程中不可避免地改变或影响上述参数，才可能实现治理目的。目前农田重金属污染土壤治理主要包括三类治理策略：钝化、稀释和净化。土壤钝化治理策略主要是通过向土壤添加重金属改良剂（如：有机质、石灰、磷酸盐类等）降低重金属活性，从而达到降低重金属环境风险的目的。此类策略从风险管控角度出发，采用添加改良剂的方式，沉降或稳定土壤环境中的重金属污染因子，具有操作简单的特点。但治理效果视现场重金属污染因子指标而定，不同的重金属污染因子沉降或稳定的环境条件不同，可能会出现捉襟见肘状况，而影响整体治理效果。土壤钝化策略治理技术处理后，由于重金属污染因子仍然在土壤微环境中，污染因子存在进一步活化的环境风险；另外，土壤改良剂的引入，可能对土壤理化性质、生态功能性产生影响。农田土壤稀释治理策略主要是添加新土至原土壤，并进行翻耕稀释，降低土壤中重金属污染浓度，达到降低重金属环境风险的目的。此类策略操作简单、工程期短，由于需大量土壤，仅适用于在表层30cm以上的轻度污染治理，对于中等以上污染程度土壤治理不存在经济成本的竞争性意义。本策略对土壤生态功能性的影响较小，治理效果视土壤翻耕稀释均匀度。土壤净化治理策略是提取土壤中重金属因子，达到降低土壤重金属总量的目的，此策略治理技术（如植物修复）以消除土壤中重金属污染因子为最终目的。但此策略处理的重金属主要为可交换态和部分碳酸盐结合态重金属，部分碳酸盐结合态、铁锰结合态和有机结合态需在土壤环境条件下转化为可交换态之后方可去除，残渣态重金属难于处理。目前被国际学术界公认为生态友好型原位绿色修复技术就是本策略中的螯合诱导植物修复技术。该技术采用土壤重金属活化剂活化吸持于土壤固相中的重金属至液相或转化成可交换态重金属，再通过超富集植物提取的方式去除土壤中重金属。重金属螯合捕集材料通常称为螯合树脂、离子交换树脂、螯合剂等，是一类可通过原子配位作用螯合捕集重金属元素的功能性材料，已广泛应用于矿物浮选过程、湿法冶金、金属元素的提取与分离、水处理、水的软化、电镀工艺、染色过程等。螯合捕集材料捕集重金属的机理为：螯合配位基团的配位原子（N、O、P、S、As等）以孤对电子与金属离子的空轨道进行配位络合，形成稳定结构而固定重金属。重金属螯合捕集材料在应用过程中具有受环境基质条件影响小、可应用环境条件范围广、重金属富集量高、处理速度快及可循环利用等特点。深入研究发现农田土壤重金属形态中水溶态和交换态可高达重金属总量的60%以上，经土壤重金属活化后，比重可达到80%以上，去除土壤中此类形态重金属元素可有效阻隔土壤重金属环境风险的传递，实现土壤重金属修复的目的。大量实验研究表明，采用重金属螯合捕集材料同样可以实现类似超富集植物富集去除土壤重金属的目的，并且采用重金属螯合捕集材料富集去除土壤重金属较植物修复有富集量高、螯合捕集速度快、受生境环境条件影响小、可处理高浓度复合型重金属污染、金属元素易回收、螯合捕集材料可活化回用等优势。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，提出本技术。一种农田土壤重金属原位抽提螯合捕集治理装置，所述装置由螯合捕集滤池和泵管系统两部分组成。螯合捕集滤池由外网筒体、无纺布、螯合捕集材料、内网筒体、滤池盖板、导气管及泵管吸水头组成，实现农田土壤中水溶液过滤及水溶液中重金属离子的螯合捕集功能。泵管系统由水泵及与之相连的泵管组成，实现螯合捕集滤池中水体的抽出及向农田排放功能，达到水体在土壤中大通量循环的目的。所述螯合捕集滤池外网筒体为具有支撑作用的刚性筒体，筒体口处具有与滤池盖板绞合的向下凸出的凸沿；筒身表面均匀平铺网孔，网孔覆盖率90%以上；筒体底部为具有支撑作用的不透水板。所述螯合捕集滤池内无纺布厚度应在2mm以上，孔径范围0.07~0.2mm，紧贴外网筒体内表面铺设。所述螯合捕集滤池内螯合捕集材料为不溶性固体材料，其形态包括但不限于以下列举的颗粒状、纤维状、条带状、网状、絮状、棒状、球状及发泡状等；所述螯合捕集材料功能基包括亲水功能基和重金属螯合功能基，亲水功能基可由包括但不限于以下列举的一种或多种组成，如羟基、羧酸基、磺酸基、硫酸基、磷酸基、氨基、季铵基、酰胺基、醚基、羧酸酯、醛基等；重金属螯合功能基可由包括但不限于以下列举的一种或多种组成，如巯基、磺酸基、氨基、氨基羧酸基团、肟类基团（肟基、羟肟基、偕胺肟基等）、冠醚类基团（单环冠醚基、穴醚基、杂环冠醚基团等）、偶氮类基团、水杨酸基、膦酸基、亚膦酸基、吡啶类基团、马来酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种农田土壤重金属原位抽提螯合捕集治理装置，其特征在于所述装置由螯合捕集滤池和泵管系统两部分组成；螯合捕集滤池由外网筒体、无纺布、螯合捕集材料、内网筒体、滤池盖板、导气管及泵管吸水头组成；泵管系统由水泵及与之相连的泵管组成。

【技术特征摘要】
1.一种农田土壤重金属原位抽提螯合捕集治理装置，其特征在于所述装置由螯合捕集滤池和泵管系统两部分组成；螯合捕集滤池由外网筒体、无纺布、螯合捕集材料、内网筒体、滤池盖板、导气管及泵管吸水头组成；泵管系统由水泵及与之相连的泵管组成。2.如权利要求1所述一种农田土壤重金属原位抽提螯合捕集治理装置，其特征在于：所述螯合捕集滤池外网筒体为具有支撑作用的刚性筒体，筒体口处具有与滤池盖板绞合的向下凸出的凸沿；筒身表面均匀平铺网孔，网孔覆盖率90%以上；筒体底部为具有支撑作用的不透水板。3.如权利要求1所述一种农田土壤重金属原位抽提螯合捕集...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘胜强，
申请(专利权)人：深圳多元拓展环保科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44