一种用猪粪源沼液修复六价铬污染土壤的方法技术

本发明专利技术公开了一种用猪粪源沼液修复六价铬污染土壤的方法，属于土壤修复领域。按照下述步骤进行：将土壤在通风处自然风干，磨碎，过2mm筛后保存；将猪粪源沼液过0.1mm塑料网纱，去除其中漂浮物；用浓硝酸调节沼液pH＝3；将上述沼液进行离心，转速为3500r/min，时间20min，收集上清液；用氢氧化钠调节上清液pH＝9，2℃低温下密封保存；取处理过后的土壤和收集到的沼液，进行淋洗，分离土壤和淋洗液，即可达到修复六价铬污染土壤的目的。本发明专利技术采用猪粪源沼液作淋洗剂，修复土壤的同时解决了大量沼液难以处置的难题，符合“以废治废”的环境治理新理念。

A method of remediation of soil contaminated by hexavalent chromium with pig manure biogas slurry

【技术实现步骤摘要】
一种用猪粪源沼液修复六价铬污染土壤的方法
本专利技术属于土壤修复领域，具体涉及一种用猪粪源沼液修复六价铬污染土壤的方法。
技术介绍
铬盐作为最具有竞争力的八种资源性原材料产品之一，广泛应用于冶金、颜料、制革等行业中。我国作为铬盐生产大国，产量约占全球总产量的35％。但是，自新中国成立初期，工业经济在飞速发展的同时也遗留下了很多环境问题，尤其以生产铬盐为代表的典型工业场地，产生的铬渣成分主要为铬酸钠、铬酸钙等，毒性极强，进入土壤和地下水后随着时间发生迁移，污染范围逐渐扩大。为了保证能够有一个安全、舒适的生活环境，国家越来越重视土壤环境安全，修复六价铬污染土壤成为一个亟不可待的问题。针对上述六价铬污染土壤现状，常用的方法是利用化学还原剂将Cr(VI)还原成Cr(III)，吸附固定在土壤表面，使其难以发生迁移。这种做法能有效地降低Cr(VI)污染土壤的毒性，减少其对生物的毒害作用，但是，由于Cr(III)遇到强氧化剂极易转化为Cr(VI)，存在可逆的风险，并没有根据土壤用途，彻底地将Cr(VI)含量降低到土壤风险筛选值以下，而且化学还原剂自身可能会破坏土壤结构，增大土壤风险性，造成二次污染，难以长期推广应用。我国养猪场出栏量大，喂养的饲料中(TP)、总氮(TN)、化学需氧量(COD)等浓度高，未能完全被猪吸收而随粪便排出体外，其本身是一种优良资源，但是目前无害化、商品化处置率不高，导致部分地区农业面源污染严重。依托沼气工程产生沼液是一种有效的处置方式，沈其林等曾研究得出，猪粪源沼液中含有植物生长所必需的多种营养元素，如N、P、K、Ca、Zn等，As、Cr、Cd等有毒重金属含量也都在安全范围之内，是一种优质液体肥料；此外，猪粪源沼液包含多种天然表面活性剂、有机质和微生物，对土壤污染物有良好的去除作用，避免次生污染，可广泛应用。
技术实现思路
本专利技术的目的：针对我国铬盐生产造成的六价铬污染土壤点多、毒性大，难以用化学还原法彻底、不可逆地去除这一难题，基于异位淋洗技术，以六价铬污染土壤为载体，采用复合溶剂猪粪源沼液淋洗的手段，参考《场地土壤环境风险评价筛选值(DB11T811-2011)》，修复六价铬污染的土壤，使其浓度降低到筛选值以下，恢复土壤生态系统，实现“永久、无二次污染”化修复土壤的目的。本专利技术采用的技术方案如下：一种用猪粪源沼液修复六价铬污染土壤的方法，按照下述步骤进行：(1)将土壤混合后在通风处自然风干，磨碎，过2mm筛后保存；(2)将发酵好的标准猪粪源沼液(由于环境、食用饲料等不同，制成的沼液成分含量有微小差异)过0.1mm塑料网筛，去除其中漂浮物；(3)用浓硝酸调节沼液pH＝3；(4)将上述沼液进行离心，转速为3500r/min，时间20min，收集上清液；(5)用氢氧化钠调节上清液pH＝9，现用或2℃低温下密封保存；(6)取(1)中处理过后的土壤和(5)中收集到的沼液，设置固液比为1：10，温度为20℃，采用200r/min的速度振荡4h；(7)分离土壤和淋洗液，分开保存。本专利技术的原理是：铬进入土壤后，主要以Cr(III)和Cr(VI)形式存在，Cr(III)快速与土壤矿物紧密结合，吸附在土壤表面且不溶于水，十分稳定；Cr(VI)有剧毒，几乎不与土壤中的任何组分发生结合，迁移性强，易被生物吸收，且会伴随食物链在生物体中蓄积。猪粪经微生物腐化制成标准猪粪源沼液，过滤去除部分不溶性有机物(防止类胡敏酸物质继续溶解产生过量溶解性有机质影响后续铬从土壤淋出，在pH＝3时，类胡敏酸无法溶解)和大分子杂质后其总磷5.97mg/L，总氮1002.86mg/L，氨氮397.33mg/L，COD461.33mg/L，总有机碳167.5mg/L，pH为8.8(由于环境、食用饲料等不同，制成的沼液成分含量有微小差异)，是一种良好的天然液体肥料；此外，沼液中还存在植物生长所必需的Cu、Fe、Zn等微量元素，As、Cr、Pb等有毒重金属，但是含量极低，没有风险。作为一种包含大量天然表面活性剂、溶解性有机质和微生物的复合淋洗剂，在弱碱条件下，一方面，土壤中Cr(VI)以CrO42-离子形式存在，伴随沼液从土壤中洗脱；另一方面，沼液中养分增加了土壤肥力，土壤吸附的大量的有机质将残余的少量Cr(VI)还原成毒性较小的Cr(III)，稳定固化在土壤中，同时淋洗出的废液中部分Cr(VI)也被还原，降低了土壤毒性的同时也方便了后续淋洗液的处理，两全其美。本专利技术的有益成果：(1)本专利技术采用猪粪源沼液，来源广泛，修复土壤的同时解决了大量猪粪便难以处置的难题。(2)本专利技术采用猪粪源沼液作淋洗剂，修复土壤的同时不会产生二次污染，可真正实现生态化修复；(3)本专利技术猪粪源沼液中含有大量表面活性剂、溶解性有机质和微生物等，在洗脱土壤六价铬的同时，还原了土壤中残余的六价铬，进一步降低土壤的毒性，增加了土壤肥力，是一种良好的天然液体肥料；(4)本专利技术采用淋洗法作修复手段，技术成熟，成本低廉，能处理大规模六价铬污染土壤，节约了劳动力。附图说明图1是猪粪源沼液淋洗六价铬污染土壤流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。附图1所示，取六价铬污染土壤混合后在阴凉通风处风干，磨碎后过2mm筛。同时，将发酵好的标准猪粪源沼液先过0.1mm塑料网筛，去除大颗粒杂质；收集后用浓硝酸调节pH至3，使得类胡敏酸物质无法溶解，防止后续沼液离心后溶解性有机质过多影响六价铬洗出效率；在HDL-40B水平台式离心机中以转速3500离心20min，收集上清液；配NaOH溶液调节上清液，使pH＝9，作为淋洗液在2℃下密封保存；温度20℃环境下，土壤与淋洗液以1：10的量，在200r/min转速中振荡4h，在偏碱环境下土壤中的Cr(VI)以CrO42-形式大量溶于淋洗液中，从土壤中洗脱，残余在土壤中的少量Cr(VI)被有机质还原成Cr(III)，降低了土壤毒性；最后分离土壤与淋洗液，分开保存。以下提供4个实施例进一步说明本专利技术。实施例1搬迁铬盐厂1场地面积1000m2，其中铬污染土壤约500m3，混合后Cr(VI)浓度为1000mg/kg，总铬为8000mg/kg，将其风干、磨碎、过2mm筛后保存；采集发酵好的标准猪粪源沼液，过0.1mm塑料网筛后用浓硝酸调节pH至3，以3500r/min离心20分钟后取上清液，然后再用NaOH调节pH至9，设置m(土壤)：V(沼液)＝1：10，温度为20℃，在200r/min的震荡机中振荡4h，检测得出土壤中六价铬含量降至45mg/kg，去除率达95.5％；总铬含量为875mg/kg，去除率达89.1％；同时，土壤中有机质、K、Zn等营养物质含量均有所增加，但都不构成污染。根据《场地土壤环境风险评价筛选值(DB11T811-2011)》，修复后场地可作为工业/商服用地，修复效果良好。实施例2搬迁化工厂2场地面积1200m2，铬污染土方量约320m3，混合后Cr(VI)浓度为1200mg/kg，总铬含量为9750mg/kg，将其风干、磨碎、过2mm筛后保存；用0.4mol/L的复合淋洗剂硫酸/硫酸钠淋洗污染土壤，设置m(土壤)：V(硫酸/硫酸钠)≈1：10，温度为20℃，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用猪粪源沼液修复六价铬污染土壤的方法，其特征在于按照下述步骤进行：(1)将土壤混合后在通风处自然风干，磨碎，过2mm筛后保存；(2)将发酵好的标准猪粪源沼液(由于环境、食用饲料等不同，制成的沼液成分含量有微小差异)过0.1mm塑料网筛，去除其中漂浮物；(3)用浓硝酸调节沼液pH＝3；(4)将上述沼液进行离心，转速为3500r/min，时间20min，收集上清液；(5)用氢氧化钠调节上清液pH＝9，现用或2℃低温下密封保存；(6)取(1)中处理过后的土壤和(5)中收集到的沼液，设置固液比为1：10，温度为20℃，采用200r/min的速度振荡4h；(7)分离土壤和淋洗液，即可达到修复六价铬污染土壤的目的。

【技术特征摘要】
1.一种用猪粪源沼液修复六价铬污染土壤的方法，其特征在于按照下述步骤进行：(1)将土壤混合后在通风处自然风干，磨碎，过2mm筛后保存；(2)将发酵好的标准猪粪源沼液(由于环境、食用饲料等不同，制成的沼液成分含量有微小差异)过0.1mm塑料网筛，去除其中漂浮物；(3)用浓硝酸调节沼液pH＝3；(4)将上述沼液...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈婕，张文艺，胡林潮，毛林强，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32