一种级配性重金属土壤原位修复剂及其修复方法技术

本发明专利技术公开了一种级配性重金属土壤原位修复剂及其修复方法，属于环保技术领域，可以实现采用不同粒径的磁铁粉末负载具有磁性重金属污染修复物质，且吸附能力越强负载的修复物质也就越多，其粒径也就越大，正好匹配重金属污染土壤的污染程度随着深度呈反比，表层土壤污染程度深，深层土壤污染程度浅，并且根据土壤越深孔隙越小难以渗透的特性，引进新型的分节修复竹实现分层停留式的原位修复，通过吸附转移重金属实现对污染土壤的修复，同时在修复完成后通过分层修复竹产生的磁吸力实现修复剂的回收，完成重金属从土壤到修复剂的转移，修复效率高，效果卓越，且节约了大量的修复剂用量。

【技术实现步骤摘要】
一种级配性重金属土壤原位修复剂及其修复方法
本专利技术涉及环保
，更具体地说，涉及一种级配性重金属土壤原位修复剂及其修复方法。
技术介绍
土壤重金属污染是全球主要环境危害之一，并可能通过农作物进入人类食物链。与其它有机化合物的污染不同，重金属污染很难自然降解。不少有机化合物可以通过自然界本身的物理、化学或生物净化，降低或解除有毒有害性。但重金属具有富集性，如铅、镉等重金属进入土壤环境，会长期蓄积并破坏土壤的自净能力，使土壤成为污染物的“储存库”。在这类土地上种植农作物，重金属能被植物根系吸收，造成农作物减产或产出重金属“毒粮食”、“毒蔬菜”。我国重金属污染耕地面积约为1.8亿亩，大多集中在南方地区。污染区域主要是工业企业周边的农区、污水灌区、大中城市郊区，以及交通要道两边、设施农业基地的周边。在农田土壤重金属污染防控和修复方面，当前国内需求强烈，但现有技术亟须优化和集成示范；成套化适用技术少、成本高，资金投入过度依赖政府，是制约农田土壤污染修复技术工程化与产业化的瓶颈。土壤重金属修复技术主要分为植物修复、微生物修复、物理化学修复和农业工程修复技术。植物修复是利用植物及其根系微生物对污染土壤进行修复，通过超累积植物(布氏庭芥、半卡马菊等)对土壤中重金属的吸收转移，植物修复可分为植物提取、植物挥发、植物稳定三个类别；微生物修复是指利用天然存在或人工培养的功能微生物群，促进或强化微生物的代谢作用，从而达到降低土壤中有毒污染物活性或降解成无毒物质的生物修复技术。微生物的修复机理主要有生物吸附、生物转化及微生物对重金属离子的氧化还原、溶解、甲基化作用；物理化学修复包括电动修复、土壤淋洗等，电动修复技术主要通过在重金属污染土壤两侧施加直流电场形成电场梯度，重金属污染物被带到电极两端，从而达到清洁污染土壤的目的。土壤淋洗是通过使用淋洗液或含有能提高重金属可溶性试剂的溶液来淋洗污染土壤，把土壤固相中的重金属转移至液相中，再用含一定配位体的化合物或阴离子与重金属形成较稳定的络合物或生成沉淀；农业工程修复技术是指利用物理机械的方法，使受污染的表层土壤用未被污染活性土壤覆盖或去除表层受污染土壤后将下层土壤耕作活化的方法。工程修复技术主要有换土、客土、深耕翻土等。目前我国常见的土壤修复方法多为修复剂原位修复，但是重金属污染土壤的特性为不同深度的重金属污染程度不一致，这是因为重金属离子的转移主要通过水的渗透，而土壤深度越深致密度越大，即孔隙或者裂缝较少，水的渗透能力较弱，因此，普通的修复剂在修复时并没有把握污染土壤的特性，采用全覆盖无差异化的形式进行修复，一方面修复不够集中，修复效果不够显著，耗费时间较长，另一方面经常会出现两种极端情况，修复剂停留在土壤表层难以深入修复，另一方面渗透能力过强导致深层修复剂富余，而表层重污染区域修复不够充分，综上所述，目前的重金属污染修复剂难以真正有效且针对性的进行土壤修复。
技术实现思路
1.要解决的技术问题针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种级配性重金属土壤原位修复剂及其修复方法，它可以实现采用不同粒径的磁铁粉末负载具有磁性重金属污染修复物质，且吸附能力越强负载的修复物质也就越多，其粒径也就越大，正好匹配重金属污染土壤的污染程度随着深度呈反比，表层土壤污染程度深，深层土壤污染程度浅，并且根据土壤越深孔隙越小难以渗透的特性，引进新型的分节修复竹实现分层停留式的原位修复，通过吸附转移重金属实现对污染土壤的修复，同时在修复完成后通过分层修复竹产生的磁吸力实现修复剂的回收，完成重金属从土壤到修复剂的转移，修复效率高，效果卓越，且节约了大量的修复剂用量。2.技术方案为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。一种级配性重金属土壤原位修复剂及其修复方法，包括以下按重量份数计的组分：多粒径的磁铁粉末15-20份、表面活性剂0.1-1份、活性污泥15-20份、改性凹凸棒土10-15份、腐殖酸10-15份、壳聚糖2-5份、氨基酸3-5份、天然磷矿粉5-10份、聚丙烯酰胺4-8份、去离子水20-30份和微生物菌剂20-40份。进一步的，所述磁铁粉末的粒径过渡范围为20-100μm，配合土壤的孔隙度进行分配，实现不同程度的修复物质负载，针对性的进行不同深度土壤的重金属污染修复。进一步的，所述活性污泥通过水稻秸秆、枯枝落叶、稻田杂草和腐熟猪粪均匀混合进行堆肥，在PH值5-6、温度30-35℃的环境下好氧发酵10-15天，即得活性污泥，一方面为土壤提供有机质，另一方面减少秸秆焚烧带来的污染，符合可持续发展的环保理念，秸秆还田能改善土壤物理性质，秸秆粉碎还田可提高土壤有机质含量，增加土壤孔隙度，协调土壤中的水肥气热，为土壤微生物活动创造良好环境，有利于有机质分解、软化、改善土壤理化性状。进一步的，所述改性凹凸棒土通过将凹凸棒土研磨成过1000目筛的粉末，接着与磁流体混合后加热至250-300℃进行干燥，保温10-12h后自然冷却，即得改性凹凸棒土，凹凸棒土本身作为无机钝化剂可以起到对重金属的钝化作用，同时其比表面积大孔隙结构丰富具有优异的吸附性能，在经过研磨筛选后与磁流体混合，干燥后带有磁性，可以被磁铁粉末进行吸附完成修复物质的负载。进一步的，所述微生物菌剂为复合菌剂，所述复合菌剂包括比例相同的解淀粉芽孢杆菌菌剂、木霉菌菌剂、枯草芽孢杆菌菌剂、沼泽红假单胞菌菌剂、醋酸钙不动杆菌菌剂和乳酸乳球菌菌剂，且有效活菌数均不低于110CFU/克，土壤中大部分有机污染物可以被微生物降解、转化，并降低其毒性或使其完全无害化，还能够钝化环境中的多类重金属离子，通过微生物的可通过细胞表面电荷吸附作用、分泌代谢产物的络合作用、化学沉淀作用等与重金属离子结合，降低土壤重金属离子的活性，减少植物根系可直接吸收态含量，减少植物对重金属的吸收、利用和富集，从而达到钝化土壤中重金属离子，阻隔土壤中重金属向植株迁移、转化和利用，实现重金属污染耕地的安全种植，同时活化土壤养分平衡土壤肥力。一种级配性重金属土壤原位修复剂的修复方法，包括以下步骤：S1、修复剂制备：取腐殖酸、壳聚糖、氨基酸、天然磷矿粉、聚丙烯酰胺和去离子水混合，超声分散配置成悬浊液并加热至60-80℃，机械搅拌1.5h，降温后加入活性污泥，搅拌均匀后再加入改性凹凸棒土混合均匀，最后与微生物菌剂混合并搅拌均匀；S2、级配处理：取多粒径的磁铁粉末和表面活性剂加入到去离子水中进行超声分散30min，结束后通过磁铁吸附回收，用去离子水洗涤三遍以上与步骤S1所得的产物进行混合并高温干燥，保持温度并进行高频机械振动至分裂破碎成级配性粉末，结束后泼洒少量去离子水湿润粉末，通过氮气加压迫使粉末依次通过200目筛、300目筛、400目筛至1000目筛，即得修复剂；S3、预埋修复：每10m2待修复的重金属污染土壤内预埋有一根分节修复竹，将步骤S2得到的修复剂以1:10的比例与蒸馏水混合后通过分节修复竹向土壤内施加修复剂；S4、回收种植：修复完成后，通过分节修复竹回收土壤内施加的修复剂，并拔出分节修复竹进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种级配性重金属土壤原位修复剂，其特征在于：包括以下按重量份数计的组分：多粒径的磁铁粉末15-20份、表面活性剂0.1-1份、活性污泥15-20份、改性凹凸棒土10-15份、腐殖酸10-15份、壳聚糖2-5份、氨基酸3-5份、天然磷矿粉5-10份、聚丙烯酰胺4-8份、去离子水20-30份和微生物菌剂20-40份。/n

【技术特征摘要】
1.一种级配性重金属土壤原位修复剂，其特征在于：包括以下按重量份数计的组分：多粒径的磁铁粉末15-20份、表面活性剂0.1-1份、活性污泥15-20份、改性凹凸棒土10-15份、腐殖酸10-15份、壳聚糖2-5份、氨基酸3-5份、天然磷矿粉5-10份、聚丙烯酰胺4-8份、去离子水20-30份和微生物菌剂20-40份。


2.根据权利要求1所述的一种级配性重金属土壤原位修复剂，其特征在于：所述磁铁粉末的粒径过渡范围为20-100μm。


3.根据权利要求1所述的一种级配性重金属土壤原位修复剂，其特征在于：所述活性污泥通过水稻秸秆、枯枝落叶、稻田杂草和腐熟猪粪均匀混合进行堆肥，在PH值5-6、温度30-35℃的环境下好氧发酵10-15天，即得活性污泥。


4.根据权利要求1所述的一种级配性重金属土壤原位修复剂，其特征在于：所述改性凹凸棒土通过将凹凸棒土研磨成过1000目筛的粉末，接着与磁流体混合后加热至250-300℃进行干燥，保温10-12h后自然冷却，即得改性凹凸棒土。


5.根据权利要求1所述的一种级配性重金属土壤原位修复剂，其特征在于：所述微生物菌剂为复合菌剂，所述复合菌剂包括比例相同的解淀粉芽孢杆菌菌剂、木霉菌菌剂、枯草芽孢杆菌菌剂、沼泽红假单胞菌菌剂、醋酸钙不动杆菌菌剂和乳酸乳球菌菌剂，且有效活菌数均不低于110CFU/克。


6.根据权利要求1-5任一所述的一种级配性重金属土壤原位修复剂的修复方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、修复剂制备：取腐殖酸、壳聚糖、氨基酸、天然磷矿粉、聚丙烯酰胺和去离子水混合，超声分散配置成悬浊液并加热至60-80℃，机械搅拌1.5h，降温后加入活性污泥，搅拌均匀后再加入改性凹凸棒土混合均匀，最后与微生物菌剂混合并搅拌均匀；
S2、级配处理：取多粒径的磁铁粉末和表面活性剂加入到去离子水中进行超声分散30min，结束后通过磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：张佳佳，王迅，
申请(专利权)人：徐州得铸生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32