一种重金属污染土壤的修复方法技术

本发明专利技术涉及一种重金属污染土壤的修复方法。修复方法为：向土壤中混入生物炭，培养30～40天，然后向其中加入菌液和磷酸钙，继续培养60～90天；其中，所述生物炭的加入量为：1.5～2.5g/m

A remediation method of heavy metal contaminated soil

【技术实现步骤摘要】
一种重金属污染土壤的修复方法
本专利技术涉及环保领域，特别涉及一种重金属污染土壤的修复方法。
技术介绍
钛矿是经济价值非常重要的矿资源之一，其被开采后可用于制作高钛渣、钛白粉、酸渣、四氯化钛、海绵钛、钛合金等产品。随着钛矿的广泛开采，其带来的环境污染也得到了重视，尤其是开采过程中引起的土壤重金属污染。其生产过程对土壤造成的污染主要包括铜、锌、铬、铅等。目前对重金属污染土壤的治理方法主要有钝化法和去除法。钝化法是向土壤中加入钝化剂，使重金属从活化态转为稳定态，降低其移动性，避免其迁移，从而减少毒性。去除法是从土壤中除去重金属。钝化法具有修复速度快、周期短和费用较低等特点，应用更广泛。常用的钝化剂包括无机类钝化剂(如磷酸盐、粘土、碱和工业废渣等)、有机类钝化剂(如动物肥料等)和微生物类钝化剂。无机和有机类钝化剂的修复速度快、钝化率高，然而会对土壤肥力产生不利影响。微生物钝化剂虽然可以避免降低土壤肥力，但钝化效果不理想。因此，需要寻找一种能兼顾土壤肥力和重金属钝化效果的修复方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种重金属污染土壤的修复方法，该修复方法能达到良好的重金属钝化效果，而且能保留原土壤的肥力，甚至改善肥力。为了实现以上目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种重金属污染土壤的修复方法，包括下列步骤：向土壤中混入生物炭，培养30～40天，然后向其中加入菌液和磷酸钙，继续培养60～90天；其中，所述生物炭的加入量为：1.5～2.5g/m3土壤；所述菌液的加入量为：20～50L/m3土壤，所述菌液浓度为(2～3)×108CFU/mL；所述磷酸钙的加入量为5～8g/m3土壤；所述菌液包括肠杆菌属、芽孢杆菌属和乳球菌属中的至少一种，优选大肠杆菌、地衣芽孢杆菌和乳酸乳球菌组成。本专利技术利用生物炭钝化和解磷菌钝化两种手段相结合，协同作用大大降低了土壤中重金属活性态的含量，又保留了原土壤的肥力。具体地，生物炭具有一定碱性，较高的比表面积、一定的阳离子交换量，因此施加于土壤后能够通过离子交换、共沉淀、物理吸附和表面络合等游离的重金属(Pb、Cd、Cu、Hg等)转化为钝化态，同时能改良土壤物理、化学性质以及生物环境，促进作物生长。另一方面，本专利技术发现利用生物炭修复土壤后，更利于解磷菌(肠杆菌属、芽孢杆菌属和乳球菌属)的繁殖，利于磷酸根离子的释放，从而促进土壤中Pb、Cd、Cu、Hg等重金属的固定，同时本专利技术所施加的菌均为有益菌，可以改善土壤肥力，促进作物生长。总之，本专利技术利用多种手段的协同作用解决了土壤肥力和重金属钝化无法兼顾的问题，适宜钛矿开发区的污染土壤修复。在此基础上，本专利技术优化了每一步的修复条件，具体如下。优选地，所述生物炭采用以下方法制得：使水稻秸秆在400～500℃下缺氧热解。由于国内钛矿主要集中于云南等富产水稻的地区，因此出于资源充分利用以及绿色环保的生产理念，将废物——水稻秸秆回收利用于修复土壤，实现变废为宝、反哺土壤的目的。另外，现有技术中，制备生物炭的热解温度通常为700℃左右，但本专利技术发现降低热解温度后得到的生物炭更利于重金属的钝化，这可能与生物炭的化学成分有关。优选地，在加入所述生物炭之后和加入所述菌液之前的培养过程中，每间隔两天向土壤中浇水，使含水率达到45～50％。在生物炭的修复过程中，湿润土壤有利于重金属的流动，从而提高钝化速率，而且利于有机质向腐殖酸转变，从而改善土壤肥力，也为下一步的细菌修复提供有利的湿度条件以及微生物环境。优选地，所述菌液主要由肠杆菌属、芽孢杆菌属和乳球菌属以1:2～3:0.5～1的质量比组成，优选大肠杆菌、地衣芽孢杆菌和乳酸乳球菌组成。优选地，制备所述生物炭时的热解温度为400～450℃。优选地，加入所述磷酸钙的同时还加入磷酸二氢钾，加入量为2.5～3.5g/m3土壤。磷酸钙与磷酸二氢钾联合作用能够起到磷酸盐与菌液互利的效果，既促进了细菌的繁殖，也促进了磷酸根的快速、充分释放。优选地，所述菌液中，肠杆菌属、芽孢杆菌属和乳球菌属的质量比为1:2.5～3:0.5。优选地，加入的磷酸钙与磷酸二氢钾的质量比为3～3.2:1。优选地，所述菌液浓度为(2.5～3)×108CFU/mL。优选地，加入菌液和磷酸钙之后的培养过程中，每隔一天翻动一次土壤。翻动土壤有助于补充少量氧，利于通过调节土壤中厌氧菌—好氧菌的平衡，从而改善土壤肥力。优选地，在加入菌液培养的过程中或培养结束后还包括：加入蚯蚓堆肥产物，加入量为5～10g/m3土壤。蚯蚓堆肥产物有利于重金属的钝化，并且加入蚯蚓堆肥产物后可以缩短修复时间，比如缩短加入菌液后的培养时间，提高修复效率。优选地，所述蚯蚓堆肥产物通过以下方法获得：以钛矿厂污水处理后得到的污泥为堆肥原料，加入蚯蚓堆肥30～40天。本专利技术的方法用于处理钛矿区的土壤修复时，可就地取材，腐熟蚯蚓堆肥，节省成本。优选地，在堆肥过程中，还可以加入木屑、粉煤灰和秸秆作为营养物质，还可以加入土调整流动性。综上，与现有技术比，本专利技术达到了以下技术效果：(1)采用生物炭钝化和细菌钝化两种手段相结合，既提高了钝化率，又改善了土壤肥力，还能实现原位修复；(2)改良生物炭的制备方法，使其化学组成更利于重金属的钝化；(3)采用多种磷源——磷酸钙与磷酸二氢钾，促进重金属的钝化和细菌的繁殖；(4)引入蚯蚓堆肥产物，达到兼顾钝化率和修复效率的效果。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。实施例1选取某钛矿区的土壤，进行修复，该土壤的污染情况如表1所示。制备生物炭：将水稻秸秆晒干，磨粉，放入马沸炉中，加热至700℃分解2h。修复方法：第一步、向土壤中混入生物炭1.5g/m3，同时加水至含水率达到45％，搅匀，培养40天。第二步、然后向其中加入菌液20L/m3土壤和磷酸钙5g/m3土壤，菌液浓度为2×108CFU大肠杆菌/mL，继续培养60天，期间每隔1天翻动一次。实施例2污染土壤和生物炭来源同实施例1，修复方法为：第一步、向土壤中混入生物炭2.0g/m3，同时加水至含水率达到50％，搅匀，培养35天。第二步、然后向其中加入菌液35L/m3土壤和磷酸钙6.5g/m3土壤，菌液浓度为2.5×108CFU大肠杆菌/mL，继续培养75天，期间每隔1天翻动一次。实施例3土壤来源同实施例1。制备生物炭：将水稻秸秆晒干，磨粉，放入马沸炉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重金属污染土壤的修复方法，其特征在于，包括下列步骤：/n向土壤中混入生物炭，培养30～40天，然后向其中加入菌液和磷酸钙，继续培养60～90天；/n其中，所述生物炭的加入量为：1.5～2.5g/m

【技术特征摘要】
1.一种重金属污染土壤的修复方法，其特征在于，包括下列步骤：
向土壤中混入生物炭，培养30～40天，然后向其中加入菌液和磷酸钙，继续培养60～90天；
其中，所述生物炭的加入量为：1.5～2.5g/m3土壤；所述菌液的加入量为：20～50L/m3土壤，所述菌液浓度为(2～3)×108CFU/mL；所述磷酸钙的加入量为5～8g/m3土壤；
所述菌液包括肠杆菌属、芽孢杆菌属和乳球菌属中的至少一种。


2.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的修复方法，其特征在于，所述生物炭采用以下方法制得：使水稻秸秆在400～500℃下缺氧热解。


3.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的修复方法，其特征在于，在加入所述生物炭之后和加入所述菌液之前的培养过程中，每间隔两天向土壤中浇水，使含水率达到45～50％。


4.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的修复方法，其特征在于，所述菌液主要由肠杆菌属、芽孢杆菌属和乳球菌属以1:2～3:0...

【专利技术属性】
技术研发人员：方树坡，
申请(专利权)人：云南中钛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53