一种利用增溶增排方式修复土壤的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及土壤重金属污染修复技术领域，具体而言，涉及一种利用增溶增排方式修复土壤的方法及其装置。以柠檬酸作为增溶剂对待修复污染土壤中的重金属镉进行去除，而后加入水形成柠檬酸‑水体系对土壤进行浸提，进而有效去除重金属，处理后废液经废液处理再利用装置排出，使得土壤修复和增排液一并处理。该方法减少土壤重金属修复难度并提高修复效率，不仅具有成本低、操作方便、修复周期短和不破坏土壤环境等优势，而且可解决增溶剂残存于土壤或迁移于地下水造成二次污染的风险，本发明专利技术为农田土壤重金属的环境友好型快速修复及应用创造了条件。

【技术实现步骤摘要】
一种利用增溶增排方式修复土壤的方法及其装置
本专利技术涉及土壤重金属污染修复
，具体而言，涉及一种利用增溶增排方式修复土壤的方法及其装置。
技术介绍
土壤重金属污染已成为世界范围内最普遍、最严重的环境问题之一，对人类健康和生态安全构成重大威胁。农田土壤镉污染具有低浓度、长期性和累积性等特点，其在土壤中过度积累导致作物对重金属的吸收增加，影响农作物的产量和质量，而进入食物链的重金属会对人体健康带来巨大风险。因此，迫切需要对受镉污染的农田土壤进行修复研究，以提高农产品质量安全。目前，针对农田土壤重金属污染的原位修复主要以固化稳定化和植物提取法为主，但固化稳定化法存在重金属去除不彻底和二次释放风险，植物提取法存在重金属去除效率低和修复周期长等问题。而土壤清洗技术因其适用的污染物种类广泛、处理效果稳定、成本低、效率高且可永久去除重金属等优点，在农田重金属土壤修复上具有巨大的应用潜力。土壤清洗的目的是降低土壤中重金属的总浓度和生物有效利用浓度，其关键在于清洗剂的选择。目前常用的清洗剂主要包括无机酸、盐、表面活性剂及螯合剂。无机酸、中性盐及人工螯合剂在土壤清洗中虽对土壤中重金属具有较好的去除能力，但会破坏土壤结构、对种子萌发和幼苗生长具有抑制作用，同时，该类清洗剂降解性差，在土壤中会向下迁移，从而存在污染地下水风险。并且现阶段技术中利用土壤清洗剂与土壤充分反应后，有效分离排出土壤中废液是土壤清洗增排技术的关键。目前，土壤清洗研究主要采用离心管搅拌或振荡洗涤后倾倒静置上清液的方式排出废液，少数会采用小型土柱浸提洗涤后自然渗滤洗涤废液的方式模拟田间处理，这些试验所用土壤量小、反应废液量少且缺少废液处理方法，与田间的实际土壤清洗修复效果可能存在较大差异。目前在中国大多数修复技术仍处于小规模试验阶段，很少有技术在现场试验中得到应用评估，仅有少数可原位应用的清洗方法主要通过原位注入-抽提井处理，但主要应用于污染场地的修复，在农田土壤应用中由于耗能高、成本大和可操作性差等问题受到一定限制。根据我国重金属污染农田土壤的修复要求和现状，开发新的修复措施具有一定的紧迫性。因此，基于土壤清洗方法的局限性以及农田土壤需保证环境友好修复的特殊性，需要一种环境友好、效果良好和经济实用的增溶增排联合去除土壤中镉的快速修复方法。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种增强土壤中重金属友好溶出(增溶)和促进溶出重金属从土壤中快速排出(增排)相结合的，利用增溶增排方式修复土壤的方法及其装置。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：一种利用增溶增排方式修复土壤的方法，以柠檬酸作为增溶剂对待修复污染土壤中的重金属镉进行去除，而后加入水形成柠檬酸-水体系对土壤进行浸提，进而有效去除重金属，处理后废液经废液处理再利用装置排出，使得土壤修复和增排液一并处理。所述通过废液处理再利用装置排出废液经再生处理后，套用进行清洗修复土壤。所述向增排液中加入生石灰(氧化钙)对其进行再生处理，回收增排液中的柠檬酸进行套用。向待处理土壤中加入增溶剂，其土液质量比1:1-2，先振荡1-6h后静置5-24h，修复处理后增溶液下排全部收集至所述废液处理再利用装置，而后向待处理土壤中加入水，使得土液比为1:1-2进行浸提，形成柠檬酸-水体系对土壤进行顺序浸提，进而有效去除重金属，处理后水收集至废液处理再利用装置中与增溶剂混合得废液。所述增溶剂为浓度为0.05-0.6mol·L-1的柠檬酸，pH为2-6(0.1mol·L-1HCl和1mol·L-1KOH调节)。一种所述方法的专用装置，装置依次由增溶装置、增溶增排修复装置和废液处理再利用装置组成；所述增溶装置包括增溶液储存箱、增溶液水阀和增溶液水泵；所述增溶增排修复装置包括增溶增排箱、暗沟和水阀；所述废液处理再利用装置包括增排液处理渠、水阀和水泵。所述增溶液储存箱一侧设有出液口，出液口通过软管与增溶增排箱相连，两者间设置有增溶液控制水阀和水泵；其中，与增溶增排箱相连的软管设置于其一侧的上方。所述增溶增排箱另一侧下部设置有出液口，出液口通过软管与增排液处理渠进液口相连，出液口设滤网防堵塞，两者间设置有控制水阀；增溶增排箱底部设置增排暗沟，暗沟上分层装填污染土壤；所述暗沟内装填砾石或农林废弃物秸秆。所述增溶增排箱内设置的暗沟为多通道或单通道。所述增溶增排暗沟可根据农田土壤污染程度或面积大小设置多道或单道，暗沟增排装置主要根据污染区域在土层中分布的深度和位置设计简易增排暗沟，但暗沟深度至少在作物根系以下土层，不影响作物正常生长；暗沟填充介质可根据土质情况可设置不同粒径、不同形状碎砾石或农林废弃物、作物秸秆等，可缓冲土壤颗粒对暗沟淤塞，保持增排废液高效排放；水阀控制增排废液出流。所述增排液处理渠的出液口通过软管与增溶增排箱，两者间设置增排液控制水阀和水泵。所述软管与增溶增排箱相连的一端上设有喷头。由上述可见本专利技术增溶增排去除土壤中镉的的方法，其主要包括环境友好型增溶、污染土壤重金属溶出液增排和增排废液处理及再利用等流程；其中：所述环境友好型土壤增溶：在污染土壤表土中加入环境友好型重金属增溶剂柠檬酸，并基于土壤重金属污染程度，通过柠檬酸流量控制、顺序浸提(柠檬酸-水)及搅拌后静置等方式增强重金属增溶去除效果。所述污染土壤重金属溶出液增排：通过对污染土壤晾土风干等方式以增加土壤孔隙及疏松度，既利于土壤重金属与增溶剂的充分接触，同时利于增溶废液高效排放。根据污染区域在土层中分布的深度和植物根系生长位置，在增溶增排箱土层30cm下设计简易增排暗沟以快速排出增溶废液。污染土壤风干后，通过分层压实装填方式装于增溶箱以防止发生侧渗和优先流。所述增排废液处理及再利用：增排废液进入收集沟渠后，利用生石灰对含重金属的废液进行快速处理，处理达标后的增排液用于土壤二次增溶或土壤灌溉，节约增溶剂和水资源。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术提供了利用环境友好经济型增溶剂柠檬酸原位对土壤中的重金属镉进行去除，而后利用装置进行增排处理，可实现对废液的有效清除，其通过环境友好型增溶剂将土壤中重金属由固相分离并转移到液相水溶液中，减少土壤修复难度并提高修复效率。选用可降解的环境友好型增溶剂柠檬酸(食品级)，具有成本低，操作方便且不破坏土壤环境。同时，增溶增排法修复周期短，不影响作物正常农艺耕种，且可充分利用田间灌排水利设施，通过地下增排暗沟，在修复重金属的同时，减轻作物涝害，增加土壤液体渗漏量，起到“增氧、沥毒、促根”作用，而秸秆填充暗沟可资源节约化利用，可就地取材，广开有机肥源，变废为宝。同时，通过增溶—增排方法，对土壤中重金属可实现边增溶边排放边处理，处理后增排废液达标后重新再利用，节约增溶剂和水资源，为农田原位土壤重金属的修复及应用创造了条件。(2)本专利技术提供的装置可将土壤修复与增排液处理实现一体化，在增溶剂对土壤中重金属增溶解吸后，通过装置中设置的简易增排碎石暗沟可快速排出土壤中含重金属的增溶液，可解决土本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用增溶增排方式修复土壤的方法，其特征在于：以柠檬酸作为增溶剂对待修复污染土壤中的重金属镉进行去除，而后加入水形成柠檬酸-水体系对土壤进行浸提，进而有效去除重金属，处理后废液经废液处理再利用装置排出，使得土壤修复和增排液一并处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用增溶增排方式修复土壤的方法，其特征在于：以柠檬酸作为增溶剂对待修复污染土壤中的重金属镉进行去除，而后加入水形成柠檬酸-水体系对土壤进行浸提，进而有效去除重金属，处理后废液经废液处理再利用装置排出，使得土壤修复和增排液一并处理。


2.按权利要求1所述的利用增溶增排方式修复土壤的方法，其特征在于：所述通过废液处理再利用装置排出废液经再生处理后，套用进行清洗修复土壤。


3.按权利要求2所述的利用增溶增排方式修复土壤的方法，其特征在于：所述向增排液中加入生石灰(氧化钙)对其进行再生处理，回收增排液中的柠檬酸进行套用。


4.按权利要求1所述的利用增溶增排方式修复土壤的方法，其特征在于：向待处理土壤中加入增溶剂，其土液质量比1:1-2，先振荡1-6h后静置5-24h，修复处理后增溶液下排全部收集至所述废液处理再利用装置，而后向待处理土壤中加入水，使得土液比为1:1-2进行浸提，形成柠檬酸-水体系对土壤进行顺序浸提，进而有效去除重金属，处理后水收集至废液处理再利用装置中与增溶剂混合得废液。


5.一种权利要求1所述方法的专用装置，其特征在于：装置依次由增溶装置、增溶增排修...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨帅，李远，贠豪，骆永明，
申请(专利权)人：中国科学院烟台海岸带研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37