利用蚯蚓-植物耦合修复重金属污染土壤的系统及方法技术方案

本发明专利技术属于土壤修复技术领域，公开了一种利用蚯蚓

【技术实现步骤摘要】
利用蚯蚓-植物耦合修复重金属污染土壤的系统及方法


[0001]本专利技术属于土壤修复
，尤其涉及一种利用蚯蚓-植物耦合修复重金属污染土壤的系统及方法。

技术介绍

[0002]目前，随着工农业及社会经济的发展，农业生产过程产生的污染物在土壤中不断富集，极大的危害了土壤生态系统的稳定。土壤是人类赖以生存的物质基础，是人类不可缺少、不可再生的自然资源，也是人类环境的重要组成部分。在各种土壤污染物中，重金属物质由于毒性大，难降解，且存在生物富集效应，对土壤生态系统的危害最为严重，土壤重金属污染已引起人们的高度重视，成为全球关注的热点问题。
[0003]植物修复技术是一种以植物忍耐、分解或超量积累某些化学元素的生理功能为基础，利用植物及其共存微生物体系来吸收、降解、挥发和富集环境中污染物的治理技术。植物修复的关键是选择超累积植物，超累积植物是在重金属胁迫条件下的一种适应性突变体，往往生长缓慢，生物量低，气候环境适应性差，具有很强的富集专一性。同时，现有金属污染土壤的修复方法单一，缺乏对动物的利用，未形成完整的修复体系。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有超累积植物生长缓慢，生物量低，气候环境适应性差，具有很强的富集专一性。同时，现有金属污染土壤的修复方法单一，缺乏对动物的利用，未形成完整的修复体系。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种利用蚯蚓-植物耦合修复重金属污染土壤的系统及方法。
[0006]本专利技术是这样实现的，一种利用蚯蚓-植物耦合修复重金属污染土壤的系统，所述利用蚯蚓-植物耦合修复重金属污染土壤的系统包括：
[0007]待修复土壤预处理系统、修复准备系统、植物种植移栽系统、蚯蚓幼苗投放系统、中央控制系统、液体追肥系统、污染土壤修复系统、无害化处理系统。
[0008]待修复土壤预处理系统，与中央控制系统连接，用于通过土壤预处理装置对选定的待修复的重金属污染土壤进行杂草、灌木的清除操作，并于秋末冬初时节施足腐熟有机农杂肥，深耕35～55cm，使土壤风化，冻死越冬害虫，土地耕透耙碎；
[0009]修复准备系统，与中央控制系统连接，用于通过施肥设备在待修复的重金属污染土壤中施入生物炭基肥，混合均匀，陈化20～30天；
[0010]植物种植移栽系统，与中央控制系统连接，用于种植适于重金属污染土壤修复的陆生和/或水生重金属超累积植物，并移栽具有富集重金属能力的木本速生乔木桑树及柳树；
[0011]蚯蚓幼苗投放系统，与中央控制系统连接，用于通过投放装置向土壤投放培育的蚯蚓幼苗，构成蚯蚓-植物耦合修复体系，所述蚯蚓采用赤子爱胜蚓；
[0012]中央控制系统，与待修复土壤预处理系统、修复准备系统、植物种植移栽系统、蚯蚓幼苗投放系统、液体追肥系统、污染土壤修复系统、无害化处理系统中央控制系统连接，用于通过中央处理器控制所述利用蚯蚓-植物耦合修复重金属污染土壤的系统各个系统的正常运行；
[0013]液体追肥系统，与中央控制系统连接，用于通过追肥装置日常施用具有活化重金属、促进植物生长、改善蚯蚓栖息条件的环保酵素作为液体追肥；
[0014]污染土壤修复系统，与中央控制系统连接，用于通过构建的蚯蚓-植物耦合修复体系对重金属污染土壤进行修复；
[0015]无害化处理系统，与中央控制系统连接，用于通过无害化处理设备对收割的植物和捕获的蚯蚓进行焚烧后固化填埋无害化处理，并于一个周期结束后将柳树整体移除，以10～12个月为一个周期。
[0016]进一步，所述植物种植移栽系统包括：
[0017]移栽单元，用于采用隔行穴植的方式移栽具有富集重金属能力的一年生木本速生乔木桑树及柳树幼苗；
[0018]定植单元，对移栽后的苗木进行灌水浇透，使苗木根系与土壤结合更紧密；
[0019]追肥单元，对苗木进行挖沟追肥，并结合天气适当灌水。
[0020]进一步，所述蚯蚓幼苗投放系统包括：
[0021]土壤处理单元，对土壤施足有机农杂肥，土地耕透耙碎，将土壤灌溉湿润；
[0022]投放单元，将蚯蚓幼苗均匀散放在处理后的土壤表面，蚯蚓幼苗钻入土壤中；
[0023]养护单元，依据天气状况对土壤进行洒水，并覆盖稻草保湿；
[0024]回收单元，待土壤重金属污染物被植物和蚯蚓吸收、转化、累积后，采用电场驱赶方式形成低压电场，蚯蚓自动钻出地面后实行捕捉收集。
[0025]进一步，所述无害化处理系统包括：
[0026]混合搅拌单元，用于将收割的植物和捕获的蚯蚓进行焚烧后加水进行搅拌混合，形成灰浆；
[0027]灰浆处理单元，用于对灰浆进行曝气、浓缩处理；
[0028]酸碱度调节单元，用于对处理后的灰浆的酸碱度进行调节，将灰浆的酸碱度调节至中性；
[0029]沉淀系统，用于对排水池中的灰浆进行沉淀，对沉淀物进行提取、烘干，对烘干后的沉淀物物进行填埋处理。
[0030]本专利技术的另一目的在于提供一种应用所述的利用蚯蚓-植物耦合修复重金属污染土壤的系统的利用蚯蚓-植物耦合修复重金属污染土壤的方法，所述利用蚯蚓-植物耦合修复重金属污染土壤的方法包括以下步骤：
[0031]步骤一，通过待修复土壤预处理系统利用土壤预处理装置对选定的待修复的重金属污染土壤进行杂草、灌木的清除操作，并于秋末冬初时节施足腐熟有机农杂肥，深耕35～55cm，使土壤风化，冻死越冬害虫，土地耕透耙碎；
[0032]步骤二，通过修复准备系统利用施肥设备在待修复的重金属污染土壤中施入生物炭基肥，混合均匀，陈化20～30天；
[0033]步骤三，通过植物种植移栽系统种植适于重金属污染土壤修复的陆生和/或水生
重金属超累积植物，移栽具有富集重金属能力的木本速生乔木桑树及柳树；
[0034]步骤四，通过蚯蚓幼苗投放系统利用投放装置向土壤投放培育的蚯蚓幼苗，构成蚯蚓-植物耦合修复体系，所述蚯蚓采用赤子爱胜蚓；
[0035]步骤五，通过中央控制系统利用中央处理器控制所述利用蚯蚓-植物耦合修复重金属污染土壤的系统各个系统的正常运行；
[0036]步骤六，通过液体追肥系统利用追肥装置日常施用具有活化重金属、促进植物生长、改善蚯蚓栖息条件的环保酵素作为液体追肥；
[0037]步骤七，通过污染土壤修复系统利用构建的蚯蚓-植物耦合修复体系对重金属污染土壤进行修复；
[0038]步骤八，通过无害化处理系统利用无害化处理设备对收割的植物和捕获的蚯蚓进行焚烧后固化填埋无害化处理，并于一个周期结束后将柳树整体移除，以10～12个月为一个周期。
[0039]进一步，步骤二中，所述生物炭基肥包括：生物炭30～45份、尿素25～30份、硝酸10～15份、柠檬酸7～11份、磷酸二铵5～10份、草木灰4～6份。
[0040]进一步，所述生物炭基肥的制备方法为：
[0041](1)将柳树废弃物经炭化处理得到有机炭产物，有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用蚯蚓-植物耦合修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述利用蚯蚓-植物耦合修复重金属污染土壤的方法包括以下步骤：利用土壤预处理装置对选定的待修复的重金属污染土壤进行杂草、灌木的清除操作，并于秋末冬初时节施足腐熟有机农杂肥，深耕35～55cm，使土壤风化，冻死越冬害虫，土地耕透耙碎；利用施肥设备在待修复的重金属污染土壤中施入生物炭基肥，混合均匀，陈化20～30天；种植适于重金属污染土壤修复的陆生和/或水生重金属超累积植物，移栽具有富集重金属能力的木本速生乔木桑树及柳树；春季土壤解冻后平均气温达到10℃以上时，采用隔行穴植的方式移栽具有富集重金属能力的一年生木本速生乔木桑树及柳树幼苗；挖穴定植；移栽后，灌一次透水，使苗木根系与土壤结合更紧密，灌水后随即培一层薄土，及时浇水；5月上旬在离苗木20～30cm处挖半月形沟按每亩施尿素15kg、过磷酸钙25kg的量追肥；6月中下旬～8月底增加施肥量，并结合天气适当灌水；利用投放装置向土壤投放培育的蚯蚓幼苗，构成蚯蚓-植物耦合修复体系，所述蚯蚓采用赤子爱胜蚓；利用追肥装置施用具有活化重金属、促进植物生长、改善蚯蚓栖息条件的环保酵素作为液体追肥；利用构建的蚯蚓-植物耦合修复体系对重金属污染土壤进行修复；将收割的植物和捕获的蚯蚓进行焚烧后与自来水或者回用水以1∶2～1∶20的比例混合，强力搅拌，形成灰浆；将灰浆加入压力空气，从水洗池底部曝气形成充分的搅拌，以溶解飞灰中的可溶性盐，停止搅拌，进行沉淀，并排出上清液至排水池；使含水率大于90％的灰浆浓缩至含水率降低至70％～90％，排出上清液至该排水池；向该排水池中充入CO2或酸，使pH值高达11～12的强碱性上清液成为pH值6.0～8.5的中性水体；然后加入絮凝剂加速沉淀过程；对沉淀物进行提取、烘干，对烘干后的沉淀物物进行填埋处理；一个周期结束后将柳树整体移除，以10～12个月为一个周期。2.如权利要求1所述的利用蚯蚓-植物耦合修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述生物炭基肥包括：生物炭30～45份、尿素25～30份、硝酸10～15份、柠檬酸7～11份、磷酸二铵5～10份、草木灰4～6份。3.如权利要求2所述的利用蚯蚓-植物耦合修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述生物炭基肥的制备方法为：(1)将柳树废弃物经炭化处理得到有机炭产物，有机炭产物置于80～90℃条件下烘干、粉碎；置于生物炭炉中于450～500℃热解，冷却至室温，备用；(2)将步骤(1)所得产物与质量分数为5％的稀硝酸混合后酸洗1～3h，再用去离子水冲洗至中性，过滤、烘干，冷却至室温，研磨过筛，得生物炭；(3)按质量份数分别称取生物炭、尿素、硝酸、柠檬酸、磷酸二铵、草木灰，混合均匀后，对反应混合物进行造粒，获得生物炭基肥，装袋备用。4.如权利要求1所述的利用蚯蚓-植物耦合修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，
所述述陆生超累积植物为蜈蚣草、蓖麻、东南景天、籽粒苋、遏蓝菜和海州香薷中的至少一种，所述水生超累积植物为李氏禾、美人蕉、风车草、西洋菜和空心菜中的至少一种。5.如权利要求1所述的利用蚯蚓-植物耦合修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述移栽的行距为距2～3米，株距1～1.5米；所述挖穴定植的穴径为0.50～0.65米，穴深0.45～0.65米。6.如权利要求1所述的利用蚯蚓-植物耦合修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述通过蚯蚓幼苗投放系统利用投放装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘嫦娥，段昌群，潘瑛，付登高，李世玉，赵永贵，郭兆来，唐春东，岳敏慧，王朋，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：