一种重金属污染土壤的微生物和固化剂联合原位修复方法_2

文档序号:9427696阅读:来源:国知局
9. 35、328. 67 和 0. 98mg/kg,土壤中重金属 Zn、Ni、Cu、Pb 和 Cd 的浓度分别下降了 69. 40%,69. 23%,69. 62%,67. 23%,78. 26%〇
[0025] 实施例2 : 一种重金属污染土壤的微生物和固化剂联合原位修复方法,包括以下步骤: 1) 将上述培养的趋磁细菌与重金属污染土壤的表层混合均匀,表层厚度为19cm,趋磁 细菌的接种比例为每平方米重金属污染的土壤中接种8. OX IO9个趋磁细菌,养护30天; 2) 灌溉与趋磁细菌混合的重金属污染土壤,使重金属污染土壤保持淹水状态,并在该 重金属污染的土壤上面设置通电的线圈产生磁场,磁场方向背离地面,磁场强度为300高 斯,保持55天; 3) 收集步骤3)中磁场方向的重金属污染土壤,收集的重金属污染土壤的厚度为15cm ; 4) 用水淋洗步骤4)中收集的重金属污染土壤,重复淋洗5次,然后将淋洗过的土壤填 回原处,淋洗液回收重金属; 5) 循环重复执行步骤1)~步骤5)8次,将最后一次淋洗过的重金属污染土壤放在阴凉 通风处至土壤自然风干; 6) 将70%纳米Si02、15%纳米Fe203、4%纳米Al2O 3和纳米11%三聚硫嗪酸三钠作为固 化剂,固化剂的添加量为风干土壤重量的9%,将固化剂与步骤6)中风干的土壤混合均匀, 然后将与固化剂混合均匀的土壤填回原处,养护35天。
[0026] 结果显示:相比较原土壤,重金属Zn、Ni、Cu、Pb和Cd的浓度分别为203. 81、 40. 59、80. 3U210. 69和0. 78mg/kg,土壤中重金属Zn、Ni、Cu、Pb和Cd的浓度分别下降了 79. 22%, 79. 22%, 75. 60%, 80. 30%, 83. 04%〇
[0027] 实施例3 : 一种重金属污染土壤的微生物和固化剂联合原位修复方法,包括以下步骤: 1) 将上述培养的趋磁细菌与重金属污染土壤的表层混合均匀,表层厚度为17cm,趋磁 细菌的接种比例为每平方米重金属污染的土壤中接种7. 5X IO9个趋磁细菌,养护26天; 2) 灌溉与趋磁细菌混合的重金属污染土壤,使重金属污染土壤保持淹水状态,并在该 重金属污染的土壤上面设置通电的线圈产生磁场,磁场方向背离地面,磁场强度为500高 斯,保持50天; 3) 收集步骤3)中磁场方向的重金属污染土壤,收集的重金属污染土壤的厚度为12cm ; 4) 用水淋洗步骤4)中收集的重金属污染土壤,重复淋洗4次,然后将淋洗过的土壤填 回原处,淋洗液回收重金属; 5) 循环重复执行步骤1)~步骤5)9次,将最后一次淋洗过的重金属污染土壤放在阴凉 通风处至土壤自然风干; 6) 将72%纳米Si02、13%纳米Fe203、4%纳米Al2O 3和11%三聚硫嗪酸三钠作为固化 剂,固化剂的添加量为风干土壤重量的10%,将固化剂与步骤6)中风干的土壤混合均匀,然 后将与固化剂混合均匀的土壤填回原处,养护31天。
[0028] 结果显示:相比较于原土壤,重金属Zn、Ni、Cu、Pb和Cd的浓度分别为223. 27、 50. 81、98. 67、235. 44 和 0. 87mg/kg,土壤中重金属 Zn、Ni、Cu、Pb 和 Cd 的浓度分别下降了 77. 23%, 73. 98%, 70. 02%, 77. 99%, 81. 10%〇
[0029] 实施例4 : 本实施例中提供一种重金属污染土壤的微生物和固化剂联合原位修复方法,其具体过 程与实施例1的区别仅在于步骤三中磁场强度为500高斯,其他各步骤与实施例1完全相 同。
[0030] 结果显示:相比较原土壤,重金属Zn、Ni、Cu、Pb和Cd的浓度分别为290. 45、 53. 81、98. 35、326. 67 和 0. 96mg/kg,土壤中重金属 Zn、Ni、Cu、Pb 和 Cd 的浓度分别下降了 70. 38%,72. 45%,70. 12%,69. 46%,79. 13%〇
[0031] 从实施例1~4的修复结果可知,在重金属污染土壤中采用趋磁细菌和固化剂经过 I. 5~2. 5年的联合修复试验能够大大的降低土壤中Zn、Ni、Cu、Pb和Cd重金属的含量,使得 土壤中Zn、Ni、Cu、Pb和Cd重金属的含量达到安全标准,解决了重金属吸收效率低下、重金 属修复元素单一、修复时间太长、二次污染的难题,同时也避免重金属污染土壤修复治理过 程中改变和破坏土壤结构的情况。
[0032] 为了突出本发明的创新点,使本领域的技术人员能够充分理解本发明,现列举本 发明在试验阶段或采用现有技术的对比实施例,并对其与本发明的实施例进行效果说明。
[0033] 对比例1 : 在上述试验区域的试验田中仅实施趋磁细菌,将上述培养的趋磁细菌与重金属污染土 壤的表层混合均匀,表层厚度为19cm,趋磁细菌的接种比例为每平方米重金属污染的土壤 中接种9. OX IO9个趋磁细菌,养护30天;灌溉上述重金属污染土壤,使重金属污染土壤保 持淹水状态,并在该重金属污染的土壤上面设置通电的线圈产生磁场,磁场方向背离地面 向上,磁场强度为200高斯,保持35天;收集重金属污染的表层土壤,收集的重金属污染土 壤的厚度为15cm ;用水淋洗收集的重金属污染土壤,重复淋洗5次,然后将淋洗过的土壤 填回原处,淋洗液回收重金属;循环重复执行上述步骤10次,对土壤中重金属Zn、Ni、Cu、 Pb和Cd的浓度进行测定。
[0034] 对比例2 : 在上述试验区域的试验田中仅使用固化剂来修复重金属污染的土壤,将75% Si02、10% Fe203、3% Al2O3和12%三聚硫嗪酸三钠作为固化剂,固化剂的添加量为重金属污染土壤质 量的10%,并将固化剂与重金属污染的土壤表层混合,混合的重金属污染土壤表层的厚度为 19cm,养护25天;对土壤的重金属Zn、Ni、Cu、Pb和Cd的浓度进行测定。
[0035] 对比例3 : 在上述试验区域的试验田中仅使用固化剂来修复重金属污染的土壤,其具体过程与对 比例2的区别仅在于使用的固化剂不同,固化剂为75% Si02、20% Fe203、5% Al2O3,其他各步 骤与对比例3完全相同。
[0036] 土壤治理效果: 根据国家土壤环境质量标准GB15618-2008可知,土壤PH>7. 5的情况下,农业用地旱地 重金属Zn、Ni、Cu、Pb和Cd二级标准值分别为300,60,100, 350,1. Omg/kg。对本发明实施 例1~4及对比例1~3所述重金属污染的土壤治理方法的效果从土壤的重金属最终含量(mg/ kg)进行评价和检验,如表1所示。
[0037] 表1实施例和对比例的检测结果
由表1可以看出,1)对比实施例1~4,经过1.5~2. 5年的修复后土壤中重金属的含量 均在国家土壤环境质量标准二级标准值以下,在很短的时间内即可完成对土壤重金属的修 复。2)对比实施例1和4可以发现外加磁场的强度大小对趋磁细菌对重金属的吸附能力 影响不大。3)对比例1~3与实施例1~4相比,不论减少哪一个治理步骤,对土壤的治理效 果均会下降,这与各种治理方法之间的协同调节作用密不可分,相比较而言,实施例1~4中 趋磁细菌和固化剂之间的联合修复较任何单一形式对重金属土壤的修复更加全面具体。4) 对比例2与3相比,固化剂中缺少三聚硫嗪酸三钠时,其对重金属污染土壤的修复能力都明 显的下降,说明固化剂中的各成分之间存在严格的协调关系,相互作用下其修复效果更佳。
[0038] 上述结果表明,本发明提供的一种重金属污染土壤的微生物和固化剂联合原位修 复方法,与传统的污染土壤治理方法相比,具有投资少、技术要求不高、操作简单、修复效果 好、修复时间短、不破坏土壤肥力、不存在土壤的二次污染、适用于大面积污染土壤治理的 优势。
[0039] 本发明一种重金属污染土壤的微生物和固化剂联合原位修复方法,所述及的各项 权利要求及技术支撑已经明确,凡依据本发明的技术支撑实质所作的任何修改与变化仍属 于本发明技术支撑的范围内。
【主权项】
1. 一种重金属污染土壤的微生物和固化剂联合原位修复方法,其特征在于,包括以下 步骤: 1) 将趋磁细菌与重金属污染土壤的表层混合均勾,养护20~30天; 2) 灌溉步骤1)中重金属污染土壤,使重金属污染土壤保持淹水状态,并在所述重金属 污染的土壤上面设置磁场,保持45~55天; 3) 收集所述重金属污染土壤的表层,收集的重金属污染土壤厚度为10~15cm ; 4) 用水淋洗步骤3)中收集的重金属污染土壤,使趋磁细菌与土壤分离,重复淋洗4~5 次,填回原处; 5) 循环重复执行步骤1) ~步骤4) 8~10次,将最后一次淋洗过的重金属污染土壤放在 阴凉通风处至土壤自然风干; 6) 将固化剂与步骤5)中风干的土壤混合均匀,然后将与固化剂混合均匀的土壤填回原 处,养护30~35天。2. 如权利要求1所述一种重金属污染土壤的微生物和固化剂联合原位修复方法, 其特征在于:所述步骤1)中趋磁细菌的接种比例为每平方米重金属污染的土壤中接种 7. O X 109~8. O X IO9个趋磁细菌。3. 如权利要求1所述一种重金属污染土壤的微生物和固化剂联合原位修复方法,其特 征在于:所述步骤1)中重金属污染土壤的表层厚15~19cm。4. 如权利要求1所述一种重金属污染土壤的微生物和固化剂联合原位修复方法,其特 征在于:所述步骤2)所述磁场方向背离地面,磁场强度为200~500高斯。5. 如权利要求1所述一种重金属污染土壤的微生物和固化剂联合原位修复方法, 其特征在于:所述步骤6)所述固化剂按照重量百分比计,包括纳米Si0 270~75%、纳米 Fe20310~15%、纳米Al20 32~4%和三聚硫嗪酸三钠8~12%。6. 如权利要求1或5所述一种重金属污染土壤的微生物和固化剂联合原位修复方法, 其特征在于,固化剂的添加量为风干的土壤重量的5~10%。
【专利摘要】本发明提供了一种重金属污染土壤的微生物和固化剂联合原位修复方法,通过将趋磁细菌与重金属污染的土壤混合,灌溉混合有趋磁细菌的重金属污染土壤,并在该重金属污染的土壤上设置磁场,收集含有趋磁细菌的重金属污染土壤,并淋洗上述重金属污染的土壤,填回;在经过趋磁细菌吸附处理后的重金属污染土壤中添加固化剂,养护30~45天之后,循环重复上述步骤,直至土壤中重金属的含量达到安全标准,固化剂由SiO2、Fe2O3、Al2O3和三聚硫嗪酸三钠组成。本发明提出的重金属污染土壤的微生物和固化剂联合修复方法属于原位修复,操作简单、成本低廉、修复效果好,不存在土壤的二次污染,适用于大面积污染土壤的治理。
【IPC分类】B09C1/08, B09C1/02, B09C1/10
【公开号】CN105149342
【申请号】CN201510636177
【发明人】马新攀
【申请人】河南行知专利服务有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年9月30日
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