[发明专利]一种有机废水微电解废渣利用与处置的方法及固定土壤中砷和重金属的方法

说明书

技术领域：

本发明属于环境技术领域，涉及的是一种可固定化土壤中砷和重金属，以及有机废水微电解废渣、活性污泥利用与处置的方法。该方法不仅可以实现重金属污染土壤的有效修复、增强农业安全，而且有效处置有机废水微电解处理废渣。

技术背景：

土壤是人类生存与发展的重要自然资源和整个陆地生态系统赖以存在的基础，对土壤污染的治理受到广泛关注。土壤环境的污染源比大气环境和水环境更为复杂，污染物的种类繁多，包括传统化学污染物(无机污染物和有机污染物)、物理性污染物、生物性污染物和放射性污染物，其中，以土壤的化学污染物最为普遍、严重和复杂。砷和重金属(Hg、Cd、Pb、Cu、Zn和Ni等)的污染特点是在土壤环境中的浓度一般较低，对生态系统的危害和对人体健康的影响较大。如Cd是一种常见的重金属元素，在土壤中的活性较强，很容易被作物吸收而污染食物链，危及人类健康。上世纪30-70年代，日本富山县、群马县一带就因镉污染而出现了震惊世界的八大公害之一的“痛痛病”。现在，全世界每年有约1500万t锰、500万t铅及1.5万t汞进入土壤。在我国，随着现代化建设进程的推进，土壤污染问题日益严重，在现有耕地1亿hm²中有近2000万hm²受到不同程度的污染，每年因砷及重金属污染土壤引起的粮食减产达千万吨，对耕地资源可持续利用和粮食生产安全提出了严峻的挑战。

1990年代以来，世界各国投入了大量的人力和物力进行污染土壤的研究，通过多年的探索和研究，人们已在该领域取得了较大的进展和突破，开发了一系列污染土壤修复技术。根据作用原理的不同，污染土壤修复技术可分为植物修复、微生物修复和物理/化学修复等技术。植物修复是利用植物自身对污染物的吸收、固定、转化和积累功能，以及通过为根际微生物提供有利于修复进行的环境条件而促进污染物的微生物降解和无害化过程，从而实现对污染土壤的修复。微生物修复指利用微生物的代谢过程将土壤中的污染物转化为二氧化碳、水、脂肪酸和生物体等无毒物质的修复过程。已有较多关于植物修复和微生物修复的专利，其特点是处理费用较低、可达到较高的清洁水平等优点，但均存在修复时间长、受污染物类型限制等不足。

物理/化学修复是利用污染物或污染介质的物理/化学特性，以破坏(如改变化学性质)、分离或固化污染物，具有实施周期短、可用于处理各种污染物等优点，分为原位修复和异位修复。原位化学固定就是通过往土壤中加入外源添加物固定剂，调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质，使其产生沉淀、吸附、离子交换、腐殖化和氧化-还原等一系列反应，降低其在土壤环境中的生物有效性和可迁移性，从而减少这些重金属元素对动植物的毒性。这种修复方法因投入低，修复快速，对于农业生产活动中所造成的大面积中低度污染以及土壤酸化加剧引起的重金属活化问题的解决具有优越性，能更好地满足当前治理土壤中重金属污染以及保障农产品安全生产的迫切要求。

有关土壤中砷和重金属的化学固定修复已取得了一些进展，主要体现在碱性物质利用、无机粘土矿物及有机废物利用三个方面。碱性物质如石灰、石膏粉等的应用主要是用以改良土壤酸性条件，以此降低重金属的浸出，对于酸性土壤有一定效果，但碱性物质的加入易使土壤板结、难于耕种。在无机粘土矿物方面，专利CN1631561(重金属污染土壤原位修复剂)发明了由钠基膨润土、海泡石、凹凸棒石、粉煤灰及微生物菌根混合而成的土壤原位修复剂；专利CN1388206(纳米土壤修复剂及其在田间作物的应用)发明了含有硅酸盐、沸石与矿物盐的纳米土壤修复剂。以上专利在土壤污染修复方面有一定效果，但主要是针对一些特殊土壤环境，尤其是提高化肥的功效，改善土壤的物理化学性能，提高作物的产量和质量。在有机废物利用方面，专利CN101036917(以剩余活性污泥为原料的重金属污染土壤修复剂及其提取方法和其修复重金属污染土壤的方法)以剩余活性污泥为原料获得的重金属污染土壤修复剂含有多糖、蛋白质、核酸、磷酸、氨基酸、腐殖酸化合物、糖醛酸和细胞生命循环所需有机物。专利CN101045650(利用活性污泥和生物质废弃物修复污染土壤)将受重金属污染的土壤、活性污泥和生物质废弃物混合，经过堆腐处理后得到堆肥，再将堆肥施用于污染土壤，种植根系发达的植物，修复受重金属污染土壤。以上两个专利实现了既有效处理和处置剩余污泥，又修复污染土壤和绿化环境的双重目的，但上述修复剂的主体是有机物，对土壤中部分重金属如Cu、Zn等的固定效果受到较大限制。