[发明专利]纳米零价铁-电磁耙联合修复重金属污染土壤/污泥工艺

说明书

技术领域

本发明涉及被重金属所污染的土壤/污泥的净化技术，尤其涉及一种纳米零价铁-电磁耙联合修复重金属污染土壤/污泥工艺。

背景技术

随着工业的发展和农业生产现代化，环境污染问题日趋严重，其中土壤重金属污染问题十分突出。从1973 年Wagner KH，Siddiqi I首次发表关于土壤重金属污染问题的文献以来，到现在经过了三十多年的研究历程。土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。然而，土壤作为一个开放体系，每时每刻与环境中其他要素进行着物质和能量的交换，重金属便通过大气沉降、污水灌溉、农药和化肥的施用以及固体废弃物排放等途径进入土壤。土壤重金属污染主要是指由于人类活动，含重金属的固废、污水或粉尘进入到土壤中，致使土壤中重金属明显高于原生含量，并造成生态环境质量恶化的现象。据我国农业部进行的全国污水灌区调查，在约140万公顷的污水灌区中，遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%，其中轻度污染的占46.7%，中度污染的占9.7%，严重污染的占8.4%。土壤/污泥中重金属污染具有污染物在土壤/污泥中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解的特点，并可经水、植物等介质最终影响人类健康。随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，土壤/污泥中重金属污染日益严重，目前，全世界平均每年排放Hg约1.5万吨，Cu 340万吨，Pb 500万吨，Mn 1500万吨，Ni 100万吨。

污泥是重金属污染的又一个重要的环境介质。根据统计资料，英、美两国在过去的几年中，污泥量每年增长5%-10%，年产干污泥分别达到1.7×10⁶和9×10⁶ t。我国每年产生的城市污水污泥达1亿t以上(湿污泥)。显然，如此大量的污泥如果处理不当，不仅会影响污水厂的正常运行，而且由于污泥中含有大量的有害物质，特别是重金属，很容易形成“二次污染”。孙玉焕等通过现场采样及室内分析，研究了长江三角洲地区南京、苏州、上海、杭州等15 个城市的污水处理厂44 份污泥样品中6 种重金属元素(Cu、Zn 、Pb、Cd、Cr、Ni) 的含量，结果表明Cu、Zn 、Pb、Cd、Cr、Ni的平均含量分别为1808 mg/kg、2182 mg/kg、115 mg/kg、2. 93 mg/kg、375 mg/kg、394 mg/kg。杨军等2001年从全国范围内选取107个城市污泥样品，测定了其重金属含量。结果表明，污泥中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的平均含量分别为16.1、2.97、185、486、2.84、77.5、131、1450 mg/kg；为跟踪这一实验结果，2006年对从全国范围内选取107个城市污泥样品进行了再次的检测，结果表明，污泥中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的平均含量分别为20.2、2.01、93.1、219、2.13、48.7、72.3、1058 mg/kg。Nicholson 等研究发现England 和Wales 通过施用污泥进入土壤中的Cu 为271t ，Zn 达385t，分别占土壤总输入量的17 %和8 %。

中国的重金属污染事件已进入高发期，根据环保部统计，自2009年以来，中国已连续发生30多起重特大重金属污染事件。仅2009年就发生了陕西凤翔铅污染、湖南浏阳镉污染、山东临沂砷污染等重金属污染污染事件。土壤污染造成有害物质在农作物中积累，并通过食物链进入人体，引发各种疾病，最终危害人体健康。工业排放产生和自然界释放出来的重金属，对地下水、土壤等产生严重污染。土壤及污泥重金属污染已成为我国生态环境保护的一个严重问题，国务院近期通过的《重金属污染综合防治“十二五”规划”》更加强调了重金属污染物治理及研究的必要性。在《规划》明确了重金属污染防治的目标，即到2015年，重点区域重点重金属污染物排放量比2007年减少15％，非重点区域重点重金属污染物排放量不超过2007年水平，重金属污染得到有效控制。此次国家总量控制的重金属主要有五种，即汞、铬、镉、铅和类金属砷。鉴于目前国内的重金属污染问题非常严重，需要引起社会各界的广泛关注。