[发明专利]一种重金属污染土壤的综合修复方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种重金属污染土壤的综合修复方法及应用，尤其涉及一种重金属镉污染土壤的修复方法，属于环境污染治理和新能源技术领域。

背景技术

由于采矿、冶金、化工等行业造成的污染，我国受重金属污染的耕地面积已达2000万公顷，占全国总耕地面积的1/6，其中以镉的污染最为严重，防治形势十分严峻，并且还呈现不断加剧的趋势。与其他主要重金属污染物相比，镉更容易被农作物所吸附。因其具有很强的生物毒性，造成严重的食品安全隐患。镉污染源主要是铅锌矿以及有色金属冶炼、电镀和用镉化合物作原料或触媒的工厂。相当数量的镉通过废气、废水、废渣排入环境。镉对土壤的污染主要有气型和水型两种。气型污染主要是含镉工业废气排放造成的。含镉飞灰经空气扩散并自然沉降，蓄集于工厂周围的土壤中，污染范围有的可达数公里。水型污染主要是含镉工业废水排入地面水或渗入地下水引起的，污染面积随流域影响更为广泛。

近年爆发的“镉大米”问题表明我国耕地已经受到重金属镉的严重污染，土壤修复成为重要的民生问题。目前正对重金属污染土壤修复主要利用物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解和转化土壤中的重金属，使其浓度降低到可接受水平，满足相应土地利用类型的要求。其中物理和化学修复法尽管有其各自的优点，但是普遍存在造价高，工程量大，技术难度大以及可能造成二次污染的问题。

植物修复法利用在受污染土地上种植对重金属有吸收能力的植物，通过植物的吸收和运输把土壤中的重金属转运到植物体内，通过移除富含重金属的植株达到土壤修复的目的。植物修复法相对于物理和化学修复法具有修复费用低，不干扰土壤环境，不造成次生污染的优势。目前，植物修复多采用重金属富集或超富集植物进行土壤修复。但是具有重金属富集和超富集能力的植物通常来源于野生植物，一般植株矮小，生物量低，生物修复效率低下。而且，现有开发的重金属富集植物自身的经济价值都比较低，富集重金属后的植物还需进行进一步处理，避免其果实，枝叶等重新回到生态环境中降低修复效率。综合评价以重金属超富集植物为对象的重金属土壤修复技术属于成本投入型技术，并不能产生任何经济效益，使得大面积污染土地的修复成为政府巨大的经济负担。

发明内容

为解决现有技术中，对重金属超富集植物生物量低，吸收重金属种类单一，作物产品没有明显经济价值的问题，本发明提供了一种重金属污染土壤的综合修复方法，本发明所提供的方法是以能源作物种植和生物燃料生产为途径的综合治理重金属污染土壤的方法(图1)，所采取的技术方案如下：

本发明的目的在于提供一种重金属污染土壤的综合修复方法，该方法是在重金属污染的土壤上种植甜高粱，利用甜高粱吸收重金属，成熟后收获甜高粱，并将甜高粱秸秆粉碎后进行固体发酵，发酵后蒸馏回收发酵产物中的乙醇，将蒸馏残渣初步干燥后与作物根叶混合燃烧，回收处理灰分中的重金属。

所述方法的步骤如下：

1)在重金属污染的土壤上种植甜高粱，甜高粱成熟后获得污染甜高粱，收割污染甜高粱后进行分解处理；

2)粉碎步骤1)所得污染甜高粱的秸秆，转移到发酵罐中进行固体发酵，发酵结束后获得发酵产物；

3)将步骤2)所得的发酵产物转移到蒸馏塔中蒸馏回收乙醇，回收结束后获得蒸馏渣料；

4)将步骤3)所得的蒸馏渣料进行干燥后与甜高粱的根叶混合后燃烧；

5)回收处理步骤4)灰分中的重金属。

其中，步骤1)所述重金属污染土壤，镉含量≤50mg/Kg，锌含量≤250mg/Kg，铜含量≤200mg/Kg，铅含量≤300mg/Kg。所述收割污染甜高粱，一年一季的甜高粱整株收割，一年多季保留根部收割，全年种植完成后整株收割；所述分解处理，是将整株甜高粱分解成根、秸秆、叶、高粱穗。

步骤2)所述粉碎污染甜高粱秸秆，是将污染甜高粱的秸秆粉碎为0.5-5cm长纤维状颗粒；所述固态发酵，发酵菌种为酿酒酵母TSH-03，发酵温度为15-40℃，发酵时间为24-30h，种子液接种量为秸秆质量的5-20％，发酵器旋转速度为0.5-3rpm。

步骤3)所述蒸馏回收乙醇，是以直接或间接加热蒸馏的方式回收乙醇。

步骤4)所述干燥，是利用锅炉烟道气进行初步干燥。

步骤5)所述回收处理，是回收灰分中的重金属或者直接将灰分固定深埋。

所述方法的具体步骤如下：

1)在重金属污染的土壤上种植甜高粱，成熟后收割甜高粱，收获后，脱穗去除根叶后获得甜高粱秸秆；