[发明专利]一种绿色可循环处理重金属土壤污染的方法及装置

说明书

本发明公开了一种绿色可循环处理重金属土壤污染的方法。该方法包括：土壤中重金属浸出流程，活性炭吸附材料制备流程，二氧化碳制备流程。本发明还公开了一种用于上述方法的装置，所述装置包括：土壤中重金属浸出设备，活性炭吸附材料制备装置，二氧化碳制备装置。采用该方法及装置，通过地浸法与绿色溶浸剂“CO₂+O₂”来达到高效处理土壤重金属污染的目的。该方法具有操作性强，无二次污染的特点。采用秸秆制备活性炭可以充分利用自然资源提高农作物利用效率，土壤中重金属浸出流程中吸附饱和的活性炭进行富氧燃烧可以提供土壤中重金属浸出需要的二氧化碳，从而形成碳循环利用绿色环保的工艺过程。

技术领域

本发明属于土壤污染治理技术领域，具体涉及一种绿色可循环处理重金属土壤污染的方法及装置。

背景技术

随着矿产资源的大量开发利用，工业生产的迅猛发展和各种化学产品、农药及化肥的广泛使用，含重金属的污染物通过各种途径进入环境，造成土壤，尤其是农田土壤重金属污染日益严重。目前，世界各国土壤存在不同程度的污染，全世界平均每年排放Hg约1.5×104t、Cu约340万t、Pb约500万t、Mn约1 500万t、Ni约100t。在欧洲，受重金属污染的农田有数百万公顷；在日本受Cd、Cu、As等污染的农田面积为7 224hm²。当前我国受Cd、Hg、As、Cr、Pb污染的耕地面积约2 000×104hm²，每年因重金属污染而损失的粮食约1000×104t，受污染粮食多达1 200×104t，经济损失至少达200×108元。

目前，世界各国对农田土壤重金属污染修复技术主要包括物理、化学、生物、农业生态和联合修复技术等。

物理修复技术

物理修复技术主要包括工程措施(客土、换土和深耕翻土)和热脱附。工程措施具有彻底、稳定的优点，但工程量大、投资高，易破坏土体结构，引起土壤肥力下降，为避免二次污染，还要对污染土壤进行集中处理。因此，只适用于小面积严重污染土壤的修复；热脱附是对污染土壤进行加热，将一些具有挥发性的重金属如Hg、As、Se等从土壤中解吸出来的一种方法，该方法工艺简单，但能耗大，操作费用高，且只适用于易挥发的污染物，脱附的气体需收集处理。

化学修复技术

化学修复技术包括电动修复、淋洗技术、稳定/固化修复技术。

电动修复是通过在污染土壤两侧施加直流电压形成电场梯度，土壤中重金属污染物在电场作用下通过电迁移、电渗流或电泳的方式被带到电极两端，然后进行集中收集处理，从而清洁土壤。该方法特别适合于低渗透的粘土和淤泥土，可以控制污染物的流动方向。目前，已经在池体设计、电动过程及其机理、模型建立等方面开展了一些探索性工作。电动修复是一种原位修复技术，可同时去除重金属和有机污染物、不搅动土层、操作简单、处理效率高，是一种经济可行的修复技术，但易导致土壤理化性质变化。电动修复效率可能因土壤表面颗粒对污染物吸附及电极两端H⁺(正极)和OH^-(负极)聚集影响而降低。由于酸碱可导致土壤理化性质变化，添加诸如螯合剂、络合剂、表面活性剂和氧化/还原剂(H₂O₂、NaMnO₄、KMnO₄、Fe⁰)，使之与重金属形成稳态且在pH较宽范围内可溶的化合物，通过增强土壤中重金属迁移性达到高效去除的目的。研究发现电动法在去除效果好和经济效益高等优点的同时,仍存在诸多缺点,如系统酸化导致反渗流现象；在碱性带易发生沉淀现象；土壤中某些污染物难以解析等问题。