[发明专利]一种用于土壤重金属污染治理的钝化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于土壤重金属污染治理的钝化剂，按重量份包括按重量份包括10‑20份脱水污泥、10‑15份石灰、15‑20份黏土矿物、10‑15份秸秆腐渣以及30‑40份改性生物炭。本发明得到的用于土壤重金属污染治理的钝化剂，适用于受重金属污染场地的土壤修复。主要成分均为天然材料，不会产生二次污染，对农田土壤中重金属具有很好的钝化效果，同时可提高土壤中有机质含量和阳离子交换量，防治土壤板结，有效改善土壤质地，可调整土壤孔隙度，为微生物生存提供必要的营养物质，改善土壤理化性质和微生物区系，提高土壤生产潜力。

技术领域

本发明涉及土壤修复，特别是用于土壤重金属污染治理的钝化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，由于各种因素的影响，如水污染、空气污染、交通运输、矿床的开发等，土壤污染愈加严重，国内发生了数起重金属污染相关的事件，包括镉大米、镉小麦、血铅超标等，土壤重金属污染已成为影响社会稳定和居民健康的重要因素。

土壤重金属污染在一定时期内不表现出对环境的危害性，当其含量超过土壤承受力或限度，或土壤环境条件变化时，重金属有可能土壤活化，引起严重的生态危害，被称为“化学定时炸弹”。通常情况下，重金属首先危害到土壤微生物，不适应重金属的微生物数量会剧烈降低，甚至灭绝，适应重金属的微生物存活下来，逐渐成为土壤优势菌。重金属对土壤中生长的农作物也有很强的毒害作用，其影响在于：一方面重金属能破坏植物的一些组织和功能，从而降低植物的产量和品质，如土壤镉含量过高会破坏植物叶片的叶绿素结构并最终导致植物衰亡，土壤中铜、锌含量超过一定限度时，作物根部会受到严重损害。

农田重金属污染修复，从技术途径上，一是去除总量，二是降低活性，三是减少食物链风险。目前我国重金属污染农田土壤修复所采用的技术主要有：工程修复、物化稳定-低吸收作物联合阻控、农艺（水分等）调控、植物吸取修复、化学淋洗修复、替代种植与安全利用等技术。

物化稳定（钝化）是现阶段应用最多的修复方法之一，对大面积中、低浓度污染的农田土壤修复具有较好的效果。该方法向污染土壤添加一种或多种钝化材料，通过调节土壤理化性质以及沉淀、吸附、络合、氧化-还原等一系列反应，改变土壤中重金属形态和降低其迁移性及生物有效性，形成对环境无害且长期稳定的天然矿物，从而减少农作物对重金属的吸收。一种优良的土壤重金属钝化剂应该具有投入低、速度快、操作简单、无二次污染（包括对土壤环境和水环境等）、安全环保等特点，且不应该使土壤板结，长期施用不对土壤造成生态影响。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种用于土壤重金属污染治理的钝化剂及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明所设计的一种用于土壤重金属污染治理的钝化剂，按重量份包括10-20份脱水污泥、10-15份石灰、15-20份黏土矿物、10-15份秸秆腐渣以及30-40份改性生物炭，其中所述改性生物炭是负载有纳米羟基磷灰石的生物炭，上述纳米羟基磷灰石占改性生物炭的比例为2-8%。

上述钝化剂的制备步骤包括以下步骤：

第一步，污泥脱水将检测合格的农村污水处理系统或化粪池中污泥浓缩、脱水含水率75%以下，堆放、自然干化得到脱水污泥；

第二步，改性生物炭的制备，首先去除小麦秸秆、稻秆和稻壳中塑料、金属、骨头杂质，然后初步分选后的原料进入破碎机，经破碎后，原料的粒径在2-4cm，接着翻拌均匀后的物料堆成圆锥形堆体，并对堆体通以自然风，使堆体内部少量含氧，处于兼氧状态，堆体的温度维持在70-90℃，定期补充营养和水分，经低温热解炭化，得到生物炭粗产品，最后加入2-8%的羟基磷灰石，从而得到改性生物炭；

第三步，混合及粉碎，将10-20份脱水污泥、10-15份石灰、15-20份黏土矿物、10-15份秸秆腐渣以及30-40份改性生物炭混合，粉碎，粉碎至粒径1-2mm；