[發明專利]鉻污染土壤腐植酸分段清潔高效修復裝置

在審

• 申請號: 201710171682.6
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN106825032A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 田原宇;喬英云;謝克昌;田斌
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08;B02C21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.技術領域

本發明提供的鉻污染土壤腐植酸分段清潔高效修復裝置，涉及污染土壤的凈化治理，尤其涉及受鉻污染土壤的修復。

2.背景技術

土壤污染會對生態環境、食品安全和人體健康構成嚴重威脅，近年來重金屬污染物導致的土壤污染尤為突出，其中受鉻污染的土壤更是重中之重。

我國有近70個主要鉻渣污染場地，加上大量電鍍和皮革等企業，造成嚴重土壤鉻污染，威脅或危害著地下水及飲用水源。另外，城市固體廢物(污泥、粉煤灰、垃圾)和磷肥中含有鉻，由于對這些具有一定肥力的固體廢棄物實施農業再利用，使得土壤中的鉻含量高于背景值，成為鉻污染的來源之一。

鉻污染場地的治理修復技術是國內外環?？萍佳芯康闹攸c與難點。鉻在自然界主要以六價鉻Cr(VI)和三價鉻Cr(Ⅲ)兩種穩定價態存在。三價鉻主要以Cr³⁺形式存在，活性低、毒性??；六價鉻主要以(HCrO₄)^-和(CrO₄)^2-兩種形態存在，易溶于水，活性高、毒性強。

目前鉻污染土壤的修復技術主要有兩類：一是改變鉻在土壤中的存在形態，將六價鉻還原為三價鉻，降低其在環境中的遷移能力和生物可利用性，從而降低鉻污染物的危害；二是將鉻從被污染土壤中徹底的清除。鉻污染的土壤修復技術主要有生物修復法、物理修復法、物理化學修復法、化學修復法。

生物修復法包括植物修復和微生物修復。微生物修復即利用原土壤中的土著微生物或向污染環境補充經過馴化的高效微生物。在優化的操作條件下，通過生物還原反應，將六價鉻還原為三價鉻，從而修復被污染土壤。生物修復修復效果好、成本低、二次污染小，但修復周期漫長。

物理修復法是比較經典的土壤鉻污染治理措施，主要包括客土、換土和深耕翻土等措施，通過客土、換土和深耕翻土與污土混合，降低土壤中鉻的含量，減少鉻對土壤、植物系統產生的毒害。物理修復法具有方法簡單、花費時間少、徹底穩定的優點，但實施工程量大、投資費用高、污染土壤仍然存在，并且破壞土體結構，引起土壤肥力下降，還要對轉換出的污土進行堆放或處理。但對于小面積污染嚴重的土壤客土或換土仍是一種切實有效的方法。

物理化學修復法包括電動修復、電熱修復、土壤淋洗等方法。電動修復是在土壤中插入陰、陽電極，施加直流電，在電場作用下，使Cr⁶⁺遷移陰極，然后進行集中處理。電熱修復是利用高頻電壓產生磁波，對土壤進行加熱，使鉻從土壤中分離，從而達到修復的目的。土壤淋洗是利用淋洗液把土壤固相中的鉻轉移到土壤液相中去，再對含鉻的水作進一步處理。物理化學修復法盡管優點很多，但耗能較大，修復的面積有限，易造成二次污染等難以克服的缺點。

化學修復法是向土壤中加入改良劑，進行吸附、氧化、還原或沉淀，改變了鉻在土壤中存在的形態，降低鉻的生物有效性。這種方法具有化學反應速度快、修復時間短(幾周至幾個月)、反應強度大、對污染物性質和濃度不敏感、對某些難以用其他方法處理的有機物具高效性等優點，是最具實用性和潛力的鉻污染土壤治理技術。但由于還原劑發生反應有一定的條件，往往會產生二次污染或破壞土壤結構。如硫酸亞鐵還原法，與六價鉻反應需要(PH₄)^-的酸性環境，目前采用反應前稀硫酸調PH值，反應后再用石灰調為中性，不可避免會引入二次污染，同時土壤團粒結構破壞，修復后土壤上植物無法生長。目前還沒有一種切實有效的還原改良劑。

腐植酸是動植物的殘骸經過微生物分解和轉化以及地球物理化學等一系列過程而形成的一類大分子有機弱酸混合物，保持了多種原始賦存結構成分和生物活性并且具有豐富的官能團，如芳香環、共軛雙鍵、羥基、羧基、酚羥基、羰基等。腐植酸修復鉻污染土壤，不需要調節反應環境就可以高效地與污染土壤中的六價鉻發生吸附和還原反應，然后形成三價鉻的絡合體，阻斷氧化反應，防止三價鉻的二次氧化。另外腐植酸還能促進土壤團粒結構形成，具有包裹鉻土壤的阻隔功能和改良土壤的功能，確保修復土壤恢復其種植和綠化的功能，實現無二次污染的永久可持續修復。所以腐植酸是目前最有望工業化且具有實用性的一種鉻污染土壤綠色原位修復劑。但鉻污染土壤粉碎時粉塵較大，工作環境惡劣，易對施工人員造成傷害；腐植酸與土壤混合均勻困難，腐植酸用量較大，成本高；治理后土壤達標時間過長，中間過程存在產生二次污染的隱患，如突然修復過程中，突然下雨造成浸出液六價鉻超標等。

3.發明內容