[發明專利]農林生物質直燃發電廠底灰用于稻田土壤中鎘污染原位鈍化的方法

有效

• 申請號: 201811134380.2
• 申請日: 2018-09-27
• 公開（公告）號: CN109370595B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 邱宇平;石炎;雷思聰;張文
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C09K17/06
• 分類號: C09K17/06;B09C1/08;C09K101/00;C09K109/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 褚明偉

本發明涉及農林生物質直燃發電廠底灰用于稻田土壤中鎘污染原位鈍化的方法。本發明使用農林生物質直燃發電廠底灰、動物炭和膨潤土所構成的復合材料作為修復劑，進行稻田土壤中鎘污染的原位鈍化。與單獨使用生物質灰渣相比，復配動物炭后，材料的鎘固定能力得到顯著提升。將此修復劑應用于鎘污染土地的修復，效果顯著。修復劑對溶液中鎘的最大吸附量為34.8mg/g；施加5kg/m²及以上的修復劑于原位鎘污染土壤后，土壤鎘鈍化效果明顯，土壤中有效態鎘含量明顯降低。一次性投加修復劑后，同一自然年度內，早稻稻米中鎘含量降幅超過60％，晚稻稻米鎘降幅達到57～73％。施加修復劑的地塊與空白對照組相比，土壤有效硅含量得到顯著提升，水稻株高有所增長。

技術領域

本發明屬于土壤鎘污染治理技術領域，尤其是涉及一種農林生物質直燃發電廠底灰用于稻田土壤中鎘污染原位鈍化的方法。

背景技術

2014年環境保護部和國土資源部聯合發布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示我國土壤環境總體狀況不容樂觀，部分地區土壤污染較為嚴重，耕地土壤環境質量堪憂。調查顯示：我國土壤污染總超標率達16.1％，土壤污染物類型以無機物為主，在調查的八種無機物中，鎘的點位超標率最高，達到7.0％，西南、中南地區土壤重金屬超標范圍較大。在所有土壤類型中，耕地點位超標率最高，為19.4％。國土資源部2015年公布的《中國耕地地球化學調查報告》顯示我國重金屬污染耕地面積高達11387萬畝，主要分布在南方的湘鄂皖贛區、閩粵瓊區和西南區。據統計，灌溉區所生產的大米基本都遭受不同程度重金屬污染。由鎘等重金屬污染引起的環境問題、食品安全問題如湖南等省份的鎘米事件成為社會關注的焦點。

目前，重金屬污染土壤的修復方法主要有：客土法、深耕土層法、化學固化/穩定化、電動修復法、化學淋洗法、植物修復法、微生物修復法等。客土法是在污染土壤上面覆蓋新土或將污染土壤換上未被污染的土壤，工程量大，費用高，對環境和地質也有一定風險。深耕土層法將深層土壤翻至表層，或將深層土壤與污染土壤均勻混合以降低重金屬含量，工程量小。客土法和深耕土層法都只適合低濃度污染的土壤。植物修復法是通過富集、超富集植物將重金屬離子富集到植物體內，降低土壤中重金屬含量，具有費用低、效果好的優點，但是富集植物的選定和植物生長都需要較長時間。化學鈍化/穩定化是通過修復劑/穩定劑改變土壤理化性質，通過吸附或沉淀作用改變土壤重金屬的賦存形態，從而降低土壤重金屬的生物有效性，化學鈍化/穩定化法修復土壤具有簡單且快速有效的特點，在土壤修復領域應用廣泛。

動物炭來源于正常死亡畜禽動物的缺氧熱解技術，熱解溫度優選600℃。動物炭具有比表面積大，表面基團多，多孔結構等特點，對大部分重金屬具有良好的固定能力，因而在土壤修復領域受到廣泛關注。動物炭中的PO₄^3-、CO₃^2-成分能與土壤中的Cd(II)通過沉淀作用生成磷酸鹽、酸鹽沉淀，改變土壤中Cd形態，從而達到降低Cd生物有效性，固定土壤Cd(II)的目的。

我國生物質發電廠發展迅速。截止2017年，我國生物質發電廠裝機容量達到1488萬kW。我國每年可作為能源利用的農林生物質資源約為6億噸。近年來在國家相關政策的扶持下，以農林生物質為原材料的生物質直燃電廠得以快速發展。與傳統的化石燃料發電相比，直燃電廠生物質燃料的利用更加清潔環保。我國生物質直燃電廠采用的主要技術包括：吸收西方技術改進的水冷式爐排爐技術和具有自主知識產權的循環流化床技術。

中國專利CN104690087A公開了一種鎘污染水體和土壤的修復劑及其制備方法和應用，包括以下步驟：1)研磨，將生物質發電廠底灰放入球磨機中進行研磨，球磨機轉速為160r/min，研磨時間為10min；2)過篩，將研磨后的灰料過200目篩，得到的顆粒即為吸附劑。該專利主要是通過研磨，減小灰渣粒徑，增大灰渣比表面積，從而促進灰渣對環境中鎘的吸附或固定。