一种用于治理重金属污染的土壤修复剂及其生产方法

摘要

本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种用于治理金属污染的土壤修复剂及其生产方法。该土壤修复剂，其由以下重量百分数的各原料组成：活性糖蜜酵母废水螯合物粉剂35‑65％，二氧化硅5‑20％，氧化钙5‑15％，氧化镁1‑10％，过硫酸铵0.3‑10％，腐植酸及其衍生物5‑28％，微胶囊菌剂0.1‑15％，高分子保水剂0.1‑5％，重金属钝化剂0.1‑5％，助剂1‑5％，无机混合肥料1‑45％。与现有技术相比，本发明提供的土壤修复剂以酵母工业的有机废液为主要原料之一，减少其对环境的污染，同时降低土壤修复剂的成本，其以沉淀作用和生物作用相结合，治理土壤重金属污染的效果较好；其主要成份还包括有机肥和无机肥，除了有效治理重金属污染外，还有助于作物的增产增收和抗重茬，有潜在的应用和推广价值。

说明书

技术领域

本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种用于治理金属污染的土壤修复剂及其生产方法。

背景技术

根据环保部和国土资源部联合公布的《全国土壤污染状况调查公报》，全国土壤重金属超标率为16.1％，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2％、2.3％、1.5％和1.1％。从污染分布状况来看，南方土壤污染重于北方，长三角、珠三角、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出，西南、中南地区土壤重金属超标范围较大。目前我国耕地质量等级劣质率为27.9％。与空气和水污染的治理不同，土壤修复工作耗资大、耗时长、处理过程复杂，很容易产生二次污染。再加上我国土壤污染防治面临的形势很复杂：部分地区土壤污染严重，土壤污染类型多样，呈现新老污染物并存、无机有机复合污染物并存的局面，因而土壤修复工作就显得更为重要和复杂。

土壤重金属污染导致有着“鱼米之乡”美誉的湖南省出产的大米镉含量严重超标，“镉大米”一时引发恐慌。同时，由于土壤环境的严重污染，中国多地频现“癌症村”。类似事件不胜枚举，触目惊心的事件背后是大家对迅速开展污染土壤修复工作的期盼。

酵母工业是一个新兴的朝阳产业，但生产过程中产生大量的高浓度有机废水：腐化、酸臭与COD严重超标。该废水中含大量焦糖化合物及其他杂质，颜色深褐色或黑色，活性很高，降解性很差。以前直接排放，造成很大水体、土壤污染，鱼虾绝迹。现有的活性糖蜜酵母废水的处理中使用最多的技术为厌氧-好氧法，但运行成本很高，即使处理后仍存在废水排放难以达标的难题。也有厂家处理该废水制成有机肥料出售，但该品种有机肥市场售价偏低不过600-800元，甚至因处理工艺特殊复杂、吸潮特别严重、成本大于售价、持续亏损而无法维持经营。因此，酵母工业废水带来的污染也是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于治理金属污染的土壤修复剂及其生产方法，该土壤修复剂能够对受重金属污染的土壤进行有效修复，同时其以酵母工业废水中的有效成分为生产原料之一，有效解决酵母工业废水带来的污染问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于治理重金属污染的土壤修复剂，其由以下重量百分数的各原料组成：活性糖蜜酵母废水螯合物粉剂35-65％，二氧化硅5-20％，氧化钙5-15％，氧化镁1-10％，过硫酸铵0.3-10％，腐植酸及其衍生物5-28％，微胶囊菌剂0.1-15％，高分子保水剂0.1-5％，重金属钝化剂0.1-5％，助剂1-5％，无机混合肥料1-45％。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步具体选择或优化选择。

具体的，所述活性糖蜜酵母废水螯合物粉剂由提取酵母后的有机废水经过pH调节、微量元素螯合、磁化器磁化、真空浓缩及喷雾干燥而得。其中提取酵母后的有机废水包括糖蜜预处理液、发酵分离液、发酵代谢产物、真空滤液中的任一种或多种混合，该有机废水中的有机物质含量在20％以上；该有机废水处理时pH调节步骤将其pH调节至7-7.2，微量元素螯合步骤包括对钙、镁、锌、硼或钼的螯合。目前，利用活性糖蜜酵母废水为原料来生产一种用于治理重金属污染的土壤修复剂尚未见到报道，特别是经过微量元素螯合、磁化器磁化后使用效果更加显著。微量元素螯合即将含有钙、镁、锌、硼或钼等离子的溶液加入到调节pH之后的所述有机废水中与其内的氨基酸等有机物质螯合；磁化器磁化是指在永久磁体产生的超高强磁场下，在不改变上述有机废液中原有的化学成份条件下，使其中矿物质的物理结构发生变化。磁场3000GS-5000GS以上，让上述有机废液以一定流速，沿着与磁力线垂直的方向切割，通过一定强度的磁场，使其。磁化后有种种神奇的效能，原来缔合链状的大分子，断裂成单个小分子，水分子偶极距发生偏转。通常情况下经过磁化的水的物理化学属性都产生了变化:水的电导率提高2％；PH提高0.4-1.0；表面张力下降1％-2％；对固体物质的侵润角增大，侵润能力曾强，蒸发速度提高；对一些盐类的溶解度提高20％-70％；蒸发渗透压提高1.34倍；溶氧量增加3-6Mg/L,改变了水中微生物、生物的生长环境。因此由经过磁化器磁化有机废液制备的活性糖蜜酵母废水螯合物粉剂在最终的土壤修复剂中的活性更好，有利于提高土壤修复剂治理重金属污染的能力。

优选的，所述活性糖蜜酵母废水螯合物粉剂含有有机质在60％以上、含有螯合态微量元素1％以上，均为质量百分数。取宜昌某酵母生产工厂提取酵母后的高浓度有机废水，检测该高浓度有机废水固含量为33.5％；经处理后生成活性糖蜜酵母废水螯合物粉剂；检测该螯合物粉剂含有有机质≥60％、黄腐酸≥28％、氨基酸≥7％、氮≥3％、钾≥7％、螯合态钙镁锌硼钼≥1％。

具体的，所述腐植酸及其衍生物为腐植酸、腐植酸钾盐、腐植酸钠盐、腐植酸铵盐、硝基腐植酸、腐植酸镁、腐植酸锌和腐植酸铁中的任意一种或任意多种的混合。优选为腐植物钾、腐植酸镁、腐植酸锌或腐植酸铁。

具体的，所述微胶囊菌剂所包含的菌剂为革兰氏阴性菌、芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌、丝状真菌和放线菌中的任意一种或任意多种的混合。优选为微胶囊芽孢杆菌。

具体的，所述高分子保水剂为聚丙烯酰胺、淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物和木质素接枝丙烯酸盐中的任意一种或任意多种的混合。优选为聚丙烯酰胺或木质素接枝丙烯酸盐。

具体的，所述重金属钝化剂为煅烧钾长石灰、碳酸钙镁、硅酸钠、硅酸钙、氧化铁、硫酸亚铁、生物质电厂的秸秆灰、石灰石灰、海泡石灰、磷矿余渣、钙镁磷肥、羟基磷灰石和磷矿粉中的任意一种或任意多种的混合。优选为硫酸亚铁。

具体的，所述助剂为复硝酚钠、高纯度萘乙酸钠、生根粉、细胞分裂素、吲哚丁酸、三十烷醇、赤霉素、芸苔素、化肥防结块剂、聚乙烯醇、脂肪醇醚硫酸铵和脲甲醛中的任意一种或任意多种的混合。优选为化肥防结块剂。根据土壤受污染的具体情况及其上种植作物的具体需求，对助剂的具体成分进行选择，以达到特定的修复及利于作用生长的目的。

具体的，所述无机混合肥料为氮肥、磷肥、钾肥和微肥中的任意一种或任意多种的混合。所述微肥即为微量元量肥料，其为经过提纯的硼、锰、锌、钼和铁的化合物。

本发明还提供上述用于治理重金属污染的土壤修复剂的制备方法，将各原料按其重量百分数加入混合装置中充分混合，即得。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)该土壤修复剂含有氧化镁、氧化钙等碱性物质及过硫酸铵强氧化性物质，前者可结合重金属离子生成不溶于水的固体物质，使重金属离子不被植物吸收，后者也可结合重金属离子得不溶物或者将重金属离子氧化成高价态后得不溶物，即以沉淀作用，降低重金属含量；该土壤修复剂中还含有微胶囊菌剂，通过生物作用治理重金属污染。上述两种方式结合治理土壤重金属污染的效果较好。

(2)该土壤修复剂以酵母提取后的有机废液处理后得到的活性糖蜜酵母废水螯合物粉剂为主要原料之一，酵母有机废液得到了有效利用，减少了污染，同时活性糖蜜酵母废水螯合物粉剂中的营养成份有利于该土壤修复剂中微胶囊菌剂的菌类物质的增殖，进而提高菌类对重金属的生物治理作用；此外，实验证实该主要原料活性糖蜜酵母废水螯合物粉剂在制备过程中经过螯合和磁化后，最终以其与其他各原料混合得到的土壤修复剂具有更强的治理重金属污染的能力。

(3)该土壤修复剂的生产成本低，其主要成份包括有机肥和无机肥，除了有效治理重金属污染外，还有助于作物的增产增收和抗重茬，有潜在的应用和推广价值。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

一种用于治理重金属污染的土壤修复剂，其由以下重量百分数的各原料组成：活性糖蜜酵母废水螯合物粉剂35％，二氧化硅5％，氧化钙5％，氧化镁1％，过硫酸铵1％，腐植酸钾5％，微胶囊芽孢杆菌0.5％，聚丙烯酰胺0.5％，硫酸亚铁1.6％，化肥防结块剂0.4％，无机混合肥料45％，其中无机混合肥料为硝酸钾、磷酸一铵、硫酸钾、硼砂、硫酸锌和钼酸铵的混合物，硝酸钾、磷酸一铵、硫酸钾、硼砂、硫酸锌和钼酸铵占所述土壤修复剂的重量百分数分别为20％、18％、6％、0.8％、0.15％和0.05％。

实施例2

一种用于治理重金属污染的土壤修复剂，其由以下重量百分数的各原料组成：活性糖蜜酵母废水螯合物粉剂50％，二氧化硅10％，氧化钙5％，氧化镁1％，过硫酸铵10％，腐植酸钾10％，微胶囊芽孢杆菌1％，聚丙烯酰胺2％，硫酸亚铁2％，化肥防结块剂1％，无机混合肥料8％，其中无机混合肥料为硝酸钾、磷酸一铵、硫酸钾、硼砂、硫酸锌和钼酸铵的混合物，硝酸钾、磷酸一铵、硫酸钾、硼砂、硫酸锌和钼酸铵占所述土壤修复剂的重量百分数分别为2％、3％、2.5％、0.4％、0.05％和0.05％。

实施例3

一种用于治理重金属污染的土壤修复剂，其由以下重量百分数的各原料组成：活性糖蜜酵母废水螯合物粉剂65％，二氧化硅5％，氧化钙5％，氧化镁2％，过硫酸铵1％，腐植酸钾2％，微胶囊芽孢杆菌15％，聚丙烯酰胺0.5％，硫酸亚铁3％，化肥防结块剂0.5％，无机混合肥料1％，其中无机混合肥料为硼砂，硼砂占所述土壤修复剂的重量百分数为1％。

土壤修复剂的修复效果测试：

取南方某重金属污染土壤来做小麦盆栽试验，分别按照对比例1、对比例2、实施例1、实施例2和实施例3的顺序加入0.3％的相应土壤修复剂至相应的盆中土中，其中对比1为空白对照，以硝酸钾复合肥作为修复剂加入，对比例2使用的土壤修复剂的成份与实施例1的基本相同，不同点为对比例2的土壤修复剂中的活性糖蜜酵母废水螯合物粉剂不经历微量无素螯合和磁化器磁化步骤，其他完全相同。年底播种，次年6月初接近成熟时收割，测定小麦不同部位的镉含量。

测试结果如下表所示：

从上表中数据可知，本发明提供的土壤修复剂的主要原料之一——活性糖蜜酵母废水螯合物粉剂在制备过程若未经过螯合与磁化，最终和其他成分混合后得到的土壤修复剂也具有一定的治理重金属污染的效果，镉的含量地上部分减少80％，地下部分减少77％；如果该原料经过螯合与磁化，最终得到的土壤修复剂会有更好的治理重金属污染的效果，镉的含量地上部分减少90％，地下部分减少87.5％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。