[发明专利]一种干旱地区铅镉污染土壤修复系统

说明书

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，尤其是一种干旱地区铅镉污染土壤修复系统。

背景技术

近年来，随着工业的快速发展，土壤污染问题日益加剧，尤其是很多地区存在较严重的重金属铅、镉污染。铅、镉污染不仅对土壤中有机物的降解、土壤的呼吸代谢、土壤氨化及硝化作用产生抑制，更为严重的是铅镉还能转变成毒性更大的金属-有机化合物，对人体健康、土壤环境产生更大的危害。世界各国均开始意识到土壤重金属污染问题的严重性，纷纷开展与土壤修复治理相关的机理及工艺研究。

目前，国内外治理铅、镉污染有多种方法，常见的主要有物理修复法、化学修复法、生态修复法。物理修复方法效率较高，但耗费大量能量，土壤有机质和水分都会遭到不同程度破坏；化学修复法不仅可以进行原位修复，也可进行异地修复，但易产生二次污染，再度危害土壤生态安全；生物修复方法中的微生物修复法，虽然具有一定的修复效果，只能对特定污染物进行修复。

电动修复技术具有对现场环境影响小、节约能源、经济可行以及处理效果好等优点。植物修复是一种新型的重金属污染土壤治理方法，使环境污染通过“绿色”治理技术得以修复，与传统的化学修复、物理和工程修复相比较有美观、投资维护成本低、操作简单以及不造成二次污染等优点。

中国专利201611261437.6公开了一种原位电动-植物修复重金属污染土壤的装置，该装置包括电源、阴极区、阳极区和土壤修复区。电源为直流电源；阴极区包括阴极泵A、阴极工作液添加管、阴极工作液处理箱、阴极泵B、阴极开关、阴极工作液排放管、阴极电极和阴极电极保护管；阳极区包括阳极泵A、阳极工作液添加管、阳极工作液处理箱、阳极泵B、阳极开关、阳极工作液排放管、阳极电极和阳极电极保护管；土壤修复区包括植物修复层和电动修复层，植物修复层种植超富集植物。该专利对重金属污染土壤具有较高的处理效率，但存在设备较多的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服和解决传统修复技术易造成二次污染以及上述专利存在的问题，本发明提供一种干旱地区铅镉污染土壤修复系统。既能在不破坏原始土壤环境下对土壤进行修复，并且能养护美化待修复的土壤场地。修复时间短，无二次污染。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明的一种干旱地区铅镉污染土壤修复系统包括棉花种植区、灌溉装置、电源、上置阳极和下置阴极筒。

所述的棉花种植区设置在待修复土壤地块的上表面，棉花种植区充填的土壤由当地土壤、人畜粪便和粉碎的植物秸秆按体积比1:1:0.5混合制成，棉花种植区的厚度为80～100cm。

所述灌溉装置设置在棉花种植区上部，灌溉装置包括若干水管、开关和水泵。

所述电源为直流电源，电源的正极通过导线与上置阳极相连，负极通过导线与下置阴极筒相连。

所述上置阳极采用石墨或金属材料制成，上置阳极的形状为圆柱形或长方体形状；上置阳极的尺寸根据待处理的土壤地块的大小和土壤污染的深度实验决定。上置阳极工作时埋入棉花种植区的底部。上置阳极设有若干根，相互之间在空间呈平行状态。

所述下置阴极筒包括外筒、阴极棒、无纺棉布和棉花秸秆磁性炭。下置阴极筒的尺寸根据待处理的土壤地块的大小和土壤污染的深度实验决定。下置阴极筒工作时埋入土壤的深度实验决定；下置阴极筒工作时水平放置并与上置阳极在空间呈平行状态。下置阴极筒设有若干根，相互之间在空间呈平行状态。

所述外筒采用硬塑料或不锈钢材料制成，外筒的形状为圆柱形中空结构，圆柱形侧面设有若干孔洞。

所述阴极棒设置在下置阴极筒的中心，阴极棒采用石墨或金属材料制成，阴极棒与电源的负极连通。

所述无纺棉布内衬在外筒的内壁，无纺棉布围成的圆柱形空间内填充棉花秸秆磁性炭。

所述棉花秸秆磁性炭的制作过程为：

(1)把棉花秸秆收割、晾晒；

(2)把晾晒后的棉花秸秆粉碎、过60～100目筛；

(3)将筛分后的棉花秸秆洗涤、烘干后放入管式炉中，以250ml/min的流量通入氮气，升温速率为10～20℃/min，设置温度为400～700℃的恒温时间为2～3h，之后冷却至室温，得到棉花秸秆炭；

(4)把棉花秸秆炭和FeCl₃·6H₂O按质量1～2:10的比例混合、浸入到去离子水中，在温度30～50℃条件下搅拌、浸泡1～3小时，然后烘干、研磨；

(5)把研磨后的物品在氮气条件下和800～1200℃条件下热解60～90分钟；冷却至室温；研磨、过60～80目筛；