一种酸化污染土壤改良工艺的制作方法

1.本发明属于土壤改良领域，具体涉及一种酸化污染土壤改良工艺。


背景技术：

2.土壤酸化能够加速营养元素流失、促进铝、锰以及重金属等元素的活化、改变土壤微生物种群及活性、影响作物根系发育和养分吸收、滋生植物病虫害等等，从而对农业生产、生态环境和人类健康构成严重的潜在威胁，对粮食安全和环境安全产生长远影响，是土壤学、生态学和环境科学等领域广泛关注的重大问题。
3.化肥在农业增产增效中起到了很大的作用，但是由于存在滥用问题，土壤中养分不均衡，过量的氮肥进入土壤后，在硝化细菌群的作用下，产物主要是氢离子和硝酸根离子，硝酸盐会随着淋洗作用进入到水体，而硝酸根浓度降低，会加剧微生物作用，反应平衡向着产生酸的方向进行，从而也使得氢离子的浓度增加，促进土壤酸化。这样会导致地下水硝酸盐浓度提高，造成诸多不良影响。施用石灰是治理酸化土壤的一种重要措施，而石灰会增加土壤中钙的含量，盐分过高会导致土壤盐碱化。
4.同时，在土壤酸化过程中，土壤中吸附的重金属会析出，反应活性提高，进一步影响土壤环境中微生物活性或者作物生长。
5.如何降低土壤酸性的同时去除重金属成了酸化污染土壤改良中需要主要解决的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的就是为了解决现有技术存在的缺陷，提供有一种酸化污染土壤改良工艺。
7.一种酸化污染土壤改良工艺，包括：
8.(1)打桩：将酸化污染土壤改良装置设置在所述酸化污染土壤上，所述酸化污染土壤改良装置筒状桩a1、筒状桩b2，所述筒状桩a1包括筒状电极a11、中心电极a12，所述筒状桩b2包括筒状电极b21、中心电极b22，所述筒状桩a1和筒状桩b2插入所述酸化污染土壤中；
9.(2)灌溉：灌溉所述酸化污染土壤至0-20cm含水率25％以上；
10.(3)开机：开启所述中心电极a12与所述筒状电极b21之间设置电源a15，10-30min后关闭，然后开启所述筒状电极a11和中心电极b22之间设置电源b25，10-30min；
11.(4)重复步骤(3)的操作5-10次；
12.(5)填充：将所述筒状桩a1和筒状桩b2从土壤中取出，并向孔洞中投加草木灰、生物炭、缓释肥中的一种或多种；
13.(6)翻耕：对所述酸化污染土壤进行翻耕。
14.进一步地，所述筒状电极a(11)为所述筒状桩a(1)的外壁，所述中心电极设置在筒状电极a(11)内，所述中心电极a(12)为柱状结构，所述柱状结构插入所述筒状电极a(11)内，所述筒状电极a(11)和所述中心电极a(12)之间形成环形空间a(13)，所述中心电极通过
端部a(14)固定在所述筒状电极a(11)上；所述筒状桩b(2)还包括环形空间b(23)和端部b(24)，所述筒状桩b(2)与所述筒状桩a(1)结构相同；所述中心电极a(12)与所述筒状电极b(21)电连接，所述筒状电极a(11)和中心电极b(22)电连接。所述端部a14设置有加液口。所述端部还设置出水口，所述出水口设置抽水管插入所述环形空间a13和/或环形空间b23。
15.进一步地，所述端部a(14)设置有加液口；所述端部还设置出水口，所述出水口设置抽水管插入所述环形空间a(13)和/或环形空间b(23)。
16.进一步地，所述环形空间a13和/或环形空间b23内填充改性活性炭。所述改性活性炭为将所述活性炭加入盐酸溶液中浸泡12-24h所得。
17.进一步地，所述抽水管连接ro膜系统进行处理，处理后的出水回流至加液口。
18.进一步地，所述加液口加入双氧水溶液、氯化钠溶液、水中的一种或多种。
19.进一步地，所述抽水管连接ro膜系统进行处理，处理后的出水回流至加液口。
20.进一步地，所述筒状桩a(1)、筒状桩b(2)之间间距为20-100cm，所述筒状桩设置密度为4根/m2，所述电源为直流稳压电源，电流为0.1-1安，电压为10-50伏。
21.进一步地，电源a(15)关闭后，开启抽水管对环形空间进行抽水，然后经ro处理后回流至加液口，然后在开启电源b(25)。
22.进一步地，所述环形空间a13和/或环形空间b23内填充多孔铁催化剂，所述多孔铁催化剂由以下步骤制得：将磁铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿粉碎，并称取2-3重量份；称取碳粉5-9重量份；铁粉1-2重量份；超高分子聚乙烯0.5-1重量份，将上述配料混合均匀后，放入加热箱中进行程序加温，所述加热箱通入氮气；所述程序加温为：以5℃/min的升温速率升温至150℃，保温90-120min，再采用2-3℃/min的升温速率升温至200℃，保温80-120min，然后关闭加热箱的加温供能，继续通入氮气进行降温处理，待温度降至100℃时，取出配料，即得多孔铁催化剂。所述改性活性炭与所述多孔铁催化剂质量比为10:1-5；所述加液口加入双氧水溶液、氯化钠溶液、水；所述筒状电极为不锈钢筒，所述不锈钢筒的设置催化镀层，所述催化镀层为钯、铂、银、铜、金、锡、锌中的一种或多种；所述筒状电极设置透水孔；所述中心电极为氧化铅、石墨电极；
23.本发明的一种酸化污染土壤改良工艺，具有诸多优点：
24.1.设置多个筒状桩，其中的中心电极及筒状电极分别作为阳极和阴极，阳极通电时阴离子被吸引进入环形空间并进入活性炭中，此时，断电处理，另一组阴极和阳极通电，此时，环形空间中的硝酸根在筒状电极的阴极作用下，在电极和活性炭内发生如下反应：
25.no
3- h2o 2e-→
no
2- 2oh-(1)
26.no
2- 4h2o 4e-→
nh2oh 5oh-(2)
27.nh2oh h2o 2e-→
nh3 2oh-(3)
28.no
2- 5h2o 6e-→
nh3 7oh-(4)
29.no
2- 2h2o 3e-→
(1/2)n2 4oh-(5)
30.同时，由于活性炭经过改性，其中中心电极通电过程中，氯离子在阳极作用下，在活性炭层中形成微量的cl2。在cl2作用下，阴极作用形成的nh3阴极会被氧化形成n2释放到大气中；同时，硝酸根反应过程中，产生了氢氧根会与土壤中的氢离子发生中和反应，从而降低土壤酸性；
31.2.在环形空间内填充了多孔铁催化剂，在还原过程中，筒状电极会对土壤中重金
属进行聚集，进入多孔铁催化剂过程中，会被s捕获，在解决土壤酸化问题过程中，将由于土壤酸化过程解析出来的活性重金属捕获去除；
32.3.酸化污染土壤改良工艺运行结束后，留下的坑洞可以采用有机物的堆肥产物或生物炭进行填充，提高土壤有机物含量，提高土壤活性；
33.4.通过酸化污染土壤改良，将多余硝态氮去除，防止微生物将其转化为氧化亚氮，减少土壤温室气体排放；
34.5.土壤改良过程中，降低了硝酸根及氢离子含量，降低土壤酸性的同时，降低了地下水硝酸盐污染的风险。
附图说明
35.图1为一种酸化污染土壤改良工艺示意图；
36.图2为酸化污染土壤改良装置示意图；
具体实施方式
37.下面通过实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
38.应当理解，本文所使用的诸如“具有”，“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
39.实施例1
40.某酸化地块，0-15cm土壤硝态氮124.3mg/kg，ph＝5
41.(1)打桩：将酸化污染土壤改良装置设置在所述酸化污染土壤上，所述酸化污染土壤改良装置筒状桩a1、筒状桩b2，所述筒状桩a1包括筒状电极a11、中心电极a12，所述筒状桩b2包括筒状电极b21、中心电极b22，所述筒状桩a1和筒状桩b2插入所述酸化污染土壤中，筒状桩打入土壤深度为15cm；
42.(2)灌溉：灌溉所述酸化污染土壤至0-20cm含水率30％；
43.(3)开机：开启所述中心电极a12与所述筒状电极b21之间设置电源a15，10-30min后关闭，然后开启所述筒状电极a11和中心电极b22之间设置电源b25，10-30min；
44.(4)重复步骤(3)的操作5-10次；
45.(5)填充：将所述筒状桩a1和筒状桩b2从土壤中取出，并向孔洞中投加草木灰、生物炭、缓释肥中的一种或多种；
46.(6)翻耕：对所述酸化污染土壤进行翻耕。
47.所述筒状桩a1、筒状桩b2之间间距为30cm，所述筒状桩插入所述酸化地块中，所述筒状桩设置密度为4根/m2，所述电源为直流稳压电源，电流为0.1安，电压为30伏。
48.经过12h处理，测量酸化地块土壤ph＝5.9，硝态氮90.1mg/kg；
49.经过24h处理，测量酸化地块土壤ph＝6.1，硝态氮为78mg/kg。
50.实施例2
51.在实施例1的基础上，电源a15关闭后，开启抽水管对环形空间进行抽水，然后经ro处理后回流至加液口，然后在开启电源b25。
52.经过12h处理，测量酸化地块土壤ph＝6.3，硝态氮79mg/kg；
53.经过24h处理，测量酸化地块土壤ph＝6.7，硝态氮为63mg/kg。
54.实施例3
55.在实施例2的基础上，将ro处理得到的浓缩水回流至灌溉用水中。
56.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。