[发明专利]一种多塘-藻水循环灌溉修复污染土壤的系统

说明书

本发明提出了一种利用多塘‑藻水循环灌溉修复重金属污染土壤或盐碱地并回收、资源化利用微藻的系统，属于土壤修复和资源化利用领域。系统包括人造倾斜式多塘集水系统、土壤重金属或盐碱地修复藻株培养系统、及智能喷灌系统、回收系统和资源化利用系统；利用人造水塘、微藻与土壤的相互作用，以水塘‑微藻联合修复系统为核心，配制、驯化土壤修复微藻，用多塘收集雨水并培养、扩繁微藻，将微藻喷洒到田间，通过循环灌溉多次喷洒并回收藻水，取走污染土壤中的重金属降低土壤盐份，提升土壤营养成分，恢复土壤肥力，通过水塘富集和絮凝、曝气方法收获微藻，结合藻生物炭制备工艺，实现资源化利用，该系统通过传感器、PC和控制原件实现自动化控制。

技术领域：

本发明属于土壤修复方法和资源化利用领域，涉及一种土壤重金属修复及盐碱地改良方法，特别是涉及一种在干旱情况下降低土壤重金属总量及改良盐碱地的物理/微生物联合土壤修复方法和微藻回收、资源化利用方法。

背景技术：

人类活动导致的土壤问题日趋严峻，近年来土壤重金属污染和盐碱地问题尤为凸显。土壤重金属污染方面，人类活动如固体废弃物堆积、金属矿床开发、工业生产、汽车尾气、农药化肥使用和污水灌溉等都导致了土壤重金属污染问题，农业部环保监测系统对全国24个省市的320个严重污染区域约548万公顷土壤调查结果显示80％的污染土壤类型为重金属污染，因重金属污染每年所导致的粮食减产量达1000多万吨，被重金属污染的粮食每年多达1200万吨，尤其以铅、汞、铜、和多种重金属复合污染最为突出，造成超过200亿元的经济损失；盐碱地危害方面，全球有9.52亿hm²的土地有不同程度的盐碱化问题，尤其在干旱及半干旱地区的土壤盐碱化和次生盐碱化问题最为严峻，成为阻碍世界灌溉农业可持续发展的巨大障碍。中国盐碱地面积巨大，盐碱地类别繁多，各类盐碱地总面积高达9913.3万hm²，其中潜在盐碱地面积约为1733万hm²，现代盐碱地面积约为3693万hm²，残余盐碱地约为4487万hm²，分布于23个省、市、自治区的盆地、平原和滨海地区等，尤其在滨海、东北西部和华北地区分布广泛，每年由于盐碱化问题造成的净经济损失高达129亿元。盐碱地的改良、修复不仅可以确保农业的可持续发展，增加可耕种耕地总面积，更可以改善生态环境，促进区域经济、人文等发展。为此，国家发改委、科技部等10部门于2014年出台了《关于加强盐碱地治理的指导意见》等多项政策大力推动盐碱地修复技术研发并推广盐碱地改良项目。

现有的土壤重金属修复方法包括化学修复方法、材料吸附方法、工程淋洗方法、植物修复及微生物修复方法等。重金属化学修复方法包括采用化工产品对土壤pH进行调节，并对土壤中的污染物进行氧化还原、沉淀络合等化学反应，从而达到修复目标，例如重金属稳定化方法，但化学修复方法的适用范围窄，在不与其他生物、工程修复方法联用的情况下很难维持修复效果的长期稳定性，并且化学修复方法易产生次生污染问题；材料吸附方法利用粘土矿物、腐殖酸、生物炭等材料的结构特性对土壤重金属污染进行吸附，起到降低重金属生物有效毒性的作用，但吸附方法存在修复效果有限、在环境调节改变的情况下易再次出现解吸问题，并且吸附材料不能将隐蔽包裹起来的重金属吸附，导致修复效果不彻底、不具备长期稳定性；工程淋洗的成本高，耗水量大，工程量大，同时由于多次化学药剂的淋洗，改变了土壤孔隙度，带走土壤营养成分，破坏土壤结构，大规模的土壤淋洗也带来水资源浪费问题，淋洗后的污水仍需进行处理；植物修复方法利用植被的吸收、吸附作用将污染土壤中的重金属或盐类吸收到植物体内，但存在修复过程缓慢、修复效果不彻底等问题。