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　　本发明属于污染土壤处理技术领域,尤其为一种污染土壤净化工艺,该污染土壤净化工艺采用组合激光对污染土壤进行辐照处理,组合激光包括紫外激光及热效应激光,其中,紫外激光可以有效的杀死病原体及微生物,红外激光等热效应激光在辐照污染土壤过程中,能够产生强烈的热效应,使得吸附在污染土壤颗粒上的有害物质解吸,促进有害物质随水蒸发或在热作用下分解,另外,对于污染土壤中的需氧有机物,通过热效应激光进行辐照,可使得需氧有机物分解或降解,并可将重金属转化为稳定性较强、相对安全的形态,以达到去除重金属危害的目的,激光辐照处理污染土壤的技术手段能够大幅降低污染土壤的处理成本。

　　1.一种污染土壤净化工艺,其特征在于,该污染土壤净化工艺采用组合激光对污染土壤进行辐照处理,所述组合激光包括紫外激光及热效应激光。

　　2.根据权利要求1所述的污染土壤净化工艺,其特征在于,所述热效应激光为红外激光。

　　3.根据权利要求2所述的污染土壤净化工艺,其特征在于,所述红外激光采用波长为1064nm的激光。

　　4.根据权利要求1所述的污染土壤净化工艺,其特征在于,在进行辐照之前,对污染土壤加水,使水填满污染土壤颗粒间的孔隙,污染土壤呈现为水饱和状态。

　　5.根据权利要求2所述的污染土壤净化工艺,其特征在于,通过紫外激光、红外激光对污染土壤同时进行辐照,并定期对被辐照的污染土壤进行翻转。

　　[0001]本发明属于污染土壤处理技术领域,具体涉及一种污染土壤净化工艺。

　　[0002]各种工业污染土壤、生活污染土壤或垃圾填埋产生的污染土壤中含有大量污染物,这些污染物包括病原菌、寄生虫、致病微生物,以及砷、铜、铬、汞等重金属和二恶英、放射性核素等难以降解的有毒有害物质。

　　[0004]未经有效处理的污染土壤会造成土壤污染,以及会污染地下水和地表水,而污染土壤如果处理不当或不规范处理(如随意弃置、农地滥用等),将会对生态环境造成严重的潜在威胁。下面就污染土壤会对环境、健康等造成的问题进行详细的描述,

　　[0005](1)污染土壤中的氮、磷、盐等的危害,污染土壤对环境的二次污染包括污染土壤盐份的污染和氮、磷等养分的污染,污染土壤含盐量较高会明显提高土壤电导率,破坏植物养分平衡,抑制植物对养分的吸收,甚至对植物根系造成直接的伤害,而在降雨量较大地区且土质疏松土地上大量施用富含氮、磷等的污染土壤之后,当有机物的分解速度大于植物对氮、磷的吸收速度时,氮、磷等养分就有可能随水流失而进入地表水体造成水体的富营养化,进入地下引起地下水的污染。

　　[0006](2)污染土壤中病原危害,由于污染土壤中含有大量病原菌、寄生虫卵,通过食物链与污染土壤接触、水源被病原体污染、病原体先污染土壤后污染水体等途径,对环境和人类以及动物健康有可能造成危害。

　　[0007](3)污染土壤中重金属的危害,一些重金属元素主要来源于工业排放的废水,如镉、铬等,另外,还有的重金属来源于家庭生活的管道系统,如铜、锌等,在污水处理过程中,

　　70,(90)的重金属元素会通过吸附或沉淀而转移到污染土壤中,而污染土壤中富含的Cu、Zn、Cr、Hg等重金属使土地不再适宜耕作。

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　　[0008](4)污染土壤中有机污染物的危害,污染土壤中有机污染物主要有苯、氯酚、多氯联苯(PCBs)、多氯二苯并呋喃(PCDFs)和多氯二苯并二恶英(PCDDs)等。污染土壤中含有的有机污染物不易降解、毒性残留时间长,这些有毒有害物质进入水体与土壤中将造成环境污染。

　　[0009]除了上述所描述的危害外,若将污染土壤放置原位不管,则为有害生物提供了绝佳的繁殖场所,会加重环境污染,另外,污染土壤堆放在露天等开放场地,会散发出难闻的异味,借助日晒和风力,其中的污染颗粒物会造成大气污染,影响当地生态。

　　[0011]鉴于污染土壤的存在会对生态环境造成污染和破坏,因此各个国家都在寻求积极的技术方法解决污染土壤问题,像欧洲、日本等国家早在我国之前就已经进行了大量的研究和实践。目前,常见的污染土壤处置方法有以下几种,

　　[0012](1)污染土壤高温堆肥,污染土壤高温堆肥是指利用高温技术,将污染土壤中的有

　　机物进行降解、杀死有害细菌、虫卵,消除污染土壤中的恶臭气味来源,最终产出肥料,可以用于花卉或树木的施肥。但这种方法在各国处置方式中所占的比例不大,究其原因在于产出的肥料难以达到无害的标准。

　　[0013](2)污染土壤卫生填埋处理,把污染土壤经过简单的无菌处理,直接倾倒于低谷地区用于制造人工土地,这种方法成本较低,增加了城市用地,但弊端也非常明显,其一是污染土壤本身的土力学性质难以达标,且在填埋过程中需要铺设防渗透性好的材料,此外,正如前文所述,污染土壤中的有害物质不单单只有病原细菌,污染土壤中余留的有机污染物、重金属等会污染低下土壤和地下水,因此这种处理方法危害很大,也正因如此,欧盟各国基本上已经淘汰了此种方法。

　　[0014](3)焚烧处置,目前,焚烧处置是在所有处置方法中比重最大的方法,污染土壤经过焚烧产生的剩余物最少,无异味,可以迅速和较大程度的使污染土壤达到减量化,不再需要灭菌处理,此外燃烧的剩余物质也可以作为其他工业用途的原材料物质。但是焚烧处置需要在特定工厂处理,因此各项成本较高,此外焚烧之前的脱水处理若采用自然晒干方式,污染土壤的臭气会污染空气。

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　　[0015]处理污染土壤的方法还有很多,但大多是不成熟或不合理的,如倾倒大海,会对海洋生态环境造成严重破坏,因此大多数国家均不采用这种方法,再如,污染土壤农用,需要将污染土壤中的有害物质降低到无害标准,其难度不低,若经过简单处理或未经处理,农作物会吸收污染土壤中的有害物质,最终会危害人们的身体健康。

　　[0017]我国污染土壤处理工作起步较晚,对于污染土壤处理问题,我国最先出台的政策是为了提高排污水域的水质,工作重心在污水处理厂的建设和运行。随着生态环境保护上升到国家战略,污染土壤处理问题,越来越受到重视。

　　[0018] 2009年,建设部颁布环境行业保护标准《城镇污水处理厂污染土壤处理处置及污染防治技术政策》。考虑到中国各地区污水处理厂的不同情况,建设部并没有明确污染土壤处置的首选方案,所有污染土壤处置方法都是可行的备选方案,国家环保部工作的重点是制定污水处理以及污染土壤处置的质量标准。

　　[0019] 目前,在我国普遍采取的处置方法是污染土壤弃置或者填埋处置,我国在污染土壤混合燃烧方面也已经积累了初步的经验,但是根据现有的资料,污染土壤单一焚烧正处于起步阶段,污染土壤农业利用在中国也已有几个范例,但是由于污染土壤农用的出路问题,污染土壤用于肥料生产仍面临着许多问题。另外,现有技术中,公开号为CN105084555A 的中国专利文献记载了一种以微生物法为主体的水体污染治理方法,主要能够去除污水中的富营养化污染物、藻类等,属于生物处理方法,公开号为CN106977076A的中国专利文献记载了一种市政污染土壤处理方法,先将污染土壤热处理,初步杀灭市政污染土壤内的细菌、虫卵,污染土壤净化采用吸附树脂吸附市政污染土壤中的有机污染物、重金属离子等,然后脱水干化,得到无害化处理的市政污染土壤,属于物理处理方法。

　　[0020] 目前我国污染土壤处理技术已经有初步积累,针对不同的处理需求,也有不同的污染土壤处理技术,但是总体上还处于发展阶段,还面临着污染土壤处理成本高、效果不明显、处理工艺复杂、效率待提高等不同问题。

　　[0021] 本发明旨在提供一种污染土壤净化工艺,解决现有技术中污染土壤带来沉重的处理负担和严重的环境污染,污染土壤处理成本高、工艺复杂、效果不明显等技术问题。

　　[0022] 从污染土壤中的有害成分来看,主要分为有机污染物、重金属、病原体、虫卵、氮、磷等植物营养素以及需氧有机物(如蛋白质、碳水化合物或油脂等) 。由于污染土壤中的污染物种类复杂,各类污染物之间的含量又不确定,加之以吸附态、悬浮态、离子态等形式存在于污染土壤之中,因此处理起来十分困难,这也成为污水处理过程中最令人头疼,费用最高的一项支出。

　　[0023] 为了通过技术手段解决目前存在问题,本发明提出一种利用组合激光处理污染土壤中的技术方法,通过该方法,使得污染土壤能够达到安全排放的标准,为生态和环境保护作出贡献。

　　[0025] 提供一种污染土壤净化工艺,该污染土壤净化工艺采用组合激光对污染土壤进行辐照处理,所述组合激光包括紫外激光及热效应激光。

　　[0028] 优选的,在进行辐照之前,对污染土壤加水,使水填满污染土壤颗粒间的孔隙,污染土壤呈现为水饱和状态。

　　[0029] 优选的,通过紫外激光、红外激光对污染土壤同时进行辐照,并定期对被辐照的污染土壤进行翻转。

　　[0031] (1)该污染土壤净化工艺采用组合激光对污染土壤进行辐照处理,组合激光包括紫外激光及热效应激光,其中,紫外激光可以有效的杀死病原体及微生物,红外激光等热效应激光在辐照污染土壤过程中,能够产生强烈的热效应,使得吸附在污染土壤颗粒上的有害物质解吸,促进有害物质随水蒸发或在热作用下分解,另外,在热效应激光辐照下,虫卵、病原体等微生物同样无法耐受瞬间的高温而失活。

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　　[0032] (2)对于污染土壤中的需氧有机物,通过热效应激光进行辐照,可使得需氧有机物分解或降解,另外,在热效应激光的辐照下,可使得污染土壤中的重金属析出、氧化、快速焚烧或与有机物结合,将重金属转化为稳定性较强、相对安全的形态,以达到去除重金属危害的目的。

　　[0033] (3)采用组合激光辐照处理污染土壤的技术手段大幅降低了污染土壤的处理成本。

　　[0034] 附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中,

　　[0036] 图2为本发明污染土壤净化工艺的可行性验证实验例1中,在对土壤进行辐照前测得的反映阿特拉津含量的色谱图,

　　[0037] 图3为本发明污染土壤净化工艺的可行性验证实验例1中,在对土壤进行辐照后测得的反映阿特拉津含量的色谱图。

　　[0038] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

　　[0039] 一种污染土壤净化工艺,该污染土壤净化工艺采用组合激光对污染土壤进行辐照处理,组合激光包括紫外激光及热效应激光,本实施例中,热效应激光为红外激光,且红外激光采用波长为1064nm的激光。

　　[0041] (1)紫外激光可以有效的杀死病原体及微生物,同时从化学的角度分析,一些难以分解及处理的顽固性有机污染物,可以在紫外激光照射下快速转化为较为安全的物质,因此紫外激光作为处理污染土壤的光波长之一极具潜力。另外,紫外激光可结合催化剂将一些难以分解及处理的顽固性有机污染物转化为较为安全的物质。

　　[0042] (2)红外激光,如1064nm的激光,在辐照污染土壤过程中,能够产生强烈的热效应,使得吸附在污染土壤颗粒上的有害物质解吸,并且由于污染土壤颗粒上的有害物质与污染土壤颗粒浮力不同,在压差力的作用下,有害物质可随水蒸发或在热作用下分解。

　　[0044] 此外,对于需氧有机物,其与化学性质较顽固的有机污染物相比较为活泼,可以利用除紫外激光以外波段的热效应激光进行分解或通过热效应降解去除。

　　[0045] 污染土壤中重金属的形态可以分为以下五种,可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、硫化物及有机结合态和残渣态,其中,前三种形态稳定性较差,容易被植物等吸收,后两种稳定性较强,不易被释放到环境中。由于重金属对于土壤的污染的严重性以及重金属在环境中的行为并不完全取决于其总量,主要还是取决于其化学形态。利用热效应激光辐照污染土壤,可使得污染土壤中的重金属析出、氧化、快速焚烧或与有机物结合,将重金属转化为稳定性较强、相对安全的形态,以达到去除重金属危害的目的。

　　[0046] 经过激光净化后的污染土壤可以回收、利用,具体可以应用在建筑材料、工程填充等方面,经检测合格后也可作为农用。

　　[0047] 进一步的,在进行辐照之前,对污染土壤加水,使水填满污染土壤颗粒间的孔隙,污染土壤呈现为水饱和状态,这样,热效应激光辐照下,可促进污染物的解析及热量传递,比如可以促进有害物质随水蒸发与土壤颗粒解吸。

　　[0048] 进一步的,结合图1所示,通过紫外激光、红外激光对污染土壤同时进行辐照,可在处理污染土壤3的场地两侧分别设置紫外激光阵列1、红外激光阵列2,并定期对被辐照的污染土壤进行翻转,同时辐照的情况下,可提高处理效率,而通过对污染土壤进行翻转,可提高污染土壤的辐照接触面积,使得净化效果更佳。

　　[0049] 激光技术处置污泥的可行性验证实验例1 ,阿特拉津作为土壤中的污染物之一,被我国列为持久性有机污染物,主要是因为施加除草剂等农药残留在土壤中,阿特拉津沸点

　　较高,化学性质相对稳定,因此在土壤中难以去除。在本实验中,利用甲醇与阿特拉津混合,并均匀混合入土壤中,待土壤风干后,加入适量的水,使水填满土壤颗粒间的孔隙空间,土壤呈现为水饱和状态,利用1064nm的激光对处理后的土壤进行辐照,并通过色谱分析仪采用化学手段检测辐照前后土壤中阿特拉津污染物的含量。

　　[0050] 如图1和图2所示,在辐照前,土壤中阿特拉津的峰面积为738.038,辐照后,阿特拉津的峰面积为275.286,峰面积反映阿特拉津的含量,从实验结果可以看到,土壤中的阿特拉津含量下降了约63,,验证了激光去除土壤中有机物污染物的有效性。

　　[0051] 激光技术处置污泥的可行性验证实验例2,采集含有铜、砷、镉、汞、铅这几种重金属的污染土壤样本1和样本2,测量实验之前,样本1、样本2中各游离态重金属的含量,利用1064nm激光辐照样本1和样本2,然后测量实验之后样本1、样本2中各游离态重金属的含量。实验结果如下表1所示,从实验结果可以看出,激光可以去除土壤中的游离态重金属元素,平均净化率约为20,,说明激光对重金属的净化有效。

　　[0054] 基于前述实施例和实验例,可以看出,采用激光处理污染土壤是一种可行的技术手段。

　　[0055] 需要说明的是,在本文中,诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

　　[0056] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解,在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。