CN101249502A - 含铬土壤的热解修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含铬土壤的热解修复方法，使用城市污水处理厂的脱水污泥或者其他有机质作为还原剂，将含铬土壤与有机质按一定比例混合，送入电炉，在还原气氛下进行还原热解反应。本发明在高效解毒受污染土壤的同时，又不破坏土壤的基本结构和性质，热解时间短，并且充分利用了污水厂的剩余污泥等其它有机废物，具有明显的经济效应和环境效应。

Description

含铬土壤的热解修复方法

技术领域

本发明涉及一种含铬土壤的热解修复方法，使用污泥作为添加剂，通过热解产生的还原气氛将土壤中的六价铬还原。属于环境保护领域中的土壤修复技术。

背景技术

铬及其化合物是冶金、金属加工、电镀、制革、油漆、颜料等行业常用的基本原料，在上述行业的生产过程中产生大量含铬废气、废水和废渣，导致严重的环境污染问题。

在环境中常见的铬的形态有三价铬和六价铬。三价铬在土壤中常以难溶氢氧化物的形式存在，溶液中的三价铬浓度很小，所以毒性小；六价铬溶解度大，毒性很强。和其他重金属污染一样，铬污染土壤的治理途径主要有两种：一是改变铬在土壤中的存在形态，将六价铬还原为三价铬，降低其在环境中的迁移能力和生物可利用性；二是将铬从被污染土壤中清除。根据这两种思路发展出一系列治理方法，如化学还原法，化学清洗法，生物修复法，电修复法等。

化学还原法是一种原位修复方法。其原理是利用铁屑、硫酸亚铁等将六价铬还原为三价铬，形成难溶的化合物，从而降低铬在环境中的迁移性和生物可利用性，从而减轻铬污染的危害。但当六价铬存在于土壤颗粒内部时，则难以与还原剂接触并发生还原反应。因此，当这部分六价铬从土壤中浸出时，就需要额外的超量还原剂来还原它。在这个过程中，还原剂有可能被冲走，也可能被其他物质氧化。另外，向土壤中投加的还原剂有可能造成二次污染。因此，土壤颗粒内部的六价铬的去除是化学还原法的难点。

化学清洗法是利用水力压头推动清洗液通过污染土壤而将铬从土壤中清洗出去，然后再对含有铬的清洗液进行处理。但是这种方法仅适用于砂壤等渗透系数大的土壤，且引入的清洗剂易造成二次污染。

生物修复法主要集中于微生物方面，即利用原土壤中的土著微生物或向污染环境补充经过驯化的高效微生物，在优化的操作条件下，通过生物还原反应，将六价铬还原为三价铬，从而修复被污染土壤。但菌种的选育、生物还原作用的机理、过程的模拟和优化等是提高铬污染土壤生物修复效果的关键因素，目前还需要系统地研究。

电修复法是在铬污染土壤两端加上低压直流电场，利用电场的迁移力，将铬迁移到阴极室(三价铬)或阳极室(六价铬)，从而得到分离。但其能耗较大，经济效益太低。

公开号为CN1736142的中国发明专利公开了一种双穗雀稗对铬污染土壤及水体的生物修复技术，使铬富集在双穗雀稗中进行生物修复，降低土壤或水体中铬的含量。这种方法效果较好，但其仅仅是利用了生物的富集作用，存在饱和容量小，不能持续修复水体或土壤的缺陷，并且未验证这种植物的二次污染问题。

公开号为CN1810397的中国发明专利是将污染土壤中的六价铬在土壤中毛细管的作用下，通过植物和地下水互相渗透作用或降水作用自然融出的六价铬迁移到植物或流出到渗滤层池的水中，经含铬污水处理技术装置对渗滤池中水周而复始的净化，树木及根系茂密的草坪，玉米等作物，经光合作用和其根茎吸收水分作用，使土壤中六价铬迁移到植物中，达到土壤修复的目的。这是一种原位修复技术，但最大的问题是容易产生渗滤液，污染周围环境，植物对铬的吸收富集存在一定的饱和容量，无法持续修复，并且未验证铬对植物的毒性和二次污染的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种含铬土壤的热解修复方法，利用有机质作为还原剂，热解还原修复，能同时实现土壤修复与有机质的利用。

为实现上述目的，本发明使用城市污水处理厂的脱水污泥或者其他有机质作为还原剂，将含铬土壤与有机质按一定比例混合，并送入电炉进行热解，通过热解产生的还原气氛将土壤中的六价铬还原，在高效解毒受污染土壤的同时，保持了土壤原有的基本结构和性质。

本发明的方法具体包括以下步骤：

1、将含铬土壤送入烘箱中进行预热干燥，使干燥后的土壤含水率低于15％，然后将土壤研磨，使土壤粒径小于2mm；

2、将磨碎的土壤与有机质混合，含铬土壤与有机质的质量比为1∶0.1～0.5；

3、将以上土壤和有机质的混合物搅拌均匀，送入电炉中，并通入惰性气体或隔绝空气加热，在300～800℃下热解0.10～1.5小时，土壤中的有机质和外加的有机质在还原气氛下将铬还原，完成含铬土壤的热解修复。

本发明所述的有机质可用污水处理厂的脱水污泥或农林畜废弃物如稻壳，木屑，牛粪等，取其中的一种或几种。

本发明的热解方法可以有效实现含铬土壤的修复，其中在不添加有机质的条件下也有一定的处理效果，但实验证明添加有机质后效果更显著。

本发明具有显著的有益效果和实质性特点：

1.本发明使用污水处理厂污泥或者农林畜废弃物等有机质作为还原剂，相比其他化学还原法，能够有效降低成本。另一方面，以上所述有机质的处理处置一直是环境领域非常棘手的问题。而本发明在还原修复土壤的同时，还同时处理了这些有机质，真正做到“以废治废”。

2.本发明能够处理的含铬土壤的范围广，最高可达5000ppm(5000mgCr/1kg土壤)，处理后能达到国家标准。

3.本发明的反应温度范围是300～800℃，能够达到良好的效果，在高效解毒受污染土壤的同时，又不破坏土壤的基本结构和性质。

4.本发明的处理时间为0.10～1.5小时，热解时间短，大大提高了处理效率。

5.本发明修复后的土壤中铬的浸出毒性达到国家标准，且不存在二次污染的问题。

具体实施方式

实施例1

将含铬1000ppm(1000mgCr/1kg土壤)的受污染土壤送入烘箱中进行干燥，使干燥后的土壤含水率低于15％，将土壤研磨，使土壤粒径小于2mm，然后与污水处理厂脱水污泥混合，土壤与污泥的质量比为1∶0.1，将以上土壤和污泥的混合物搅拌均匀后送入电炉，在500℃下隔绝空气热解0.1小时。

测试结果：

使用国标GB5086.2水平震荡法对处理后的铬渣进行毒性浸出实验，测得水溶性铬含量小于0.8mg/L，低于国标GB5085.3危险废物上限1.5mg/L。

实施例2

将含铬1000ppm(1000mgCr/1kg土壤)的受污染土壤送入烘箱中进行干燥，使干燥后的土壤含水率低于15％，将土壤研磨，使土壤粒径小于2mm，然后与稻壳混合，土壤与稻壳的质量比为1∶0.5，将以上土壤和稻壳的混合物搅拌均匀后送入电炉，在300℃下隔绝空气热解0.5小时。

测试结果：

使用国标GB5086.2水平震荡法对处理后的铬渣进行毒性浸出实验，测得水溶性铬含量小于0.6mg/L，低于国标GB5085.3危险废物上限1.5mg/L。

实施例3

将含铬5000ppm(5000mgCr/1kg土壤)的受污染土壤送入烘箱中进行干燥，使干燥后的土壤含水率低于15％，将土壤研磨，使土壤粒径小于2mm，然后与牛粪混合，土壤与牛粪的质量比为1∶0.1，将以上土壤和牛粪的混合物搅拌均匀后送入电炉，在800℃并通入惰性气体的条件下热解1.5小时。

测试结果：

使用国标GB5086.2水平震荡法对处理后的铬渣进行毒性浸出实验，测得水溶性铬含量小于1.0mg/L，低于国标GB5085.3危险废物上限1.5mg/L。

Claims (2)

1、一种含铬土壤的热解修复方法，其特征在于包含以下几个步骤：

1)将含铬土壤送入烘箱中进行预热干燥，使干燥后的土壤含水率低于15％，然后将土壤研磨，使土壤粒径小于2mm；

2)将磨碎的土壤与有机质混合，含铬土壤与有机质的质量比为1∶0.1～0.5；

3)将以上土壤和有机质的混合物搅拌均匀，送入电炉中，并通入惰性气体或隔绝空气加热，在300～800℃下热解0.10～1.5小时，土壤中的有机质和外加的有机质在还原气氛下将铬还原，完成含铬土壤的热解修复。

2、根据权利要求1的含铬土壤的热解修复方法，其特征在于所述的有机质为污水处理厂的脱水污泥、稻壳、木屑、牛粪，取其中的一种或几种。