CN102343357A - 一种适用于重金属污染土壤的稳定剂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于重金属污染土壤的稳定剂及其使用方法，属于污染土壤修复治理技术领域。其特点是：该土壤稳定剂包含下列质量比的组分：重金属螯合剂5%～8%、胶凝材料10%～20%、粘土矿物50%～65%、碱性激发剂10%～15%，上述组分中的胶凝材料、粘土矿物、碱性激发剂经混合后研磨至勃氏比表面积5000～8000cm²/g，过200目筛，含水率小于3%；重金属螯合剂，由水配制成质量百分含量为20%～40%的溶液。将稳定剂和土壤均匀混合，养护5天以上。稳定剂中的主要成分多为天然材料，使用后土壤中的重金属污染物可以快速有效地稳定化，降低污染物的毒性。采用的材料经济易得，且不会产生二次污染，是一种快速高效的重金属污染土壤稳定剂。

Description

一种适用于重金属污染土壤的稳定剂及其使用方法

技术领域

属于污染土壤修复治理技术领域，特别涉及一种用于重金属污染土壤修复治理的稳定剂。

背景技术

随着我国城市化进程的加快，城镇工业企业搬迁后遗留大量的污染场地，其中重金属污染土壤是工业污染场地中较为常见的一种类型。这些污染场地大多面临商业开发而发生用地类型的变更，在污染土壤再利用前应进行修复以保证场地环境和居民的健康。

对于重金属污染土壤的修复治理，稳定化技术是一种较为成熟且经济有效的技术。该技术利用稳定剂与土壤及其中的重金属发生水化反应、氧化还原、螯合、沉淀、吸附等物理化学作用，通过改变土壤中重金属的化学形态或降低其迁移性，从而达到修复治理的效果。迄今为止，在欧美及其他发达国家已有近千个重金属污染土壤修复项目用到稳定化技术。

我国在重金属污染土壤稳定化修复方面的专利较少，主要集中于采用含水泥、石灰、石膏等水硬性材料的专利。含有水泥类成分的修复药剂在添加到土壤后，会导致修复后土壤硬化、增容，而且单纯靠水化反应后形成的C-S-H和粘土矿物的吸附作用对土壤中重金属的固定效果容易受外界环境条件的影响，土壤经过长期的风化和酸雨侵蚀，其中的重金属存在着会重新溶出的潜在危险。

发明内容

   本发明提供一种适用于重金属污染土壤的稳定剂及其使用方法，克服现有产品的不足，降低（甚至不使用）传统的水泥类组分，处理后重金属的浸出毒性明显下降。

本发明采取的技术方案是:

一种适用于重金属污染土壤的稳定剂，其特征在于：该土壤稳定剂包含下列质量比的组分：重金属螯合剂5%～8%、胶凝材料10%～20%、粘土矿物50%～65%、碱性激发剂10%～15%，其原料总和为100%，上述组分中的胶凝材料、粘土矿物、碱性激发剂经混合后研磨至勃氏比表面积5000～8000cm²/g，过200目筛，含水率小于3%；占原料总和5%～8%的重金属螯合剂，由去离子水配制成质量百分含量为20%～40%的溶液，单独使用。

所述的重金属螯合剂为EDTA、硫化钠、三嗪三钠盐的任意一种，或任意二种按任意比例复合，或三种按任意比例复合。

所述的胶凝材料为硅酸盐、硅铝酸盐、铁铝酸盐的任意一种，或任意二种按任意比例复合，或三种按任意比例复合。

所述的粘土矿物为沸石、蛭石、坡缕石、蒙脱石、高岭土的任意一种，或任意二种按任意比例复合，或任意三种按任意比例复合，或任意四种按任意比例复合，或五种按任意比例复合。

所述的碱性激发剂为硫酸钙。

一种适用于重金属污染土壤的稳定剂的使用方法在于：按以下步骤操作：

1）利用挖掘机对污染土壤进行挖掘，并将土壤破碎筛分，均匀分布在防渗层上；

2）将胶凝材料、粘土矿物、碱性激发剂经混合研磨而成的混合物直接添加至重金属污染土壤中并搅拌混合，添加比例为土壤质量的10%～15%；

3）将配制的重金属螯合剂溶液直接喷洒在重金属污染土壤中并混合搅拌，添加比例为土壤质量的20%～25%；

4）充分混合后，养护5天以上，进行采样监测，并检测土壤中重金属的浸出毒性。

本发明的积极效果是：

本发明采用的稳定剂中的主要成分多为天然材料，使用后土壤中的重金属污染物可以快速有效地稳定化，通过螯合、络合、沉淀、吸附等复合作用将重金属污染物长期稳定，削弱重金属污染土壤的生态风险，降低污染物的毒性和生物有效性达到修复受污染土壤的目的。采用的材料经济易得，且不会产生二次污染，对于实际的土壤修复工程应用具有可行性，是一种快速高效的重金属污染土壤稳定剂。

具体实施方式

实施实例1：“一种适用于重金属污染土壤的稳定剂”在修复某灯泡厂重金属污染土壤中的应用

场地位于上海市南翔镇，主厂区面积约6万平方米。根据场地内的监测数据，该场地土壤中的超标污染物为重金属砷，其最大检测含量为122mg/kg，污染面积约为3200平方米。

利用专业的挖掘机对土壤进行挖掘，挖掘量为4300m³，划分操作单元，将土壤临时堆存在场内，并在堆土区设立防渗层，利用环锤破碎机将土壤筛分、均匀分布在防渗层上，调节土壤含水率为20%左右。

施用本发明所述的土壤稳定剂，添加比例为12.5%，将稳定剂与土壤搅拌、充分混合后，养护5天以上，进行采样监测，检测土壤中砷的浸出毒性（USEPA6010C-2007）。

采用本发明所述的土壤稳定剂处理后土壤中砷的浸出毒性检测结果见表1，结果表明，处理后土壤中砷的浸出毒性均为未检出，满足第I类一般工业固体废物的规定（总砷≤0.5mg/L），达到预期的修复效果和要求。

表1 土壤中砷的浸出毒性监测结果

样品编号	单位	检出限	浓度
					mg/L	0.020	ND
1-2	mg/L	0.020	ND
				2-1	mg/L	0.020	ND
2-2	mg/L	0.020	ND
					mg/L	0.020	ND
3-2	mg/L	0.020	ND

实施实例2：“一种适用于重金属污染土壤的稳定剂”在修复某化肥厂重金属污染土壤中的应用

某化肥厂位于上海市嘉定区，占地面积约90亩。前期场地内的监测数据显示,土壤中超标的污染物主要为重金属汞，需要进行修复。

利用专业的挖掘机对污染土壤进行挖掘，挖掘土方量约为909m³，挖掘深度为1.5m，并划分操作单元，放线，临时堆存在场内，在堆土区设立防渗层，利用环锤破碎机将土壤破碎筛分、均匀分布在防渗层上，并调节土壤含水率为20%左右。

施用本发明所述的土壤稳定剂，添加比例为14.5%，即稳定化处理100吨土壤添加14.5吨稳定剂，本项目挖掘出的重金属污染土壤1636吨（即909方），添加土壤稳定剂约237吨，将稳定剂与土壤搅拌、充分混合后，养护5-7天，使稳定剂和土壤污染物充分反应。

经过稳定化处理后，对场地土壤修复工程进行了验收监测，采集40个土壤样品，参照《固体废物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》（HJ/T299-2007）提取浸出液，分析了浸出液中汞的浓度（GB/T 17136-1997）。分析结果显示（表2），土壤浸出液中汞的最大值也远远低于《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的限值(总汞≤0.05mg/L)，说明本发明涉及的土壤稳定剂对土壤中的重金属汞具有很好的稳定化效果，土壤修复工程的实施达到了预期的目标。

表2 土壤中汞的浸出毒性监测结果

Claims (6)

1.一种适用于重金属污染土壤的稳定剂，其特征在于：该土壤稳定剂包含下列质量比的组分：重金属螯合剂5%～8%、胶凝材料10%～20%、粘土矿物50%～65%、碱性激发剂10%～15%，其原料总和为100%，上述组分中的胶凝材料、粘土矿物、碱性激发剂经混合后研磨至勃氏比表面积5000～8000cm²/g，过200目筛，含水率小于3%；占原料总和5%～8%的重金属螯合剂，由去离子水配制成质量百分含量为20%～40%的溶液，单独使用。

2.根据权利要求1所述的一种适用于重金属污染土壤的稳定剂，其特征在于：所述的重金属螯合剂为EDTA、硫化钠、三嗪三钠盐的任意一种，或任意二种按任意比例复合，或三种按任意比例复合。

3.根据权利要求1所述的一种适用于重金属污染土壤的稳定剂，其特征在于：所述的胶凝材料为硅酸盐、硅铝酸盐、铁铝酸盐的任意一种，或任意二种按任意比例复合，或三种按任意比例复合。

4.根据权利要求1所述的一种适用于重金属污染土壤的稳定剂，其特征在于：所述的粘土矿物为沸石、蛭石、坡缕石、蒙脱石、高岭土的任意一种，或任意二种按任意比例复合，或任意三种按任意比例复合，或任意四种按任意比例复合，或五种按任意比例复合。

5.根据权利要求1所述的一种适用于重金属污染土壤的稳定剂，其特征在于：所述的碱性激发剂为硫酸钙。

6.一种适用于重金属污染土壤的稳定剂的使用方法，其特征在于：按以下步骤操作：

1）利用挖掘机对污染修复的土壤进行挖掘，并将破碎筛分，均匀分布在防渗层上；

2）将胶凝材料、粘土矿物、碱性激发剂经混合研磨而成的混合物直接添加至重金属污染土壤并混合搅拌，添加比例为土壤质量的10%～15%；

3）将配制的重金属螯合剂溶液直接喷洒在重金属污染土壤中并混合搅拌，添加比例为土壤质量的20%～25%；

4）充分混合后，养护5天以上，进行采样监测，并检测土壤中重金属的浸出毒性。