CN102921713B - 一种重金属污染土固化稳定化处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重金属污染土固化稳定化处理工艺，该工艺包括重金属污染土泥化、永磁磁选分离、污染程度定级、药剂添加搅拌、挤压振实成型，该工艺采用精确控水的方法实现重金属污染土的处理过程中无富余水和粉尘，采用永磁磁选分离方法分离出重金属污染土泥浆中部分重金属，从源头上减小后期污染土泥浆固化稳定化处理难度与费用，对永磁磁选分离后的土壤按照污染程度分别处理，减少了药剂添加量，采用稳定剂与固化剂分别添加并强力搅拌及挤压振实成型的方法，有利于稳定剂、固化剂与土壤间的均匀混合及充分反应，保证修复质量。该工艺具有资源节约、成本低廉、操作方便及修复效率高等特点，广泛适用于多重金属污染场地的固化稳定化修复。

Description

一种重金属污染土固化稳定化处理工艺

技术领域

本发明公开了一种重金属污染土固化稳定化处理工艺，属于环境工程类。

背景技术

目前，我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近2000万公顷，据估算，全国每年因土壤污染的粮食达1200万吨，造成的直接经济损失超过200亿元。随着城市化、工业化进程的加快，越来越多的土地遭受重金属污染，城市战略布局重新调整，大量的重金属遗留场地急需治理。土壤重金属污染具有隐蔽性、滞后性和长期性，重金属通过根系作用进入植物中，植物的生长受到抑制，人类的生命健康也将间接地受到威胁，同时，重金属污染物也会迁移并暴露于地下水和大气中，破坏生态环境。污染土地必须经过修复处理方可重新开发利用，由于不经修复而利用的“毒地”不断曝光，国家愈加重视土地污染的治理，“十二五”第一个专项规划的出台，标志着我国将加大力度治理重金属污染土地。

重金属污染土壤固化稳定化处理是一种运用较早，且技术较成熟的修复方法，该方法主要是通过胶凝固化剂、高分子化学试剂的化学反应实现重金属的钝化、包裹，由于该技术成本可控，施工方便，在欧美等国得到了广泛的应用(AnOverview of Solidification/Stabilization Technique for Heavy Metals ContaminatedSoils.Advances in Environmental Geotechnics，760-766.)。目前，使用较多的固化稳定化药剂包括水泥、石灰、硫化物及磷酸盐，而工艺多采用简单的混凝土固化成型方法。该技术工艺存在以下问题：(1)固化稳定化效果差，重金属存在于固化体中，在酸性环境及荷载作用下，其长期环境风险突出；(2)固化剂的添加量高，一般在30％以上，固化体增容现象严重，导致了资源和能源的浪费；稳定剂的成本昂贵，重金属稳定化处理费用高，且随着土壤污染程度的提高，固化稳定化处理成本更加巨大；(3)施工过程粉尘、水体污染严重，二次污染现象存在。同时，大部分重金属为稀缺贵重资源，其资源化利用价值大，重金属固化稳定化处理并未提取土壤中的重金属，且土壤中重金属浓度越大，固化稳定化技术的可靠性越差。大量的研究表明(强杨，王勇，磁学方法在重金属污染研究中的应用，安全与环境工程，2012，19(5)：65-81)，土壤重金属污染程度与其磁化率存在显著线性相关性，磁性矿物能聚集大量的重金属元素，同时，一些重金属化合物也具有一定的磁化率，采用永磁磁选工艺提取污染土中的部分重金属是可行的。

因此，现有的重金属污染土固化稳定化处理技术工艺相对落后，导致了重金属污染土修复效率低下、成本高，二次污染及环境风险大。由于现存的胶凝固化剂、高分子稳定剂较多，技术较成熟，急需开发一种有效的固化稳定化工艺以提高重金属污染土固化稳定化修复效果。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明公开了一种重金属污染土固化稳定化处理工艺，该工艺的目的在于提供一种固化稳定化效果好、无二次污染、成本低廉且实现重金属资源化利用的重金属污染土修复方法，其技术解决方案为：

一种重金属污染土固化稳定化处理工艺按以下步骤进行：

A)重金属污染土泥化

采用烘干法测量重金属污染土的含水率，将确定了含水率的重金属污染土进行质量计量，将水和重金属污染土混合为重金属污染土泥浆，重金属污染土泥浆的含水率在100-120％范围内选取，根据公式

$m_w=\frac{m_0}{1+0.01{\mathrm{\ω}}_0}\×0.01({\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_0)---\left(1\right)$

式中：m_w——制备重金属污染土泥浆所需要的加水量(g)

m₀——重金属污染土的质量(g)

ω₀——重金属污染土含水率(％)

ω₁——重金属污染土泥浆含水率(％)

确定所需添加的水的质量，将计量后的重金属污染土和计量后的水混合后进入强力搅拌机中搅拌5-10分钟，形成重金属污染土泥浆。

B)重金属污染土泥浆永磁磁选分离

对A步骤形成的重金属污染土泥浆采用永磁磁选机进行磁选，并根据重金属污染土的比磁化系数调节永磁磁选机的磁场强度，分离出比磁化系数大于15×10^-6cm³/g磁性重金属污染土泥浆和小于15×10^-6cm³/g非磁性重金属污染土泥浆。

C)非磁性重金属污染土泥浆的污染程度定级

非磁性重金属污染土泥浆的污染程度定级，按公式(2)-(4)计算非磁性重金属污染土泥浆的综合污染指数并进行污染程度定级。

$P_i=\frac{C_i}{S_I}---\left(2\right)$

式中：P_i——为重金属元素的单因子污染指数

C_i——为重金属含量实测值

S_I——为土壤环境质量标准值

$\stackrel{\‾}{P}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i{P}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i}---\left(3\right)$

式中：

——为单因子污染指数的加权平均值

w_i——为i类重金属元素的权重，重金属Hg、Pb、Cd、As的权重取3，重金属Zn、Cu、Cr、Ni的权重取2；

式中：P_综——是采样点的综合污染指数

P_imax——为采样点重金属污染物单因子污染指数中的最大值

其中，当1.0＜P_综≤2.0时，此非磁性重金属污染土泥浆为轻度重金属污染土泥浆。

当2.0＜P_综≤3.0时，此非磁性重金属污染土泥浆为中度重金属污染土泥浆。

当P_综＞3.0时，此非磁性重金属污染土泥浆为重度重金属污染土泥浆。

D)重金属污染土泥浆的药剂添加搅拌

将经步骤C确定的非磁性重金属污染土泥浆按照三种污染程度等级分别处理：

对于轻度重金属污染土泥浆采用固化方法进行处理，固化剂质量按照轻度重金属污染土泥浆质量的20-30％添加，然后强力搅拌5-8分钟；

对于中度重金属污染土泥浆，按照中度重金属污染土泥浆质量的0.5-1％添加稳定剂，采用强力搅拌机搅拌15-20分钟后，按照中度重金属污染土泥浆质量的10-20％添加固化剂，搅拌5-8分钟；

对于重度重金属污染土泥浆，按照重度重金属污染土泥浆质量的1-2％添加稳定剂，采用强力搅拌机搅拌15-20分钟后，按照重度重金属污染土泥浆质量的15-25％添加固化剂，搅拌5-8分钟；

E)重金属污染土泥浆的挤压振实成型

将添加了固化稳定化药剂的重金属污染土泥浆置于模具中，采用施压或振动的方式使重金属污染土泥浆压密成型，拆模后养护；

所述的水为自来水、河水或经处理的工业用水中的一种；

所述的固化剂为水泥或土壤固化剂中的一种；

所述的稳定剂为重金属螯合剂。

由于采用了以上技术方案，本发明的重金属污染土固化稳定化处理工艺采用精确控水的方法实现处理全过程无富余水，降低了二次污染，采用永磁强磁选机对重金属污染土泥浆进行分选，实现了重金属污染土泥浆中部分重金属的分离与提纯及资源化利用，分离后的磁性重金属污染土泥浆可直接用于重金属提纯，本工艺通过永磁强磁分离从源头上减少了重金属污染土泥浆的重金属的含量，降低了后期污染土固化稳定化处理难度与费用；采用轻度、中度、重度重金属污染土泥浆分别处理，减少了药剂用量及处理成本；采用重金属污染土泥浆参与全过程处理，减少了处理过程中的粉尘污染，有利于药剂与污染土间的均匀混合；采用稳定剂、固化剂分别添加并搅拌，保证了稳定剂与重金属间的充分反应，提高了重金属固化稳定化效果；采用挤压振实成型方法，确保固化剂充分反应及固化体结构致密，满足固化土强度及长期稳定性要求。

附图说明：

附图是重金属污染土固化稳定化处理工艺的流程图。

具体实施方案

下面结合附图对本发明的重金属污染土固化稳定化处理工艺作进一步详细描述。

一种重金属污染土固化稳定化处理工艺，包括污染土泥化、永磁强磁分离、污染程度定级、药剂添加搅拌、挤压振实成型。

A)重金属污染土泥化

采用烘干法测量重金属污染土的含水率，将确定了含水率的重金属污染土采用计量罐或地磅进行质量计量，在100-120％的范围内确定重金属污染土泥浆的含水率，该含水率范围不但满足固化稳定化处理工艺，且实现了处理工艺无富余水，减小了二次污染，根据重金属污染土的质量及重金属污染土泥浆含水率按公式(1)计算需要添加水的质量并计量，所述的水为自来水、河水或经处理的工业用水中的一种，水质应满足相关的标准要求，将计量后的重金属污染土和计量后的水混合后进入强力搅拌机中搅拌5-10分钟，形成重金属污染土泥浆，泥浆可以满足后绪磁选机湿选工艺的要求，又可以避免处理过程中的粉尘污染。公式(1)选自《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999)。

$m_w=\frac{m_0}{1+0.01{\mathrm{\ω}}_0}\×0.01({\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_0)---\left(1\right)$

式中：m_w——制备重金属污染土泥浆所需要的加水量(g)

m₀——重金属污染土的质量(g)

ω₀——重金属污染土含水率(％)

ω₁——重金属污染土泥浆含水率(％)

B)重金属污染土泥浆永磁磁选分离

永磁磁选分离即采用永磁强磁选机对混合均匀后的重金属污染土泥浆进行磁选，根据重金属污染土的比磁化系数调整永磁磁选机磁场强度，对于比磁化系数介于15-600×10^-6cm³/g的弱磁性重金属污染土泥浆，选择磁场强度为48000-1600000A/m的高场强进行磁选，对于比磁化系数介于600-3000×10^-6cm³/g的中等磁性重金属污染土泥浆，选择磁场强度为160000-480000A/m的中等强度场强进行磁选，对于比磁化系数大于3000×10^-6cm³/g强磁性重金属污染土泥浆则选择磁场强度为72000-136000A/m的相对较低的场强进行磁选，磁场强度应保证大量的重金属吸附于磁辊上，同时，应确保吸附于磁辊上的磁性重金属污染土泥浆方便收集，分离出比磁化系数大于15×10^-6cm³/g磁性重金属污染土泥浆和小于15×10^-6cm³/g非磁性重金属污染土泥浆，对经磁选后的磁性重金属污染土泥浆进行收集并资源化利用，资源化利用途径包括重金属分离与提纯，非磁性重金属污染土泥浆进入下一步工艺。

C)非磁性重金属污染土泥浆的污染程度定级

非磁性重金属污染土泥浆的污染程度定级，按公式(2)-(4)计算非磁性重金属污染土泥浆的综合污染指数并进行污染程度定级；

$P_i=\frac{C_i}{S_I}---\left(2\right)$

式中：P_i——为重金属元素的单因子污染指数

C_i——为重金属含量实测值

S_I——为土壤环境质量标准值

$\stackrel{\‾}{P}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i{P}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i}---\left(3\right)$

式中：——为单因子污染指数的加权平均值

w_i——为i类重金属元素的权重，重金属Hg、Pb、Cd、As的权重取3，重金属Zn、Cu、Cr、Ni的权重取2；

式中：P_综——是采样点的综合污染指数

P_imax——为采样点重金属污染物单因子污染指数中的最大值

其中，当1.0＜P_综≤2.0时，此非磁性重金属污染土泥浆为轻度重金属污染土泥浆。

当2.0＜P_综≤3.0时，此非磁性重金属污染土泥浆为中度重金属污染土泥浆。

当P_综＞3.0时，此非磁性重金属污染土泥浆为重度重金属污染土泥浆。

D)重金属污染土泥浆的药剂添加搅拌

将经步骤C确定的非磁性重金属污染土泥浆按照三种污染程度等级分别处理：

对于轻度重金属污染土泥浆，采用固化处理方法，固化处理方法就能达到环境要求，减少了添加稳定剂所带来的成本，固化剂质量按照轻重金属污染土泥浆质量的20-30％添加，固化剂可为水泥、土壤固化剂中的一种，然后强力搅拌5-8分钟。

对于中度重金属污染土泥浆，按照中度重金属污染土泥浆质量的0.5-1％添加稳定剂，采用强力搅拌机搅拌15-20分钟后，使稳定剂与污染土泥浆中的重金属充分反应，按照中度重金属污染土泥浆质量的10-20％添加固化剂，搅拌5-8分钟；对于重度重金属污染土泥浆，按照重度重金属污染土泥浆质量的1-2％添加稳定剂，采用强力搅拌机搅拌15-20分钟后，按照重度重金属污染土泥浆质量的15-25％添加固化剂，搅拌5-8分钟，稳定剂为重金属螯合剂，通过与重金属反应生成稳定的络合物，实现重金属的钝化，固化剂可为水泥、土壤固化剂中的一种，固化剂的加入能增加污染土的强度，生成的水化产物可稳定和包裹前期生成的重金属化合物，使重金属浸出风险降低。

E)重金属污染土泥浆的挤压振实成型

将添加了固化稳定化药剂的重金属污染土泥浆置于模具中，采用高压或振动的方式使重金属污染土泥浆压密成型，一方面可减小固化体中的孔隙，使固化体强度提高，另一方面促进了固化体中的化学反应，确保重金属稳定化，拆模后养护，拆模时间为1天，满足拆模对固化体的强度要求，同时确保施工的连续性，养护时间为3-5天，确保固化体强度达到一定量值，避免其在运输过程中破碎。

以下将结合具体案例，按照以上工艺流程进行说明。

实施案例1

采用烘干法测得待处理重金属污染土的含水率为23％，称量重金属污染土400kg于搅拌机中，根据公式(1)计算出自来水添加量为250.40kg，以满足污染土泥浆含水率达到100％，将称量出的重金属污染土和计算出的自来水采用搅拌机均匀搅拌成重金属污染土泥浆，采用比磁化系数测量仪测试污染土泥浆的比磁化系数为50×10^-6cm³/g，采用永磁强磁选机对重金属污染土泥浆进行磁选，根据污染土泥浆比磁化系数调节磁选机磁场强度为1000000A/m，重金属污染土泥浆磁选前后重金属浓度见表1，磁选后的重金属污染土泥浆采用内梅罗综合评价法计算得到属于轻度重金属污染土泥浆，选择固化方法修复该重金属污染土泥浆，向重金属污染土泥浆中加入130.08kg的水泥，并于搅拌机中搅拌5分钟，将混合均匀的重金属污染土泥浆倒于1×1×1m模具中，并于振动台上进行振实，24h后对固化体进行脱模，将固化体于露天环境中养护3天，采用万能试验机测得该固化体强度为2.7Mpa，按照《固体废物浸出毒性浸出方法翻转法》GB5086.1-1997中的程序检测固化体中重金属浸出浓度，结果见表1。

表1处理结果

实施案例2

采用烘干法测得待处理重金属污染土的含水率为21％，称量重金属污染土400kg于搅拌机中，根据公式(1)计算出河水添加量为294.21kg，以满足污染土泥浆含水率达到110％，将称量出的重金属污染土和计算出的河水采用搅拌机均匀搅拌成重金属污染土泥浆，采用比磁化系数测量仪测试污染土泥浆的比磁化系数为80×10^-6cm³/g，采用永磁强磁选机对重金属污染土泥浆进行磁选，根据污染土泥浆比磁化系数调节磁选机磁场强度为800000A/m，重金属污染土泥浆磁选前后重金属浓度见表2，磁选后的非重金属污染土泥浆采用内梅罗综合评价法计算得到属于轻度重金属污染土泥浆，选择固化方法修复该重金属污染土泥浆，向重金属污染土泥浆中加入173.55kg的水泥，并于搅拌机中搅拌7分钟，将混合均匀的泥浆倒于1×1×1m模具中，并于振动台上进行振实，24h后对固化体进行脱模，将固化体于露天环境中养护4天，采用万能试验机测得该固化体强度为3.1Mpa，按照《固体废物浸出毒性浸出方法翻转法》GB5086.1-1997中的程序检测固化体中重金属浸出浓度，结果见表2。

表2处理结果

实施案例3

采用烘干法测得待处理重金属污染土的含水率为23％，称量重金属污染土400kg于搅拌机中，根据公式(1)计算出经处理的工业用水添加量为298.4kg，以满足重金属污染土泥浆含水率达到120％，将称量出的重金属污染土和计算出的经处理的工业用水采用搅拌机均匀搅拌成重金属污染土泥浆，采用比磁化系数测量仪测试污染土泥浆的比磁化系数为100×10^-6cm³/g，采用永磁强磁选机对重金属污染土泥浆进行磁选，根据污染土泥浆比磁化系数调节磁选机磁场强度为800000A/m，重金属污染土泥浆磁选前后重金属浓度见表3，磁选后的重金属污染土泥浆采用内梅罗综合评价法计算得到属于轻度重金属污染土泥浆，选择固化方法修复该重金属污染土泥浆，向重金属污染土泥浆中加入209.52kg的水泥，强力搅拌8分钟，将混合均匀的泥浆倒于1×1×1m模具中，采用重锤进行压实，24h后对固化体进行脱模，将固化体于露天环境中养护5天，采用万能试验机测得该固化体强度为3.5Mpa，按照《固体废物浸出毒性浸出方法翻转法》GB5086.1-1997中的程序检测固化体中重金属浸出浓度，结果见表3。

表3处理结果

实施案例4

采用烘干法测得待处理重金属污染土的含水率为22％，称量重金属污染土400kg于搅拌机中，根据公式(1)计算出自来水添加量为255.74kg，以满足污染土泥浆含水率达到100％，将称量出的重金属污染土和计算出的自来水采用搅拌机均匀搅拌成重金属污染土泥浆，采用比磁化系数测量仪测试污染土泥浆的比磁化系数为30×10^-6cm³/g，采用永磁强磁选机对重金属污染土泥浆进行磁选，根据污染土泥浆比磁化系数调节磁选机磁场强度为1200000A/m，重金属污染土泥浆磁选前后重金属浓度见表4，磁选后的重金属污染土泥浆采用内梅罗综合评价法计算得到属于中度重金属污染土泥浆，选择固化稳定化方法修复该重金属污染土泥浆，向重金属污染土泥浆中加入3.28kg的稳定剂，于搅拌机中搅拌15分钟，强力搅拌均匀后，再加入65.57kg的水泥，强力搅拌5分钟，将混合均匀的重金属污染土泥浆倒于1×1×1m模具中，并于振动台上进行振实，24h后对固化体进行脱模，将固化体于露天环境中养护3天，采用万能试验机测得该固化体强度为2.6Mpa，按照《固体废物浸出毒性浸出方法翻转法》GB5086.1-1997中的程序检测固化体中重金属浸出浓度，结果见表4。

表4处理结果

实施案例5

采用烘干法测得待处理重金属污染土的含水率为23％，称量重金属污染土400kg于搅拌机中，根据公式(1)计算出河水添加量为282.93kg，以满足重金属污染土泥浆含水率达到110％，将称量出的重金属污染土和计算出的河水采用搅拌机均匀搅拌成重金属污染土泥浆，采用比磁化系数测量仪测试污染土泥浆的比磁化系数为200×10^-6cm³/g，采用永磁强磁选机对重金属污染土泥浆进行磁选，根据污染土泥浆比磁化系数调节磁选机磁场强度为500000A/m，重金属污染土泥浆磁选前后重金属浓度见表5，磁选后的重金属污染土泥浆采用内梅罗综合评价法计算得到属于中度重金属污染土泥浆，选择固化稳定化方法修复该重金属污染土泥浆，向重金属污染土泥浆中加入4.78kg的稳定剂，于搅拌机中搅拌18分钟，强力搅拌均匀后，再加入102.45kg的水泥，强力搅拌7分钟，将混合均匀的泥浆倒于1×1×1m模具中，并于振动台上进行振实，24h后对固化体进行脱模，将固化体于露天环境中养护4天，采用万能试验机测得该固化体强度为2.9Mpa，按照《固体废物浸出毒性浸出方法翻转法》GB5086.1-1997中的程序检测固化体中重金属浸出浓度，结果见表5。

表5处理结果

实施案例6

采用烘干法测得待处理重金属污染土的含水率为24％，称量重金属污染土400kg于搅拌机中，根据公式(1)计算出添加量为309.68kg，以满足污染土泥浆含水率达到120％，将称量出的重金属污染土和计算出的经处理的工业用水采用搅拌机均匀搅拌成重金属污染土泥浆，采用比磁化系数测量仪测试污染土泥浆的比磁化系数为100×10^-6cm³/g，采用永磁强磁选机对重金属污染土泥浆进行磁选，根据污染土泥浆比磁化系数调节磁选机磁场强度为800000A/m，重金属污染土泥浆磁选前后重金属浓度见表6，磁选后的非重金属污染土泥浆采用内梅罗综合评价法计算得到属于中度重金属污染土泥浆，选择固化稳定化方法修复该重金属污染土泥浆，向重金属污染土泥浆中加入7.10kg的稳定剂，于搅拌机中搅拌20分钟，强力搅拌均匀后，再加入141.94kg的水泥，强力搅拌8分钟，将混合均匀的泥浆倒于1×1×1m模具中，并于振动台上进行振实，24h后对固化体进行脱模，将固化体于露天环境中养护5天，采用万能试验机测得该固化体强度为3.2Mpa，按照《固体废物浸出毒性浸出方法翻转法》GB5086.1-1997中的程序检测固化体中重金属浸出浓度，结果见表6。

表6处理结果

实施案例7

采用烘干法测得待处理重金属污染土的含水率为24％，称量重金属污染土400kg于搅拌机中，根据公式(1)计算出自来水添加量为245.16kg，以满足污染土泥浆含水率达到100％，将称量出的重金属污染土和计算出的自来水采用搅拌机均匀搅拌成重金属污染土泥浆，采用比磁化系数测量仪测试污染土泥浆的比磁化系数为300×10^-6cm³/g，采用永磁强磁选机对重金属污染土泥浆进行磁选，根据污染土泥浆比磁化系数调节磁选机磁场强度为200000A/m，重金属污染土泥浆磁选前后重金属浓度见表7，磁选后的非重金属污染土泥浆采用内梅罗综合评价法计算得到属于重度重金属污染土泥浆，选择固化稳定化方法修复该重金属污染土泥浆，向重金属污染土泥浆中加入6.45kg的稳定剂，于搅拌机中搅拌15分钟，强力搅拌均匀后，再加入96.77kg的水泥，强力搅拌5分钟，将混合均匀的泥浆倒于1×1×1m模具中，采用重锤进行压实，24h后对固化体进行脱模，将固化体于露天环境中养护3天，采用万能试验机测得该固化体强度为2.4Mpa，按照《固体废物浸出毒性浸出方法翻转法》GB5086.1-1997中的程序检测固化体中重金属浸出浓度，结果见表7。

表7处理结果

实施案例8

采用烘干法测得待处理重金属污染土的含水率为25％，称量重金属污染土400kg于搅拌机中，根据公式(1)计算出河水添加量为272kg，以满足重金属污染土泥浆含水率达到110％，将称量出的重金属污染土和计算出的河水采用搅拌机均匀搅拌成重金属污染土泥浆，采用比磁化系数测量仪测试污染土泥浆的比磁化系数为500×10^-6cm³/g，采用永磁强磁选机对重金属污染土泥浆进行磁选，根据污染土泥浆比磁化系数调节磁选机磁场强度为80000A/m，重金属污染土泥浆磁选前后重金属浓度见表8，磁选后的重金属污染土泥浆采用内梅罗综合评价法计算得到属于重度重金属污染土泥浆，选择固化稳定化方法修复该重金属污染土泥浆，向重金属污染土泥浆中加入10.08kg的稳定剂，于搅拌机中搅拌18分钟，强力搅拌均匀后，再加入134.4kg的水泥，强力搅拌7分钟，将混合均匀的泥浆倒于1×1×1m模具中，并于振动台上进行振实，24h后对固化体进行脱模，将固化体于露天环境中养护4天，采用万能试验机测得该固化体强度为2.8Mpa，按照《固体废物浸出毒性浸出方法翻转法》GB5086.1-1997中的程序检测固化体中重金属浸出浓度，结果见表8。

表8处理结果

实施案例9

采用烘干法测得待处理重金属污染土的含水率为22％，称量重金属污染土400kg于搅拌机中，根据公式(1)计算出经处理的工业用水添加量为321.31kg，以满足污染土泥浆含水率达到120％，将称量出的重金属污染土和计算出的经处理的工业用水采用搅拌机均匀搅拌成重金属污染土泥浆，采用比磁化系数测量仪测试污染土泥浆的比磁化系数为400×10^-6cm³/g，采用永磁强磁选机对重金属污染土泥浆进行磁选，根据污染土泥浆比磁化系数调节磁选机磁场强度为100000A/m，重金属污染土泥浆磁选前后重金属浓度见表9，磁选后的重金属污染土泥浆采用内梅罗综合评价法计算得到属于重度重金属污染土泥浆，选择固化稳定化方法修复该重金属污染土泥浆，向重金属污染土泥浆中加入14.43kg的稳定剂，于搅拌机中搅拌20分钟，强力搅拌均匀后，再加入180.33kg的水泥，强力搅拌8分钟，将混合均匀的重金属污染土泥浆倒于1×1×1m模具中，采用重锤进行压实，24h后对固化体进行脱模，将固化体于露天环境中养护5天，采用万能试验机测得该固化体强度为3.1Mpa，按照《固体废物浸出毒性浸出方法翻转法》GB5086.1-1997中的程序检测固化体中重金属浸出浓度，结果见表9。

表9处理结果

Claims (4)

1.一种重金属污染土固化稳定化处理工艺，其特征在于，所述工艺按以下步骤进行：

A)重金属污染土泥化

采用烘干法测量重金属污染土的含水率，将确定了含水率的重金属污染土进行质量计量，将水和重金属污染土混合为重金属污染土泥浆，重金属污染土泥浆的含水率在100-120％范围内选取，根据公式

$m_w=\frac{m_0}{1+0.01{\mathrm{\ω}}_0}\×0.01({\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_0)---\left(1\right)$

式中：m_w——制备重金属污染土泥浆所需要的加水量(g)

m₀——重金属污染土的质量(g)

ω₀——重金属污染土含水率(％)

ω₁——重金属污染土泥浆含水率(％)

确定所需添加的水的质量，将计量后的重金属污染土和计量后的水混合后进入强力搅拌机中搅拌5-10分钟，形成重金属污染土泥浆；

B)重金属污染土泥浆永磁磁选分离

对A)步骤形成的重金属污染土泥浆采用永磁磁选机进行磁选，并根据重金属污染土的比磁化系数调节永磁磁选机的磁场强度，分离出比磁化系数大于15×10^-6cm³/g磁性重金属污染土泥浆和小于15×10^-6cm³/g非磁性重金属污染土泥浆；

C)非磁性重金属污染土泥浆的污染程度定级

对B)步骤分离出的比磁化系数小于15×10^-6cm³/g的非磁性重金属污染土泥浆进行污染程度定级，按公式(2)-(4)计算非磁性重金属污染土泥浆的综合污染指数；

$P_i=\frac{C_i}{S_I}---\left(2\right)$

式中：P_i——为重金属元素的单因子污染指数

C_i——为重金属含量实测值

S_I——为土壤环境质量标准值

$\stackrel{\‾}{P}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i{P}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i}---\left(3\right)$ 式中：

——为单因子污染指数的加权平均值

w_i——为i类重金属元素的权重，重金属Hg、Pb、Cd、As的权重取3，重金属Zn、Cu、Cr、Ni的权重取2；

式中：P_综——是采样点的综合污染指数

P_imax——为采样点重金属污染物单因子污染指数中的最大值

其中，当1.0＜P_综≤2.0时，分离出的非磁性重金属污染土泥浆为轻度重金属污染土泥浆；

当2.0＜P_综≤3.0时，分离出的非磁性重金属污染土泥浆为中度重金属污染土泥浆；

当P_综＞3.0时，分离出的非磁性重金属污染土泥浆为重度重金属污染土泥浆；

D)重金属污染土泥浆的药剂添加搅拌

将经步骤C)确定的非磁性重金属污染土泥浆按照三种污染程度等级分别处理：

对于轻度重金属污染土泥浆采用固化法进行处理，固化剂质量按照轻度重金属污染土泥浆质量的20-30％添加，然后强力搅拌5-8分钟；

对于中度重金属污染土泥浆，按照中度重金属污染土泥浆质量的0.5-1％添加稳定剂，采用强力搅拌机搅拌15-20分钟后，按照中度重金属污染土泥浆质量的10-20％添加固化剂，搅拌5-8分钟；

对于重度重金属污染土泥浆，按照重度重金属污染土泥浆质量的1-2％添加稳定剂，采用强力搅拌机搅拌15-20分钟后，按照重度重金属污染土泥浆质量的15-25％添加固化剂，搅拌5-8分钟；

E)重金属污染土泥浆的挤压振实成型

将添加了固化稳定化药剂的重金属污染土泥浆置于模具中，采用施压或振动的方式使重金属污染土泥浆压密成型，拆模后养护。

2.如权利要求1所述的一种重金属污染土固化稳定化处理工艺，其特征在于：所述的水为自来水、河水或经处理的工业用水中的一种。

3.如权利要求1所述的一种重金属污染土固化稳定化处理工艺，其特征在于：所述的固化剂为水泥或土壤固化剂中的一种。

4.如权利要求1所述的一种重金属污染土固化稳定化处理工艺，其特征在于：所述的稳定剂为重金属螯合剂。

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