CN103894410B - 污染土壤稳定固化处理及在路基填方中的运用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种污染土壤稳定固化处理及在路基填方中的运用方法，本发明通过污染土壤的稳定固化修复系统，根据不同重金属污染土壤的污染特性，采用固态药剂或液态药剂配置相应的药剂溶液，对Pb、Zn、Cu等重金属污染土壤进行快速修复，通过搅拌促使药剂溶液与污染土壤中的重金属发生一系列物理、化学过程，使污染土壤中原本易于迁移的游离态重金属变为不溶态或难溶态。处理后的土壤经检测达到相关标准，用作路基填方，变废为宝，实现资源化综合利用，节约了用于路基填方的优质土壤资源，具有良好的环保效益和社会效益。本发明适用范围广，反应速度快，修复周期短，灵活性好，运行安全稳定，经济可行。

Description

污染土壤稳定固化处理及在路基填方中的运用方法

技术领域

本发明涉及一种污染土壤稳定固化处理及在路基填方中的运用方法，属环境保护技术领域。

背景技术

随着我国工业化、城市化进程的加快和人们对环保要求的日益提高，部分工矿企业的搬迁、停产或倒闭遗留了大量的污染场地，农药、杀虫剂和化肥的大量使用，工业“三废”的不断增加，使土壤污染问题日趋严重，已对人体健康造成极大威胁。土壤污染涉及化工、采矿、冶金、电镀、炼油等多个行业，主要污染物包括重金属、挥发性有机物、半挥发性有机物、多环芳烃、多氯联苯、石油烃、农药等。然而，我国土壤污染治理基础非常薄弱，十分缺乏成熟适用、经济可行、安全可靠的污染土壤修复技术和设备。目前，国内已有的污染土壤修复技术主要包括植物修复、动物修复、微生物修复、电动修复、气曝修复等，但存在如下问题：

一、现有污染土壤修复技术一般反应速度慢，修复周期长。植物修复、动物修复、微生物修复、气曝修复等技术修复周期很长，有的需要几年甚至十几年的时间。

二、现有污染土壤修复技术一般对药剂形态有特定要求，有的只能采用固态药剂，有的只能采用液态药剂，有的只能采用气态药剂。

三、部分现有污染土壤修复技术只能对土壤进行异位修复，修复成本高，经济性差。

四、部分修复技术修复后的土壤未能进行资源化利用。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种污染土壤稳定固化处理及在路基填方中的运用方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

污染土壤稳定固化处理及在路基填方中的运用方法，该方法通过污染土壤的稳定固化修复系统进行污染土壤修复，修复后的土壤用作路基填方，具体步骤包括：

步骤1：根据不同重金属污染土壤的污染特性，在配药系统配置相应的药剂溶液；

步骤2：将配置好的药剂溶液送入药剂储箱，进行储存和缓冲作用；

步骤3：将需处理的污染土壤置入反应系统，通过搅拌使污染土壤均匀布置在反应系统内；

步骤4：药剂储箱内的药剂溶液通过增压送至药剂溶液喷洒系统，对反应系统内的污染土壤进行均匀喷洒，药剂溶液与污染土壤中的重金属化学反应，每小时将反应系统内的污染土壤翻搅1遍，稳定固化时间为3~14天，使污染土壤中原本易于迁移的游离态重金属变为不溶态或难溶态，固化在处理后的土壤中；

步骤5：将处理后的土壤取出进行晾晒干结，晾晒时间2~7天，晾晒后含水率低于23%；

步骤6：将晾晒干结后的土壤运至需路基填方用土的修路处，破碎至粒径小于150mm，用作路基填料，路基填料的含水率为8%~23%；

步骤7：路基填方时采用分层铺筑，进行机械碾压。按《公路土工试验规程》中重型击实试验法计算的最大干密度的压实度要求：上路堤高于93%，下路堤高于90%；强度要求：上路堤的CBR高于3%，下路堤的CBR高于2%。

由于采用了以上技术方案，本发明根据不同重金属污染土壤的污染特性，配置相应的药剂溶液，均匀喷洒在反应系统内的污染土壤上，通过均匀搅拌，药剂溶液与污染土壤中的重金属发生一系列物理、化学过程，使污染土壤中原本易于迁移的游离态重金属变为不溶态或难溶态，固化在处理后的土壤中，使其危害降低到人体和环境的可接受水平。处理后的土壤经检测达到相关标准，用作路基填方，优化了填方用土的级配，节约了用于路基填方的优质土壤资源。

本发明的污染土壤稳定固化处理及在路基填方中的运用方法，可根据不同的污染土壤特点，在不同温度下采用不同形态、不同种类的修复药剂不同浓度药剂对污染土壤进行快速修复，主要适用于Pb、Zn、Cu等重金属污染土壤，也适用于部分有机物污染土壤，结构布局合理，适用范围广，反应速度快，修复周期短，灵活性好，运行安全稳定，经济可行。处理后的土壤经检测达到相关标准，用作路基填方，变废为宝，实现资源化综合利用，具有良好的环保效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明的污染土壤的稳定固化修复系统示意图。

图2为反应池及龙门搅拌器的布置示意图。

图中：固体药斗1，搅拌装置2，配药罐3，固体加药口31，液体加药口32，溶剂加入口33，药剂溶液出口34，药剂储箱4，药剂储箱入口41，药剂储箱出口42，离心泵5，喷洒装置6，喷洒装置入口61，循环药剂入口62，反应池7，过滤层71，回收槽8，回收槽出口81，循环泵9，反铲挖掘机10，龙门搅拌器11，搅拌器111。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

本发明提供的污染土壤稳定固化处理及在路基填方中的运用方法，具体是采用包括以下步骤的方法：

步骤1：根据不同重金属污染土壤的污染特性，确定采用相应固态药剂或液态药剂。固态药剂可采用武汉都市环保工程技术股份有限公司生产的CMS系列药剂，液态药剂可采用日本藤产业株式会社生产的N型重金属固定剂。将固态药剂由固体药斗1经固体加药口31加入配药罐3内，将液态药剂由管道经液体加药口32加入配药罐3内，将溶剂由管道经溶剂加入口33加入配药罐3内，通过搅拌装置2进行搅拌，形成均匀的药剂溶液；溶剂一般采用水；固态药剂与污染土壤的质量比为0.5%~10%，液态药剂与污染土壤的质量比为0.2%~5%；

步骤2：将配置好的药剂溶液由配药罐3上的药剂溶液出口34经药剂储箱4上的药剂储箱入口41送至药剂储箱4内，进行储存和缓冲；

步骤3：将需处理的污染土壤置入反应系统，反应系统由喷洒装置6和反应池7构成，将需处理的污染土壤置入反应池7内，通过反铲挖掘机10或龙门搅拌器11使污染土壤均匀布置在反应池7内的过滤层71上；

步骤4：药剂储箱4内的药剂溶液由药剂储箱4上的药剂储箱出口42经离心泵5增压后送至喷洒装置6上的喷洒装置入口62，通过喷洒装置6的喷头对反应池7内的污染土壤进行均匀喷洒。喷洒装置6为可移动和伸缩结构，可方便地在反应池7的上方移动，对反应池7内各处的污染土壤进行均匀的药剂溶液喷洒。在药剂溶液喷洒过程中或喷洒后，通过反铲挖掘机10或龙门搅拌器11对反应池7内的污染土壤进行翻搅、掺混或搅拌，促使药剂溶液与污染土壤充分接触，提高药剂溶液与污染土壤中重金属的化学反应速率，缩短反应时间。设置在龙门搅拌器11下方的搅拌器111可采用爪式搅拌器或旋转型搅拌器。搅拌器111可沿着移动式龙门搅拌器11的横梁左右移动，同时也可上下移动，实现对反应池7内任何部位污染土壤的搅拌，每小时将反应系统内的污染土壤翻搅1遍，促进固化反应进行，提高反应效率，缩短反应时间。反应池7内的药剂溶液逐渐下渗至反应池7的过滤层71，经过滤层71流至回收槽8，反应池7的底部设有回收槽出口81，回收槽8中的药剂溶液由回收槽出口81经循环泵9泵至喷洒装置6上的喷洒装置循环水入口61，再通过喷洒装置6的喷头进行喷洒，药剂循环使用，可提高药剂使用效率，减少药剂使用量。喷洒的药剂溶液与污染土壤中的重金属发生化学反应，使污染土壤中原本易于迁移的游离态重金属变为不溶态或难溶态，固化在处理后的土壤中。稳定固化时间为3~14天。

步骤5：将处理后的土壤取出进行晾晒干结，晾晒时间2~7天，晾晒后含水率低于23%；

步骤6：将晾晒干结后的土壤运至需路基填方用土的修路处，破碎至粒径小于150mm，用作路基填料，路基填料的含水率为8%~23%；如果含水率过高，采用晾晒或掺入石灰、水泥、粉煤灰等材料进行处治；

步骤7：进行路基填方时，采用分层铺筑，进行机械碾压。压实度（按《公路土工试验规程》中重型击实试验法计算的最大干密度的压实度）要求：上路堤（路面底面以下深度0.80~1.50m）高于93%，下路堤（路面底面以下深度1.50m以下）高于90%；强度要求：上路堤的CBR（加州承载比）高于3%，下路堤的CBR高于2%，当路基填料CBR值达不到上述要求时，掺入石灰或其他稳定材料处理。

具体实施例

实施例1

以湖北省某工厂污染土壤为例，土壤中Cu含量为4289mg/kg，处理办法按以下步骤：

步骤1：根据污染土壤的污染物为Cu的特性，处理药剂采用武汉都市环保工程技术股份有限公司生产的CMS-21型固态药剂，按照固态药剂与污染土壤的质量比5:100，添加药剂，按照固态药剂与水1:10配置药剂溶液。

步骤2：将配置好的药剂溶液送入药剂储箱4，进行缓冲和储存。

步骤3：将需处理的Cu污染土壤置入反应池7内，通过龙门搅拌器11使污染土壤均匀布置在反应池7内的过滤层71上。

步骤4：药剂储箱4内的药剂溶液通过离心泵5增压后送至药剂溶液喷洒装置6，对反应池7内的污染土壤进行均匀喷洒，药剂溶液与污染土壤中的重金属化学反应，设置在龙门搅拌器11下方的搅拌器111沿着移动式龙门搅拌器11的横梁左右移动，同时上下移动，实现对反应池7内任何部位污染土壤的搅拌，每小时将反应池7内的污染土壤翻搅1遍，促进固化反应进行，提高反应效率，缩短反应时间。稳定固化时间为7天，使污染土壤中原本易于迁移的游离态Cu离子变为难溶态，固化在处理后的土壤中；对处理后的土壤采用HJ/T299-2007方法检测，检测结果：浸出液Cu离子浓度为0.07mg/L。

步骤5：将处理后的土壤取出进行晾晒干结，晾晒时间5天，晾晒后含水率为23%。

步骤6：将晾晒干结后的土壤运至需路基填方用土的修路处，破碎至粒径小于150mm，用作路基填料，路基填料的含水率为23%。

步骤7：路基填方时用于下路堤，采用分层铺筑，进行机械碾压。按《公路土工试验规程》中重型击实试验法计算的最大干密度的压实度为90.2%；强度为2.3%。

实施例2

以湖北省某工厂污染土壤为例，土壤中Zn含量为2593mg/kg，处理办法按以下步骤：

步骤1：根据污染土壤的污染物为Zn的特性，处理药剂采用武汉都市环保工程技术股份有限公司生产的CMS-21型固态药剂，按照固态药剂与污染土壤的质量比2:100，添加药剂，按照固态药剂与水1:10配置药剂溶液。

步骤2：将配置好的药剂溶液送入药剂储箱4，进行缓冲和储存。

步骤3：将需处理的Zn污染土壤置入反应池7内，通过龙门搅拌器11使污染土壤均匀布置在反应池7内的过滤层71上。

步骤4：药剂储箱4内的药剂溶液通过离心泵5增压后送至药剂溶液喷洒装置6，对反应池7内的污染土壤进行均匀喷洒，药剂溶液与污染土壤中的重金属化学反应，设置在龙门搅拌器11下方的搅拌器111沿着移动式龙门搅拌器11的横梁左右移动，同时上下移动，实现对反应池7内任何部位污染土壤的搅拌，每小时将反应池7内的污染土壤翻搅1遍，促进固化反应进行，提高反应效率，缩短反应时间。稳定固化时间为7天，使污染土壤中原本易于迁移的游离态Zn离子变为难溶态，固化在处理后的土壤中；对处理后的土壤采用HJ/T299-2007方法检测，检测结果：浸出液Zn离子浓度为4.75mg/L。

步骤5：将处理后的土壤取出进行晾晒干结，晾晒时间4天，晾晒后含水率为15%；

步骤6：将晾晒干结后的土壤运至需路基填方用土的修路处，破碎至粒径小于150mm，用作路基填料，路基填料的含水率为15%。

步骤7：路基填方时用于上路堤，采用分层铺筑，进行机械碾压。按《公路土工试验规程》中重型击实试验法计算的最大干密度的压实度为93.5%；强度为3.3%。

实施例3

以某飞灰污染土壤为例，土壤中Pb含量为3390mg/kg，处理办法按以下步骤：

步骤1：根据污染土壤的污染物为Pb的特性，采用日本藤产业株式会社生产的N-12型重金属固定剂，该药剂为液态药剂，按照液态药剂与污染土壤的质量比2:100，添加药剂，按照液态药剂与水2:10配置药剂溶液。

步骤2：将配置好的药剂溶液送入药剂储箱4，进行缓冲和储存。

步骤3：将需处理的Pb污染土壤置入反应池7内，通过龙门搅拌器11使污染土壤均匀布置在反应池7内的过滤层71上。

步骤4：药剂储箱4内的药剂溶液通过离心泵5增压后送至药剂溶液喷洒装置6，对反应池7内的污染土壤进行均匀喷洒，药剂溶液与污染土壤中的重金属化学反应，设置在龙门搅拌器11下方的搅拌器111沿着移动式龙门搅拌器11的横梁左右移动，同时上下移动，实现对反应池7内任何部位污染土壤的搅拌，每小时将反应池3内的污染土壤翻搅1遍，促进固化反应进行，提高反应效率，缩短反应时间。稳定固化时间为3天，使污染土壤中原本易于迁移的游离态Pb离子变为难溶态，固化在处理后的土壤中；对处理后的土壤采用HJ/T299-2007方法检测，检测结果：浸出液Pb离子浓度为0.07mg/L。

步骤5：将处理后的土壤取出进行晾晒干结，晾晒时间4天，晾晒后含水率为8%。

步骤6：将晾晒干结后的土壤运至需路基填方用土的修路处，破碎至粒径小于150mm，用作路基填料，路基填料的含水率为8%。

步骤7：路基填方时用于上路堤，采用分层铺筑，进行机械碾压。按《公路土工试验规程》中重型击实试验法计算的最大干密度的压实度为94.1%；强度为3.8%。

实施例4

以某飞灰污染土壤为例，土壤中Pb含量为3390mg/kg，处理办法按以下步骤：

步骤1：根据污染土壤的污染物为Pb的特性，采用日本藤产业株式会社生产的N-12型重金属固定剂，该药剂为液态药剂，按照液态药剂与污染土壤的质量比3:100，添加药剂，按照液态药剂与水2:10配置药剂溶液。

步骤2：将配置好的药剂溶液送入药剂储箱4，进行缓冲和储存。

步骤3：将需处理的Pb污染土壤置入反应池7内，通过龙门搅拌器11使污染土壤均匀布置在反应池7内的过滤层71上。

步骤4：药剂储箱4内的药剂溶液通过离心泵5增压后送至药剂溶液喷洒装置6，对反应池7内的污染土壤进行均匀喷洒，药剂溶液与污染土壤中的重金属化学反应，设置在龙门搅拌器11下方的搅拌器111沿着移动式龙门搅拌器11的横梁左右移动，同时上下移动，实现对反应池7内任何部位污染土壤的搅拌，每小时将反应池3内的污染土壤翻搅1遍，促进固化反应进行，提高反应效率，缩短反应时间。稳定固化时间为3天，使污染土壤中原本易于迁移的游离态Pb离子变为难溶态，固化在处理后的土壤中；对处理后的土壤采用HJ/T299-2007方法检测，检测结果：浸出液Pb离子浓度小于0.05mg/L。

步骤5：将处理后的土壤取出进行晾晒干结，晾晒时间4天，晾晒后含水率为8.3%。

步骤6：将晾晒干结后的土壤运至需路基填方用土的修路处，破碎至粒径小于150mm，用作路基填料，路基填料的含水率为8.3%。

步骤7：路基填方时用于上路堤，采用分层铺筑，进行机械碾压。按《公路土工试验规程》中重型击实试验法计算的最大干密度的压实度为94.1%；强度为3.8%。

Claims (1)

1.污染土壤稳定固化处理及在路基填方中的运用方法，其特征在于：通过污染土壤的稳定固化修复系统进行污染土壤修复，修复后的土壤用作路基填方，具体步骤包括：

步骤1：根据不同重金属污染土壤的污染特性，在配药系统配置相应的药剂溶液；

步骤2：将配置好的药剂溶液送入药剂储箱，进行储存和缓冲作用；

步骤3：将需处理的污染土壤置入反应系统，通过搅拌使污染土壤均匀布置在反应系统内；

步骤4：药剂储箱内的药剂溶液通过增压送至药剂溶液喷洒系统，对反应系统内的污染土壤进行均匀喷洒，药剂溶液与污染土壤中的重金属化学反应，每小时将反应系统内的污染土壤翻搅1遍，稳定固化时间为3~14天，使污染土壤中原本易于迁移的游离态重金属变为不溶态或难溶态，固化在处理后的土壤中；

步骤5：将处理后的土壤取出进行晾晒干结，晾晒时间2~7天，晾晒后含水率低于23%；

步骤6：将晾晒干结后的土壤运至需路基填方用土的修路处，破碎至粒径小于150mm，用作路基填料，路基填料的含水率为8%~23%；

步骤7：路基填方时采用分层铺筑，进行机械碾压，按《公路土工试验规程》中重型击实试验法计算的最大干密度的压实度要求：上路堤高于93%，下路堤高于90%；强度要求：上路堤的CBR高于3%，下路堤的CBR高于2%。