CN104893731A - 一种生物添加剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物添加剂，以质量份数计，由粘土矿物30—40份，负载型粘土矿物20—30份，分子筛矿石12—13份，磷灰石6—8份，铁氧化物4—9份，凝胶材料6—9份，激活剂3—6份，还原降解剂6—15份，辅料1—6份组成，所述生物添加剂通过多种有效成分的协同作用，能够将土壤中的重金属和有机物实现快速、高效地稳定化，并能进一步降低有机物的含量，从而实现降低污染物浸出毒性和降低风险的目的，是一种新颖、高效的生物添加剂，在污染处理土壤等治理领域有广阔的应用前景。

Description

一种生物添加剂

技术领域

   本发明涉及环保治理和保护领域，具体是涉及一种生物添加剂。

背景技术

    我国在长期的矿山开采冶炼和工业化过程中积累形成了较为严重的重金属和有机物污染，随着产业结构调整的加快和城市化进程的快速推荐，大量工业企业搬迁后遗留的污染物地暴露出来，对环境及人体健康造成了严重威胁，在土地再利用之前亟待治理和修复。

    另一方面，受污染的河流、湖泊中的重金属和有机物经过长期物理化学过程和生物过程最终进入沉积物中，这些底泥经疏浚后面临着妥善处理放置问题。

     再一方面，工业企业在生产过程中会产生大量含重金属和有机物污染，以及城市污水处理厂处理的最终产物也含有大量重金属和有机物，我国每年产生的湿污泥超过1亿吨，这些污染污泥的安全处理是后续资源化利用的制约因素。

     综上所述，这些含有重金属和有机物的土壤，都面临着如何进行安全处理的迫切需求，对它们进行安全、快捷、高效的处理是目前环境治理和保护领域的重点和研究课题之一，也是目前该领域的热点课题。

     从降低污染物健康风险的角度而言，稳定固化技术是一种较为成熟较经济的技术，在国外应用极为广泛，是重金属污染土壤、固定废物治理领域的使用最多最广泛的技术。

    近年来，国内也开始使用该技术，但该技术所使用的固化剂主要采用水泥、石灰、石膏等水硬性材料，往往使得如让或其它固化废产生的硬化、增容等问题，不利于后续的处置和利用。

    与固化技术相比，生物添加剂对土壤的物理性状不会有显著改变，但能把重金属和有机物通过吸附、沉淀等作用固定下来，达到了降低污染物的浸出毒性和健康风险的目的。

    目前常用的稳定剂可分为粘土矿物、磷矿石、铁锰氧化物、硅类物质、有机螯合剂等，目前通过改变重金属在土壤中的存在形态，使其由活性态转变为稳定态，从而降低其毒害作用；或者通过其吸附作用将其有机物得以吸附稳定。

    虽然现有技术中公开了多种对于污染土壤的重金属稳定剂，也取得了不同的效果，但这些稳定剂的处理对象都是土壤中的重金属，而应用于这些介质中的重金属和有机物以及他们的复合污染的生物添加剂仍然缺乏。

在这些稳定化技术中，虽然从风险角度上降低了污染物的浸出毒性，但是不能改变土壤中的污染物总量，这与土壤环境质量标准相互矛盾，因此，开展对重金属具有还原性稳定以及对有机物具有降解性稳定化的稳定剂，实现降低稳定剂添加比例和消减有机物总量的目的，是该领域的前沿技术，具有极大的应用前景和推广应用价值。

 因此，研发能够同时实现重金属和有机物稳定的稳定剂，尤其是将重金属更高效的稳定以及将有机物稳定化的同时实现降解的新型稳定剂和方法，具有迫切的需求。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种生物添加剂，所述生物添加剂对土壤中的重金属实现还原稳定化，在取得相同稳定化效果下的添加比例更低，从而实现了最小程度的增容，基本不增大后续处置的体量；此外，本发明的稳定剂还可对土壤中的有机污染物实现稳定化，并可对其中的氟代、溴代有机物实现降解。经过本发明的生物添加剂处理土壤后，重金属和有机物的浸出毒性显著降低，并实现了有机物的部分减量，固体介质体量增加更少，方便了后续处理和利用。

 本发明通过下述技术方案实现如下：以质量份数计，由粘土矿物30—40份，负载型粘土矿物20—30份，分子筛矿石12—13份，磷灰石6—8份，铁氧化物4—9份，凝胶材料6—9份，激活剂3—6份，还原降解剂6—15份，辅料1—6份组成。

在本发明的所述生物添加剂中，所述粘土矿物的含义是未负载任何物质的单纯粘土矿物，其质量份数为30—40份，该范围包括其中的任何具体点值。

在本发明的所述生物添加剂中，所述负载型粘土矿物的质量份数20—30份，该范围包括了其中的任何具体点值，如20份、25份、30份。

在本发明的所述生物添加剂中，所述分子筛矿石的质量份数为12—13份，该范围包括其中的任何具体点值。

在本发明的所述生物添加剂中，所述磷矿石的质量份数为6—8份，该数值包括了其中的任何具体的点值，如6份、7份、8份。

在本发明的所述生物添加剂中，所述铁氧化物的质量份数为4—9份，该数值包括了其中的任何具体的点值，如4份、5份、6份、7份、8份、9份。

在本发明的所述生物添加剂中，所述凝胶材料的质量份数为6—9份，该范围包括了其中的任何具体点值，如6份、7份、8份或9份。

在本发明的所述生物添加剂中，所述激活剂的质量份数为3—6份，该范围包括其中的任何具体点值，如3份、4份、5份或6份。

在本发明的所述生物添加剂中，所述还原降解剂的质量份数为6—15份，该范围包括了其中的任何具体点值，如6份、8份、11份、14份、15份。

在本发明的所述生物添加剂中，所述辅料的质量份数为1—6份、该范围包括了其中的任何具体点值，如1份、2份、3份、4份、5份或6份。

在本发明的所述生物添加剂中，所述粘土矿物为海泡石、高岭土、伊利石、蒙脱土、凹凸棒石中的至少一种。

在本发明的所述生物添加剂中，所述负载型粘土矿物为负载了纳米零价铁的上述粘土矿物中的至少一种。

在本发明的所述生物添加剂中，所述分子筛矿石为沸石或蛭石中的至少一种。

在本发明的所述生物添加剂中，所述磷灰石为黄绿磷灰石、氟磷灰石、氧磷灰石、锶磷灰石中的至少一种。

在本发明的所述生物添加剂中所述铁氧化物为针铁矿、赤铁矿、纤铁矿和水合氧化铁中的至少一种。

在本发明的所述生物添加剂中，所述凝胶材料为硅酸钙、硅铝酸钙、铁铝酸钙中的至少一种。

在本发明的所述生物添加剂中，所述激活剂为硫酸钙和硫酸钠中的至少一种。

在本发明的所述生物添加剂中，所述生物添加剂为亚铁盐或零价铁粉中的至少一种。所述亚铁盐优选硫酸亚铁或氯化亚铁。当处理重金属污染土壤时，所述还原降解剂优选为亚铁盐；当处理有机物污染土壤时，则所述生物添加剂优选为零价铁粉；当处理的土壤同时被重金属和有机物污染时，则所述生物添加剂优选亚铁盐和零价铁粉，但应注意的是，在处理污染土壤时，更优选亚铁盐单独使用。

在本发明的所述生物添加剂中，所述辅料为浮石、高炉渣、火山灰、粉煤灰中的至少一种。

生物添加剂用来处理污染土壤的处理方法，所述生物添加剂可用来处理被重金属或有机物污染的土壤，通过使用本发明的生物添加剂，经各个组分含量的合理选择和独特处理方法和工艺参数使用，可将其中重金属和有机物更有效的稳定化，并部分降解有机物的含量，与普通的稳定化技术相比，添加量更低，并具有有机物减量的功能。

使用所述生物添加剂来还原降解稳定重金属污染土壤的处理方法，所述处理方法，包括下述步骤：

1）将重金属污染土壤进行破碎筛分，然后喷洒质量浓度为10—40%亚铁盐溶液，所述亚铁盐溶液的喷洒质量为土壤质量的10—30%，并搅拌混匀。

2）将粘土矿物、负载型粘土矿物、分子筛矿石、磷灰石、铁氧化物、凝胶材料、辅料、激活剂经研磨混合，过200目筛后的混合材料添加重金属污染土壤中，并混合均匀，添加质量为未喷洒亚铁盐溶液的土壤质量的3—15%。

3）监测步骤2）中的重金属污染土壤的重金属浸出毒性或含量。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

（1）本发明能同时对土壤中的重金属或有机物进行稳定化。该生物添加剂通过不同无机材料的合理配比，不仅对重金属有优良的稳定化效果，而且对有机物也有很好的稳定化效果。

（2）本发明采用的生物添加剂投加量小，稳定化效果好，该生物添加剂通过不同添加材料及特殊材料的合理组合，充分发挥了这些材料的吸附、沉淀、共沉淀、还原、取代等物化过程的协同作用，降低了稳定剂的投加量，极大的增强了对污染物的长期稳定化效果，降低了土壤的浸出毒性生物有效性、生态风险和人体健康风险。

（3）对土壤的有机污染物不仅具有稳定化作用，而且随着时间的推移，可以实现对氯代、溴代有机物的降解作用，削减有机物总量；对固体介质中的重金属，具有强化还原稳定作用，稳定化速度快、效果好。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

将海泡石用1mol/l的盐酸水泡液浸泡，再用去离子水冲洗至中性，烘干；再以1mol/l的FeCl3溶液浸润，使其阳离子交换能力全部被三价铁离子饱和，用去离子里水洗去除颗粒表面非静电吸附态多余离子后，用NaBH4还原剂将三价铁离子还原为零价铁，制得纳米铁负载型粘土矿物。

对某金属污染土壤的稳定化处理

某小型电镀厂，该场地土壤中的重金属主要有铬、铅，最高浓度为841mg/kg、632mg/kg，经检测确定污染范围和深度后，使用挖掘机降污染土壤挖出后暂存在场地旁边存有防渗材料的地块上，采用筛分破碎机对土壤进行筛分破碎，剔除大块固体，同时喷洒质量浓度为10%的硫酸亚铁水溶液，水溶液喷洒质量为土壤质量的10%，并搅拌均匀。

按质量份计，将30份海泡石、20份负载型粘土矿物、12份沸石、6份黄绿磷灰、4份针铁矿、6份硅酸钙、3份浮石、6份硫酸钙经混合研磨，过200份目筛后的混合材料添加到上述土壤中，并混合均匀，添加质量为未喷洒硫酸亚铁水溶液前的土壤质量的5%，并采用混合机械设备对土壤进行搅拌均匀。

实施例2：

将海泡石用1mol/l的盐酸水泡液浸泡，再用去离子水冲洗至中性，烘干；再以1mol/l的FeCl3溶液浸润，使其阳离子交换能力全部被三价铁离子饱和，用去离子里水洗去除颗粒表面非静电吸附态多余离子后，用NaBH4还原剂将三价铁离子还原为零价铁，制得纳米铁负载型粘土矿物。

对某金属污染土壤的稳定化处理

某小型电镀厂，该场地土壤中的重金属主要有铬、铅，最高浓度为841mg/kg、632mg/kg，经检测确定污染范围和深度后，使用挖掘机降污染土壤挖出后暂存在场地旁边存有防渗材料的地块上，采用筛分破碎机对土壤进行筛分破碎，剔除大块固体，同时喷洒质量浓度为10%的硫酸亚铁水溶液，水溶液喷洒质量为土壤质量的10%，并搅拌均匀。

按质量份计，将40份伊利石、30份负载型粘土矿物、13份沸石、8份黄绿磷灰、9份针铁矿、9份硅铝酸钙、6份浮石、6份硫酸钙经混合研磨，过200份目筛后的混合材料添加到上述土壤中，并混合均匀，添加质量为未喷洒硫酸亚铁水溶液前的土壤质量的5%，并采用混合机械设备对土壤进行搅拌均匀。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种生物添加剂，其特征在于，以质量份数计，由粘土矿物30—40份，负载型粘土矿物20—30份，分子筛矿石12—13份，磷灰石6—8份，铁氧化物4—9份，凝胶材料6—9份，激活剂3—6份，还原降解剂6—15份，辅料1—6份组成。

2.根据权利要求1所述的一种生物添加剂，其特征在于：所述粘土矿物为海泡石、高岭土、伊利石、蒙脱土、凹土棒石中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的一种生物添加剂，其特征在于：所述负载型粘土矿物为负载了纳米零价铁的所述粘土矿物中的至少一种。

4.根据权利要求1—3任一项所述的一种生物添加剂，其特征在于：所述凝胶材料为硅酸钙、硅铝酸钙、铁铝酸钙中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的一种生物添加剂，其特征在于：所述激活剂为硫酸钙和硫酸钠中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的一种生物添加剂，其特征在于：所述还原降解剂为亚铁盐和两价铁粉中的至少一种。