CN105293659B

CN105293659B - 一种水体中重金属污染物的沉积物的应急稳定化处理方法

Info

Publication number: CN105293659B
Application number: CN201510696354.9A
Authority: CN
Inventors: 端艳; 吴纯德
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2015-10-21
Filing date: 2015-10-21
Publication date: 2017-12-01
Anticipated expiration: 2035-10-21
Also published as: CN105293659A

Abstract

本发明公开了一种水体中重金属污染物的沉积物的应急稳定化处理方法：制备生物复合材料浆料，首先将熟石膏与粘土在容器中混合，加入水制成浆料；然后，往制作好的浆料中加入硫酸盐还原菌，获得生物复合材料浆料；水体受到重金属污染物污染时，向该水体中加入30％的碱以及混凝剂，同时向水体中投加步骤一获得的生物复合材料浆料；在去除水体重金属的同时构建了含有生物复合材料、重金属氢氧化物絮体的底泥沉积物；底泥沉积物中重金属发生化学、生物形态状态变化；在底泥的缺氧环境中，硫酸盐还原菌将SO₄ ^2‑还原为S^2‑，S^2‑与底泥中的游离出的重金属离子反应形成金属硫化物沉淀，从而达到固定底泥中重金属的目的，使沉积物稳定化。

Description

一种水体中重金属污染物的沉积物的应急稳定化处理方法

技术领域

本发明涉及水处理，尤其涉及一种水体中重金属污染物的沉积物的应急稳定化处理方法。

背景技术

重金属是指密度4.0以上的约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。在环境污染方面所指的重金属主要是具有生物毒性的汞、镉、铅、铬以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、锡等。由于重金属可以在食物链中富集，且其在水性环境中的高溶解性，很容易被有机体吸收。一旦这些重金属离子进入食物链，就可能在人体内积累，当浓度超过一定的限度，将会对人体的身体健康造成损坏。

水中的重金属主要来源于采矿业、冶金、机械加工、重工业以及农药和化肥中重金属的残留。目前，常见的处理重金属污染物的方法有化学沉淀法、吸附法、膜分离法、离子交换法、生物法等。其中，化学沉淀法中的中和沉淀法因操作简单，药剂来源较为广泛，已经多次被应用到水体中突发重金属污染的事件中，但经碱中和、絮凝沉淀于底泥中的氢氧化物沉淀。事实上因河道底部沉积物的物理、化学、生物环境的变化,部分重金属由于扩散、解吸、溶解、氧化还原和络合作用,以及生物及物理影响等因素的作用,从沉积物中重返水相，从而导致水体的二次污染。

发明内容

本发明的目的是为了高效经济的去除水体中的重金属，减少未来沉积物中重金属离子重新释放而造成的二次污染，使中和沉淀法过程中产生的氢氧化物沉淀进一步的稳定化，提供一种水体中重金属污染物的沉积物的应急稳定化处理方法。

本发明通过下述技术方案实现：

步骤一：制备生物复合材料浆料，首先将熟石膏与粘土在容器中混合，加入水制成浆料；然后，往制作好的浆料中加入硫酸盐还原菌，获得生物复合材料浆料；

步骤二：水体受到重金属污染物污染时，向该水体中加入30％的碱以及混凝剂，同时向水体中投加步骤一获得的生物复合材料浆料；在去除水体重金属的同时构建了含有生物复合材料、重金属氢氧化物絮体的底泥沉积物；

步骤三：底泥沉积物中重金属发生化学、生物形态状态变化；在底泥的缺氧环境中，硫酸盐还原菌将SO₄ ^2-还原为S^2-，S^2-与底泥中的游离出的重金属离子反应形成金属硫化物沉淀，从而达到固定底泥中重金属的目的，使沉积物稳定化。

上述步骤一所述将熟石膏与粘土在容器中混合，是为了获取SO₄ ^2-离子。

上述步骤一所述粘土中含有Fe₂O₃，可在沉积物环境中发生Fe²⁺与Fe³⁺之间的相互转化，使反应过程的得失电子平衡。

上述步骤一所述水体是指被Cu²⁺、Pb²⁺和/或Cd²⁺重金属污染的河道水体。

本发明不仅利用了絮凝沉淀法去除水体中的重金属污染物，使重金属以氢氧化物的形式沉降于底泥之中。且制备了生物复合材料浆料，通过硫酸盐还原菌(SRB)还原SO₄ ^2-为S^2-，使S^2-与底泥中的重金属离子形成更稳定的形态，从而达到固定底泥中重金属的效果。与其他方法相比，具有处理重金属废水运行成本低、处理重金属种类多、不产生二次污染、处理效果好等优点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。

实施例

本发明公开了一种水体中重金属污染物的沉积物的应急稳定化处理方法，主要针对利用中和沉淀法处理水体中重金属污染物过程中产生的沉积物，主要利用生物复合材料浆料：由熟石膏(CaSO₄)、硫酸盐还原菌(Sulfate reducing bacteria，SRB)、南方粘土等材料制成。利用硫酸盐还原菌(SRB)使SO₄ ^2-(来源于熟石膏)还原为S^2-，使其能够与沉积物中的重金属离子反应形成溶解度很低、更稳定的金属硫化物沉淀，从而达到使沉积物稳定化的效果。具体实施方法通过如下步骤实现：

步骤一：制备生物复合材料浆料，首先将熟石膏(CaSO₄)与南方粘土在足够大的容器中以一定的比例(熟石膏：南方粘土＝0.05：1)混合，加入适量的水制成浆料；然后，往制作好的浆料中加入硫酸盐还原菌(SRB)，获得生物复合材料浆料；

步骤二：一旦河道水体受到Cu²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺等重金属污染物污染时，向该水体中加入30％的碱(NaOH)以及混凝剂(聚合硫酸铁)，同时向水体中投加步骤一获得的生物复合材料浆料；在去除水体重金属的同时构建了含有生物复合材料、重金属氢氧化物絮体的底泥沉积物；

步骤三：底泥沉积物中重金属发生化学、生物形态状态变化；在底泥的缺氧环境中，硫酸盐还原菌(SRB)将SO₄ ^2-还原为S^2-，S^2-与底泥中的游离出的重金属离子反应形成溶解度很低的金属硫化物沉淀，从而达到固定底泥中重金属的目的，使沉积物稳定化。

本发明中在处理被重金属污染物污染的水体时，于被重金属污染的水体中加入碱(30％NaOH)和混凝剂(聚合硫酸铁)时，同时投加生物复合材料浆料。水体中溶解态的重金属与-OH结合，形成不溶于水的氢氧化物沉淀，同时在混凝剂(聚合硫酸铁)的作用下形成较大的絮凝体而迅速沉降，共同沉淀于沉积物之中。其中，吸附态的重金属也能随着悬浮物胶体的混凝去除而去除，从而达到去除水中重金属污染物的目的。同时生成了含有生物复合材料、重金属氢氧化物沉淀的底泥沉积物。

本发明在制备生物复合材料浆料时，加入熟石膏(CaSO₄)，是为了获取SO₄ ^2-离子；加入南方粘土，一方面由于南方粘土带正电，可将带负电的硫酸盐还原菌(SRB)吸附负载在南方粘土上，使其更好的沉降于底泥之中。另一方面，由于南方粘土中含有Fe₂O₃，可在沉积物环境中发生Fe²⁺与Fe³⁺之间的相互转化，保证了反应过程的得失电子平衡；加入硫酸盐还原菌(SRB)，其目的是把沉积物中的SO₄ ^2-还原为S^2-，使S^2-能够与沉积物中的重金属离子反应形成溶解度很低的金属硫化物沉淀，从而达到使沉积物稳定化的效果，达到固定底泥中重金属的目的。

如上所述，便可较好地实现本发明。

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种水体中重金属污染物的沉积物的应急稳定化处理方法，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述水体中重金属污染物的沉积物的应急稳定化处理方法，其特征在于，步骤一所述将熟石膏与粘土在容器中混合，是为了获取SO₄ ^2-离子。

3.根据权利要求1所述水体中重金属污染物的沉积物的应急稳定化处理方法，其特征在于，步骤一所述粘土中含有Fe₂O₃，可在沉积物环境中发生Fe²⁺与Fe³⁺之间的相互转化。

4.根据权利要求1至3中任一项所述水体中重金属污染物的沉积物的应急稳定化处理方法，其特征在于，步骤一所述熟石膏与粘土比例为0.05：1。

5.根据权利要求4所述水体中重金属污染物的沉积物的应急稳定化处理方法，其特征在于，步骤一所述水体是指被Cu²⁺、Pb²⁺和/或Cd²⁺重金属污染的河道水体。