CN105598154B - 修复砷污染土壤的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种修复砷污染土壤的方法，其特征在于，包括如下步骤：1）取稳定化药剂与砷污染土壤混合，养护；其中所述稳定化药剂包括如下成分：FeSO4·7H2O、CaO和水；2）取固化剂加入步骤1）处理后的土壤中混合，养护；其中所述固化剂包括如下成分：水泥、水、水玻璃和膨润土。采用稳定化药剂和固化剂结合原位注入的方式对场地重金属污染土壤进行固化稳定化处理，治理后土壤中重金属砷的浸出浓度低于《地下水质量标准》（GB/T14848‑93）Ⅳ类水标准。

Description

修复砷污染土壤的方法
技术领域
本发明属于污染土壤修复领域，涉及一种修复砷污染土壤的方法，使其中的砷稳定化、固化，降低砷的溶出。
背景技术
随着社会经济的迅猛发展，各种工企业三废、生活污水、农业生产活动等地排放，导致土壤、水体等环境介质中重金属污染现象严重。重金属元素是主要环境污染物之一，具有难降解、易积累、毒性大等特点，且能通过食物链危害人群健康。重金属污染物场地内的重金属，在雨水及地下水的冲刷下逐渐溶出并进行迁移扩散，对周边环境构成污染威胁，对人体健康产生潜在风险，因此，重金属污染场地修复在环境修复工程领域具有重要的地位。
目前场地重金属污染土壤处理处置方法主要以异位处理为主。异位处理是只通过机械手段将污染土壤进行清挖后再进行下一步的安全处置。因此污染土壤的异位处理常涉及到大量的土方工程，若所治理的场地地下水位较浅，大面积的开挖将产生大量的渗水，场地的降水及施工废水的处理将极大的提高施工成本，另外因开挖产生的基坑的支护问题也将造成重大的安全隐患；若治理的场地周边环境较为敏感，大范围的土方开挖工程也将对周边环境造成较大的影响，因此如何做到治理过程中对环境影响最小化、效益最优化，常常是治理工程的关键。
根据场地的土壤性质以及场地后期的利用规划，采用原位固化稳定化的方式对场地重金属污染土壤进行治理是切实可行的，因为所需修复的场地可能只是存在局部的污染，采用局部原位注入的处理方式在保证修复效果的同时节约了施工成本，降低了工程安全风险，同时还可以最大程度的避免因施工产生的二次污染以及对场地周边居民正常生活的影响。
在环境化学污染物中，砷是最常见、危害居民健康最严重的污染物之一。特别是随着现代工农业生产的发展，砷对环境的污染日趋严重。砷污染的主要来源主要包括：（1）砷化物的开采和冶炼。特别是在我国流传广泛的土法炼砷，常造成砷对环境的持续污染；（2）在某些有色金属的开发和冶炼中，常常有或多或少的砷化物排出，污染周围环境；（3）砷化物的广泛利用，如含砷农药的生产和使用，又如作为玻璃、木材、制革、纺织、化工、陶器、颜料、化肥等工业的原材料，均增加了环境中的砷污染量；（4）煤的燃烧，可致不同程度的砷污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的原位修复砷污染土壤的方法效果不佳。
本发明提供的修复砷污染土壤的方法，包括如下步骤：
1）取稳定化药剂与砷污染土壤混合，养护；其中所述稳定化药剂包括如下成分：FeSO4·7H2O、CaO和水；
2）取固化剂加入步骤1）处理后的土壤中混合，养护；其中所述固化剂包括如下成分：水泥、水、水玻璃和膨润土。
优选地，所述稳定化药剂中的包含的成分及各成分在砷污染土壤中的添加量如下：
FeSO4·7H2O添加量为砷污染土壤质量的3~10%；
CaO添加量为砷污染土壤质量的0.5%~2%；
水添加量为砷污染土壤质量的10%~20 %；
所述稳定化药剂的制备方法如下：取FeSO4·7H2O、CaO和水，混合，搅拌，分散均匀。
进一步优选地，所述稳定化药剂中的包含的成分及各成分在砷污染土壤中的添加量如下：
FeSO4·7H2O添加量为砷污染土壤质量的5%；
CaO添加量为砷污染土壤质量的1%~1.4%；
水添加量为砷污染土壤质量的12%~18 %。
优选地，所述固化剂中的包含的成分及各成分在砷污染土壤中的添加量如下：
水泥添加量为砷污染土壤质量的10~30%，
水与水泥质量比为1.5:1～0.6:1；
水玻璃添加量以硅酸钠计为水泥质量的2 %，
膨润土的添加量为水泥质量的15%。
所述固化剂的制备方法如下：取水泥和水混合后，加入水玻璃和膨润土混合均匀。
进一步优选地，所述固化剂中的包含的成分及各成分在砷污染土壤中的添加量如下：
水泥添加量为砷污染土壤质量的20%，
水与水泥质量比为1:1；
水玻璃添加量以硅酸钠计为水泥质量的2 %，
膨润土的添加量为水泥质量的15%。
优选地，所述水泥的细度为通过80um方孔筛的筛余量不大于5%。
进一步优选地，所述水泥为强度等级为42.5级以上的普通硅酸盐水泥。
优选地，步骤1）的养护时间为2天以上。
优选地，步骤2）的养护时间为3天以上。
优选地，步骤1）中稳定化药剂与砷污染土壤的混合方式为原位注入，步骤2）中固化剂的加入方式为原位注入。
本发明能够达到以下有益效果：
采用原位固化稳定化治理技术进行重金属污染场地土壤修复的治理，采用稳定化药剂和固化剂结合原位注入的方式对场地重金属污染土壤进行固化稳定化处理，治理后土壤中重金属砷的浸出浓度低于《地下水质量标准》（GB/T14848-93）Ⅳ类水标准，动工过程对环境影响小，效益高，是一条切实可行的途径。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明提供的修复砷污染土壤的方法，包括如下步骤：
1）稳定化药剂的配置和添加
主要成分：FeSO4·7H2O和CaO
由于pH对最终砷浸出浓度具有较大影响，因此，在实际工程应用中需要控制药剂中CaO的加入量，确保最终浸出液pH在一个合适范围内。具体而言，药剂池中先加入水，再加入CaO，不断搅拌均匀，再加入FeSO4·7H2O，搅拌均匀，最后通过高压旋喷装置将配好的稳定化药剂均匀地注入到砷污染土壤，使砷污染土壤中砷与稳定化药剂充分混合，养护2天以上，否则会影响到固化稳定化效果。
2）固化剂的配置和添加
主要成分：水泥（以下实施例中采用强度等级为42.5级以上的普通硅酸盐水泥）、水、水玻璃和膨润土
其中，水泥先与水混合后形成浆液，浆液的水灰比（水与水泥的质量比）可为1.5:1～0.6:1（密度约1.4g/cm3～1.7g/cm3），水泥的细度宜为通过80um方孔筛的筛余量不大于5%，浆液中掺入水玻璃与膨润土。
固化剂配置完成后通过高压旋喷装置将配好的固化剂均匀地注入到砷污染土壤，使砷污染土壤与药剂充分混合。
在实际应用中，砷污染土壤的质量可根据旋喷装置处理半径与深度等推算出。
以下以具体实施例对本发明进行进一步说明：
实施例1~7采用上述方法对砷浸出为0.99(mg/L)的砷污染土壤进行修复（浸出方法依照《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》（HJ 557-2010）），各实施例稳定化药剂及固化剂的成分及其在100重量份的砷污染土壤中的添加量（重量份）如下：
稳定化固化效果见下表
根据《地下水质量标准》（GB/T14848-93）Ⅳ类水标准，砷浸出标准(mg/L)为 0.05，浸出液的pH标准为5.5-9。从上表可看出，本发明的实施例1~7处理后的砷污染土壤，均符合标准。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种修复砷污染土壤的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）取稳定化药剂与砷污染土壤混合，养护；其中所述稳定化药剂中的包含的成分及各成分在砷污染土壤中的添加量如下：
FeSO4·7H2O添加量为砷污染土壤质量的3~10%；
CaO添加量为砷污染土壤质量的0.5%~2%；
水添加量为砷污染土壤质量的10%~20 %；
所述稳定化药剂的制备方法如下：取FeSO4·7H2O、CaO和水，混合，搅拌，分散均匀；
2）取固化剂加入步骤1）处理后的土壤中混合，养护；其中所述固化剂包含的成分及各成分在砷污染土壤中的添加量如下：
水泥添加量为砷污染土壤质量的10~30%，
水与水泥质量比为1.5:1～0.6:1，
水玻璃添加量以硅酸钠计为水泥质量的2 %，
膨润土的添加量为水泥质量的15%；
所述固化剂的制备方法如下：取水泥和水混合后，加入水玻璃和膨润土混合均匀。
2.根据权利要求1所述的修复砷污染土壤的方法，其特征在于，所述稳定化药剂中的包含的成分及各成分在砷污染土壤中的添加量如下：
FeSO4·7H2O添加量为砷污染土壤质量的5%；
CaO添加量为砷污染土壤质量的1%~1.4%；
水添加量为砷污染土壤质量的12%~18 %。
3.根据权利要求1所述的修复砷污染土壤的方法，其特征在于，所述固化剂中的包含的成分及各成分在砷污染土壤中的添加量如下：
水泥添加量为砷污染土壤质量的20%，
水与水泥质量比为1:1；
水玻璃添加量以硅酸钠计为水泥质量的2 %，
膨润土的添加量为水泥质量的15%。
4.根据权利要求1~3任一项所述的修复砷污染土壤的方法，其特征在于，所述水泥的细度为通过80um方孔筛的筛余量不大于5%。
5.根据权利要求4所述的修复砷污染土壤的方法，其特征在于，所述水泥为强度等级为42.5级以上的普通硅酸盐水泥。
6.根据权利要求1~3任一项所述的修复砷污染土壤的方法，其特征在于，步骤1）的养护时间为2天以上。
7.根据权利要求1~3任一项所述的修复砷污染土壤的方法，其特征在于，步骤2）的养护时间为3天以上。
8.根据权利要求1~3任一项所述的修复砷污染土壤的方法，步骤1）中稳定化药剂与砷污染土壤的混合方式为原位注入，步骤2）中固化剂的加入方式为原位注入。
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