CN106623379A - 建筑垃圾的资源回收利用方法和重金属污染土壤修复剂 - Google Patents

建筑垃圾的资源回收利用方法和重金属污染土壤修复剂 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种重金属污染土壤修复剂和建筑垃圾的资源回收利用方法，土壤修复剂包含建筑垃圾处理物40‑60％、硅溶胶10‑20％、腐殖酸5‑10％以及金属硫蛋白10‑45％，其中建筑垃圾处理物通过如下步骤制得：将建筑垃圾破碎成粉状，过1200目分子筛，加入柠檬酸水溶液搅拌1小时以上，然后加入多硫化钙进行搅拌，搅拌4小时以上，混合溶液再过1200目分子筛，之后静置进行沉降，将水抽走，然后对沉降物进行干燥，研磨即得。本发明首次实现建筑垃圾的资源回收利用，一方面，可以有效降低环境污染和废弃物处理成本；另一方面，所制备的土壤修复剂的制备成本显著降低且不会降低修复性能或延长修复时间。

Description

建筑垃圾的资源回收利用方法和重金属污染土壤修复剂
技术领域
本发明涉及建筑垃圾的处理领域和土壤修复领域，具体涉及利用建筑垃圾制备重金属污染土壤修复剂的方法及所制备的金属污染土壤修复剂。
背景技术
土壤污染已成为世界性问题，重金属污染已成为我国农产品的“隐形杀手”。随着中国城市化的推进，化工污染成为重大污染源。苯、酚、磷类有机物及镉、铅、汞、砷等重金属污染严重。化肥过量使用会造成土壤酸化，进而会诱发土壤重金属离子活性的提高。土壤pH值每下降一个单位，重金属镉的活性就会提升100倍，增加骨痛病等疑难病症的患病风险。“农业面源污染的最大特点是隐藏性、长期性和分散性，是农业生产各个环节各个过程中自觉或不自觉产生的，处理起来比较麻烦。据初步统计，全国受污染的耕地约有1000万hm2,有机污染物污染农田达3600万hm2,主要农产品的农药残留超标率高达16％～20％；污水灌溉污染耕地216.7万hm2,固体废弃物堆存占地和毁田13.3万hm2。且呈日趋加剧的态势。土壤污染可影响农作物产量和质量的下降，并可通过食物链危害人类的健康，也可以导致大气和水环境质量的进一步恶化。因此土壤污染的治理已经刻不容缓。
随着工业化、城市化进程的加速，建筑业也同时快速发展，相伴而产生的建筑垃圾日益增多，中国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的1/3以上。截止2011年，中国城市固体生活垃圾存量已达70亿吨，建筑垃圾总量为21亿到28亿吨左右，每年新增建筑垃圾的处理都将占1.5亿至2亿平方米用地。绝大部分建筑垃圾未经任何处理，露天堆放或填埋，耗用大量的征用土地费、垃圾清运费等建设经费，同时，清运和堆放过程中的粉尘、灰砂飞扬等问题又造成了严重的环境污染。
在本申请人之前的专利申请中，发明人提出采用改性麦饭石为主要成分来制备土壤修复剂，改性麦饭石通过如下方法制备得到：将麦饭石煅烧后，加入引发剂过硫酸钾和壳聚糖搅拌反应，然后于室温下加入植酸进行搅拌反应，最后研磨成颗粒或粉末状。该方法虽然可以获得具有优异修复能力的修复剂，然而制备改性麦饭石时需要高温煅烧，成本相对较高，操作复杂。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种改进的土壤修复剂以在保持土壤修复能力的前提下，降低成本，同时实现建筑垃圾的资源的回收利用和降低环境污染。
本发明同时还提供一种建筑垃圾的资源回收利用方法。
本发明为实现上述目的，本发明采取的一种技术方案如下：
一种重金属污染土壤修复剂，以重量百分比计，所述重金属污染土壤修复剂包含建筑垃圾处理物40-60％、硅溶胶10-20％、腐殖酸5-10％以及金属硫蛋白10-45％，所述的建筑垃圾处理物通过如下步骤制得：将建筑垃圾破碎成粉状，过1200目的分子筛，加入柠檬酸水溶液搅拌1小时以上，然后加入多硫化钙进行搅拌，搅拌4小时以上，然后使混合溶液再通过1200目的分子筛，将通过1200目分子筛的混合溶液静置进行沉降，然后将上面的水用水泵抽去，再将沉降物干燥，研磨即得。
优选地，所述柠檬酸水溶液按照柠檬酸的质量为建筑垃圾质量的5～15％投加。
优选地，所述柠檬酸水溶液的质量浓度为4～10％。
优选地，加入柠檬酸水溶液后搅拌2～3小时。
优选地，加入多硫化钙后，搅拌4～6小时。
优选地，所述多硫化钙按照质量为建筑垃圾质量的10％～20％投加。
根据本发明，所述的建筑垃圾处理物的制备可以且优选在室温下进行。
进一步地，所述重金属污染土壤修复剂由所述建筑垃圾处理物、硅溶胶、腐殖酸以及金属硫蛋白混合而成。
本发明采取的又一技术方案是：一种建筑垃圾的资源回收利用方法，其包括：
(1)、将建筑垃圾破碎成粉状，通过1200目的分子筛，加入柠檬酸水溶液搅拌1小时以上，然后加入多硫化钙进行搅拌，搅拌4小时以上，然后使混合溶液再通过1200目的分子筛，将通过1200目分子筛的混合溶液静置进行沉降，然后将上面的水用水泵抽去，再将沉降物干燥，研磨制成建筑垃圾处理物；
(2)、将建筑垃圾处理物作为除重金属材料用于土壤修复剂的制备中。
根据本发明的一个具体且优选方面，步骤(2)中，将建筑垃圾处理物与硅溶胶、腐殖酸以及金属硫蛋白混合制成土壤修复剂，以重量百分含量计，建筑垃圾处理物、硅溶胶、腐殖酸以及金属硫蛋白的含量依次为40-60％、10-20％5-10％以及10-45％。
进一步地，步骤(1)中，所述柠檬酸水溶液按照柠檬酸的质量为建筑垃圾质量的5～15％投加，加入柠檬酸水溶液后搅拌2～3小时，加入多硫化钙后，搅拌4～6小时，多硫化钙按照质量为建筑垃圾质量的10％～20％投加。
进一步地，步骤(1)在室温下进行。
本发明还涉及一种重金属污染土壤的修复方法，其包括使用上述的重金属污染土壤修复剂对土壤进行修复，其中，将土壤修复剂均匀混合撒在重金属污染土壤的表面，然后进行土壤翻耕使土壤修复剂与重金属污染土壤充分混合均匀，平衡6-7天完成土壤重金属修复过程，所述土壤修复剂的用量为每亩100-300kg。
根据本发明，所述的建筑垃圾是指建筑主体带来的垃圾，例如混凝土，石子，水泥等，优选主要为硅酸盐成分的建筑垃圾。这些建筑垃圾除了含有所述的混凝土，石子，水泥等外可以包含其它组分例如常常夹杂在垃圾中的泥土和灰尘，通常情况下从施工现场收集的建筑垃圾可以直接作为本发明的原料，无需经过任何前处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明首次实现建筑垃圾的资源回收利用，一方面，可以有效降低环境污染和废弃物处理成本；另一方面，所制备的土壤修复剂的制备成本显著降低且不会降低修复性能或延长修复时间。
具体实施方式
以下结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明，实施例中未注明的条件为本领域常规的条件。在述及物质的用量或投加量时，除非特别说明，均指重量。
实施例1
建筑垃圾的处理：将建筑垃圾(50％以上为混凝土)100kg破碎成粉状，将这些粉状全部通过1200目的分子筛，室温下加入200kg 5％的柠檬酸水溶液搅拌1小时，然后加入20kg多硫化钙进行搅拌，室温搅拌4小时，混合溶液再通过1200目的分子筛，将通过1200目分子筛的混合溶液静置12小时，然后将上面的水用水泵抽去，再将沉降物干燥，磨制成建筑垃圾处理物。
实施例2
建筑垃圾的处理：将建筑垃圾(50％以上为石子)100kg破碎成粉状，将这些粉状全部通过1200目的分子筛，室温下加入150kg 8％的柠檬酸水溶液搅拌1.5小时，然后加入15kg的多硫化钙进行搅拌，室温搅拌5小时，混合溶液再通过1200目的分子筛，将通过1200目分子筛的混合溶液静置12小时，然后将上面的水用水泵抽去，再将沉降物干燥，磨制成建筑垃圾处理物。
实施例3
一种土壤修复剂，其由建筑垃圾处理物50％、硅溶胶15％、腐殖酸7％以及金属硫蛋白28％混合而成，其中建筑垃圾处理物为按照实施例1方法制得。该土壤修复剂外观为灰黑色固体粉末，固液比(与水的重量比)为1:2.5时pH为7.56。
实施例4
一种土壤修复剂，其由建筑垃圾处理物40％、硅溶胶20％、腐殖酸5％以及金属硫蛋白35％混合而成，其中建筑垃圾处理物为按照实施例1方法制得。该土壤修复剂外观为灰黑色固体粉末，固液比(与水的重量比)为1:2.5时pH为7.43。
实施例5
一种土壤修复剂，其由建筑垃圾处理物60％、硅溶胶20％、腐殖酸10％以及金属硫蛋白10％混合而成，其中建筑垃圾处理物为按照实施例2方法制得。该土壤修复剂外观为灰黑色固体粉末，固液比(与水的重量比)为1:2.5时pH为7.78。
实施例6
一种土壤修复剂，其由建筑垃圾处理物60％、硅溶胶20％、腐殖酸20％混合而成，其中建筑垃圾处理物为按照实施例2方法制得。该土壤修复剂外观为灰黑色固体粉末，固液比(与水的重量比)为1:2.5时pH为7.87。
实施例7
一种土壤修复剂，其由建筑垃圾处理物60％、金属硫蛋白20％、腐殖酸20％混合而成，其中建筑垃圾处理物为按照实施例2方法制得。该土壤修复剂外观为灰黑色固体粉末，固液比(与水的重量比)为1:2.5时pH为7.69。
采用田间小区(水稻)试验，分别用实施例3-7所得土壤修复剂对土壤进行修复，具体操作如下：
将土壤修复剂均匀混合撒在重金属镉污染土壤的表面，每亩为150kg，然后进行土壤翻耕使土壤修复剂与重金属镉污染土壤充分混合均匀，平衡7天完成土壤重金属修复过程。
对修复后的土壤进行测试，结果参见表1和表2。表1和表2中浓度单位为mg/L。
表1
序号 未处理土壤镉的有效态浓度 处理后土壤镉的有效态浓度
实施例3 0.5025 未检出
实施例4 0.5025 未检出
实施例5 0.5025 未检出
实施例6 0.5025 0.2778
实施例7 0.5025 0.2356
表2

Claims (11)

1.一种重金属污染土壤修复剂，其特征在于：以重量百分比计，所述重金属污染土壤修复剂包含建筑垃圾处理物40-60％、硅溶胶10-20％、腐殖酸5-10％以及金属硫蛋白10-45％，所述的建筑垃圾处理物通过如下步骤制得：将建筑垃圾破碎成粉状，过1200目的分子筛，加入柠檬酸水溶液搅拌1小时以上，然后加入多硫化钙进行搅拌，搅拌4小时以上，然后使混合溶液再通过1200目的分子筛，将通过1200目分子筛的混合溶液静置进行沉降，然后将上面的水用水泵抽去，再将沉降物干燥，研磨即得。
2.根据权利要求1所述的重金属污染土壤修复剂，其特征在于：所述柠檬酸水溶液按照柠檬酸的质量为建筑垃圾质量的5～15％投加。
3.根据权利要求1所述的重金属污染土壤修复剂，其特征在于：加入柠檬酸水溶液后搅拌2～3小时。
4.根据权利要求1所述的重金属污染土壤修复剂，其特征在于：加入多硫化钙后，搅拌4～6小时。
5.根据权利要求1所述的重金属污染土壤修复剂，其特征在于：所述多硫化钙按照质量为建筑垃圾质量的10％～20％投加。
6.根据权利要求1所述的重金属污染土壤修复剂，其特征在于：所述的建筑垃圾处理物的制备在室温下进行。
7.根据权利要求1所述的重金属污染土壤修复剂，其特征在于：所述的所述重金属污染土壤修复剂由所述建筑垃圾处理物、硅溶胶、腐殖酸以及金属硫蛋白混合而成。
8.一种建筑垃圾的资源回收利用方法，其特征在于：所述方法包括：
(1)、将建筑垃圾破碎成粉状，通过1200目的分子筛，加入柠檬酸水溶液搅拌1小时以上，然后加入多硫化钙进行搅拌，搅拌4小时以上，然后使混合溶液再通过1200目的分子筛，过1200目分子筛的混合溶液静置进行沉降，然后将上面的水用水泵抽去，再将沉降物干燥，研磨制成建筑垃圾处理物；
(2)、将建筑垃圾处理物作为除重金属材料用于土壤修复剂的制备中。
9.根据权利要求8所述的处理方法，其特征在于：步骤(2)中，将建筑 垃圾处理物与硅溶胶、腐殖酸以及金属硫蛋白混合制成土壤修复剂，以重量百分含量计，建筑垃圾处理物、硅溶胶、腐殖酸以及金属硫蛋白的含量依次为40-60％、10-20％5-10％以及10-45％。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述柠檬酸水溶液按照柠檬酸的质量为建筑垃圾质量的5～15％投加，加入柠檬酸水溶液后搅拌2～3小时，加入多硫化钙后，搅拌4～6小时，多硫化钙按照质量为建筑垃圾质量的10％～20％投加，步骤(1)在室温下进行。
11.一种重金属污染土壤的修复方法，其特征在于：该方法包括使用权利要求1至7中任意一项权利要求所述的重金属污染土壤修复剂对土壤进行修复，其中，将土壤修复剂均匀混合撒在重金属污染土壤的表面，然后进行土壤翻耕使土壤修复剂与重金属污染土壤充分混合均匀，平衡6-7天完成土壤重金属修复过程，所述土壤修复剂的用量为每亩100-300kg。
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