CN107214186A - 一种含六价铬的污染土壤的修复工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含六价铬的污染土壤的修复工艺，该修复工艺适用于粗颗粒土壤。包括如下步骤：步骤1，对污染土壤进行粒径分级处理并脱水，最终得到粒径≤1mm的污染土壤颗粒泥浆；步骤2，对所述粒径≤1mm的污染土壤颗粒泥浆进行酸化还原反应，将六价铬还原为三价铬；步骤3，加入碱性试剂调节含三价铬的泥浆为碱性，然后压滤脱水，脱水后得到的泥饼进行回收利用。本发明先对污染土壤进行减量化的粒径分级处理，使污染物转移到粒径小于1mm的细颗粒泥浆中，再加入化学还原药剂，节省了大量化学药剂，对三价铬进行回收利用，在消除土壤环境风险的同时具有一定的经济效益。同时本修复工艺采用水进行减量筛分，降低修复成本，对环境的二次污染小。
Description
技术领域
本发明涉及污染土壤修复领域，具体涉及一种含六价铬的污染土壤的修复工艺。
背景技术
土壤中铬主要以三价铬和六价铬的形态存在，铬的存在形态决定了铬在土壤中的化学行为和生物毒性。六价铬在土壤中主要以阴离子的形式存在，不易被土壤吸附，因此在土壤中的迁移能力较强。六价铬是一种吸入性和吞入性致毒物，皮肤接触后可能导致过敏或者皮肤癌，也可能导致遗传性基因受损，对环境的危害周期较长。同时，六价铬很容易被人体吸收，可以经过消化道、呼吸道和皮肤黏膜进入人体。
目前，六价铬污染土壤常用的修复技术有化学还原、土壤淋洗、微生物修复等，上述方法目前达到了较好的修复土壤的效果，但是仍然存在一定的缺陷，如采用化学还原技术，六价铬的污染土壤还原需要使用大量的化学还原剂，处理成本高；而土壤淋洗常涉及到淋洗液的处理及淋洗后的泥饼再处置的问题，工艺繁琐，且处理不彻底；微生物修复的周期较长，而且适用于六价铬浓度较低的情况，为处理带来不便。因此，如何能够高效修复六价铬污染土壤，并且低成本处理是目前存在的难题。
发明内容
为了解决上述难题，本发明提供了一种含六价铬的污染土壤的修复工艺，包括如下步骤：
步骤1，对污染土壤进行粒径分级处理并脱水，最终得到粒径≤1mm的污染土壤颗粒泥浆；
步骤2，对所述粒径≤1mm的污染土壤颗粒泥浆进行酸化还原反应，将六价铬还原为三价铬；
步骤3，加入碱性试剂调节含三价铬的泥浆为碱性，然后压滤脱水，脱水后得到的泥饼，进行回收利用。
进一步的，步骤1具体为：
对污染土壤进行筛分，得到粒径＞40mm的污染土壤颗粒和粒径≤40mm的污染土壤颗粒，对所述粒径＞40mm的污染土壤颗粒进行水冲洗，检测达标后暂存；
对所述粒径≤40mm的污染土壤颗粒进行粒径分级处理，具体为：
使粒径≤40mm的污染土壤颗粒进入制泥机设备制成泥浆，进入网眼直径为2mm的一级高频振动脱水筛，得到脱水的2mm＜粒径≤40mm的污染土壤颗粒和粒径≤2mm的污染土壤颗粒泥浆，对所述2mm＜粒径≤40mm的污染土壤颗粒进行检测，检测达标后暂存；
使所述粒径≤2mm的污染土壤颗粒泥浆进入网眼直径为1mm的二级高频振动脱水筛，得到脱水的1mm＜粒径≤2mm的污染土壤颗粒和粒径≤1mm的污染土壤颗粒泥浆，对所述1mm＜粒径≤2mm的污染土壤颗粒进行检测，检测达标后暂存。
进一步的，步骤2具体为：
酸化：将所述粒径≤1mm的污染土壤颗粒泥浆送入反应罐中，并向反应罐中加入硫酸溶液调节泥浆为酸性；
还原：加入硫酸亚铁溶液，进行还原反应，得到含有三价铬的泥浆。
进一步的，步骤3具体为：
碱化：向所述含有三价铬的泥浆中加入碱性试剂，调节pH至9～10；
脱水回收：将碱化的所述含有三价铬的泥浆送入板框压滤机进行压滤脱水，形成含有三价铬的泥饼，回收利用。
进一步的，所述检测达标的判断依据为泥浆中的六价铬小于60mg/kg。
进一步的，所述粒径≤40mm的污染土壤颗粒进入制泥机设备制成的泥浆含固率为50％。
进一步的，步骤2中酸化后的泥浆pH为3～4。
进一步的，所述碱性试剂为氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液和氢氧化钾溶液中至少一种。
进一步的，将步骤1中污染土壤颗粒进行冲洗后的污水收集入收集池中，进行去六价铬处理后重复利用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明先对污染土壤进行减量化的粒径分级处理，使污染物转移到粒径小于1mm的细颗粒泥浆中；然后再对细颗粒泥浆加入化学还原药剂进行处理，节省了大量化学药剂。处理后的泥饼含有大量的三价铬，可以对三价铬进行回收利用，在消除土壤环境风险的同时具有一定的经济效益。同时本修复工艺采用水进行减量筛分，节省了大量清洗药剂和修复成本，对环境的二次污染小。
附图说明
图1为本发明中含六价铬的污染土壤的修复工艺的流程示意图；
图2为本发明中含六价铬的污染土壤的修复工艺的具体流程图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
在甘肃某污染场地取六价铬污染土壤样品，该场地土壤主要以粗颗粒为主，在颗粒中以粗砂、砂砾和砾石为主。土壤粒径分析结果如表一：
表一 土壤粒径分析结果
经过检测，污染土壤样品中的六价铬严重超标，因此，采用如下工艺分别对污染土壤进行修复，如图1和图2所示，其分别为本发明中含六价铬的污染土壤的修复工艺的流程示意图以及本发明中含六价铬的污染土壤的修复工艺的具体流程图，具体步骤如下：
步骤1，对污染土壤进行粒径分级处理并冲洗，最终得到粒径≤1mm的污染土壤颗粒泥浆。具体步骤如下：
利用筛分破碎斗对污染土壤进行筛分，得到粒径＞40mm的污染土壤颗粒和粒径≤40mm的污染土壤颗粒，本实施例中，粒径＞40mm的污染土壤颗粒为砾石，对该砾石进行水冲洗，检测达标(砾石中的六价铬含量小于60mg/kg)后暂存，冲洗的水收集入集水池中。
对粒径≤40mm的污染土壤颗粒进行粒径分级处理，本实施例中为砂砾，具体步骤为：
将粒径≤40mm的污染土壤颗粒依次通过进料斗、称量皮带机和大倾角皮带机后进入滚筒制泥机，滚筒制泥机内装高压水管，压力2公斤，流量为20m3/h，经制泥机处理后得到含固率为50％的泥浆，使该泥浆进入网眼直径为2mm的一级高频振动脱水筛，得到脱水的2mm＜粒径≤40mm的污染土壤颗粒(本实施例中为砂砾)和粒径≤2mm的污染土壤颗粒泥浆，对所述2mm＜粒径≤40mm的污染土壤颗粒进行检测，检测达标(砂砾中的六价铬含量小于60mg/kg)后暂存，对于2mm＜粒径≤40mm的污染土壤颗粒经过高频振动脱掉的污水随着粒径≤2mm的污染土壤颗粒泥浆一同进入一级高频振动脱水筛下面的箱体中。
使含有粒径≤2mm的污染土壤颗粒的泥浆进入网眼直径为1mm的二级高频振动脱水筛，得到1mm＜粒径≤2mm的污染土壤颗粒(本实施例为粗砂)和粒径≤1mm的污染土壤颗粒泥浆(本实施例中为细粒)，对所述1mm＜粒径≤2mm的污染土壤颗粒进行检测，检测达标(粗砂中的六价铬含量小于60mg/kg)后暂存，对于1mm＜粒径≤2mm的污染土壤颗粒经过高频振动脱掉的污水随着粒径≤1mm的污染土壤颗粒泥浆一同进入一级高频振动脱水筛下面的箱体中。
最终，对集水池中的污水进行处理，除去水中的六价铬，之后对该水重复利用进行冲洗。
步骤2，对粒径≤1mm的污染土壤颗粒泥浆进行酸化还原反应，将六价铬还原为三价铬。具体步骤为：
酸化：将粒径≤1mm的污染土壤颗粒泥浆送入反应罐中，并向反应罐中加入硫酸溶液调节泥浆为酸性，pH值为4～5，此处的硫酸溶液也可以为98％的浓硫酸。
还原：向上述调节为酸性的泥浆中加入硫酸亚铁溶液，进行还原反应，反应2～3h，得到含有三价铬的含有粒径≤1mm的土壤颗粒的泥浆。
步骤3，加入碱性试剂调节含三价铬的泥浆为碱性，然后压滤脱水，脱水后得到的泥饼进行回收利用。具体为：
碱化：向含有三价铬的泥浆中加入碱性试剂，调节pH至9～10；其中碱性试剂为氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液和氢氧化钾溶液中至少一种。
脱水回收：将碱化的含有三价铬的泥浆送入板框压滤机进行压滤脱水，形成含有三价铬的泥饼，回收利用。由于在碱性环境中，三价铬离子都形成Cr(OH)3沉淀，因此压滤脱水后的滤液中的三价铬含量极少，此滤液可以直接回用于滚筒制泥机中。
需要说明的是，步骤1中收集入集水池的污水要进行去除六价铬后才能进行重复利用，其去除六价铬的过程为：向该集水池中加入酸性溶液，具体可为硫酸溶液，调节该集水池的酸性pH值为4～5，加入硫酸亚铁溶液，进行还原反应，得到三价铬，再加入碱性试剂，调节pH值为9～10，生成Cr(OH)3沉淀，过滤后的水可以重复利用。
通过上述工艺进行修复的含六价铬的污染土壤，其修复效果如表二：
表二 六价铬土壤修复效果
通过表二可以看出，本发明中的修复工艺能够非常有效地去除土壤中的六价铬含量。此外，在上述工艺过程中，本发明利用水进行粒径分级，节省了大量的化学药剂，对环境的二次污染小，且节省了成本，而且周期缩短，对土壤的修复更加高效，通过将大量的六价铬汇集到粒径最小的泥浆中，实现六价铬的高浓度汇集，一次还原便可较彻底的除去六价铬。而且在修复土壤的同时，通过对三价铬的回收利用，能够带来一定的经济效益，变废为宝。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种含六价铬的污染土壤的修复工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，对污染土壤进行粒径分级处理并脱水，最终得到粒径≤1mm的污染土壤颗粒泥浆；
步骤2，对所述粒径≤1mm的污染土壤颗粒泥浆进行酸化还原反应，将六价铬还原为三价铬；
步骤3，加入碱性试剂调节含三价铬的泥浆为碱性，然后压滤脱水，脱水后得到的泥饼，进行回收利用。
2.根据权利要求1所述的含六价铬的污染土壤的修复工艺，其特征在于，步骤1具体为：
对污染土壤进行筛分，得到粒径＞40mm的污染土壤颗粒和粒径≤40mm的污染土壤颗粒，对所述粒径＞40mm的污染土壤颗粒进行水冲洗，检测达标后暂存；
对所述粒径≤40mm的污染土壤颗粒进行粒径分级处理，具体为：
使粒径≤40mm的污染土壤颗粒进入制泥机设备制成泥浆，进入网眼直径为2mm的一级高频振动脱水筛，得到脱水的2mm＜粒径≤40mm的污染土壤颗粒和粒径≤2mm的污染土壤颗粒泥浆，对所述2mm＜粒径≤40mm的污染土壤颗粒进行检测，检测达标后暂存；
使所述粒径≤2mm的污染土壤颗粒泥浆进入网眼直径为1mm的二级高频振动脱水筛，得到脱水的1mm＜粒径≤2mm的污染土壤颗粒和粒径≤1mm的污染土壤颗粒泥浆，对所述1mm＜粒径≤2mm的污染土壤颗粒进行检测，检测达标后暂存。
3.根据权利要求1或2所述的含六价铬的污染土壤的修复工艺，其特征在于，步骤2具体为：
酸化：将所述粒径≤1mm的污染土壤颗粒泥浆送入反应罐中，并向反应罐中加入硫酸溶液调节泥浆为酸性；
还原：加入硫酸亚铁溶液，进行还原反应，得到含有三价铬的泥浆。
4.根据权利要求3所述的含六价铬的污染土壤的修复工艺，其特征在于，
步骤3具体为：
碱化：向所述含有三价铬的泥浆中加入碱性试剂，调节pH至9～10；
脱水回收：将碱化的所述含有三价铬的泥浆送入板框压滤机进行压滤脱水，形成含有三价铬的泥饼，回收利用。
5.根据权利要求2所述的含六价铬的污染土壤的修复工艺，其特征在于，所述检测达标的判断依据为泥浆中的六价铬小于60mg/kg。
6.根据权利要求2所述的含六价铬的污染土壤的修复工艺，其特征在于，所述粒径≤40mm的污染土壤颗粒进入制泥机设备制成的泥浆含固率为50％。
7.根据权利要求3所述的含六价铬的污染土壤的修复工艺，其特征在于，步骤2中酸化后的泥浆pH为3～4。
8.根据权利要求4所述的含六价铬的污染土壤的修复工艺，其特征在于，所述碱性试剂为氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液和氢氧化钾溶液中至少一种。
9.根据权利要求2所述的含六价铬的污染土壤的修复工艺，其特征在于，将步骤1中污染土壤颗粒进行冲洗后得到的污水收集入收集池中，进行去六价铬处理后重复利用。
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