CN107309267A - 一种基于钛光催化的含铬土壤异位处置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明设计一种基于钛光催化的含铬土壤异位处置方法。该法将污染场地含铬土壤挖出，转移至堆场中；堆场内铺设防渗层，底部铺设导流材料，其上部铺设沼渣、硫酸亚铁、碳源、营养添加剂及含铬土壤的混合层，混合层上部放置含钛材料；运行过程中，不定期从堆场上部注水，随后将渗滤液通过底部导流材料收集至渗滤液收集系统中，随后不定期将渗滤液回流至堆场顶部进行喷洒回灌。经过该方法处理含铬土壤，仅需10‑60天时间即可将污染土壤修复至民用建设用地标准。
Description
技术领域
本发明提供一种基于钛光催化的含铬土壤异位处置方法，将沼渣、硫酸亚铁、碳源、营养物质及含铬土壤转移至堆场中，渗滤液回流，经过表层含钛材料的光解催化作用，产生光催化效应及芬顿效应，将有机污染快速降解并将，属环境保护领域。
背景技术
铬及其化合物是冶金、金属加工、电镀、制革、油漆、颜料等行业常用的基本原料，在上述行业的生产过程中产生大量含铬废气、废水和废渣，导致严重的环境污染问题。 而另一方面，如何进行含铬土壤的修复一直是环保界的难题。处置方法虽然众多，但大多数存在各种各样的问题。专利号201210059303.1介绍了一种铬渣污染土壤异位淋洗修复设备及修复方法，该方法通过淋洗将Cr(VI)转移出土壤然后对水相污染进行处理。然而该法不但淋洗工艺繁琐，而且水相中含有大量的颗粒物及六价铬，处理成本较高，同时修复后土壤仍残留一定六价铬，需进一步稳定化。专利号201110206468.2介绍了一种电化学异位修复含铬土壤的方法。该法虽能将含铬土壤修复，但是其耗电量极大，且处理时间较长，不适合规模化处置含铬土壤。 此外，目前多数方法处置后的含铬土壤虽然六价铬浓度减少，但总铬浓度极高，因此难以满足农田使用标准，一般也都需要填埋。CN201310642942.5介绍了一种可以同步稳定化含铬土壤及生活垃圾的填埋方法，该方法虽然可以同步处置土壤及有机废物，但是处理周期长。
为此，申请人进行了有益的探索和尝试，找到了解决上述问题的办法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明设计一种基于钛光催化的含铬土壤异位处置方法。该法将污染场地含铬土壤挖出，转移至堆场中；堆场内铺设防渗层，底部铺设导流材料，其上部铺设沼渣、硫酸亚铁、碳源、营养添加剂及含铬土壤的混合层，混合层上部放置含钛材料；运行过程中，不定期从堆场上部注水，随后将渗滤液通过底部导流材料收集至渗滤液收集系统中，随后不定期将渗滤液回流至堆场顶部进行喷洒回灌。经过该方法处理含铬土壤，仅需10-60天时间即可将污染土壤修复至民用建设用地标准。其中六价铬在硫酸亚铁化学还原及沼渣菌剂生物还原的耦合作用下，在5-10天时间内快速处置。部分六价铬及有机质随着渗滤液返回至堆场表层，在含钛材料的光催化作用下，进一步促进六价铬及有机质的反应，同时将难降解的大分子有机质变成易降解的小分子有机质，为混合层沼渣菌剂提供优质碳源。此外，通过控制渗滤液pH，加上渗滤液中含有一定量的铁离子（来自于所添加的硫酸亚铁），在光催化所产生的微量羟基自由基作用下，产生芬顿催化效应，更有效的降解有机质及还原六价铬，同时六价铬对这种芬顿效应起到了促进作用。
本发明的具体详细技术方案包括以下步骤：
将污染场地含铬土壤挖出，转移至堆场中；堆场内铺设防渗层，底部铺设导流材料，其上部铺设沼渣、硫酸亚铁、碳源、营养添加剂及含铬土壤的混合层，混合层上部放置含钛材料；运行过程中，不定期从堆场上部注水，随后将渗滤液通过底部导流材料收集至渗滤液收集系统中，随后不定期将渗滤液回流至堆场顶部进行喷洒回灌。
进一步地，在本发明的一种实施例当中，混合层中含铬土壤、沼渣、碳源、硫酸亚铁及营养添加剂的添加比例为1：（0.01-0.5）：（0.01-0.5）：（0-0.3）：（0-0.1），混合层高度1-8m。
进一步地，在本发明的一种实施例当中，渗滤液回流至堆场顶部进行喷洒回灌，可以进行pH调节，其pH值控制在2-6，回灌间隔时间在2-48小时范围。
进一步地，在本发明的一种实施例当中，沼渣指有机废水或者固体有机废物厌氧处置后的固体残留物，可以被污泥替代。
进一步地，在本发明的一种实施例当中，含钛材料层高度在0-1m。
进一步地，在本发明的一种实施例当中，运行期间，堆场上部注水的频率为每1-100天注水一次。
进一步地，在本发明的一种实施例当中，营养添加剂指氮源、磷源及微量元素源中的一种或多种。
进一步地，在本发明的一种实施例当中，微量元素源指含有硼、锌、铜、锰、钴中的一种或多种元素的营养物质。
进一步地，在本发明的一种实施例当中，含钛材料可以被其它光催化材料，含铬土壤可以被铬渣等其它含有六价铬的污染物替代。
进一步地，在本发明的一种实施例当中，硫酸亚铁可以被其它含铁或者硫的还原剂替代。
相比传统的含铬土壤处理方法，本方法有如下优势：
1．通过光催化作用，形成羟基自由基，进而在pH及铁的作用下，形成芬顿高级氧化效应，迅速处置有机质及六价铬的同时，打碎大分子有机质，变成小分子有机物，为沼渣中铬还原菌提供优质碳源，更好的促进微生物处理六价铬；
2．硫酸亚铁既能起到快速还原铬渣中六价铬的作用，同时起到了作为芬顿反应原料的作用，一箭双雕；
3．磷源、氮源及微量元素的加入进一步促进了沼渣中微生物的活性，增强了其还原六价铬并降解有机物的能力；
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图。
其中：1，加酸装置；2，含钛材料层；3，防渗层；4，混合层；5，导流材料；6，渗滤液储存池。
具体实施方式
实例1
所处置含铬土壤中六价铬浓度为6500mg/kg。
将污染场地含铬土壤挖出，转移至堆场中；堆场内铺设防渗层，底部铺设导流材料，其上部铺设沼渣、硫酸亚铁、碳源、营养添加剂及含铬土壤的混合层，混合比例为含铬土壤、沼渣、碳源、硫酸亚铁及营养添加剂的添加比例为1：0.25：0.35：0.2：0.011，层高4.5m，混合层上部放置含钛材料，层高0.5m；运行过程中，每隔1天从堆场上部注水，随后将渗滤液通过底部导流材料收集至渗滤液收集系统中，随后每间隔1-2天将渗滤液回流至堆场顶部进行喷洒回灌，回流前调节pH至4。
经过6天处置，含铬土壤中六价铬含量低于5mg/kg，经过25天治理，渗滤液中COD浓度低于500mg/L，营养添加剂是磷酸钾、硝酸铵及硝酸钴的混合物，同时添加了微量的锌元素。
实例2
所处置含铬土壤中六价铬浓度为3600mg/kg。
将污染场地含铬土壤挖出，转移至堆场中；堆场内铺设防渗层，底部铺设导流材料，其上部铺设沼渣、硫酸亚铁、碳源、营养添加剂及含铬土壤的混合层，混合比例为含铬土壤、沼渣、碳源、硫酸亚铁及营养添加剂的添加比例为1：0.1：0.2：0.1：0.05，层高5m，混合层上部放置含钛材料，层高0.1m；运行过程中，每隔1天从堆场上部注水，随后将渗滤液通过底部导流材料收集至渗滤液收集系统中，随后每间隔1天将渗滤液回流至堆场顶部进行喷洒回灌。
经过8天处置，含铬土壤中六价铬含量低于5mg/kg，经过28天治理，渗滤液中COD浓度低于500mg/L，营养添加剂是磷酸钾、硝酸铵及硝酸钴的混合物，同时添加了微量的锰、铜元素。
实例3
所处置含铬土壤中六价铬浓度为1500mg/kg。
将污染场地含铬土壤挖出，转移至堆场中；堆场内铺设防渗层，底部铺设导流材料，其上部铺设沼渣、硫酸亚铁、碳源及含铬土壤的混合层，混合比例为含铬土壤、沼渣、碳源、硫酸亚铁的添加比例为1：0.1：0.1：0.05，层高3m，无营养添加剂添加，混合层上部放置含钛材料，层高0.03m；运行过程中，每隔2天从堆场上部注水，随后将渗滤液通过底部导流材料收集至渗滤液收集系统中，随后每间隔2天将渗滤液回流至堆场顶部进行喷洒回灌。
经过8天处置，含铬土壤中六价铬含量低于5mg/kg，经过26天治理，渗滤液中COD浓度低于500mg/L。
实例4
所处置含铬土壤中六价铬浓度为600mg/kg。
将污染场地含铬土壤挖出，转移至堆场中；堆场内铺设防渗层，底部铺设导流材料，其上部铺设沼渣、硫酸亚铁、碳源、营养添加剂及含铬土壤的混合层，混合比例为含铬土壤、沼渣、碳源、硫酸亚铁及营养添加剂的添加比例为1：0.1：0.05：0.05：0.001，层高6m，混合层上部不放置含钛材料，即含钛材料层0m；运行过程中，每隔1-5天从堆场上部注水，随后将渗滤液通过底部导流材料收集至渗滤液收集系统中，随后每间隔1-2天将渗滤液回流至堆场顶部进行喷洒回灌。
经过5天处置，含铬土壤中六价铬含量低于5mg/kg，经过15天治理，渗滤液中COD浓度低于500mg/L，营养添加剂是磷酸钾、硝酸铵及硝酸钴的混合物，同时添加了微量的锰、铜元素。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。
Claims (9)
1.一种基于钛光催化的含铬土壤异位处置方法，其特征是，用于污染土壤处置的堆场内铺设防渗层，底部铺设导流材料，其上部铺设沼渣、硫酸亚铁、碳源、营养添加剂及含铬土壤的混合层，混合层上部放置含钛材料；运行过程中，不定期从堆场上部注水，随后将渗滤液通过底部导流材料收集至渗滤液收集系统中，随后不定期将渗滤液回流至堆场顶部进行喷洒回灌。
2.如权利要求1所述的一种基于钛光催化的含铬土壤异位处置方法，其特征是，混合层中含铬土壤、沼渣、碳源、硫酸亚铁及营养添加剂的添加比例为1：（0.01-0.5）：（0.01-0.5）：（0-0.3）：（0-0.1），混合层高度1-8m。
3.如权利要求1-2所述的一种基于钛光催化的含铬土壤异位处置方法，其特征是，渗滤液回流至堆场顶部进行喷洒回灌，可以进行pH调节，其pH值控制在2-6，回灌间隔时间在2-48小时范围。
4.如权利要求1-3所述的一种基于钛光催化的含铬土壤异位处置方法，其特征是，沼渣指有机废水或者固体有机废物厌氧处置后的固体残留物，可以被污泥替代。
5.如权利要求1-4所述的一种基于钛光催化的含铬土壤异位处置方法，其特征是，含钛材料层高度在0-1m。
6.如权利要求1-5所述的一种基于钛光催化的含铬土壤异位处置方法，其特征是，运行期间，堆场上部注水的频率为每1-100天注水一次。
7.如权利要求1-6所述的一种基于钛光催化的含铬土壤异位处置方法，其特征是，营养添加剂指氮源、磷源及微量元素源中的一种或多种。
8.如权利要求1-7所述的一种基于钛光催化的含铬土壤异位处置方法，其特征是，微量元素源指含有硼、锌、铜、锰、钴中的一种或多种元素的营养物质。
9.如权利要求1-8所述的一种基于钛光催化的含铬土壤异位处置方法，其特征是，含钛材料可以被其它光催化材料替代，含铬土壤可以被铬渣等其它含有六价铬的污染物替代，硫酸亚铁可以被其它含铁或者硫的还原剂替代。
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