CN107583947A - 重金属污染土壤筑堆循环淋洗修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重金属污染土壤筑堆循环淋洗修复方法，包括如下步骤：1)将重金属污染土壤挖出后，破碎、筛分，再筑堆；2)利用淋洗剂I溶液对筑堆后的重金属污染土壤进行喷淋，生成可迁移态重金属化合物，沉积到筑堆底部，收集，得到淋洗废液；其中，淋洗剂I为氨基羧酸类重金属有机螯合剂钠盐；3)向淋洗废液中加入氢氧化钠或者氢氧化钙，然后再加入硫化钠或硫氢化钠，除去形成的沉淀；4)处理后的淋洗剂I再次对筑堆土壤进行喷淋；5)重复步骤3)、4)，直至重金属含量达到标准；6)利用脱盐试剂溶液再次对土壤喷淋，洗脱土壤中的钠离子。该方法不仅能有效改善重金属污染土壤的土质，还能循环利用淋洗剂，成本低廉，效果佳。

Description

重金属污染土壤筑堆循环淋洗修复方法

技术领域

本发明属于污染土壤修复领域，具体为一种重金属污染土壤筑堆循环淋洗 修复方法。

背景技术

土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，近年来，随着城市化进程加快， 工业设施、市政建设和能源开发致使大量重金属进入土壤之中。然而进入土壤 后的重金属较难迁移，具有残留时间长、隐蔽性强和毒性大等特点，其通过农 作物吸收或气体水体迁移直接威胁着人类健康。目前，严重的土壤重金属污染 已成为制约地区土地资源利用的主要因素，有效地修复重金属污染土壤对区域 经济可持续发展具有重要意义。

由于土壤具有非均一性，各区域差异十分复杂，重金属在土壤中的化学行 为和生态效应也不尽相同，因此国内外尚无通用的工业化修复技术。传统的重 金属污染土壤修复技术是基于土壤理化性质和重金属特性，通过物理化学或生 物的手段来分离或固定土壤中的重金属，主要包括物理技术、化学技术和生物 技术三种类型，如稀释和覆土法、玻璃化技术、电化学法、植物修复法和微生 物修复法等。这些技术虽然都具有一定的治理效果，但仍存在不足之处：实施 工程量较大，设备投入较多，应用成本较高；修复过程中破坏土壤结构和对地 下水环境造成二次污染；部分技术钝化处理的重金属仍存留于土壤之中，没有降低污染物总量，需要长期监控管理。这些问题都严重制约了传统修复技术的 工业化推广应用。

筑堆循环淋洗工艺是借鉴于选矿工程筑堆浸出工艺，在化学淋洗修复技术 的基础上发展而来的。在含氰化物土壤修复中发挥了良好的效果，成功将总氰 含量从初始值47.91mg/kg降至3.73mg/kg，达到住宅类用地要求，且具有设备 投入少、系统操作简单和无地下水污染等优势。目前，尚未见到将土壤筑堆技 术应用于重金属污染土壤修复。

发明内容

为了提供一种能有效改善重金属污染土壤的方法，本发明提供一种重金属 污染土壤筑堆循环淋洗修复方法，其不仅能有效改善重金属污染土壤的土质， 还能循环利用淋洗剂，成本低廉，效果佳，具体技术方案如下：

一种重金属污染土壤筑堆循环淋洗修复方法，包括如下步骤：

1)将重金属污染土壤挖出后，破碎、筛分，再筑堆；

2)利用淋洗剂I溶液对筑堆后的重金属污染土壤进行喷淋，所述重金属污 染土壤中的重金属能与淋洗剂I进行反应，生成可迁移态重金属化合物；该可迁 移态重金属化合物随着液体从土壤中脱除，沉积到筑堆底部，收集，得到淋洗 废液；

其中，所述淋洗剂I为氨基羧酸类重金属有机螯合剂钠盐；

3)向所述淋洗废液中加入氢氧化钠或者氢氧化钙，在pH＝9～11的条件下， 所述可迁移态化合物中的重金属离子被氢氧化钠中的钠离子或者氢氧化钙中的 钙离子替换；

然后再加入硫化钠或硫氢化钠，使重金属离子以金属硫化物的形式沉淀， 或者使重金属离子和钙离子以金属硫化物的形式沉淀；去除金属硫化物沉淀；

同时，淋洗剂I的有效成分恢复；

4)利用恢复有效成分的淋洗剂I再次对筑堆后的重金属污染土壤进行喷淋；

5)重复步骤3)、4)，直至土壤中重金属含量达到标准；

6)利用脱盐试剂溶液再次对达到标准的土壤进行喷淋，洗脱土壤中过高的 淋洗剂I替换土壤中重金属离子后带入的钠离子。

进一步，所述淋洗剂I为乙二胺四乙酸钠盐、氨基三乙酸钠盐或二亚乙基三 胺五乙酸钠盐。优选为乙二胺四乙酸二钠。

进一步，所述脱盐试剂为无机铵盐或钙盐，优选硫酸铵或硫酸钙。

进一步，步骤1)筑堆时，底部铺设有HDPE或PVC防渗膜。避免修复过 程对地下水环境的二次污染。

进一步，步骤1)重金属污染土壤挖出后，对其进行破碎、筛分预处理，除 去石块、有机体杂质以及对土壤渗透不利的粉质泥砂，得到土壤粒径为1～20 mm。

进一步，步骤2)中淋洗剂I溶液与筑堆后的重金属污染土壤的体积比为 2～5:1，喷淋强度为10～30mL/min，淋洗剂I溶液浓度为0.05～0.1mol/L。具体结 合土壤渗透性及淋洗反应时间来确定。

进一步，步骤3)中硫化钠或硫氢化钠用量根据检测的淋洗废液中重金属浓 度的2～4倍进行添加。

进一步，步骤6)中脱盐试剂溶液与筑堆土壤的体积比为2～3:1，脱盐试剂 溶液浓度为0.05～0.1mol/L。

具体操作时，步骤5)中循环步骤3)、4)可重复3～5次，具体视重金属 在土壤中的状态而定。

本发明提供的技术方案适用于处理大面积的复合型重金属污染土壤，修复 后的土壤不仅重金属含量明显降低，而且土壤肥力得到保护甚至提高，较传统 修复技术更具优势。同时淋洗剂可以循环使用，土壤处理成本低。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细描述。

实施例1

采取天津市东丽区某污灌区附近的镉铅重金属污染土壤，除去石块、植物 根系及动物残体，预破碎筛分出粒径范围1～20mm的土壤颗粒，在淋洗池内堆 筑成高1.5m、底面积600m²的土堆。按水土比5:1、喷淋强度20mL/min喷淋 浓度为0.05mol/L的乙二胺四乙酸二钠溶液。

集中收集淋洗废液，检测其镉铅重金属浓度；添加氢氧化钙调节溶液pH值 至10～11，再按镉铅浓度的3倍添加硫化钠，处理后的淋洗废液经澄清后继续返 回淋洗，如此循环3次。循环淋洗结束后，按水土比3:1改用浓度为0.05mol/L 的硫酸铵溶液喷淋。所得试验指标如表1所示。

表1单批次筑堆循环淋洗试验指标

修复后的土壤符合《展览会用地土壤环境质量评价标准(暂行)》(HJ 350-2007)中的B级标准，可适用于如场馆用地、绿化用地、商业用地、公共 市政用地等Ⅱ类土地利用类型。

实施例2

采取镉铅重金属污染土壤，经预磨过筛处理后，准备三个同等规格的土堆。 按水土比5:1、喷淋强度25mL/min喷淋浓度为0.08mol/L的乙二胺四乙酸二钠 溶液淋洗第一个土堆；集中收集淋洗废液，检测其镉铅重金属浓度；添加氢氧 化钠调节溶液pH值至10～11，再按镉铅浓度的2倍添加硫化钠，处理后的淋洗 废液经澄清后继续返回淋洗第一个土堆，如此循环3次；循环淋洗结束后，按 水土比3:1喷淋改用浓度为0.08mol/L的硫酸铵溶液喷淋。

处理完成后第一个土堆的最终淋洗废液经氢氧化钠和硫化钠处理，并补加 新鲜乙二胺四乙酸二钠至初始用量后，按照上述步骤继续循环淋洗第二个土堆。 对第二个土堆处理完后，按照上述步骤再循环淋洗第三个土堆。最终所得试验 指标如表2所示。

表2多批次筑堆循环淋洗试验指标

修复后的各批土壤均符合《展览会用地土壤环境质量评价标准(暂行)》(HJ 350-2007)中的B级标准。

Claims (10)

1.一种重金属污染土壤筑堆循环淋洗修复方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将重金属污染土壤挖出后，破碎、筛分，再筑堆；

2)利用淋洗剂I溶液对筑堆后的重金属污染土壤进行喷淋，所述重金属污染土壤中的重金属能与淋洗剂I进行反应，生成可迁移态重金属化合物；该可迁移态重金属化合物随着液体从土壤中脱除，沉积到筑堆底部，收集，得到淋洗废液；

其中，所述淋洗剂I为氨基羧酸类重金属有机螯合剂钠盐；

3)向所述淋洗废液中加入氢氧化钠或者氢氧化钙，在pH＝9～11的条件下，所述可迁移态化合物中的重金属离子被氢氧化钠中的钠离子或者氢氧化钙中的钙离子替换；

然后再加入硫化钠或硫氢化钠，使重金属离子以金属硫化物的形式沉淀，或者使重金属离子和钙离子以金属硫化物的形式沉淀；去除金属硫化物沉淀；

同时，淋洗剂I的有效成分恢复；

4)利用恢复有效成分的淋洗剂I再次对筑堆后的重金属污染土壤进行喷淋；

5)重复步骤3)、4)，直至土壤中重金属含量达到标准；

6)利用脱盐试剂溶液再次对达到标准的土壤进行喷淋，洗脱土壤中过高的淋洗剂I替换土壤中重金属离子后带入的钠离子。

2.如权利要求1所述重金属污染土壤筑堆循环淋洗修复方法，其特征在于：所述淋洗剂I为乙二胺四乙酸钠盐、氨基三乙酸钠盐或二亚乙基三胺五乙酸钠盐。

3.如权利要求1所述重金属污染土壤筑堆循环淋洗修复方法，其特征在于：所述淋洗剂I为乙二胺四乙酸二钠。

4.如权利要求1所述重金属污染土壤筑堆循环淋洗修复方法，其特征在于：所述脱盐试剂为无机铵盐或钙盐。

5.如权利要求1所述重金属污染土壤筑堆循环淋洗修复方法，其特征在于：所述脱盐试剂为硫酸铵或硫酸钙。

6.如权利要求1所述重金属污染土壤筑堆循环淋洗修复方法，其特征在于：步骤2)中淋洗剂I溶液与筑堆后的重金属污染土壤的体积比为2～5:1，喷淋强度为10～30mL/min，淋洗剂I溶液浓度为0.05～0.1mol/L。

7.如权利要求1所述重金属污染土壤筑堆循环淋洗修复方法，其特征在于：步骤3)中硫化钠或硫氢化钠的添加量是所述淋洗废液中重金属浓度的2～4倍。

8.如权利要求1所述重金属污染土壤筑堆循环淋洗修复方法，其特征在于：步骤6)中脱盐试剂溶液与筑堆土壤的体积比为2～3:1，脱盐试剂溶液浓度为0.05～0.1mol/L。

9.如权利要求1所述重金属污染土壤筑堆循环淋洗修复方法，其特征在于：步骤1)筑堆时，底部铺设有HDPE或PVC防渗膜。

10.如权利要求1所述重金属污染土壤筑堆循环淋洗修复方法，其特征在于：步骤1)重金属污染土壤挖出后，对其进行破碎、筛分预处理，除去石块、有机体杂质以及对土壤渗透不利的粉质泥砂，得到土壤粒径为1～20mm。