CN108637008A - 一种阶梯释放型重金属污染土壤固化稳定化修复方法 - Google Patents
一种阶梯释放型重金属污染土壤固化稳定化修复方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种阶梯释放型重金属污染土壤固化稳定化修复方法，包括以下步骤：（1）阶梯释放控制剂的制备；（2）重金属污染土壤的药剂处理；（3）药剂处理完毕的污染土壤打堆，进行验收检测；（4）检验合格后的重金属污染土回填于规划回填区。本发明提供一种能够长效稳定重金属，成本低，效果好，实现阶梯释放型重金属。
Description
技术领域
本发明涉及环境治理技术领域，具体涉及一种阶梯释放型重金属污染土壤固化稳定化修复方法。
背景技术
土壤污染防治是防止土壤遭受污染和对已污染土壤进行改良、 治理的活动。土壤保护应以预防为主。预防的重点应放在对各种污染源排放进行浓度和总量控制；对农业用水进行经常性监测、监督，使之符合农田灌溉水质标准；合理施用化肥、农药，慎重使用下水污泥、河泥、塘泥；利用城市污水灌溉，必须进行净化处理；推广病虫草害的生物防治和综合防治，以及整治矿山防止矿毒污染等。改良治理方面，对重金属污染者采用排土、客土改良或使用化学改良剂，以及改变土壤的氧化还原条件使重金属转变为难溶物质，降低其活性；稳定化修复技术是重金属污染土壤的修复的重要方法之一，稳定化作用主要通过向土壤中投加化学药剂与污染物进行化学反应，达到降低污染物迁移性、溶解性、活性或毒性的目的，减少其可浸出性。制约稳定化修复重金属污染土壤的因素主要有成本和效果两点，添加稳定剂以后稳定时间短，时间不长就会发生重金属的渗透，再次造成污染，重新治理的费用较高。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种能够长效稳定重金属，成本低，效果好，实现阶梯释放型重金属的污染土壤固化稳定化修复方法。
本发明的技术方案：
一种阶梯释放型重金属污染土壤固化稳定化修复方法，包括以下步骤：
（1）阶梯释放控制剂的制备
将纯丙烯酸液体以去离子水稀释20倍备用，称为基液A；
在58-62℃条件下将纯纤维素粉末溶解于去离子水制成纤维素悬浊液备用，所述纤维素粉末和去离子水的重量比为2:23-28；向纤维素悬浊液中投加粉煤灰和沸石制备成为基液B，所述纤维素悬浊液：粉煤灰：沸石的重量比为25:3-4:3-4；
将基液A和基液B在65-70℃条件下进行混合，混合投加体积比基液A：基液B为30-35:65-70；混合投加之后进行搅拌，搅拌1-3个小时，混合悬浮液改性得到阶梯释放控制剂胶体作为阶梯释放控制剂；
（2）重金属污染土壤的药剂处理
重金属污染土壤进行筛分处理，筛分处理后的污染土壤粒径不大于50mm,向筛分处理后的污染土壤中加入稳定化药剂和阶梯释放控制剂进行充分搅拌混合，加入稳定化药剂的量为筛分处理后重金属污染土壤重量的0.3-2%，加入阶梯释放控制剂的量为筛分处理后重金属污染土壤重量的0.1-5%，药剂处理完毕；
（3）药剂处理完毕的污染土壤打堆，然后采用防雨布进行苫盖养护1-2天后进行验收检测，按照每500-600立方米采集一个样品的采样频度进行检测分析，如果土壤中污染物含量低于修复目标值，则通过验收，如高于修复目标值，则再次进行步骤（2）药剂处理的步骤，直至最终验收合格；
（4）检验合格后的重金属污染土回填于规划回填区。
优选的，所述沸石的粒径为50-100目。
优选的，基液A和基液B混合以后的搅拌速度为80～100r/min。
优选的，药剂处理完毕的污染土壤按照10-12宽，5-6m高打堆。
优选的，所述稳定剂为无机-有机复合材料稳定剂，所述无机-有机复合材料稳定剂包括堆肥、铁砂、石灰、绿肥、AM菌根和牛粪，所述堆肥：铁砂：石灰：绿肥：AM菌根：牛粪的质量比为 8:1:35:60:5:2。AM菌根即丛枝菌根。
优选的，重金属污染土回填于规划回填区时，采用阻隔的手段，阻断地下水淋滤造成对地下水环境的影响，在建设过程中对回填区进行防渗处理，隔绝厂区内地下水和外界水力联系。
优选的，所述的防渗处理为在回填土壤的四周设置密封层，所述密封层由里向外依次为碎石保护层、第一细沙保护层、HDPE防渗层、第二细沙保护层和压实黏土层，所述回填土壤的顶部上方设置有绿化用土层，所述绿化用土层种植有碱蓬，碱蓬收割后进行重金属的检测，再做处理。
优选的，所述重金属污染土壤的药剂处理和阶梯释放控制剂的制备是在固化稳定化修复车间进行的，所述固化稳定化修复车间包括密闭大棚，所述密闭大棚上设置有排气通道，所述排气通道上设置有引风机，所述排气管道连接布袋除尘器，所述布袋除尘器连接活性炭吸附罐，所述活性炭吸附罐外设置有检测口。
优选的，所述的重金属污染土壤中的重金属为铜、铅、镉、砷、镍、锌、铬、钴、钒、锑、铊、锰、砷、汞和钡中的一种或几种组合。
本发明的有益效果：
为了避免在一次投加稳定剂之后稳定剂失效，或活性降低，本发明提出“阶梯释放型稳定化工艺”，以保证土壤修复效果的持久性。本发明添加阶梯释放控制剂胶体能够将稳定剂的稳定效果分阶段释放，稳定效果时间长，治理成本低。本发明阶梯释放控制剂原料易得，污染小，价格低。本发明的阶梯释放控制剂和无机-有机复合材料稳定剂能够很好的结合，相辅相成，达到最佳稳定重金属的效果。本发明在密闭大棚内处理污染土壤，保证在制备阶梯释放控制剂胶体时不会因为有机物造成二次污染。本发明在建设过程中对回填区进行防渗处理，更进一步的保证重金属不会渗透污染土壤，回填土壤的顶部上方的碎石保护层上方设置有绿化用土层，所述绿化用土层种植有碱蓬，保证即使有重金属的渗透也能达到回填土壤的顶部上方也能被植物碱蓬部分吸收，不会直接对人体造成伤害。本发明基液A和基液B混合以后的搅拌速度为80～100r/min，能够保证混合悬浮液改性得到胶体，不会团聚或者沉淀。
附图说明
图1为本发明固化稳定化修复车间的结构示意图。
图2为本发明防渗处理结构示意图。
图3为本发明密封层的结构示意图。
附图中，11-碎石保护层、12-第一细沙保护层、13-HDPE防渗层、14-第二细沙保护层、15-压实黏土层、2-绿化用土层、3-回填土壤、4-密闭大棚、5-排气通道、6-引风机、7-布袋除尘器、8-活性炭吸附罐。
具体实施方式
实施例1
广东某一商业用地遭受重金属污染，重点关注污染物为铜、镉、铅、镍、锌，取遭受重金属污染的土壤进行检测，检测结果见表1。
对检测的污染土壤进行采挖、筛分，然后分成四等份，运至固化稳定化修复车间进行稳定化处理；
第一份污染土壤稳定化处理方法主要包括以下步骤：
（1）阶梯释放控制剂的制备
将纯丙烯酸液体以去离子水稀释20倍备用，称为基液A；
在58-62℃条件下将纯纤维素粉末溶解于去离子水制成纤维素悬浊液备用，所述纤维素粉末和去离子水的重量比为2:25；向纤维素悬浊液中投加粉煤灰和沸石制备成为基液B，所述纤维素悬浊液：粉煤灰：沸石的重量比为25:4:3；沸石的粒径为50-100目；
将基液A和基液B在65-70℃条件下进行混合，混合投加体积比基液A：基液B为32：67；混合投加之后进行搅拌，搅拌3个小时，混合悬浮液改性得到阶梯释放控制剂胶体作为阶梯释放控制剂；基液A和基液B混合以后的搅拌速度为80～100r/min；
（2）重金属污染土壤的药剂处理
重金属污染土壤进行筛分处理，筛分处理后的污染土壤粒径不大于50mm,向筛分处理后的污染土壤中加入稳定化药剂和阶梯释放控制剂进行充分搅拌混合，加入稳定化药剂的量为筛分处理后重金属污染土壤重量的1%，加入阶梯释放控制剂的量为筛分处理后重金属污染土壤重量的2%，药剂处理完毕；所述稳定剂为无机-有机复合材料稳定剂，所述无机-有机复合材料稳定剂包括堆肥、铁砂、石灰、绿肥、AM菌根和牛粪，所述堆肥：铁砂：石灰：绿肥：AM菌根：牛粪的质量比为 8:1:35:60:5:2；
（3）药剂处理完毕的污染土壤运出固化稳定化修复车间，按照10-12宽，5-6m高打堆，然后采用防雨布进行苫盖养护2天后进行验收检测，按照每600立方米采集一个样品的采样频度进行检测分析，如果土壤中污染物含量低于修复目标值，则通过验收，如高于修复目标值，则再次进行步骤（2）药剂处理的步骤，直至最终验收合格；
（4）检验合格后的重金属污染土回填于规划回填区；重金属污染土回填于规划回填区时，采用阻隔的手段，阻断地下水淋滤造成对地下水环境的影响，在建设过程中对回填区进行防渗处理，隔绝厂区内地下水和外界水力联系；一年后再次检验回填于规划回填区稳定化后的污染土壤。
如图2和图3所示，所述的防渗处理为在回填土壤3的四周设置密封层，所述密封层由里向外依次为碎石保护层11、第一细沙保护层12、HDPE防渗层13、第二细沙保护层14和压实黏土层15，所述回填土壤的顶部上方设置有绿化用土层2，所述绿化用土层2种植有碱蓬，碱蓬收割后进行重金属的检测，再做处理。
如图1所示，所述重金属污染土壤的药剂处理和阶梯释放控制剂的制备是在固化稳定化修复车间进行的，所述固化稳定化修复车间包括密闭大棚4，所述密闭大棚4上设置有排气通道5，所述排气通道5上设置有引风机6，所述排气管道5连接布袋除尘器7，所述布袋除尘器7连接活性炭吸附罐8，所述活性炭吸附罐8外设置有检测口9。
实施例2
第二份污染土壤稳定化处理方法主要包括以下步骤：
（1）阶梯释放控制剂的制备
将纯丙烯酸液体以去离子水稀释20倍备用，称为基液A；
在58-62℃条件下将纯纤维素粉末溶解于去离子水制成纤维素悬浊液备用，所述纤维素粉末和去离子水的重量比为2:25；向纤维素悬浊液中投加粉煤灰和沸石制备成为基液B，所述纤维素悬浊液：粉煤灰：沸石的重量比为25:4:3；沸石的粒径为50-100目；
将基液A和基液B在65-70℃条件下进行混合，混合投加体积比基液A：基液B为32：67；混合投加之后进行搅拌，搅拌3个小时，混合悬浮液改性得到阶梯释放控制剂胶体作为阶梯释放控制剂；基液A和基液B混合以后的搅拌速度为80～100r/min；
（2）重金属污染土壤的药剂处理
重金属污染土壤进行筛分处理，筛分处理后的污染土壤粒径不大于50mm,向筛分处理后的污染土壤中加入稳定化药剂和阶梯释放控制剂进行充分搅拌混合，加入稳定化药剂的量为筛分处理后重金属污染土壤重量的0.3%，加入阶梯释放控制剂的量为筛分处理后重金属污染土壤重量的2%，药剂处理完毕；所述稳定剂为无机-有机复合材料稳定剂，所述无机-有机复合材料稳定剂包括堆肥、铁砂、石灰、绿肥、AM菌根和牛粪，所述堆肥：铁砂：石灰：绿肥：AM菌根：牛粪的质量比为 8:1:35:60:5:2；
（3）药剂处理完毕的污染土壤运出固化稳定化修复车间，按照10-12宽，5-6m高打堆，然后采用防雨布进行苫盖养护2天后进行验收检测，按照每600立方米采集一个样品的采样频度进行检测分析，如果土壤中污染物含量低于修复目标值，则通过验收，如高于修复目标值，则再次进行步骤（2）药剂处理的步骤，直至最终验收合格；
（4）检验合格后的重金属污染土回填于规划回填区；重金属污染土回填于规划回填区时，采用阻隔的手段，阻断地下水淋滤造成对地下水环境的影响，在建设过程中对回填区进行防渗处理，隔绝厂区内地下水和外界水力联系；一年后再次检验回填于规划回填区稳定化后的污染土壤。
如图2和图3所示，所述的防渗处理为在回填土壤3的四周设置密封层，所述密封层由里向外依次为碎石保护层11、第一细沙保护层12、HDPE防渗层13、第二细沙保护层14和压实黏土层15，所述回填土壤的顶部上方设置有绿化用土层2，所述绿化用土层2种植有碱蓬，碱蓬收割后进行重金属的检测，再做处理。
如图1所示，所述重金属污染土壤的药剂处理和阶梯释放控制剂的制备是在固化稳定化修复车间进行的，所述固化稳定化修复车间包括密闭大棚4，所述密闭大棚4上设置有排气通道5，所述排气通道5上设置有引风机6，所述排气管道5连接布袋除尘器7，所述布袋除尘器7连接活性炭吸附罐8，所述活性炭吸附罐8外设置有检测口9。
实施例3
第三份污染土壤稳定化处理方法主要包括以下步骤：
（1）阶梯释放控制剂的制备
将纯丙烯酸液体以去离子水稀释20倍备用，称为基液A；
在58-62℃条件下将纯纤维素粉末溶解于去离子水制成纤维素悬浊液备用，所述纤维素粉末和去离子水的重量比为2:25；向纤维素悬浊液中投加粉煤灰和沸石制备成为基液B，所述纤维素悬浊液：粉煤灰：沸石的重量比为25:4:3；沸石的粒径为50-100目；
将基液A和基液B在65-70℃条件下进行混合，混合投加体积比基液A：基液B为32：67；混合投加之后进行搅拌，搅拌3个小时，混合悬浮液改性得到阶梯释放控制剂胶体作为阶梯释放控制剂；基液A和基液B混合以后的搅拌速度为80～100r/min；
（2）重金属污染土壤的药剂处理
重金属污染土壤进行筛分处理，筛分处理后的污染土壤粒径不大于50mm,向筛分处理后的污染土壤中加入稳定化药剂和阶梯释放控制剂进行充分搅拌混合，加入稳定化药剂的量为筛分处理后重金属污染土壤重量的2%，加入阶梯释放控制剂的量为筛分处理后重金属污染土壤重量的2%，药剂处理完毕；所述稳定剂为无机-有机复合材料稳定剂，所述无机-有机复合材料稳定剂包括堆肥、铁砂、石灰、绿肥、AM菌根和牛粪，所述堆肥：铁砂：石灰：绿肥：AM菌根：牛粪的质量比为 8:1:35:60:5:2；
（3）药剂处理完毕的污染土壤运出固化稳定化修复车间，按照10-12宽，5-6m高打堆，然后采用防雨布进行苫盖养护2天后进行验收检测，按照每600立方米采集一个样品的采样频度进行检测分析，如果土壤中污染物含量低于修复目标值，则通过验收，如高于修复目标值，则再次进行步骤（2）药剂处理的步骤，直至最终验收合格；
（4）检验合格后的重金属污染土回填于规划回填区；重金属污染土回填于规划回填区时，采用阻隔的手段，阻断地下水淋滤造成对地下水环境的影响，在建设过程中对回填区进行防渗处理，隔绝厂区内地下水和外界水力联系；一年后再次检验回填于规划回填区稳定化后的污染土壤。
如图2和图3所示，所述的防渗处理为在回填土壤3的四周设置密封层，所述密封层由里向外依次为碎石保护层11、第一细沙保护层12、HDPE防渗层13、第二细沙保护层14和压实黏土层15，所述回填土壤的顶部上方设置有绿化用土层2，所述绿化用土层2种植有碱蓬，碱蓬收割后进行重金属的检测，再做处理。
如图1所示，所述重金属污染土壤的药剂处理和阶梯释放控制剂的制备是在固化稳定化修复车间进行的，所述固化稳定化修复车间包括密闭大棚4，所述密闭大棚4上设置有排气通道5，所述排气通道5上设置有引风机6，所述排气管道5连接布袋除尘器7，所述布袋除尘器7连接活性炭吸附罐8，所述活性炭吸附罐8外设置有检测口9。
对比例1
第四份污染土壤稳定化处理方法主要包括以下步骤：
（1）重金属污染土壤的药剂处理
重金属污染土壤进行筛分处理，筛分处理后的污染土壤粒径不大于50mm，向筛分处理后的污染土壤中加入稳定化药剂进行充分搅拌混合，加入稳定化药剂的量为筛分处理后重金属污染土壤重量的1%，药剂处理完毕；所述稳定剂为无机-有机复合材料稳定剂，所述无机-有机复合材料稳定剂包括堆肥、铁砂、石灰、绿肥、AM菌根和牛粪，所述堆肥：铁砂：石灰：绿肥：AM菌根：牛粪的质量比为 8:1:35:60:5:2；
（2）药剂处理完毕的污染土壤运出固化稳定化修复车间，按照10-12宽，5-6m高打堆，然后采用防雨布进行苫盖养护2天后进行验收检测，按照每600立方米采集一个样品的采样频度进行检测分析，；
（3）检测分析后的重金属污染土回填于规划回填区；重金属污染土回填于规划回填区时，采用阻隔的手段，阻断地下水淋滤造成对地下水环境的影响，在建设过程中对回填区进行防渗处理，隔绝厂区内地下水和外界水力联系；一年后再次检验回填于规划回填区稳定化后的污染土壤。
如图2和图3所示，所述的防渗处理为在回填土壤3的四周设置密封层，所述密封层由里向外依次为碎石保护层11、第一细沙保护层12、HDPE防渗层13、第二细沙保护层14和压实黏土层15，所述回填土壤的顶部上方设置有绿化用土层2，所述绿化用土层2种植有碱蓬，碱蓬收割后进行重金属的检测，再做处理。
如图1所示，所述重金属污染土壤的药剂处理和阶梯释放控制剂的制备是在固化稳定化修复车间进行的，所述固化稳定化修复车间包括密闭大棚4，所述密闭大棚4上设置有排气通道5，所述排气通道5上设置有引风机6，所述排气管道5连接布袋除尘器7，所述布袋除尘器7连接活性炭吸附罐8，所述活性炭吸附罐8外设置有检测口。
所述绿化用土层未检出铅、镉、铜、锌和镍。
表1 重金属污染土壤污染物检测数据表
注：修复目标值首先选取商业用地修复目标值中较严格标准。
在实施例1、实施例2和实施例3中的碱蓬均未检测出，在对比例1中的碱蓬中检测到微量锌和隔，因含量较小，没有计算出来。
从表1可以看出本发明能够达到修复目标，且修复效果稳定，在一年以后依然比较稳定，但是没有添加阶梯释放控制剂的稳定剂不仅修复效果较差，且修复的稳定性也比较差。
本发明实施例和对比例中药剂处理完毕后土壤含水率为30%，若低于含水率，则补充喷洒部分水至土壤的含水率为30%。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种阶梯释放型重金属污染土壤固化稳定化修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）阶梯释放控制剂的制备
将纯丙烯酸液体以去离子水稀释20倍备用，称为基液A；
在58-62℃条件下将纯纤维素粉末溶解于去离子水制成纤维素悬浊液备用，所述纤维素粉末和去离子水的重量比为2:23-28；向纤维素悬浊液中投加粉煤灰和沸石制备成为基液B，所述纤维素悬浊液：粉煤灰：沸石的重量比为25:3-4:3-4；
将基液A和基液B在65-70℃条件下进行混合，混合投加体积比基液A：基液B为30-35:65-70；混合投加之后进行搅拌，搅拌1-3个小时，混合悬浮液改性得到阶梯释放控制剂胶体作为阶梯释放控制剂；
（2）重金属污染土壤的药剂处理
重金属污染土壤进行筛分处理，筛分处理后的污染土壤粒径不大于50mm,向筛分处理后的污染土壤中加入稳定化药剂和阶梯释放控制剂进行充分搅拌混合，加入稳定化药剂的量为筛分处理后重金属污染土壤重量的0.3-2%，加入阶梯释放控制剂的量为筛分处理后重金属污染土壤重量的0.1-5%，药剂处理完毕；
（3）药剂处理完毕的污染土壤打堆，然后采用防雨布进行苫盖养护1-2天后进行验收检测，按照每500-600立方米采集一个样品的采样频度进行检测分析，如果土壤中污染物含量低于修复目标值，则通过验收，如高于修复目标值，则再次进行步骤（2）药剂处理的步骤，直至最终验收合格；
（4）检验合格后的重金属污染土回填于规划回填区。
2.根据权利要求1所述的一种阶梯释放型重金属污染土壤固化稳定化修复方法，其特征在于，所述沸石的粒径为50-100目。
3.根据权利要求1所述的一种阶梯释放型重金属污染土壤固化稳定化修复方法，其特征在于，基液A和基液B混合以后的搅拌速度为80～100r/min。
4.根据权利要求1所述的一种阶梯释放型重金属污染土壤固化稳定化修复方法，其特征在于，药剂处理完毕的污染土壤按照10-12宽，5-6m高打堆。
5.根据权利要求1所述的一种阶梯释放型重金属污染土壤固化稳定化修复方法，其特征在于，所述稳定剂为无机-有机复合材料稳定剂，所述无机-有机复合材料稳定剂包括堆肥、铁砂、石灰、绿肥、AM菌根和牛粪，所述堆肥：铁砂：石灰：绿肥：AM菌根：牛粪的质量比为8:1:35:60:5:2。
6.根据权利要求1所述的一种阶梯释放型重金属污染土壤固化稳定化修复方法，其特征在于，重金属污染土回填于规划回填区时，采用阻隔的手段，阻断地下水淋滤造成对地下水环境的影响，在建设过程中对回填区进行防渗处理，隔绝厂区内地下水和外界水力联系。
7.根据权利要求6所述的一种阶梯释放型重金属污染土壤固化稳定化修复方法，其特征在于，所述的防渗处理为在回填土壤的四周设置密封层，所述密封层由里向外依次为碎石保护层、第一细沙保护层、HDPE防渗层、第二细沙保护层和压实黏土层，所述回填土壤的顶部上方设置有绿化用土层，所述绿化用土层种植有碱蓬，碱蓬收割后进行重金属的检测，再做处理。
8.根据权利要求1所述的一种阶梯释放型重金属污染土壤固化稳定化修复方法，其特征在于，所述重金属污染土壤的药剂处理和阶梯释放控制剂的制备是在固化稳定化修复车间进行的，所述固化稳定化修复车间包括密闭大棚，所述密闭大棚上设置有排气通道，所述排气通道上设置有引风机，所述排气管道连接布袋除尘器，所述布袋除尘器连接活性炭吸附罐，所述活性炭吸附罐外设置有检测口。
9.根据权利要求1所述的一种阶梯释放型重金属污染土壤固化稳定化修复方法，其特征在于，所述的重金属污染土壤中的重金属为铜、铅、镉、砷、镍、锌、铬、钴、钒、锑、铊、锰、砷、汞和钡中的一种或几种组合。
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