CN110605297A - 一种酸性重金属污染土壤淋洗修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种酸性重金属污染土壤淋洗修复方法，其包括取样分类、淋洗处理、钝化养护和除臭处理等步骤。通过对土壤的污染成分进行分析，将土壤进行分类，从而采用不同的处理方式，对于重度污染土壤需要先将土壤中的重金属物质进行淋洗处理，待重金属物质含量降低后在土壤中加入修复材料进行钝化养护。对于中度和轻度污染的土壤可以直接在土壤中混入修复材料进行钝化养护。本发明具有采用多种修复方法综合治理以改善修复质量的效果。

Description

一种酸性重金属污染土壤淋洗修复方法

技术领域

本发明涉及土壤污染处理领域，尤其是涉及一种酸性重金属污染土壤淋洗修复方法。

背景技术

土壤的污染是指人类活动所产生的有害物质不断进入到土壤中从而使得土壤的成分和性质发生变异的现象，土壤本身对外来的污染物具有一定的自净能力，但是当外来污染物的含量超出了土壤本身的自净能力时，土壤本身的性质发生恶性变异，带来的危害一般有，降低农作物的质量和产量，污染周边地下水，释放有毒气体，从而使得土壤无法被人类利用且土壤周边难以供人类居住生活。而在所有种类的污染物中，重金属物质对土壤的污染尤为严重且最为难以清除。据报道，我国目前受到镉、汞、铅等重金属物质污染的耕地面积高达2000万公顷，约占我国总耕地面积的20%。重金属污染的源头主要来自于工业三废的排放，即废气、废水和废物的排放。

广义上，重金属定义为密度在4.0g/cm³及以上的60种金属，或密度在5.0g/cm³及以上的45种金属，具体到环境污染领域，则一般指生物毒性较大的汞、铅、铬、锌、铜等元素，其中还包括砷元素，砷虽然为非金属元素，但由于其性质与重金属较为相似，因此一般也将其纳入重金属污染物的研究范畴。

现有技术中，重金属污染土壤修复技术主要分为物理修复、化学修复和生物修复三种方式。其中物理修复方式一般是利用重金属离子在土壤种迁移速度相对较慢的特点，从而将含有重金属的土壤直接转移，或将重金属物质直接转移以达到修复目的的一种修复技术。化学修复方式则主要是采用改良剂与重金属离子之间产生化学反应从而对土壤种的重金属物质进行固定和分离提取，从而达到去除重金属污染物的目的。生物修复方式则是一种较为新型的修复技术，其一般是采用微生物或植物对土壤中的重金属物质进行自然分解或固定，作为一种高效、安全且持久的环境友好型治理技术，被广泛应用于如今的土壤修复工程中。

上述现有技术方案存在以下缺陷：在实际的土壤处理过程中，采用单一的处理方式往往难以达到最优的处理效果，如对于污染程度较重的土壤，仅采用化学或物理处理的方法很容易导致化学物质添加过量而产生二次污染，若仅采用生物处理方法则容易导致处理的时间大大延长且难以处理完全；对于污染程度较轻的污染，若采用化学或物理的处理方式，则容易导致产生二次污染的风险提升且增加经济成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种酸性重金属污染土壤淋洗修复方法，具有采用多种修复方法综合治理以改善修复效果的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种酸性重金属污染土壤淋洗修复方法，包括如下步骤，

S1：对需要进行污染处理的土壤进行取样，对土样进行检测，从而测定土壤种整体的污染物含量及污染物种类的情况，并依据实际的污染状况将土壤进行分类；

S2：根据土壤中的污染物含量将土壤分为重度污染土壤、中度污染土壤和轻度污染土壤；本方法适用于整体pH值小于5.5的土壤修复；

S3：对于重度污染土壤，需先对土壤进行淋洗处理，随后在土壤中加入修复材料对土壤进行钝化养护；对于中度污染土壤和轻度污染土壤，可直接在土壤中加入修复材料并混合，对土壤进行钝化养护；

S4：钝化处理结束后，再对处理完成的土壤进行取样分析，当土壤中的污染物含量和pH值处于正常水平时，则视为处理完成，若处理后的土壤仍不能达标，则参照S3对土壤进行二次处理；

S5：处理完成后，在土壤表面喷洒生物除臭剂。

通过采用上述技术方案，通过对土壤的污染成分进行分析，将土壤进行分类，从而采用不同的处理方式，对于重度污染土壤需要先将土壤中的重金属物质进行淋洗处理，待重金属物质含量降低后在土壤中加入修复材料进行钝化养护。对于中度和轻度污染的土壤可以直接在土壤中混入修复材料进行钝化养护。处理完成后进行二次的取样分析可以对土壤的处理情况进行有效把控和验收，喷洒生物除臭剂可以对处理后难以被彻底消除的异味进行去除，使得土壤周边适宜人类活动。

本发明进一步设置为，S2中，土壤污染程度的判定标准为，以GB15618-1995作为参考标准，土壤中各重金属元素含量大于或等于三级标准值时，判定土壤为重度污染土壤；当土壤中各重金属元素含量处于二级标准值范围内时，判定土壤为中度污染土壤；当土壤中各重金属元素含量小于或等于一级标准值时，判定土壤为轻度污染土壤。

通过采用上述技术方案，可以有效对土壤的污染情况进行分类。

本发明进一步设置为，S2中，土壤整体污染情况的判定由所有重金属离子中质量占比最高的三种重金属离子进行确定，三种重金属离子中各种重金属离子对于所有重金属离子的占比需要达到15%以上，三种重金属离子的整体质量对于所有重金属离子的占比需要达到60%以上，土壤的整体污染情况的划分由上述三种重金属离子中处于相同划分范围的重金属离子确定。

通过采用上述技术方案，土壤中往往含有多种种类的重金属污染物，有的重金属污染物超过了三级标准值，有的重金属污染物则达不到三级标准值。采用上述方法可以简单快捷的对土壤的整体污染情况进行判断。举例说明，若土样中测得的重金属离子中汞占比20%，铅占比30%，铬占比30%，锌占比10%，铜占比10%，则以汞、铅和铬三种重金属元素作为判比标准。其中，汞和铅若均处于二级标准值范围内，则不考虑铬处于何种标准值范围内，将该种土壤划分为中度污染土壤。

本发明进一步设置为，S3中，淋洗处理的具体方法为，先向土壤中注水使得土壤的水分含量达到50%至60%，随后在土壤中混合入淋洗添加剂，添加完毕后将通电导体插入至土壤内与土壤接触，通电导体的插入深度为50至80厘米，每个通电导体的处理范围为9至16平方米的正方形区域，处理时间依据重度污染土壤、重度污染土壤和轻度污染土壤划分为8至12小时、5至8小时及2至4小时。

通过采用上述技术方案，在土壤种注水一方面可以提高土壤的流动性，使得土壤中各部分污染物质的分布均匀；另一方面也可使得通电导体在土壤中的导电性能提升，从而达到更好的处理效果。

本发明进一步设置为，淋洗添加剂的添加方法为，先将待处理的土壤均匀分布成若干2米×2米的方块区域，并使用无人机在每个区域撒放等量的淋洗添加剂。

通过采用上述技术方案，使用区域划分和无人机喷洒的方式可以使得淋洗添加剂的添加更加均匀，并减少了人力的投入。若采用传统的喷洒方式，则需要使用人工或者大型机械进行喷洒，由于重金属污染土地中含有大量的有毒物质，被人体吸收后容易对人体带来不可逆的损害，故采用无人机喷洒的方式还可以降低人受到的健康安全隐患。

本发明进一步设置为，所述淋洗添加剂包括化学淋洗液及微生物淋洗液，所述化学淋洗液包括质量占比为70%至80%的无机酸溶液、20%至30%的有机酸溶液及1%至5%的EDAT和IDDS混合物。

通过采用上述技术方案，可以使得土壤中的不可溶性重金属成分受到酸性物质的作用形成可在水体中自由移动的离子，便于通电导体对金属离子进行处理。

本发明进一步设置为，所述微生物淋洗液包括埃希氏菌、芽孢杆菌、亚硝酸菌、乳酸菌类菌和酵母类菌，所述微生物淋洗液中各类菌种的含量比为，埃希氏菌：芽孢杆菌：亚硝酸菌：乳酸菌类菌：酵母类菌=1：1：2：1：1。

通过采用上述技术方案，埃希氏菌和芽孢杆菌属于反硝化细菌，亚硝酸菌属于硝化细菌，而乳酸菌类菌和酵母类菌为综合菌种，三者共同作用可以将土壤中的有机物进行分解处理，降低土壤中的碳含量和酸性，同时微生物在处理的过程中可以产生大量的金属离子，可以进一步丰富土壤中的离子含量，从而改善通电导体的工作环境，提高处理效果。

本发明进一步设置为，S3中，修复材料包括质量占比为30%至40%的钢渣、10%至20%的煤灰，10%至20%的流态化污泥，10%至20%的废硅泥，10%至20%的有机肥料，其中流态化污泥的含水量为60%至70%。

通过采用上述技术方案，修复材料的加入可以减少由于淋洗处理过程带来的土壤养分流失和土壤过度酸化的问题，使得土壤处理后酸碱值归于平衡，提高土壤的稳固程度，增强土地的肥力，从而便于土壤处理后的再次使用。

本发明进一步设置为，修复材料的具体制造方法为，将钢渣、煤灰、有机肥料和废硅泥进行压滤干燥处理，使得这三种原料的含水量在2%至4%之间，随后对钢渣、煤灰、有机肥料和废硅泥的混合物进行粉碎处理并形成粒径小于1毫米的碎块，随后将混合物碎块加入至流态化污泥中进行搅拌，搅拌转速为60至70转/分，搅拌时间为5至10分钟，搅拌结束后的修复材料需在4小时内投入使用。

通过采用上述技术方案，可以使得各材料组分得到充分的混合，流态化污泥的加入可以便于搅拌持续进行，并且使得材料中各组分的混合程度更加均匀。修复材料在搅拌完成后需要及时投入使用，减少其内部组分由于重力作用而发生沉降，越是均匀的修复材料可以达到更好的修复效果。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.通过提前对土壤进行取样分析从而采取不同处理方式，能够起到有效改善土壤处理质量的效果；

2.通过采用化学淋洗液和微生物淋洗液，能够起到便于重金属离子快速分离和改善土壤质量的效果；

3.通过添加修复材料，能够起到减少土壤养分流失和土壤过度酸化的效果。

具体实施方式

以下对本发明作进一步详细说明。

本发明公开了一种酸性重金属污染土壤淋洗修复方法，包括如下步骤，

S1：对需要进行污染处理的土壤进行取样，对土样进行检测，从而测定土壤种整体的污染物含量及污染物种类的情况，并依据实际的污染状况将土壤进行分类；

S2：根据土壤中的污染物含量将土壤分为重度污染土壤、中度污染土壤和轻度污染土壤；本方法适用于整体pH值小于5.5的土壤修复；

S3：对于重度污染土壤，需先对土壤进行淋洗处理，随后在土壤中加入修复材料对土壤进行钝化养护；对于中度污染土壤和轻度污染土壤，可直接在土壤中加入修复材料并混合，对土壤进行钝化养护；

S4：钝化处理结束后，再对处理完成的土壤进行取样分析，当土壤中的污染物含量和pH值处于正常水平时，则视为处理完成，若处理后的土壤仍不能达标，则参照S3对土壤进行二次处理；

S5：处理完成后，在土壤表面喷洒生物除臭剂。

土壤污染程度的判定标准为：以GB15618-1995作为参考标准，土壤中各重金属元素含量大于或等于三级标准值时，判定土壤为重度污染土壤；当土壤中各重金属元素含量处于二级标准值范围内时，判定土壤为中度污染土壤；当土壤中各重金属元素含量小于或等于一级标准值时，判定土壤为轻度污染土壤。实际过程中，土壤中往往含有多种种类的重金属污染物，有的重金属污染物超过了三级标准值，有的重金属污染物则达不到三级标准值。为方便对土壤的污染程度进行快速便捷的划分，采用如下的判断方法：

土壤整体污染情况的判定由所有重金属离子中质量占比最高的三种重金属离子进行确定，三种重金属离子中各种重金属离子对于所有重金属离子的占比需要达到15%以上，三种重金属离子的整体质量对于所有重金属离子的占比需要达到60%以上，土壤的整体污染情况的划分由上述三种重金属离子中处于相同划分范围的重金属离子确定。举例说明，若土样中测得的重金属离子中汞占比20%，铅占比30%，铬占比30%，锌占比10%，铜占比10%，则以汞、铅和铬三种重金属元素作为判比标准。其中，汞和铅若均处于二级标准值范围内，则不考虑铬处于何种标准值范围内，将该种土壤划分为中度污染土壤。

淋洗处理的具体方法为，先向土壤中注水使得土壤的水分含量达到50%至60%，随后在土壤中混合入淋洗添加剂，添加完毕后将通电导体插入至土壤内与土壤接触，通电导体的插入深度为50至80厘米，每个通电导体的处理范围为9至16平方米的正方形区域，处理时间依据重度污染土壤、重度污染土壤和轻度污染土壤划分为8至12小时、5至8小时及2至4小时。在土壤种注水一方面可以提高土壤的流动性，使得土壤中各部分污染物质的分布均匀；另一方面也可使得通电导体在土壤中的导电性能提升，从而达到更好的处理效果。

所述淋洗添加剂包括化学淋洗液及微生物淋洗液，所述化学淋洗液包括质量占比为70%至80%的无机酸溶液、20%至30%的有机酸溶液及1%至5%的EDAT和IDDS混合物。所述微生物淋洗液包括埃希氏菌、芽孢杆菌、亚硝酸菌、乳酸菌类菌和酵母类菌，所述微生物淋洗液中各类菌种的含量比为，埃希氏菌：芽孢杆菌：亚硝酸菌：乳酸菌类菌：酵母类菌=1：1：2：1：1。淋洗添加剂建议采用无人机喷洒的方式，采用无人机喷洒可以使得淋洗添加剂的添加分布更加均匀，减少人力投入，同时可以减少人体受到污染物质损害的可能性。

修复材料包括质量占比为30%至40%的钢渣、10%至20%的煤灰，10%至20%的流态化污泥，10%至20%的废硅泥，10%至20%的有机肥料，其中流态化污泥的含水量为60%至70%。修复材料的具体制造方法为，将钢渣、煤灰、有机肥料和废硅泥进行压滤干燥处理，使得这三种原料的含水量在2%至4%之间，随后对钢渣、煤灰、有机肥料和废硅泥的混合物进行粉碎处理并形成粒径小于1毫米的碎块，随后将混合物碎块加入至流态化污泥中进行搅拌，搅拌转速为60至70转/分，搅拌时间为5至10分钟。搅拌结束后的修复材料需在4小时内投入使用，可以减少其内部组分由于重力作用而发生沉降的情况，越是均匀的修复材料可以达到更好的修复效果。流态化污泥的加入可以便于搅拌持续进行，并且使得材料中各组分的混合程度更加均匀。

本实施例的实施原理为：通过对土壤的污染成分进行分析，将土壤进行分类，从而采用不同的处理方式，对于重度污染土壤需要先将土壤中的重金属物质进行淋洗处理，待重金属物质含量降低后在土壤中加入修复材料进行钝化养护。对于中度和轻度污染的土壤可以直接在土壤中混入修复材料进行钝化养护。处理完成后进行二次的取样分析可以对土壤的处理情况进行有效把控和验收，喷洒生物除臭剂可以对处理后难以被彻底消除的异味进行去除，使得土壤周边适宜人类活动。

在土壤中添加淋洗添加剂后，土壤内的污染物质在淋洗添加剂的作用下可以分解为溶于水的金属离子，随着土壤中原本存在的金属离子，在通电导体的作用下，通过电渗流和电迁移的作用快速地移出土壤，从而达到去除重金属离子的效果。

淋洗后需要在土壤中添加修复材料，修复材料的加入可以减少由于淋洗处理过程带来的土壤养分流失和土壤过度酸化的问题，使得土壤处理后酸碱值归于平衡，提高土壤的稳固程度，增强土地的肥力，从而便于土壤处理后的再次使用。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种酸性重金属污染土壤淋洗修复方法，其特征在于：包括如下步骤，

S1：对需要进行污染处理的土壤进行取样，对土样进行检测，从而测定土壤种整体的污染物含量及污染物种类的情况，并依据实际的污染状况将土壤进行分类；

S2：根据土壤中的污染物含量将土壤分为重度污染土壤、中度污染土壤和轻度污染土壤；本方法适用于整体pH值小于5.5的土壤修复；

S3：对于重度污染土壤，需先对土壤进行淋洗处理，随后在土壤中加入修复材料对土壤进行钝化养护；对于中度污染土壤和轻度污染土壤，可直接在土壤中加入修复材料并混合，对土壤进行钝化养护；

S4：钝化处理结束后，再对处理完成的土壤进行取样分析，当土壤中的污染物含量和pH值处于正常水平时，则视为处理完成，若处理后的土壤仍不能达标，则参照S3对土壤进行二次处理；

S5：处理完成后，在土壤表面喷洒生物除臭剂。

2.根据权利要求1所述的一种酸性重金属污染土壤淋洗修复方法，其特征在于：S2中，土壤污染程度的判定标准为，以GB15618-1995作为参考标准，土壤中各重金属元素含量大于或等于三级标准值时，判定土壤为重度污染土壤；当土壤中各重金属元素含量处于二级标准值范围内时，判定土壤为中度污染土壤；当土壤中各重金属元素含量小于或等于一级标准值时，判定土壤为轻度污染土壤。

3.根据权利要求2所述的一种酸性重金属污染土壤淋洗修复方法，其特征在于：S2中，土壤整体污染情况的判定由所有重金属离子中质量占比最高的三种重金属离子进行确定，三种重金属离子中各种重金属离子对于所有重金属离子的占比需要达到15%以上，三种重金属离子的整体质量对于所有重金属离子的占比需要达到60%以上。

4.根据权利要求1所述的一种酸性重金属污染土壤淋洗修复方法，其特征在于：S3中，淋洗处理的具体方法为，先向土壤中注水使得土壤的水分含量达到50%至60%，随后在土壤中混合入淋洗添加剂，添加完毕后将通电导体插入至土壤内与土壤接触，通电导体的插入深度为50至80厘米，每个通电导体的处理范围为9至16平方米的正方形区域，处理时间依据重度污染土壤、重度污染土壤和轻度污染土壤划分为8至12小时、5至8小时及2至4小时。

5.根据权利要求4所述的一种酸性重金属污染土壤淋洗修复方法，其特征在于：淋洗添加剂的添加方法为，先将待处理的土壤均匀分布成若干2米×2米的方块区域，并使用无人机在每个区域撒放等量的淋洗添加剂。

6.根据权利要求5所述的一种酸性重金属污染土壤淋洗修复方法，其特征在于：所述淋洗添加剂包括化学淋洗液及微生物淋洗液，所述化学淋洗液包括质量占比为70%至80%的无机酸溶液、20%至30%的有机酸溶液及1%至5%的EDAT和IDDS混合物。

7.根据权利要求6所述的一种酸性重金属污染土壤淋洗修复方法，其特征在于：所述微生物淋洗液包括埃希氏菌、芽孢杆菌、亚硝酸菌、乳酸菌类菌和酵母类菌，所述微生物淋洗液中各类菌种的含量比为，埃希氏菌：芽孢杆菌：亚硝酸菌：乳酸菌类菌：酵母类菌=1：1：2：1：1。

8.根据权利要求1所述的一种酸性重金属污染土壤淋洗修复方法，其特征在于：S3中，修复材料包括质量占比为30%至40%的钢渣、10%至20%的煤灰，10%至20%的流态化污泥，10%至20%的废硅泥，10%至20%的有机肥料，其中流态化污泥的含水量为60%至70%。

9.根据权利要求8所述的一种酸性重金属污染土壤淋洗修复方法，其特征在于：修复材料的具体制造方法为，将钢渣、煤灰、有机肥料和废硅泥进行压滤干燥处理，使得这三种原料的含水量在2%至4%之间，随后对钢渣、煤灰、有机肥料和废硅泥的混合物进行粉碎处理并形成粒径小于1毫米的碎块，随后将混合物碎块加入至流态化污泥中进行搅拌，搅拌转速为60至70转/分，搅拌时间为5至10分钟，搅拌结束后的修复材料需在4小时内投入使用。