CN110732549B - 重金属和农药复合性污染的土壤治理工艺 - Google Patents

重金属和农药复合性污染的土壤治理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供重金属和农药复合性污染的土壤治理工艺，重金属和农药复合性污染的土壤治理工艺，通过复配凝集剂，打开盐类与重金属的结合，利用螯合固化原理，与重金属发生置换，形成一个螯合环的反应，以及深度臭氧曝气，通过搅拌、曝气等物理方式将有机氮转变成无机氮，部分氨氮吹脱排除，大分子有机物断链为小分子有机物或无机物，被打捞或分解，以硫酸铁强化去磷效果，在臭氧配合复配凝集剂在治理中产生大量氧化性物质，从而利用氧化还原电位(ORP)的提高原理，最终改变底泥的性质(消除硫化铁、硫化锰、硫醇、硫醚等黑臭物质；调节钙、镁离子，消除底泥板结问题)，增加底泥的透水性及透气性，完成对受污染土壤的修复。

Description

重金属和农药复合性污染的土壤治理工艺
技术领域
本发明涉及重金属和农药复合性污染的土壤治理工艺。
背景技术
在目前我国工业场地土壤污染中主要的污染物就是重金属之间的复合污染、重金属与农药等有机污染物的污染，一旦土壤被这些复合污染物所污染，由于各种污染物之间存在一定的相互作用，会造成相关土壤环境与地下水环境发生变化，这也给工业场地的修复造成了严重的困难，针对于此，市面上出现各种修复工艺，但普遍存在工序长、成本高以及效果差的缺点，需改进。
发明内容
有鉴于此，本发明的在于提供重金属和农药复合性污染的土壤治理工艺，以解决上述至少一项问题。
重金属和农药复合性污染的土壤治理工艺，包括以下步骤：
1)干拌作业
将受污染的土壤输送至干拌机中，按质量计，加入土壤量1‰-3‰的复配凝集剂，包括阳离子型聚丙烯酰胺、硫酸铝、铁氧体及螯合促进剂，螯合促进剂，占土壤量0.2‰-0.4‰，组分包括5-20份铁粉、5-20份硫代硫酸钠、1-5份甲壳素、5-20份柠檬酸，搅拌；
2)搅拌作业
干拌作业后的土壤中加水调质成含水率80％-99.8％的泥水混合物，加水过程中添加干浒苔粉末，搅拌；
3)臭氧处理
将搅拌完成后的泥水混合物输送至曝气生物滤池，加入硫酸铁，臭氧曝气1-10h；
4)泥水分离。
进一步，复配凝集剂，包括阳离子型聚丙烯酰胺、硫酸铝、铁氧体及螯合促进剂，螯合促进剂，占土壤量0.2-0.4‰，组分包括5-20份铁粉、5-20份硫代硫酸钠、1-5份甲壳素、5-20份柠檬酸。
通过螯合促进剂，打开盐类与重金属的结合，利用螯合固化原理，与重金属发生置换，形成一个螯合环的反应，固化土壤中的重金属；利用干浒苔溶解后呈胶体的特性，率先吸附土壤中微小颗粒，同时浒苔溶液的胶体特性有效避免铁氧体颗粒发生共聚的现象，从而使铁氧体分散更均匀，再通过无机絮凝剂硫酸铝进行絮凝，铁氧体通过铝多价离子的交联作用进行凝集，交联后固体漂浮物汇总磁性粉体，阳离子聚丙烯酰胺架桥以及吸附卷扫交联后的固体漂浮物以及土壤中颗粒，继而通过磁力牵扯形成更大的高比重漂浮物，进一步促进固液分离。
含氮污染物去除：进行深度臭氧曝气，有机氮转变成无机氮，部分转换成氮气排除，通过搅拌、曝气等物理方式将部分氨氮吹脱排除，微生物的生长利用。
有机物及总磷的去除，以及氧化还原提高：臭氧曝气中，大分子有机物断链为小分子有机物或无机物，部分转换成无机物，部分分解为油类物质浮出水面(通过人工、机械打捞等形式去除)，部分作为碳源，沉降曝气池底，被微生物等分解吸收，以硫酸铁强化去磷效果，在臭氧作用下，二价铁变为三价铁，与磷酸根形成絮体沉淀物，具有截留和吸附的作用；臭氧，复配凝集剂在治理反应过程中产生大量氧化性物质，使其具备一定的氧化性，从而利用氧化还原电位(ORP)的提高原理改变底泥的性质(消除硫化铁、硫化锰、硫醇、硫醚等黑臭物质；调节钙、镁离子，消除底泥板结问题)，增加底泥的透水性及透气性，最终完成对受污染土地的修复。
并且，采用浒苔作为处理方法的原材料，实现对浒苔的充分利用，符合环保需求。
进一步，按质量计，复配凝集剂中包括1-3份阳离子型聚丙烯酰胺、15-19份硫酸铝、1-3份铁氧体。
进一步，阳离子型聚丙烯酰胺的分子量为1200万-1800万。
进一步，搅拌作业中，加水同时添加土壤量2％-5％的干浒苔粉末，浒苔的含水率低于20％。
进一步，搅拌作业中，采用三组搅拌机串联作业，第一个搅拌机搅拌速率：20-500r/min，第二个搅拌机搅拌速度为50-400r/min；第三个搅拌机搅拌速度为40-300r/min，搅拌总时长3-30min。
更佳地，干拌作业中，搅拌时长3-30min。
进一步，按质量计，硫酸铁加入量为土壤量的0.1‰-0.3‰。
进一步，泥水分离后的水液输送至净水池，添加复配凝集剂及干浒苔粉末，按质量计，复配凝集剂占水液量的0.1-0.3‰，其中螯合促进剂占水液量0.02‰-0.04‰，干浒苔粉末占水液量0.2％-0.5％。
进一步，通过筛分器进行泥水分离，分离后的泥自然风化处理。
本发明的有益效果：经过本工艺治理的土壤，其土壤中重金属指标低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)GB15618-2018》中的风险筛选值；土壤中挥发性和半挥发性有机物低于《土壤环境质量建设地土壤污染风险管控标准(试行)GB36600-2018》中的第一类用地筛选值；治理用水达到一级B的标准。
附图说明
图1：本治理工艺流程图。
具体实施方式
以下结合实施例及附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。
一、具体实施
实施例1
参照图1,重金属和农药复合性污染的土壤治理工艺，包括以下步骤：
1)干拌作业
通过输送机将受污染的土壤输送至干拌机中，按质量计，加入土壤量1‰的复配凝集剂，包括占土壤量0.8‰的阳离子型聚丙烯酰胺、硫酸铝及铁氧体，三者彼此之间比例：1份分子量1200万的阳离子型聚丙烯酰胺、15份硫酸铝、1份铁氧体及螯合促进剂，螯合促进剂，占土壤量0.2‰，组分包括5份铁粉、5份硫代硫酸钠、1份甲壳素、5份柠檬酸，搅拌3min；
2)搅拌作业
干拌作业后的土壤中加水调质成含水率80％-99.8％的泥水混合物，加水过程中添加占土壤量2％的干浒苔粉末，本干浒苔粉末制备过程如下：烘干至含水率低于20％，粉碎至30目，搅拌10min；
3)臭氧处理
将搅拌完成后的泥水混合物输送至曝气生物滤池，加入硫酸铁，为土壤量的0.1‰，臭氧曝气1h，滤池中采用三组搅拌机串联作业，第一个搅拌机搅拌速率：20r/min，第二个搅拌机搅拌速度为50r/min；第三个搅拌机搅拌速度为40r/min，搅拌总时长3min；
4)泥水分离，通过筛分器进行泥水分离，其中泥通过自然风化处理，含水率下降为20％-30％，水输送至净化池，投加添加复配凝集剂及干浒苔粉末，按质量计，复配凝集剂占水液量的0.1‰，螯合促进剂占土壤量0.02‰，干浒苔粉末占水液量0.2％，进行搅拌，净化处理后，用筛分器泥水分离，分离出来的泥土自然分开，分离出的水用作搅拌作业回用水。
实施例2
重金属和农药复合性污染的土壤治理工艺，包括以下步骤：
1)干拌作业
通过输送机将受污染的土壤输送至干拌机中，按质量计，加入土壤量3‰的复配凝集剂，包括阳离子型聚丙烯酰胺、硫酸铝及铁氧体，三者彼此之间比例：3份分子量1800万的阳离子型聚丙烯酰胺、19份硫酸铝、3份铁氧体及螯合促进剂，螯合促进剂，占土壤量0.4‰，组分包括20份铁粉、20份硫代硫酸钠、5份甲壳素、20份柠檬酸，搅拌30min；
2)搅拌作业
干拌作业后的土壤中加水调质成含水率80％-99.8％的泥水混合物，加水过程中添加占土壤量5％的干浒苔粉末，本干浒苔粉末制备过程如下：烘干至含水率低于20％，粉碎至30目，搅拌10min；
3)臭氧处理
将搅拌完成后的泥水混合物输送至曝气生物滤池，加入硫酸铁，为土壤量的0.3‰，臭氧曝气10h，滤池中采用三组搅拌机串联作业，第一个搅拌机搅拌速率：200r/min，第二个搅拌机搅拌速度为150r/min；第三个搅拌机搅拌速度为180r/min，搅拌总时长30min；
4)泥水分离，通过筛分器进行泥水分离，其中泥通过自然风化处理，含水率下降为20％-30％，水输送至净化池，投加添加复配凝集剂及干浒苔粉末，按质量计，复配凝集剂占水液量的0.3‰，其中螯合促进剂占土壤量0.04‰，干浒苔粉末占水液量0.5％，进行搅拌，净化处理后，用筛分器泥水分离，分离出来的泥土自然分开，分离出的水用作搅拌作业回用水。
实施例3
重金属和农药复合性污染的土壤治理工艺，包括以下步骤：
1)干拌作业
通过输送机将受污染的土壤输送至干拌机中，按质量计，加入土壤量2‰的复配凝集剂，包括阳离子型聚丙烯酰胺、硫酸铝及铁氧体，三者彼此之间比例：2份分子量1800万的阳离子型聚丙烯酰胺、17份硫酸铝、2份铁氧体及螯合促进剂，螯合促进剂，占土壤量0.3‰，组分包括10份铁粉、12份硫代硫酸钠、3份甲壳素、14份柠檬酸，搅拌20min；
2)搅拌作业
干拌作业后的土壤中加水调质成含水率80％-99.8％的泥水混合物，加水过程中添加占土壤量3％的干浒苔粉末，本干浒苔粉末制备过程如下：烘干至含水率低于20％，粉碎至30目，搅拌10min；
3)臭氧处理
将搅拌完成后的泥水混合物输送至曝气生物滤池，加入硫酸铁，为土壤量的0.2‰，臭氧曝气5h，滤池中采用三组搅拌机串联作业，第一个搅拌机搅拌速率：80r/min，第二个搅拌机搅拌速度为150r/min；第三个搅拌机搅拌速度为200r/min，搅拌总时长20min；
4)泥水分离，通过筛分器进行泥水分离，其中泥通过自然风化处理，含水率下降为20％-30％，水输送至净化池，投加添加复配凝集剂及干浒苔粉末，按质量计，复配凝集剂占水液量的0.2‰，其中螯合促进剂占土壤量0.03‰，干浒苔粉末占水液量0.3％，进行搅拌，净化处理后，用筛分器泥水分离，分离出来的泥土自然分开，分离出的水用作搅拌作业回用水。
二、检测样本
经检测，上述实施例治理后的土壤中重金属指标低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)GB15618-2018》中的风险筛选值；土壤中挥发性和半挥发性有机物低于《土壤环境质量建设地土壤污染风险管控标准(试行)GB36600-2018》中的第一类用地筛选值；治理用水达到一级B的标准，即净化处理后用作搅拌作业回用水。
更具体而言，其中上述实施例中采取的土壤处理前1.本底污染物八项重金属中砷污染较为严重、其次为镍、铅；经处理后指标满足《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)(GB36600-2018)，具体参见下表：
(1)砷(As)
Figure GDA0002298326280000061
(2)镍(Ni)
Figure GDA0002298326280000062
(3)铅
Figure GDA0002298326280000063
Figure GDA0002298326280000071
2.挥发性有机污染物
挥发性有机污染物乙苯(处理最大值524mg/L)、间&对-二甲苯超标(处理最大值385mg/L)，经处理后低于检测值下限(ND)。
3.有机农药残留污染物
有机农药残留指标中p,p'-DDE(处理最大值3.94mg/L)、α-六六六(处理最大值0.207mg/L)，经处理后低于检测值下限(ND)。
当然，以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (1)

1.重金属和农药复合性污染的土壤治理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)干拌作业
通过输送机将受污染的土壤输送至干拌机中，按质量计，加入土壤量1‰的复配凝集剂，所述复配凝集剂包括阳离子型聚丙烯酰胺、硫酸铝、铁氧体及螯合促进剂；其中，所述阳离子型聚丙烯酰胺、硫酸铝、铁氧体三者占土壤量0.8‰；所述阳离子型聚丙烯酰胺、硫酸铝、铁氧体三者彼此之间比例为：1份分子量1200万的阳离子型聚丙烯酰胺、15份硫酸铝、1份铁氧体；所述螯合促进剂占土壤量0.2‰，其组分包括5份铁粉、5份硫代硫酸钠、1份甲壳素、5份柠檬酸，搅拌3min；
2)搅拌作业
干拌作业后的土壤中加水调制 成含水率80％-99.8％的泥水混合物，加水过程中添加占土壤量2％的干浒苔粉末，干浒苔粉末制备过程如下：烘干至含水率低于20％，粉碎至30目，搅拌10min；
3)臭氧处理
将搅拌完成后的泥水混合物输送至曝气生物滤池，加入硫酸铁，为土壤量的0.1‰，臭氧曝气1h，滤池中采用三组搅拌机串联作业，第一个搅拌机搅拌速率：20r/min，第二个搅拌机搅拌速度为50r/min；第三个搅拌机搅拌速度为40r/min，搅拌总时长3min；
4)泥水分离
通过筛分器进行泥水分离，其中泥通过自然风化处理，含水率下降为20％-30％，水输送至净化池，投加复配凝集剂及干浒苔粉末，按质量计，所述复配凝集剂占水液量的0.1‰，其中，所述复配凝集剂中的螯合促进剂占水液量0.02‰；所述干浒苔粉末占水液量0.2％，进行搅拌，净化处理后，用筛分器泥水分离，分离出来的泥土自然风化，分离出的水用作搅拌作业回用水。
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