CN111072237A

CN111072237A - 一种砷污染河湖底泥处理方法

Info

Publication number: CN111072237A
Application number: CN201911258889.2A
Authority: CN
Inventors: 邓绍坡; 张舒; 吕正勇; 闵玉涛; 任贝; 李淑彩; 甄胜利; 刘泽军
Original assignee: Beijing Geoenviron Engineering and Technology Inc
Current assignee: Beijing Geoenviron Engineering and Technology Inc
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2020-04-28

Abstract

本发明公开了一种砷污染河湖底泥处理方法。该砷污染河湖底泥处理方法包括：1)将砷污染河湖底泥进行脱水，使砷污染河湖底泥的含水率≤79％；2)将脱水后的砷污染河湖底泥与稳定化药剂混合进行稳定化处理并进行第一养护，所述稳定化药剂包括氯化铁、CaO和膨润土；3)将进行第一养护后的砷污染河湖底泥与固化剂混合进行固化处置并进行第二养护，所述固化剂包括硅酸盐水泥和水玻璃。本发明适用于各类河湖底泥及污水处理产生污泥，污泥经处理后理化性质稳定，无毒无害，可多途径资源化利用。

Description

一种砷污染河湖底泥处理方法

技术领域

本发明属于环保技术领域，更具体地，涉及一种砷污染河湖底泥处理方法。

背景技术

砷是一种类金属元素，广泛存在于自然界，已发现了数百种的砷矿物，砷主要以硫化物的形式与铜、铅、镍等硫化矿物共存，砷由于其特殊的性质，可以作为合金材料应用于军事工业和零部件制造、半导体生产、医药卫生等领域，在其长期的生产和应用中，会对土壤、水体及河湖底泥环境造成一定的污染。工业生产活动包括含砷金属矿产的开采与冶炼、化石燃料焚烧、半导体生产等过程中，因大量酸性废水的排放、含砷尾矿及废渣的抛弃，经雨水重新淋溶进入周边水体，在长期排放过程中，砷在河湖底泥中不断累积，使得河湖底泥受到不同程度的污染，同时底泥中的砷经重新溶出也会进一步污染地表水。人类饮用砷污染水源或者长期食用含砷的粮食作用会导致砷慢性中毒，砷通过食物链进入人体后会在人体内富集，最终引发多种健康问题，包括皮肤癌、肺癌、膀胱癌、肝癌和肾癌，以及对心血管、神经系统、血液系统、肾脏和呼吸系统均有不利的影响。因此，亟需提供一种简单、高效的方法对砷污染河湖底泥进行治理。

发明内容

本发明旨在提供一种砷污染河湖底泥固化稳定化处置方法，拟对砷污染底泥的脱水、稳定化处理与固化处理，合理选择脱水方法与固化稳定化药剂，最终得到指导砷污染河湖底泥固化稳定化处理施工的方法与流程，确保修复效果同时也为后续风险管控提供便利。

为了实现上述目的，本发明提供一种砷污染河湖底泥处理方法，该砷污染河湖底泥处理方法包括：

1)将砷污染河湖底泥进行脱水，使砷污染河湖底泥的含水率≤79％；

2)将脱水后的砷污染河湖底泥与稳定化药剂混合进行稳定化处理并进行第一养护，所述稳定化药剂包括氯化铁、CaO和膨润土；

3)将进行第一养护后的砷污染河湖底泥与固化剂混合进行固化处置并进行第二养护，所述固化剂包括硅酸盐水泥和水玻璃。

作为优选方案，步骤1)中，所述脱水的方式为重力脱水。通常在建设底部存在一定坡度且配套排水筛管的防渗脱水场地直接进行，或者说该脱水的场地为具有防渗、排水功能的重力脱水场地，本领域技术人员可根据需要进行设计。

根据本发明，脱水前，通常砷污染河湖底泥的含水率为88-95％。

作为优选方案，步骤1)中，脱水后的砷污染河湖底泥的含水率为75-79％。

根据本发明，进行稳定化处理及固化处置后，土壤强度得到增强，方便了后续的资源化利用。

作为优选方案，步骤2)中，相对于脱水后的砷污染河湖底泥的总质量，氯化铁的添加量为0.5-1.5％，CaO的添加量为0.5-1.2％，膨润土的添加量为5-10％。可达到重金属砷长期稳定与降低土壤含水率效果。

作为优选方案，步骤2)中，第一养护的时间为6-8天。

作为优选方案，步骤3)中，相对于脱水后的砷污染河湖底泥的总质量，硅酸盐水泥的添加量为10-20％，水玻璃的添加量为1.5-2.5‰。

作为优选方案，步骤3)中，第二养护的时间为6-8天。

作为优选方案，所述第一养护和所述第二养护均覆膜进行。

作为优选方案，步骤1)中，脱水后，还包括：将砷污染河湖底泥进行破碎，使粒径≤5cm。

作为优选方案，步骤1)中，砷污染河湖底泥的砷浓度≤200mg/kg，浸出液中砷含量≤0.5mg/L。

本发明与现有技术相比具有下列效果和优点：

1)建设简单的重力脱水场地，相比机械脱水大大提高了底泥脱水效率。同时使用的稳定化药剂包含膨润土、碱性促发剂及铁系盐，底泥中的砷与膨润土表面的SiO₄ ^4-、AlO₄ ^5-等阴离子基团发生配位反应，或在铁系盐的作用下，通过铁金属桥的方式与膨润土表面阴离子基团发生配位反应，降低砷的移动性，达到底泥中砷的稳定化效果，另一方面，通过添加氯化铁，使土壤中的三价砷氧化为低毒性的五价砷，生成砷铁沉淀而实现砷的二次稳定。同时根据污染底泥的pH特点添加碱性促发剂CaO，使修复后底泥保持弱碱性环境，进一步提高底泥中砷的稳定性，保持底泥中砷的长期稳定性，可降低稳定剂的添加量，同时确保稳定化效果的长期性。

2)由于底泥中含水率较高，在对砷污染底泥进行稳定化处理后加入固化剂水泥与水玻璃，一方面降低土壤渗透性，从而抑制固化体中砷向外环境的迁移及渗透；另一方面，可以增加底泥的可塑性，使处置后底泥成型，可在后续采用原堤岸生态护坡或阻隔填埋的方式进行最终消纳，为处置后底泥后续的风险管控提供便利。

3)本发明适用于各类河湖底泥及污水处理产生污泥，污泥经处理后理化性质稳定，无毒无害，可多途径资源化利用。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1示出了本发明一个实施例的砷污染河湖底泥处理方法流程图。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图1示出了本发明一个实施例的砷污染河湖底泥处理方法流程图。如图1所示，先将砷污染河湖底泥清挖转运，然后进行重力脱水，再将脱水底泥破碎筛分，然后添加稳定化药剂进行养护，再添加固化剂进行养护，进行效果自检，若修复达标则结束修复，若不达标则再次进行脱水底泥破碎筛分、添加稳定化药剂等步骤。

本发明实施例中，各底泥在进行处理前，进行如下准备工作：

第一步：建设底泥重力脱水场地，重力脱水场地的建设主要包括场地粗平土、围堤、库底防渗系统、污水收集导排系统等组成。具体为：①场地粗平土，清除不符合地基要求的土层或回填黏土至设计标高。②修建围堤，用于构建封闭的脱水库容，碾压粘土结构，堤顶宽1.0m，轴线长196m，堤顶标高29.40m，堤内脚和外脚的标高均为28.40m，围堤内边坡和外边坡坡度均为1:1.5，围堤内边坡须做防渗，与库底防渗系统连成一体。③底泥脱水场地底部须防渗，由下而上依次为压实基础层→1.5mm厚HDPE光面防渗膜→600g/m2/长丝无纺布→硬化地面。④底泥脱水后的污水收集导排系统，底泥脱水场地底部和四周建设有污水收集盲沟，盲沟中预埋DN200HDPE花管，自中间向两边形成2-3％的坡度以利排水，收集之后的污水通过DN300HDPE实管导入污水池中进行储存。

第二步：砷污染底泥清挖后，经密封车辆运输至重力脱水场地，分拣剔除碎石及可见植物残体，以条状分列堆放，进行重力脱水。所述砷污染底泥砷含量为28-180mg/kg，pH为5.12-6.33。底泥浸出液(浸出方法为《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》HJ 557-2007)砷含量为0.081-0.842mg/L。底泥含水率为88-95％。

实施例1

实施例1所选底泥样品砷浓度为36mg/kg，浸出液中砷含量为0.121mg/L，土壤pH为5.66，含水率约为91％。清挖出底泥约10t，经密封车辆运输至底泥脱水场地，以条状分列堆放，堆放最大高度为1.5m，自然条件下进行底泥重力脱水3天，脱水后底泥含水率约为78％；脱水后底泥经ALLU破碎筛分斗进行破碎，破碎后土壤粒径≤5cm；筛分破碎后底泥采用ALLU破碎筛分斗与质量为脱水后的底泥质量5％的膨润土、0.5％的氯化铁、0.5％的CaO进行混合，充分混匀后，自然条件下覆盖养护7天；养护完成后，再次采用ALLU破碎筛分斗将底泥与质量为脱水后的底泥质量10％硅酸盐水泥、质量为脱水后的底泥质量的2‰水玻璃进行混合，充分混匀后，自然条件下覆盖养护7天；完成固化稳定化修复后的底泥测得土壤浸出砷含量为0.012mg/L，浸出液pH为6.23，满足底泥固化稳定化修复稳定性要求。

实施例2

实施例2所选底泥样品砷浓度为83mg/kg，浸出液中砷含量为0.314mg/L，土壤pH为5.81，含水率约为93％。清挖出底泥约10t，经密封车辆运输至底泥脱水场地，以条状分列堆放，堆放最大高度为1.5m，自然条件下进行底泥重力脱水3天，脱水后底泥含水率约为76％；脱水后底泥经ALLU破碎筛分斗进行破碎，破碎后土壤粒径≤5cm；筛分破碎后底泥采用ALLU破碎筛分斗与质量为脱水后的底泥质量6％的膨润土、1％的氯化铁、0.8％的CaO进行混合，充分混匀后，自然条件下覆盖养护7天；养护完成后，再次采用ALLU破碎筛分斗将底泥与质量为脱水后的底泥质量15％硅酸盐水泥、质量为脱水后的底泥质量的2‰水玻璃进行混合，充分混匀后，自然条件下覆盖养护7天；完成固化稳定化修复后的底泥测得土壤浸出砷含量为0.021mg/L，浸出液pH为6.41，满足底泥固化稳定化修复稳定性要求。

实施例3

实施例3所选底泥样品砷浓度为180mg/kg，浸出液中砷含量为0.402mg/L，土壤pH为5.75，含水率约为89％。清挖出底泥约10t，经密封车辆运输至底泥脱水场地，以条状分列堆放，堆放最大高度为1.5m，自然条件下进行底泥重力脱水3天，脱水后底泥含水率约为75％；脱水后底泥经ALLU破碎筛分斗进行破碎，破碎后土壤粒径≤5cm；筛分破碎后底泥采用ALLU破碎筛分斗与质量为脱水后的底泥质量10％的膨润土、1.5％的氯化铁、1％的CaO进行混合，充分混匀后，自然条件下覆盖养护7天；养护完成后，再次采用ALLU破碎筛分斗将底泥与质量为脱水后的底泥质量15％硅酸盐水泥、质量为脱水后的底泥质量的2‰水玻璃进行混合，充分混匀后，自然条件下覆盖养护7天；完成固化稳定化修复后的底泥测得土壤浸出砷含量为0.036mg/L，浸出液pH为7.13，满足底泥固化稳定化修复稳定性要求。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims

1.一种砷污染河湖底泥处理方法，其特征在于，该砷污染河湖底泥处理方法包括：

2.根据权利要求1所述的砷污染河湖底泥处理方法，其中，步骤1)中，所述脱水的方式为重力脱水。

3.根据权利要求1所述的砷污染河湖底泥处理方法，其中，步骤1)中，脱水后的砷污染河湖底泥的含水率为75-79％。

4.根据权利要求1所述的砷污染河湖底泥处理方法，其中，步骤2)中，相对于脱水后的砷污染河湖底泥的总质量，氯化铁的添加量为0.5-1.5％，CaO的添加量为0.5-1.2％，膨润土的添加量为5-10％。

5.根据权利要求1所述的砷污染河湖底泥处理方法，其中，步骤2)中，第一养护的时间为6-8天。

6.根据权利要求1所述的砷污染河湖底泥处理方法，其中，步骤3)中，相对于脱水后的砷污染河湖底泥的总质量，硅酸盐水泥的添加量为10-20％，水玻璃的添加量为1.5-2.5‰。

7.根据权利要求1所述的砷污染河湖底泥处理方法，其中，步骤3)中，第二养护的时间为6-8天。

8.根据权利要求1所述的砷污染河湖底泥处理方法，其中，所述第一养护和所述第二养护均覆膜进行。

9.根据权利要求1所述的砷污染河湖底泥处理方法，其中，步骤1)中，脱水后，还包括：将砷污染河湖底泥进行破碎，使粒径≤5cm。

10.根据权利要求1所述的砷污染河湖底泥处理方法，其中，步骤1)中，砷污染河湖底泥的砷浓度≤200mg/kg，浸出液中砷含量≤0.85mg/L。