CN111250533A

CN111250533A - 一种重金属污染土壤水热碱固化处理方法

Info

Publication number: CN111250533A
Application number: CN202010088485.XA
Authority: CN
Inventors: 李钦韬; 杨建�; 彭涛; 何剑奇
Original assignee: Chengdu Surveying Geotechnical Research Institute Co Ltd Of Mcc
Current assignee: Chengdu Surveying Geotechnical Research Institute Co Ltd Of Mcc
Priority date: 2020-02-12
Filing date: 2020-02-12
Publication date: 2020-06-09

Abstract

本发明属于土壤修复技术领域，公开了一种重金属污染土壤水热碱固化处理方法，为了针对重金属污染土壤修复存在着工艺复杂以及土壤修复能力较差的问题。本发明将现有技术的物理修复和化学修复有机的结合在一起，不仅能够缩短工艺流程，同时还能够提高土壤修复的效率；并且碱性固化剂本身容易获取，具有成本低的特点。

Description

一种重金属污染土壤水热碱固化处理方法

技术领域

本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种重金属污染土壤水热碱固化处理方法，特别适用于有机溶剂、石油烃、多环芳烃、苯系物和农药污染土壤的达标修复。

背景技术

伴随着经济快速的发展，大量的土地资源被污染，污染土壤治理也是目前重要工作之一。而污染土壤中，重金属的污染也是特别严重。

重金属污染来源广泛，主要来自人类的生产和生活活动，包括采矿、冶炼、金属加工、化工、废电池处理、电子、制革和染料等工业排放的三废以及汽车尾气排放、农药和化肥的使用等。

重金属污染土壤具有以下特点：

1、具有突出的隐蔽性和滞后性，大部分重金属的毒害是隐藏的，只有通过对土壤样品进行分析化验和对农作物的残留进行检测等方式才能发现。

2、具有生物积累性，土壤中的重金属具有显著的地域性限制，同时有食物链累积的特点。

3、不可逆性，重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆转的污染过程。

4、难治理性，土壤重金属污染很难通过稀释和土壤自然净化作用来消除，有时需要通过换土、淋洗土壤等方式才能解决，因此所消耗的成本较高、治理的周期较长。

重金属污染土壤主要有：Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Hg、Ni、Ag等重金属。土壤中重金属的形态分析可分为交换态、碳酸盐态、铁锰氧化态、有机态和残渣态。

目前重金属土壤修复主要有物理修复方法、化学淋洗、植物修复等。

其中，物理修复方法主要包括：

电动修复（实际上也属于化学修复）：通过电流使土壤中的重金属离子（如Pb、Cd、Cr、Zn等）和无机离子以电透渗和电迁移的方式向电极运输，再集中收集处理。

电热修复：利用高频电压产生的电磁波对土壤进行加热，使污染物从土壤颗粒内吸出来，加快一些易挥发性重金属从土壤中分离（Hg和Se），从而达到修复的目的。

土壤淋洗（实际上也属于化学修复）：利用淋洗液把土壤中的重金属转移到土壤液相中去，再把富含重金属的废水进一步回收处理。

化学修复是利用一些化学试剂，与土壤中的重金属发生化学反应，去除或钝化土壤中的重金属，降低土壤中重金属的活性，达到污染治理和修复的目的。根据技术和原理的不同，化学修复方法包括固化处理、电化学、土壤淋洗和改良剂等。

固化是指将污染的土壤与固化剂按照一定比例混合，属化形成渗透性很差的固体混合物，是污染物被包裹起来，处于相对稳定状态。

然而现有技术中，化学修复方法和物理相互方法都是相互独立的进行，即要么先进行物理修复，然后再进行电化学修复；或者先进行化学修复然后再进行物理修复，这种方式不仅存在着工艺复杂的问题，同时由于重金属在土壤中的形态不同，实际上土壤修复能力较差。

发明内容

本发明为了针对重金属污染土壤修复存在着工艺复杂以及土壤修复能力较差的问题，而提供一种重金属污染土壤水热碱固化处理方法。

为解决技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种重金属污染土壤水热碱固化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将污染土壤送入筛分设备进行筛分，去除掉粒度大于50mm的建筑垃圾，将去除建筑垃圾后的污染土壤送入破碎设备进行破碎得到粒度≤25mm的细粒污染土壤；

（2）向细粒污染土壤中加入碱性固化剂，所述碱性固化剂与细粒污染土壤的重量百分比为10-30；然后再加入适量的水并搅拌均匀，得到含水率为25%-45%的加药土壤；

（3）将加药土壤置于水热反应装置中，封闭水热反应装置，密闭水热反应装置升温至60℃-180℃，密封保温1h-15h，得到修复达标的土壤。

进一步的，所述碱性固化剂为石灰、碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠中的一种或者多种的组合。

进一步的，步骤（1）中将筛分后的建筑垃圾采用硫化钠进行喷淋冲洗从而得到处理达标的建筑垃圾。

进一步的，步骤（3）中水热反应装置得到的尾气进行废气处理系统。

进一步的，步骤（2）中，碱性固化剂与细粒污染土壤的重量百分比为10-20。

进一步的，步骤（2）中，碱性固化剂与细粒污染土壤的重量百分比为12-15。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的重金属污染土壤水热碱固化处理方法，本发明的工作过程是：污染土壤中加入碱性固化剂，并加入水搅拌均匀，然后在水分反应装置进行充分反应。本发明相比于现有技术，将碱性固化剂与重金属的反应同水热反应同时进行，一方面通过水热反应装置既将易挥发重金属通过挥发的方式部分的与土壤进行分离；另一方面在水热反应装置中通过水热反应增加重金属的溶解性，尽量使得重金属处于离子态，从而与碱性固化剂进行反应，熟化形成渗透性很差的固定混合物，同时部分易挥发重金属从混合土壤中上升挥发的过程中也能够进行捕捉，最终降低重金属的迁移性和生物有效性，达到治理修复土壤的目的。因此本发明相比于现有技术，本发明将现有技术的物理修复和化学修复有机的结合在一起，不仅能够缩短工艺流程，同时还能够提高土壤修复的效率；并且碱性固化剂本身容易获取，具有成本低的特点。

同时碱性固化剂在水热反应装置中土壤中的重金属进行反应，相比于现有技术能够使得反应更加充分，提高对重金属的修复能力。

本发明经过水热反应装置后的土壤呈固态状，便于堆垛处理，易于工程推广应用。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。

结合附图，本发明的重金属污染土壤水热碱固化处理方法，包括如下步骤：

（1）将污染土壤送入筛分设备进行筛分，去除掉粒度大于50mm的建筑垃圾，将去除建筑垃圾后的污染土壤送入破碎设备进行破碎得到粒度≤25mm的细粒污染土壤；其中，土壤筛分设备属于现有技术产品，利用现有筛分设备即可进行，例如筛分设备采用申请号201821392628.0的一种可拆卸组装的土壤团聚体筛分器，又例如采用申请号为201320351856.4名称为土壤团聚体自动筛分器进行土壤筛分；破碎设备也属于现有技术，例如采用申请号为201720015259.2名称为一种土壤检测用旋转锤击式土壤快速破碎器；又例如采用申请号为201821344647.6名称为一种土壤破碎装置。筛分设备和破碎装置均属于现有技术产品，在此不再赘述。

（2）向细粒污染土壤中加入碱性固化剂，所述碱性固化剂与细粒污染土壤的重量百分比为10-30；然后再加入适量的水并搅拌均匀，得到含水率为25%-45%的加药土壤；其中加水的目的便于将细粒污染土壤和碱性固化剂搅拌均匀，同时加入的水也为后续的水热反应做好准备工作。

（3）将加药土壤置于水热反应装置中，封闭水热反应装置，密闭水热反应装置升温至60℃-180℃，密封保温1h-15h，得到修复达标的土壤。其中水热反应装置本身属于现有技术产品，本领域的技术人员都能明白和理解，在此不再赘述，本发明将碱性固化剂与污染土壤中重金属的氧化反应与水热反应有机的集合起来，能够大大提高重金属的分解效率和降解率。其中水热氧化本身是一种非常有效的化学氧化技术，水热氧化法是在高温下，以空气或其它氧化剂，尽量让重金属处于离子态。本发明通过在细粒污染土壤中加入碱性固化剂，然后在水热反应装置中进行水热氧化，一方面水热氧化本身能够氧化分解部分重金属；另一方面加入的碱性固化剂不仅本身能够与污染土壤中的重金属进行化学氧化，同时在水热氧化的过程中还能够提高重金属与碱性固化剂的接触时间和接触面积，使得碱性固化剂与重金属接触更加充分。

进一步的，步骤（1）中将筛分后的建筑垃圾采用硫化钠进行喷淋冲洗从而得到处理达标的建筑垃圾。在具体喷淋过程中，用浓度为0.1 wt.%-2 wt.%的Na₂S溶液冲洗筛分得到的建筑垃圾，得到处理达标的建筑垃圾。

进一步的，步骤（3）中水热反应装置得到的尾气进行废气处理系统，水热反应的废气处理系统属于现有技术，与现有技术中土壤修复的尾气处理系统作用和功能相同，在此不再赘述。

实施例一

本实施例的修复方法，包括如下步骤：

（2）向细粒污染土壤中加入碱性固化剂，所述碱性固化剂与细粒污染土壤的重量百分比为10；然后再加入适量的水并搅拌均匀，得到含水率为45%的加药土壤；

（3）将加药土壤置于水热反应装置中，封闭水热反应装置，密闭水热反应装置升温至60℃，密封保温1h，得到修复达标的土壤。

该实施例中，碱性固化剂为石灰.

实施例二

本实施例的修复方法，包括如下步骤：

（2）向细粒污染土壤中加入碱性固化剂，所述碱性固化剂与细粒污染土壤的重量百分比为30；然后再加入适量的水并搅拌均匀，得到含水率为25%的加药土壤；

（3）将加药土壤置于水热反应装置中，封闭水热反应装置，密闭水热反应装置升温至180℃，密封保温15h，得到修复达标的土壤。

该实施例中，碱性固化剂为碳酸钠。

实施例三

本实施例的修复方法，包括如下步骤：

（2）向细粒污染土壤中加入碱性固化剂，所述碱性固化剂与细粒污染土壤的重量百分比为25；然后再加入适量的水并搅拌均匀，得到含水率为35%的加药土壤；

（3）将加药土壤置于水热反应装置中，封闭水热反应装置，密闭水热反应装置升温至100℃，密封保温8h，得到修复达标的土壤。

该实施例中，碱性固化剂为碳酸氢钠.

实施例四

本实施例的修复方法，包括如下步骤：

（2）向细粒污染土壤中加入碱性固化剂，所述碱性固化剂与细粒污染土壤的重量百分比为20；然后再加入适量的水并搅拌均匀，得到含水率为25%的加药土壤；

（3）将加药土壤置于水热反应装置中，封闭水热反应装置，密闭水热反应装置升温至120℃，密封保温5h，得到修复达标的土壤。

实施例中，碱性固化剂为氢氧化钠。

实施例五

本实施例的修复方法，包括如下步骤：

（2）向细粒污染土壤中加入碱性固化剂，所述碱性固化剂与细粒污染土壤的重量百分比为15；然后再加入适量的水并搅拌均匀，得到含水率为45%的加药土壤；

（3）将加药土壤置于水热反应装置中，封闭水热反应装置，密闭水热反应装置升温至60℃，密封保温2h，得到修复达标的土壤。

该实施例中，碱性固化剂为石灰和碳酸钠的组合。

实施例六

本实施例的修复方法，包括如下步骤：

（2）向细粒污染土壤中加入碱性固化剂，所述碱性固化剂与细粒污染土壤的重量百分比为10；然后再加入适量的水并搅拌均匀，得到含水率为25%-45%的加药土壤；

该实施例中，碱性固化剂为石灰与氢氧化钠的组合。

实施例七

本实施例的修复方法，包括如下步骤：

（2）向细粒污染土壤中加入碱性固化剂，所述碱性固化剂与细粒污染土壤的重量百分比为15；然后再加入适量的水并搅拌均匀，得到含水率为25%-45%的加药土壤；

该实施例中，碱性固化剂为石灰、碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠中的一种或者多种的组合。

实施例八

本实施例的修复方法，包括如下步骤：

（2）向细粒污染土壤中加入碱性固化剂，所述碱性固化剂与细粒污染土壤的重量百分比为12；然后再加入适量的水并搅拌均匀，得到含水率为25%-45%的加药土壤；

该实施例中，碱性固化剂为碳酸氢钠与氢氧化钠的组合。

实施例九

本实施例的修复方法，包括如下步骤：

（2）向细粒污染土壤中加入碱性固化剂，所述碱性固化剂与细粒污染土壤的重量百分比为13；然后再加入适量的水并搅拌均匀，得到含水率为35%的加药土壤；

（3）将加药土壤置于水热反应装置中，封闭水热反应装置，密闭水热反应装置升温至120℃，密封保温10h，得到修复达标的土壤。

该实施例中，碱性固化剂为石灰、碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠的组合。

实施例十

本实施例的修复方法，包括如下步骤：

（2）向细粒污染土壤中加入碱性固化剂，所述碱性固化剂与细粒污染土壤的重量百分比为14；然后再加入适量的水并搅拌均匀，得到含水率为25%-45%的加药土壤；

该实施例中，碱性固化剂为石灰、碳酸钠和碳酸氢钠多种的组合。

Claims

1.一种重金属污染土壤水热碱固化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的重金属污染土壤水热碱固化处理方法，其特征在于，所述步骤（1）中将筛分后的建筑垃圾采用硫化钠溶液进行喷淋冲洗从而得到处理达标的建筑垃圾。

3.根据权利要求1所述的重金属污染土壤水热碱固化处理方法，其特征在于，所述碱性固化剂为石灰、碳酸钠、碳酸氢钠或者氢氧化钠中的一组或者多种的组合。

4.根据权利要求1所述的重金属污染土壤水热碱固化处理方法，其特征在于，步骤（3）中水热反应装置得到的尾气进行废气处理系统。

5.根据权利要求1所述的重金属污染土壤水热碱固化处理方法，其特征在于，步骤（2）中，碱性固化剂与细粒污染土壤的重量百分比为10-20。

6.根据权利要求1所述的重金属污染土壤水热碱固化处理方法，其特征在于，步骤（2）中，碱性固化剂与细粒污染土壤的重量百分比为12-15。