CN111299313A - 一种有机物污染土壤过硫酸钠水热氧化修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于土壤修复技术领域，公开了一种有机物污染土壤过硫酸钠水热氧化修复方法，为了针对有机物在修复过程中存在着工艺复杂的问题。本发明相比于现有技术，能够使得过硫酸钠与有机物充分反应，从而降低过硫酸钠的使用量，从而降低药剂（过硫酸钠）的二次污染。本发明在直接将过硫酸钠与有机物的氧化反应与水热氧化反应融合一起即可完成土壤修复作业，相比于现有技术大大缩短了工艺流程，便于工程推广应用。

Description

一种有机物污染土壤过硫酸钠水热氧化修复方法
技术领域
本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种有机物污染土壤过硫酸钠水热氧化修复方法，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，有机物的去除修复是土壤治理的难点。特别是多环芳烃、二噁英和农药等难降解的有机物更是污染土壤修复的难中之难。
石油烃:石油中的烃类化合物,烃类即碳氢化合物,在石油中占绝大部分,约几万种。没有明显的总体特征,主要由烃组成,且各种烃类的结构和所占比例相差很大。因此目前的土壤修复技术很难对石油烃进行完全修复，特别是针对难降解的石油烃。
多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs)是煤、石油、木材、烟草、有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物，是重要的环境和食品污染物。迄今已发现有200多种PAHs,其中有相当部分具有致癌性，如苯并α芘，苯并α蒽等。PAHs广泛分布于环境中，可以在我们生活的每一个角落发现，任何有有机物加工、废弃、燃烧或使用的地方都有可能产生多环芳烃。
目前使用的农药，有些在较短时间内可以通过生物降解成为无害物质，而包括DDT在内的有机氯类农药难以降解，则是残留性强的农药（见有机氯农药污染）。根据残留的特性，可把残留性农药分为三种：容易在植物机体内残留的农药称为植物残留性农药，如六六六、异狄氏剂等；易于在土壤中残留的农药称为土壤残留性农药，如艾氏剂、狄氏剂等；易溶于水，而长期残留在水中的农药称为水体残留性农药，如异狄氏剂等。残留性农药在植物、土壤和水体中的残存形式有两种：一种是保持原来的化学结构；另一种以其化学转化产物或生物降解产物的形式残存。
对于有机物污染土壤的修复，化学修复和脱附技术是目前主要的修复方法。对于多环芳烃包括化学淋洗修复技术，化学氧化还原修复技术，土壤中的PAHs由于受到毛细管力粘附作用而形成残留形态，对土壤用洗脱液冲洗，可以大大降低污染物与土壤之间的作用力。化学还原技术是向土壤中投加氧化剂，时期与污染物质发生化学反应来实现氧化土壤中的多环芳烃。
热脱附技术是指在真空条件下或通入载气时，通过直接或间接热交换，将土壤中的有机污染物加热到足够的温度，以使有机污染物从污染介质上的以会发或分离，进入气体处理系统的过程。热脱附技术适用于处理土壤中挥发性有机物、半挥发性有机物、农药和高沸点氯代化合物，具有能应用于各种类型的土壤，并且修复后土壤性质不改变等特点，广泛应用于有机物物污染土壤的修复。
现有技术中，关于有机物污染土壤修复的技术文献也较多，然而现有技术存在着如下问题：
不仅工艺流程复杂，同时药剂与有机物由于未能充分反应，导致药剂用量大，药剂残留会造成二次污染。
发明内容
本发明为了解决针对有机物在修复过程中存在着工艺复杂的问题，而提供一种有机物污染土壤过硫酸钠水热氧化修复方法。
为解决技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种有机物污染土壤过硫酸钠水热氧化修复方法，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过硫酸钠，所述过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为0.05—3.5；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120℃-450℃，密封保温0.5h-18h，得到修复达标的土壤。
进一步的，步骤（1）中将筛分后的建筑垃圾采用过硫酸钠溶液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，过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为0.05-2.0。
进一步的，步骤（2）中，过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为0.05-1.4。
进一步的，步骤（2）中，过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为0.05-0.25。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的有机物污染土壤过硫酸钠水热氧化修复方法，本发明的工作过程是：污染土壤中加入过硫酸钠，并加入水搅拌均匀，然后在水分反应装置进行充分反应，过硫酸钠通过活化作用致使本身的—O—O—断裂产生具有强氧化性的硫酸根自由基(SO4 -)，然后通过电子转移方式与目标污染物发生反应，从而达到降解目标污染物的目的。本发明相比于现有技术，将过硫酸钠与有机物的反应在水热反应同时进行，一方面通过水热反应装置既能够再次通过挥发的方式部分的将有机物与土壤进行分离，有机物在挥发的过程中也同样会与过硫酸钠进行接触进行反应，从而从两个方面实现土壤的修复；另一方面在水热反应装置中能够提高过硫酸钠的对于有机物的降解率。因此本发明相比于现有技术，能够使得过硫酸钠与有机物充分反应，从而降低过硫酸钠的使用量，从而降低药剂（过硫酸钠）的二次污染。
同时本发明的过硫酸钠与有机物进行反应的过程中，不需要添加任何辅助原料或催化剂。
本发明在直接将过硫酸钠与有机物的氧化反应与水热氧化反应融合一起即可完成土壤修复作业，相比于现有技术大大缩短了工艺流程，便于工程推广应用。
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，本发明的有机物污染土壤过硫酸钠水热氧化修复方法，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过硫酸钠，所述过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为0.05—3.5；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过硫酸钠搅拌均匀，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120℃-450℃，密封保温0.5h-18h，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，本发明将过硫酸钠与污染土壤中有机物的氧化反应与水热反应有机的集合起来，能够大大提高有机物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，特别适用于有毒害和高浓度的有机废水的处理，水热氧化法是在高温下，以空气或其它氧化剂，将废水(液)中溶解的和悬浮的有机物或还原性无机物在水相氧化分解。本发明通过在细粒污染土壤中加入过硫酸钠，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有机物；另一方面加入的过硫酸钠不仅本身能够与污染土壤中的有机物进行化学氧化，同时在水热氧化的过程中还能够提高过硫酸钠的活性，同时增加有机物与过硫酸钠的接触时间和接触面积，使得过硫酸钠与有机物接触更加充分，从而达到降低过硫酸钠的用量，同时提高有机物降解率。并且在这个过程中没有添加任何辅助原料或催化剂，加上过硫酸钠用量的减少，在相同前提下，能够减少对土壤的二次污染。
进一步的，步骤（1）中将筛分后的建筑垃圾采用过硫酸钠溶液进行喷淋冲洗从而得到处理达标的建筑垃圾。该步骤中，对建筑垃圾的喷淋冲洗采用浓度为0.1 wt.%-2 wt.%的过硫酸钠溶液进行喷淋冲洗。
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。
进一步的，步骤（2）中，过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为0.05-2.0。
进一步的，步骤（2）中，过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为0.05-1.4。
进一步的，步骤（2）中，过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为0.05-0.25。
本发明的有机物污染土壤过硫酸钠水热氧化修复方法，本发明的工作过程是：污染土壤中加入过硫酸钠，并加入水搅拌均匀，然后在水分反应装置进行充分反应，过硫酸钠通过活化作用致使本身的—O—O—断裂产生具有强氧化性的硫酸根自由基(SO4 -)，然后通过电子转移方式与目标污染物发生反应，从而达到降解目标污染物的目的。本发明相比于现有技术，将过硫酸钠与有机物的反应在水热反应同时进行，一方面通过水热反应装置既能够再次通过挥发的方式部分的将有机物与土壤进行分离，有机物在挥发的过程中也同样会与过硫酸钠进行接触进行反应，从而从两个方面实现土壤的修复；另一方面在水热反应装置中能够提高过硫酸钠的对于有机物的降解率。因此本发明相比于现有技术，能够使得过硫酸钠与有机物充分反应，从而降低过硫酸钠的使用量，从而降低药剂（过硫酸钠）的二次污染。
同时本发明的过硫酸钠与有机物进行反应的过程中，不需要添加任何辅助原料或催化剂。
本发明在直接将过硫酸钠与有机物的氧化反应与水热氧化反应融合一起即可完成土壤修复作业，相比于现有技术大大缩短了工艺流程，便于工程推广应用。
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。
实施例一
本实施例的修复方法，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；
（2）向细粒污染土壤中加入过硫酸钠，所述过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为0.05；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18h，得到修复达标的土壤。
实施例二
本实施例的修复方法，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；
（2）向细粒污染土壤中加入过硫酸钠，所述过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为3.5；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450℃，密封保温0.5h，得到修复达标的土壤。
实施例三
本实施例的修复方法，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；
（2）向细粒污染土壤中加入过硫酸钠，所述过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为0.1；然后再加入适量的水并搅拌均匀，得到含水率为30%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250℃，密封保温7h，得到修复达标的土壤。
实施例四
本实施例的修复方法，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；
（2）向细粒污染土壤中加入过硫酸钠，所述过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为0.05；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120℃℃，密封保温0.5h，得到修复达标的土壤。
实施例五
本实施例的修复方法，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；
（2）向细粒污染土壤中加入过硫酸钠，所述过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为3.5；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450℃，密封保温18h，得到修复达标的土壤。
实施例六
本实施例的修复方法，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；
（2）向细粒污染土壤中加入过硫酸钠，所述过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为2.0；然后再加入适量的水并搅拌均匀，得到含水率为32%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200℃，密封保温10h，得到修复达标的土壤。
实施例七
本实施例的修复方法，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；
（2）向细粒污染土壤中加入过硫酸钠，所述过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为0.5；然后再加入适量的水并搅拌均匀，得到含水率为40%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400℃，密封保温15h，得到修复达标的土壤。
实施例八
本实施例的修复方法，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；
（2）向细粒污染土壤中加入过硫酸钠，所述过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为0.05-2.0；然后再加入适量的水并搅拌均匀，得到含水率为25-40%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120-400℃，密封保温0.5-18h，得到修复达标的土壤。
实施例九
本实施例的修复方法，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；
（2）向细粒污染土壤中加入过硫酸钠，所述过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为1.4；然后再加入适量的水并搅拌均匀，得到含水率为25%-30%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450℃，密封保温12h，得到修复达标的土壤。
实施例十
本实施例的修复方法，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；
（2）向细粒污染土壤中加入过硫酸钠，所述过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为0.05-0.25；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120-450℃，密封保温0.5-18h，得到修复达标的土壤。
实施例十一
本实施例的修复方法，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；
（2）向细粒污染土壤中加入过硫酸钠，所述过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为0.05-0.25；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120-450℃，密封保温0.5-18h，得到修复达标的土壤。
实施例十二
本实施例的修复方法，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；
（2）向细粒污染土壤中加入过硫酸钠，所述过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为0.25；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120-450℃，密封保温0.5-18h，得到修复达标的土壤。
实施例十三
本实施例的修复方法，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；
（2）向细粒污染土壤中加入过硫酸钠，所述过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为0.15；然后再加入适量的水并搅拌均匀，得到含水率为30%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280℃，密封保温15h，得到修复达标的土壤。

Claims (6)

1.一种有机物污染土壤过硫酸钠水热氧化修复方法，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过硫酸钠，所述过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为0.05—3.5；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120℃-450℃，密封保温0.5h-18h，得到修复达标的土壤。
2.根据权利要求1所述的有机物污染土壤过硫酸钠水热氧化修复方法，其特征在于，所述步骤（1）中将筛分后的建筑垃圾采用过硫酸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所述的有机物污染土壤过硫酸钠水热氧化修复方法，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。
4.根据权利要求1所述的有机物污染土壤过硫酸钠水热氧化修复方法，其特征在于，步骤（2）中，过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为0.05-2.0。
5.根据权利要求1所述的有机物污染土壤过硫酸钠水热氧化修复方法，其特征在于，步骤（2）中，过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为0.05-1.4。
6.根据权利要求1所述的有机物污染土壤过硫酸钠水热氧化修复方法，其特征在于，步骤（2）中，过硫酸钠与细粒污染土壤的重量百分比为0.05-0.25。
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