CN111842455A

CN111842455A - 一种土壤重金属污染生态修复方法

Info

Publication number: CN111842455A
Application number: CN202010643297.9A
Authority: CN
Inventors: 王长爱; 毕然; 王睿; 吕施禾; 王增鸿
Original assignee: Beijing Beikong Ecological Construction Group Co Ltd
Current assignee: Beijing Beikong Ecological Construction Group Co Ltd
Priority date: 2020-07-06
Filing date: 2020-07-06
Publication date: 2020-10-30

Abstract

本发明涉及一种土壤重金属污染生态修复方法，其包括以下步骤：（1）、确定污染场地，并采样；（2）、检测污染物；（3）挖掘运输；（4）初步修复，用水冲洗污染土壤、加入淋洗剂淋洗；（5）初步筛选分离、通过滚筒筛分离，筛上物回填，筛下物进行细分离；（6）二次筛选分离，筛下物通过水力旋流分离器处理；（7）化学沉淀，加入碱调节pH值和重金属沉淀剂Na2S将重金属转化成金属硫化沉淀；（8）沉淀分离，重金属沉淀反应后加入絮凝剂，混凝沉淀后采用板框压滤机将固液分离；（9）调节分离液PH，固液分离产生的废水加入硫酸调节pH值后，返回至淋洗步骤（3）用。本发明的优点是：可有效去除土壤中的重金属，提高了土壤质量。

Description

一种土壤重金属污染生态修复方法

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，尤其是涉及一种土壤重金属污染生态修复方法。

背景技术

随着工农业的发展，城镇化的快速推进，矿山采选废水、化工电镀废水、生活污水及其他污染性废水的排放强度越来越大，煤炭燃烧、工业废气等大气污染物沉降量也不容忽视，这些污染物不断累积在土壤环境中，引发我国诸多面积的土壤遭受重金属等污染物污染的问题，土壤环境的自净能力有限，如果土壤污染得不到有效控制和修复，将直接或间接影响地表水地下水污染、农产品产量及安全，甚至威胁人体健康，影响社会稳定。

目前，土壤的修复方法主要包括物理、化学及电化学方法，动物、植物及微生物方法等，但每种技术都存在自身的不足之处，例如化学清洗就存在试剂残留及费用高的问题；电化学修复目前不够成熟；吸附或固定化的方法修复后的重金属污染风险依然长期存在；而动物、植物及微生物方法具有环保性、经济性的有点，但需要多种技术手段的集成才能提高修复效率和效果。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种土壤重金属污染生态修复方法，其优点是：可有效去除土壤中的重金属，提高了土壤质量。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种土壤重金属污染生态修复方法，包括以下步骤：（1）、确定污染场地，并对污染场地内的污染土壤进行采样；（2）、检测污染物，检测污染土壤的污染物种类及浓度、颗粒组成、pH值和有机质含量；（3）挖掘运输，对污染土壤进行挖掘和运输，并将挖掘后的污染土壤放置在处理池内；（4）初步修复，用水冲洗污染土壤、加入淋洗剂淋洗；（5）初步筛选分离、通过滚筒筛分离，筛上物回填，筛下物进行细分离；（6）二次筛选分离，筛下物通过水力旋流分离器处理，所得的砂检测达标可回填；（7）化学沉淀，加入碱调节pH值和重金属沉淀剂Na2S将重金属转化成金属硫化沉淀；（8）沉淀分离，重金属沉淀反应后加入絮凝剂，混凝沉淀后采用板框压滤机将固液分离；（9）调节分离液PH，固液分离产生的废水加入硫酸调节pH值后，返回至淋洗步骤（3）用。

通过采用上述技术方案，将污染土壤进行整体的挖掘，并将挖掘后的污染土壤使用淋洗剂进行整体的的喷淋，从而将土壤固相中的重金属污染物转移至土壤的液相中去，在富含重金属的淋洗液中加入碱调节PH值后，再加入重金属沉淀剂Na2S将重金属转化成金属硫化沉淀，随后加入絮凝剂使得重金属沉淀更加完全，最后通过板框将重金属从淋洗液中去除，从而有效去除土壤中的重金属，提高了土壤质量。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：步骤（4）中处理的污染土壤为使用机械设备筛分破碎后的污染土壤，筛分破碎后的污染土壤的平均粒度≤20mm。

通过采用上述技术方案，破碎后的污染土壤与淋洗液的接触更加充分，从而使得污染土壤中的污染物更加容易被淋洗液冲洗出来。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：步骤（4）中，加入的淋洗液为CMCD溶液，且淋洗液为土壤体积的4.5-5倍，搅拌使土壤与淋洗液混合均匀，26-28℃下反应初步处理6-8h。

通过采用上述技术方案，4.5-5倍的淋洗液能够较为充分的将土壤的重金属冲洗出来，而减少淋洗液产生过饱和的现象，26-28℃下反应初步处理6-8h，使得土壤中的重金属污染物能够更加充分的冲洗出来；CMCD溶液为羧甲基-B-环状糊精，其分子外侧的羧甲基可以螯合重金属离子，不仅可将污染土壤中的重金属离子洗脱出来，而且对土壤的盐分和PH不敏感，无毒，可被生物降解以及不易被土壤吸收。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在步骤（2）中挖掘后的污染场地上按顺序依次投入物理吸附剂和生物活性菌，完毕后回填步骤（6）中的土壤。

通过采用上述技术方案，采用物理吸附剂和生物活性菌两种方式对挖掘后的污染场地进行净化，从而将未挖掘土壤中的重金属进行物理吸附和生物富集两种方式进行吸附净化，提升污染场地的净化效果。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在步骤（2）中，所述物理吸附剂为活性炭、沸石、硅藻土、皂土中的任意一种。

通过采用上述技术方案，活性炭、沸石、硅藻土、皂土内表面积较大，吸附性强，胶体性能较强，可以有效吸附土壤中的重金属污染物。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在步骤（2）中，所述生物活性菌为硫酸还原菌和蓝藻菌，所述硫酸还原菌和蓝藻菌之间的重量比为1:1。

通过采用上述技术方案，硫酸还原菌和蓝藻菌具有嗜重金属性，同时能在土壤的环境中较好的存活，能够有效的吸收土壤中的重金属，同时其能够产生胞外聚合物如多糖、糖蛋白、脂多糖等，具有大量的阴离子基团，可与土壤中的重金属离子结合，将重金属离子固定在土壤中。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：步骤（6）中，在回填后的土壤表层覆盖土壤改良剂。

通过采用上述技术方案，覆盖土壤改良剂，改变土壤的理化性质，通过重金属的吸附或共沉淀作用改变其在土壤中的存在形态，从而降低其生物有效性和迁移性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述土壤改良剂为碳酸钙、磷酸盐、硅酸盐、钢渣、高炉渣、粉煤灰以及膨润土中的一种或几种。

通过采用上述技术方案，碳酸钙、磷酸盐、硅酸盐、钢渣、高炉渣、粉煤灰以及膨润土取材方便，对环境影响较小，且可增加土壤有机质，阳离子代换量和粘粒的含量，使得土壤中的重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，以降低重金属的生物有效性。

1.将污染土壤进行整体的挖掘，并将挖掘后的污染土壤使用淋洗剂进行整体的的喷淋，从而将土壤固相中的重金属污染物转移至土壤的液相中去，在富含重金属的淋洗液中加入碱调节PH值后，再加入重金属沉淀剂Na2S将重金属转化成金属硫化沉淀，随后加入絮凝剂使得重金属沉淀更加完全，最后通过板框将重金属从淋洗液中去除，从而有效去除土壤中的重金属，提高了土壤质量；

2.采用物理吸附剂和生物活性菌两种方式对挖掘后的污染场地进行净化，从而将未挖掘土壤中的重金属进行物理吸附和生物富集两种方式进行吸附净化，提升污染场地的净化效果；

3.覆盖土壤改良剂，改变土壤的理化性质，通过重金属的吸附或共沉淀作用改变其在土壤中的存在形态，从而降低其生物有效性和迁移性。

附图说明

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明公开的一种土壤重金属污染生态修复方法，包括以下步骤：

（1）、确定污染场地，并对污染场地内的污染土壤进行采样；

（2）、检测污染物，检测污染土壤的污染物种类及浓度、颗粒组成、pH值和有机质含量；

（3）挖掘运输，对污染土壤进行挖掘和运输，并将挖掘后的污染土壤放置在处理池内；

（4）初步修复，用水冲洗污染土壤、加入淋洗剂淋洗；

（5）初步筛选分离、通过滚筒筛分离，筛上物回填，筛下物进行细分离；

（6）二次筛选分离，筛下物通过水力旋流分离器处理，所得的砂检测达标可回填；

（7）化学沉淀，加入碱调节pH值和重金属沉淀剂Na2S将重金属转化成金属硫化沉淀；

（8）沉淀分离，重金属沉淀反应后加入絮凝剂，混凝沉淀后采用板框压滤机将固液分离；

（9）调节分离液PH，固液分离产生的废水加入硫酸调节pH值后，返回至淋洗步骤（3）用。

其中，步骤（3）中放置在处理池内的污染土壤为使用机械设备筛分破碎后的污染土壤，筛分破碎后的污染土壤的平均粒度≤20mm。碎后的污染土壤与淋洗液的接触更加充分，从而使得污染土壤中的污染物更加容易被淋洗液冲洗出来。

步骤（4）中，加入的淋洗液为CMCD溶液，且淋洗液为土壤体积的4.5-5倍，搅拌使土壤与淋洗液混合均匀，26-28℃下反应初步处理6-8h。4.5-5倍的淋洗液能够较为充分的将土壤的重金属冲洗出来，而减少淋洗液产生过饱和的现象，26-28℃下反应初步处理6-8h，使得土壤中的重金属污染物能够更加充分的冲洗出来；CMCD溶液为羧甲基-B-环状糊精，其分子外侧的羧甲基可以螯合重金属离子，不仅可将污染土壤中的重金属离子洗脱出来，而且对土壤的盐分和PH不敏感，无毒，可被生物降解以及不易被土壤吸收。

在步骤（2）中挖掘后的污染场地上按顺序依次投入物理吸附剂和生物活性菌，完毕后回填步骤（6）中的土壤。物理吸附剂为活性炭、沸石、硅藻土、皂土中的任意一种。活性炭、沸石、硅藻土、皂土内表面积较大，吸附性强，胶体性能较强，可以有效吸附土壤中的重金属污染物。生物活性菌为硫酸还原菌和蓝藻菌，所述硫酸还原菌和蓝藻菌之间的重量比为1:1。硫酸还原菌和蓝藻菌具有嗜重金属性，同时能在土壤的环境中较好的存活，能够有效的吸收土壤中的重金属，同时其能够产生胞外聚合物如多糖、糖蛋白、脂多糖等，具有大量的阴离子基团，可与土壤中的重金属离子结合，将重金属离子固定在土壤中。采用物理吸附剂和生物活性菌两种方式对挖掘后的污染场地进行净化，从而将未挖掘土壤中的重金属进行物理吸附和生物富集两种方式进行吸附净化，提升污染场地的净化效果。

步骤（6）中，在回填后的土壤表层覆盖土壤改良剂。土壤改良剂为碳酸钙、磷酸盐、硅酸盐、钢渣、高炉渣、粉煤灰以及膨润土中的一种或几种。碳酸钙、磷酸盐、硅酸盐、钢渣、高炉渣、粉煤灰以及膨润土取材方便，对环境影响较小，且可增加土壤有机质，阳离子代换量和粘粒的含量，使得土壤中的重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，以降低重金属的生物有效性。覆盖土壤改良剂，改变土壤的理化性质，通过重金属的吸附或共沉淀作用改变其在土壤中的存在形态，从而降低其生物有效性和迁移性。

本发明的实施原理为：将污染土壤进行整体的挖掘，并将挖掘后的污染土壤使用淋洗剂进行整体的的喷淋，从而将土壤固相中的重金属污染物转移至土壤的液相中去，在富含重金属的淋洗液中加入碱调节PH值后，再加入重金属沉淀剂Na2S将重金属转化成金属硫化沉淀，随后加入絮凝剂使得重金属沉淀更加完全，最后通过板框将重金属从淋洗液中去除，从而有效去除土壤中的重金属，提高了土壤质量。

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

1.一种土壤重金属污染生态修复方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）、确定污染场地，并对污染场地内的污染土壤进行采样；（2）、检测污染物，检测污染土壤的污染物种类及浓度、颗粒组成、pH值和有机质含量；（3）挖掘运输，对污染土壤进行挖掘和运输，并将挖掘后的污染土壤放置在处理池内；（4）初步修复，用水冲洗污染土壤、加入淋洗剂淋洗；（5）初步筛选分离、通过滚筒筛分离，筛上物回填，筛下物进行细分离；（6）二次筛选分离，筛下物通过水力旋流分离器处理，所得的砂检测达标可回填；（7）化学沉淀，加入碱调节pH值和重金属沉淀剂Na2S将重金属转化成金属硫化沉淀；（8）沉淀分离，重金属沉淀反应后加入絮凝剂，混凝沉淀后采用板框压滤机将固液分离；（9）调节分离液PH，固液分离产生的废水加入硫酸调节pH值后，返回至淋洗步骤（3）用。

2.根据权利要求1所述的一种土壤重金属污染生态修复方法，其特征在于：步骤（4）中处理的污染土壤为使用机械设备筛分破碎后的污染土壤，筛分破碎后的污染土壤的平均粒度≤20mm。

3.根据权利要求1所述的一种土壤重金属污染生态修复方法，其特征在于：步骤（4）中，加入的淋洗液为CMCD溶液，且淋洗液为土壤体积的4.5-5倍，搅拌使土壤与淋洗液混合均匀，26-28℃下反应初步处理6-8h。

4.根据权利要求2所述的一种土壤重金属污染生态修复方法，其特征在于：在步骤（2）中挖掘后的污染场地上按顺序依次投入物理吸附剂、生物活性菌以及化学吸附剂，完毕后回填步骤（6）中的土壤。

5.根据权利要求4所述的一种土壤重金属污染生态修复方法，其特征在于：在步骤（2）中，所述物理吸附剂为活性炭、沸石、硅藻土、皂土中的任意一种。

6.根据权利要求4所述的一种土壤重金属污染生态修复方法，其特征在于：在步骤（2）中，所述生物活性菌为硫酸还原菌和蓝藻菌，所述硫酸还原菌和蓝藻菌之间的重量比为1:0.8-1.2。

7.根据权利要求1所述的一种土壤重金属污染生态修复方法，其特征在于：步骤（6）中，在回填后的土壤表层覆盖土壤改良剂。

8.根据权利要求7所述的一种土壤重金属污染生态修复方法，其特征在于：所述土壤改良剂为碳酸钙、磷酸盐、硅酸盐、钢渣、高炉渣、粉煤灰以及膨润土中的一种或几种。