CN112334241A - 用于中和经酸洗的疏浚土的方法 - Google Patents

Abstract

公开了用于中和已经用酸洗涤以去除污染物的经修复的疏浚土的方法。根据该中和方法，将固体中和剂添加到经修复的疏浚土中并与其混合以中和呈固态的经修复的疏浚土。此外，根据该中和方法，为了中和已经用于酸洗的呈液态的使用过的工艺水，将液体中和剂添加到使用过的工艺水中并与其混合。

Description

用于中和经酸洗的疏浚土的方法

技术领域

本发明涉及用于中和经酸洗的疏浚土的方法，更特别地，涉及这样的方法，其中在通过酸洗来修复被重金属高度污染的沿海疏浚土之后，中和具有酸性的疏浚土以便再利用，并中和酸洗液体废料同时通过沉淀从液体废料中去除来源于土壤的重金属。

背景技术

来自陆地并沉积在河流或港口中的土壤或异物不仅会妨碍河流的顺畅流动，而且还可能导致出现由于积水而产生的难闻气味，加重的洪灾破坏，或者增加进入或离开港口的船只搁浅的风险。因此，定期对土壤沉积物进行疏浚以提供环境的改善和航线的维护。

然而，随着世界范围的城市化和工业发展，各种类型的废水流入河流和海洋，并且土壤由于空气污染物例如工厂排放的烟尘的沉淀、废料的倾倒以及农药或肥料的施用而受到污染，从而导致地下水或河流水的污染。

因此，疏浚土根据地区而可能含有大量具有高浓度重金属的污染物以及生活污水和工厂废水。特别地，如果附近有工业综合体，则疏浚土极有可能被高浓度的重金属污染。

尽管事实是来自河流和沿海区域的疏浚土的污染变得严重，但现有的土壤修复技术由于由疏浚土的小颗粒尺寸导致的低修复效率而不足以用于修复疏浚土。因此，需要研究和开发用于被重金属高度污染的疏浚土的修复技术。

在韩国专利特许公开第10-2011-0130052号(2011年12月5日公开)中公开了一种典型的用于修复疏浚土的方法。该方法提供了两段式高级氧化和洗涤过程，其中以两个阶段进行应用有效于分离污染物的超声和化学氧化以及用洗涤液(盐酸和EDTA)洗涤。然而，尽管该方法可以处理大量具有高碱度和大有机物含量、主要由细颗粒组成并且被重金属污染的海洋疏浚土，但该方法由于使用用于中和经强酸(过氧化氢)洗涤的土壤的中和剂而需要增加处理成本。

此外，用于洗涤和中和被污染的土壤的化学品可能导致环境问题。例如，如果将氢氧化钠(NaOH)用作中和剂，则消耗OH^-离子用于中和，而Na⁺离子残留在土壤中，导致土壤干燥之后产生大量白色晶体。这种土壤可能由于其中过量的盐而导致环境污染。

发明内容

技术方案

构思了本发明的实施方案以解决本领域中的这样的问题，并且本发明的一个方面是提供用于中和经酸洗的疏浚土的方法，其中通过酸洗来修复被各种重金属高度污染的疏浚土，然后中和具有酸性的疏浚土，从而使得经修复的疏浚土用作资源。

本发明的另一个方面是提供用于中和经酸洗的疏浚土的方法，其中使用粉煤灰等即来自热电厂等的工业副产物作为中和剂，从而使得能够低成本且环境友好地中和经酸洗的疏浚土。

本发明的又一个方面是提供用于中和经酸洗的疏浚土的方法，其中将粉煤灰与工艺水混合，然后分离成固体物质和液体物质，该方法可以适当地用于中和经酸洗的疏浚土以及工艺水，从而使得能够高效率地中和经酸洗的疏浚土。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了用于中和通过酸洗处理以从中去除污染物而修复的疏浚土的方法，所述方法包括：通过向呈固相的经修复的疏浚土中添加固体中和剂然后混合来中和所述经修复的疏浚土；以及通过向呈液相的已经用于酸洗处理中的使用过的工艺水中添加液体中和剂然后混合来中和所述使用过的工艺水。

固体中和剂可以是作为煤燃烧过程的副产物的粉煤灰(coal fly ash，CFA)。

通过将经修复的疏浚土与固体中和剂混合而进行的中和步骤中的反应时间可以为0.5小时至1小时。基于经修复的疏浚土的重量，固体中和剂可以以2重量％至6重量％，具体地2重量％至3重量％的量使用。

液体中和剂可以通过将固体中和剂与清洁的工艺水混合然后从混合物中分离固体物质来制备。在此，固体中和剂与清洁的工艺水的基于重量的混合比可以为1:100。

经分离以制备液体中和剂的固体物质可以再用作固体中和剂。经分离的固体物质与液体中和剂的重量比可以为1:100。

通过将使用过的工艺水与液体中和剂混合而进行的中和和沉淀步骤中的反应时间可以为5分钟至10分钟。基于使用过的工艺水的体积，液体中和剂可以以90体积％至150体积％，具体地90体积％至120体积％的量使用。

所述方法还可以包括：在通过将经修复的疏浚土与固体中和剂混合而进行的中和步骤之后的增强疏浚土的强度的强度增强步骤。

在强度增强步骤中，可以将在中和步骤中经中和的疏浚土与作为煤燃烧过程的副产物的煤底灰(coal bottom ash，CBA)混合。

通过将使用过的工艺水与液体中和剂混合而进行的中和步骤可以包括沉淀步骤，其中从使用过的废水和液体中和剂的混合物中沉淀要被弃去的污染物。

有益效果

如上所述，本发明提供了用于中和经酸洗的疏浚土的方法，其可以中和通过酸洗修复过程而表现出酸性的疏浚土，从而允许疏浚土被再利用作可用资源。

此外，本发明提供了用于中和经酸洗的疏浚土的方法，其可以利用作为来自热电厂等的工业副产物的粉煤灰等作为中和剂，从而通过用工业副产物代替现有的中和化学品来降低中和经酸洗的疏浚土所需的成本。

此外，本发明提供了用于中和经酸洗的疏浚土的方法，其可以通过其中将粉煤灰与清洁的工艺水混合然后进行固-液分离的过程来制备液体中和剂和固体中和剂，从而允许对各中和对象即疏浚土和工艺水使用适当的中和剂(液体中和剂或固体中和剂)，并因此允许高效且环境友好地中和经酸洗的疏浚土同时允许通过沉淀从酸洗废液中去除重金属。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方案的用于中和经酸洗的疏浚土的方法的示意性框图。

图2是根据本发明的一个实施方案的制备用于中和疏浚土的固体中和剂和液体中和剂的过程的图。

具体实施方式

根据本发明的一个实施方案的用于中和经酸洗的疏浚土的方法可以用于中和在被各种重金属高度污染的疏浚土的修复过程期间已经经历用例如强酸(例如硫酸)洗涤的疏浚土。

在下文中，将参照附图详细描述根据本发明的一个实施方案的用于中和经酸洗的疏浚土的方法。

参照图1，根据本发明的一个实施方案的用于中和经酸洗的疏浚土的方法可以用于中和经修复的疏浚土3和工艺废水4，经修复的疏浚土3和工艺废水4是在用例如酸洗液2洗涤被各种重金属高度污染的疏浚土1的修复步骤S10中的产物，所述酸洗液2是使用强酸例如硫酸制备的。

将高度被污染的疏浚土1通过酸洗(酸浸)来被洗涤至满足净化标准的程度。然而，由于经修复的疏浚土3具有强酸性，因此有必要中和经修复的疏浚土以便再利用经修复的疏浚土。在中和之后，根据需要，可以使疏浚土经历强度增强处理。此外，使用过的工艺水4，即已经投入用于被污染的疏浚土1的修复步骤S10中的工艺水，也具有强酸性，并因此需要被中和以便再利用。

根据该实施方案，为了中和经修复的疏浚土3(水含量：约75％)，即在纯化被污染的疏浚土1的过程期间已经经历酸洗的疏浚土，使用作为热电厂等中的煤燃烧过程的副产物的粉煤灰(CFA)作为中和剂。因此，可以降低与中和剂有关的成本。更具体地，可以使用固体中和剂例如固体CFA 11来中和经修复的疏浚土3。

根据该实施方案，除了经修复的疏浚土3之外，还可以中和使用过的工艺水4，即已经用于酸洗中的使用过的工艺水。可以使用液体中和剂例如液体CFA 12来中和使用过的工艺水4。

使用与中和对象相同相的中和剂可以缩短用于中和的反应时间，并因此可以缩短总处理时间。即，当中和对象或中和剂为固体时，用于中和的反应时间比中和对象和中和剂二者均为液体时的更长。因此，当两种反应物具有相同的相时，可以缩短用于中和的反应时间。此外，当将固体与液体混合并反应时，在反应完成之后需要用于相分离的固-液分离过程。因此，当两种反应物具有相同的相时，可以有利地减少总处理时间。

由于作为来自发电厂等的副产物的粉煤灰呈固相，因此可以使用粉煤灰作为固体中和剂，即固体CFA 11。

参照图2，可以通过将固体CFA 11与清洁的工艺水14(例如，蒸馏水)混合然后进行固-液分离来制备液体CFA 12。在此，固体CFA与清洁的工艺水的混合比可以根据待中和的疏浚土的pH而改变。例如，当待中和的疏浚土的pH为约2.8时，固体CFA 11与清洁的工艺水14的基于重量的混合比可以为约1:90至1:120。例如，固体CFA 11与清洁的工艺水14的基于重量的混合比可以为约1:100。

通过固体CFA 11和清洁的工艺水14的混合溶液的固-液分离，获得固体CFA和液体CFA 12(即CFA的水溶液)。在此，通过固-液分离过程获得的固体CFA 11可以被再利用。通过固-液分离过程获得的固体CFA和液体CFA可以各自构成混合溶液的碱度的一半。例如，固体CFA可以具有约50％(2,417mg/L CaCO³)的碱度，以及液体CFA可以具有约50％(2,774mg/LCaCO³)的碱度。固体CFA与液体CFA的重量比可以为约1:90至1:120。例如，固体CFA与液体CFA的重量比可以为约1:100。

再次参照图1，通过将经修复的疏浚土3与固体CFA 11混合而进行的中和步骤S20中的反应时间可以为约0.5小时至1小时。例如，当待中和的疏浚土的pH为约2.8时，基于疏浚土的重量，中和剂即固体CFA可以以约2重量％至6重量％，具体地2重量％至3重量％的量使用。如果反应时间小于0.5小时，则中和反应未完成，导致pH持续增加，然而，如果反应时间大于1小时，则中和反应可以完成，但处理时间延长，导致经济可行性降低。如果基于疏浚土的重量，固体CFA的量小于2重量％，则疏浚土可能中和不足，然而，如果基于疏浚土的重量，固体CFA的量大于6重量％，则中和剂消耗过高并且经中和的疏浚土可能具有碱性。以上值是基于待中和的疏浚土的pH为约2.8的假设而计算出的，并因此可以随着待中和的疏浚土的pH变化而变化。

已经通过中和步骤S20中和的疏浚土可以不经任何另外的处理而被再利用，或者可以在通过强度增强步骤S30被增强强度之后被再利用。在强度增强步骤S30中，可以将作为热电厂等中的煤燃烧过程的副产物的煤底灰(CBA)13与疏浚土混合以便增强疏浚土的强度。与CBA 13混合的疏浚土具有增强的强度，并因此可以再用于更广泛的各种应用中，例如港口或沿海区域的围填海。

在中和和沉淀步骤S40中，使用过的工艺水4可以通过与液体CFA 12混合来处理。通过将使用过的工艺水4与液体CFA 12混合而进行的中和和沉淀步骤S40中的反应时间可以为约5分钟至10分钟。基于使用过的工艺水的体积，中和剂即液体CFA可以以90体积％至150体积％的量使用。如果反应时间小于5分钟，则中和反应未完成，导致pH持续降低，然而，如果反应时间大于10分钟，则中和反应可以完成，但是处理时间延长，导致经济可行性降低。此外，如果基于使用过的工艺水的体积，液体CFA的量小于90体积％，则使用过的工艺水可能中和不足，然而，如果基于使用过的工艺水的体积，液体CFA的量大于150体积％，则中和剂消耗过高并且经中和的工艺水可能具有碱性。

通过中和和沉淀步骤S40中和的工艺水可以被再利用，而从使用过的工艺水和液体CFA的混合溶液中分离的沉淀物可以进行再处理或弃去。由于沉淀物来源于从疏浚土中去除的重金属，而不是来源于疏浚土，因此与经处理的疏浚土的总量相比，弃去的沉淀物的量不显著(例如，约0.01％)。

表1示出了在酸洗处理之前的被污染的疏浚土1、在酸洗处理之后的经修复的疏浚土3、以及在中和步骤中用作固体中和剂的工业副产物即固体CFA 11和固体CBA的特性。

表1

如从表1中可以看出的，通过使被污染的疏浚土经历酸洗而获得的经修复的疏浚土满足净化标准。根据该实施方案，为了中和满足净化标准的经修复的疏浚土，使用具有碱性的工业副产物(固体中和剂)。由于副产物中各种重金属的浓度均低于净化水平，因此无需担心经修复的疏浚土被副产物污染。在此，使用世界范围内使用的荷兰标准(DutchStandard)作为净化标准。

表2示出了使用表1中示出的工业副产物中和经修复的疏浚土的结果。

表2

参照表2，可以看出，工业副产物具有不同水平的中和能力，并且固体CFA具有比固体CBA更好的中和能力。此外，当基于通过酸洗而修复的疏浚土(浆料)的重量，固体CFA以约2重量％至3重量％的量使用时，经中和的疏浚土具有中性pH。

表3示出了已经用于酸洗中的使用过的工艺水4以及在中和和沉淀步骤中用作液体中和剂的工业副产物即液体CFA12和液体CBA的特性。

表3

如从表3中可以看出的，从经酸洗的疏浚土中分离出的使用过的工艺水的pH为约2.83。根据该实施方案，为了中和使用过的工艺水，使用具有更好的中和能力的液体CFA(即CFA溶液)。如在固体中和剂的情况下，由于液体中和剂中的各种重金属的浓度均低于净化水平，因此无需担心使用过的工艺水被液体中和剂污染。

表4示出了使用表3中示出的工业副产物(CFA溶液)中和使用过的工艺水的结果。

表4

参照表4，可以看出，CFA溶液(液体CFA)可以中和使用过的工艺水，同时通过使重金属从使用过的工艺水中沉淀而降低使用过的工艺水中的污染物浓度。

尽管本文中已经描述了一些实施方案，但是应该理解，提供这些实施方案仅用于举例说明，并且不应以任何方式解释为限制本发明，并且本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改、改变、变型和等同实施方案。

Claims (13)

1.一种用于中和疏浚土的方法，所述疏浚土已通过酸洗处理以从中去除污染物而被修复，所述方法包括：

通过向呈固相的经修复的疏浚土中添加固体中和剂然后混合来中和所述经修复的疏浚土；以及

通过向呈液相的已在酸洗处理中使用的使用过的工艺水中添加液体中和剂然后混合来中和所述使用过的工艺水。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述固体中和剂是作为煤燃烧过程的副产物的粉煤灰(CFA)。

3.根据权利要求1所述的方法，其中通过混合所述经修复的疏浚土与所述固体中和剂而进行的中和步骤中的反应时间为0.5小时至1小时。

4.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述经修复的疏浚土的重量，所述固体中和剂以2重量％至6重量％的量使用。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述液体中和剂通过将所述固体中和剂与清洁的工艺水混合然后从混合物中分离固体物质来制备。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述固体中和剂与所述清洁的工艺水的基于重量的混合比为1:90至1:120。

7.根据权利要求5所述的方法，其中经分离以制备所述液体中和剂的所述固体物质被再用作所述固体中和剂。

8.根据权利要求5所述的方法，其中经分离的固体物质与所述液体中和剂的重量比为1:90至1:120。

9.根据权利要求1所述的方法，其中通过将所述使用过的工艺水与所述液体中和剂混合而进行的中和和沉淀步骤中的反应时间为5分钟至10分钟。

10.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述使用过的工艺水的体积，所述液体中和剂以90体积％至150体积％的量使用。

11.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在通过将所述经修复的疏浚土与所述固体中和剂混合而进行的中和步骤之后的增强所述疏浚土的强度的强度增强步骤。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述强度增强步骤中，将在所述中和步骤中经中和的所述疏浚土与作为煤燃烧过程的副产物的煤底灰(CBA)混合。

13.根据权利要求1所述的方法，其中通过将所述使用过的工艺水与所述液体中和剂混合而进行的中和步骤包括其中从所述使用过的工艺水和所述液体中和剂的混合物中沉淀要弃去的污染物的沉淀步骤。

Images