TW201439012A - 污泥或土壤處理方法以及重金屬成分穩定化藥劑 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種對污泥中的重金屬成分進行穩定化處理的方法，該方法採用由從鐵、鋅、銅、錳、鋁中選擇至少1種酸性金屬鹽，以及從鈣、鎂、鈉、鉀中選擇至少1種鹼金屬或者鹹土類金屬的鹼性化合物所構成的重金屬成分穩定化藥劑，來對污泥的重金屬成分進行穩定化處理；上述重金屬成分穩定化藥劑與污泥的混合比為：100重量單位的污泥對應0.5~30重量單位的酸性金屬鹽以及0.5~60重量單位的鹼金屬或鹹土類金屬的鹼性化合物。使用本發明的方法，可簡單地對工廠等產生的污泥中所含的微量重金屬鉛等有害成分進行穩定化處理，從而可將經過處理的污泥用於填埋等用途，進行穩定化處理後的污泥中的重金屬有害成分不會從污泥中溶出，從而保護了環境。

Description

污泥或土壤處理方法以及重金屬成分穩定化藥劑
本發明係關於一種污泥或土壤處理方法以及重金屬成分穩定化藥劑，具體而言是係關於一種為了將工廠等生成的含重金屬成分的污泥或污泥土壤能安全地用於填埋等用途，而將污泥或污泥土壤中含有的砷、鉛、鎘、鎳、鉻(六價)等有害物質進行穩定化處理，使其不溶出的方法以及進行這種處理所使用的重金屬成分穩定化藥劑。
在工廠、礦山、煉鐵廠等的產品製造、煉製、表面處理、鍍金等程序中，會產生含有重金屬的廢液。其中，濃度高的廢液會透過回收程序回收利用，重新成為原料，而濃度低的以及其本身就是不純物質的廢液則會作為廢水被排泄。對於廢水中含有的重金屬物質，一般在廢水處理程序中會添加鹼性藥劑、氧化劑等，在水中將其作為沉澱物溶出，然後添加凝結材料，用沉澱濃縮裝置使其濃縮沉澱，然後用壓濾機等進行脫水，對濃縮沉澱脫水後的物質作為污泥進行填埋等廢棄處理。將污泥進行填埋等廢棄處理時，為了防止對周圍的污染，必須固化其中的有害物質使其穩定化而不會溶出，同時為了維持其處理時的施工性，還必須有一定程度的施工強度。將含有重金屬的污泥或被重金屬污染過的土壤進行廢棄處理時，為了不讓其含有的重金屬溶出，需要進行穩定化處理。眾所周知，螯合物(Chelate)能夠讓重金屬不溶出，但由於它是在酸性至中性範圍中使用的，若在處理時為了維持其施工性而混入便宜的水泥等固化材料，其不溶出性能便會降低。因此，若增加螯合物的添加量，便會有 處理成本增加的問題。
本發明的目的是提供一種能夠解決上述現有技術問題的可使重金屬不溶出的污泥或土壤處理方法以及進行這種處理所使用的重金屬成分穩定化藥劑。
本發明提供的一種污泥或土壤處理方法是，在100重量單位的污泥或土壤中混合0.5~30重量單位的酸性金屬鹽，以及混合0.5~60重量單位的鹼金屬或鹹土類金屬的鹼性化合物，來對污泥或土壤中的重金屬成分進行穩定化處理的方法。
上述污泥或土壤中含有的重金屬成分，是至少包含砷、鉛、鎘、鎳、鉻(六價)、水銀、銻、硒、鋇中的1種的離子。
本發明還提供一種重金屬成分穩定化藥劑，該藥劑包含0.5~30重量單位的酸性金屬鹽，以及0.5~60重量單位的鹼金屬或鹹土類金屬的鹼性化合物。
上述酸性金屬鹽最佳是從氯化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵、氯化鋅、硫酸鋅、氯化銅、硝酸銅、硫酸銅、氯化錳、硫酸錳、氯化鋁、硫酸鋁中選擇的至少1種的金屬鹽粉末或15~35wt%水溶液。
上述鹼金屬或鹹土類金屬的鹼性化合物是從氧化鈣、氫氧化鈣、矽酸鈣、氧化鎂、氫氧化鎂、氫氧化鈉、矽酸鈉、氫氧化鉀、矽酸鉀、煉鐵礦渣以及水泥中選擇的至少1種的粉末。
使用本發明提供的重金屬成分穩定化藥劑進行污泥或土壤處理或使用本發明提供的污泥或土壤處理方法，便可簡單地對污泥或土壤中的重金屬成分進行穩定化處理。進行過這種穩定化處理的污泥或土壤，即使被雨水等淋濕，其中的重金屬成分也不會溶出，可安全地將處理後的污泥或土壤進行填 埋等廢棄處理。
使用本發明處理的污泥或土壤主要是化學工廠、礦山、冶煉廠、煉鐵廠、鍍金工廠等的產品製造、煉製、表面處理、鍍金等程序中排放出的無機污泥或這些工廠生產過程中所產生的污泥土壤。這些污泥或土壤中含有的重金屬成分，是至少包含砷、鉛、鎘、鎳、鉻(六價)、水銀、銻、硒、鋇等中的1種的離子。
作為本發明的重金屬成分穩定化藥劑中使用的酸性金屬鹽可使用氯化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵、氯化鋅、硫酸鋅、氯化銅、硝酸銅、硫酸銅、氯化鋅、硫酸錳、氯化鋁、硫酸鋁等，此外更適合使用環保且低成本的氯化鐵、硫酸鐵、氯化鋁、硫酸鋁。此時的鐵鹽最好是2價或3價鹽。鐵鹽及鋁鹽最好是粉末或15~35wt%水溶液。此外，若被處理的污泥中含水率較高時，最好是粉末。
酸性金屬鹽從鐵、鋅、銅、錳、鋁中選擇至少1種使用，如果能獲得含有上述金屬的高濃度酸性廢水，具有一個優點便是可以直接將這種廢水作為進行污泥處理的材料使用。
作為本發明的重金屬成分穩定化藥劑中使用的鹼金屬或鹹土類金屬的鹼性鹽可使用氧化鈣、氫氧化鈣、矽酸鈣、氧化鎂、氫氧化鎂、氫氧化鈉、矽酸鈉、氫氧化鉀、矽酸鉀、煉鐵礦渣、水泥等，此外更適合使用容易獲得且成本較低的氧化鈣、氫氧化鈣、矽酸鈣、氧化鎂、氫氧化鈉、煉鐵礦渣、水泥。鹼金屬或鹹土類金屬的鹼性鹽最好是作為粉末添加在污泥或土壤中。此 外，氧化鎂與水泥還可兼用做污泥或土壤的固化材料。
使用本發明處理的污泥含有5~95wt%的水分，若該水分含量過低，與重金屬成分穩定化藥劑的混合會變得困難，若含量過高，獲得的穩定化處理廢棄物的含水率會變高，容易流動，操作性變低。此外，也可利用本發明中使用的酸性金屬鹽與鹼金屬或鹹土類金屬的鹼性化合物的化學反應熱、水和反應熱，來減少被處理的污泥中的含水率。該情況下，最好用化學反應性高的硫酸鋁或硫酸鐵與氧化鎂或氧化鈣的組合。此外，酸性金屬鹽與鹼金屬或鹹土類金屬的鹼性化合物既可單獨分別加入污泥中，也可事先將兩者用粉末混合裝置混合成藥劑後加入。
上述重金屬成分穩定化藥劑與污泥或土壤的混合量為：100重量單位的污泥或土壤對應0.5~30重量單位的酸性金屬鹽以及0.5~60重量單位的鹼金屬或鹹土類金屬的鹼性化合物。此外，若污泥含有大量水分，最好換算成固體形態來計算重量，污泥含水率在20%以下時，則可直接用來計算重量。
污泥或土壤與重金屬成分穩定化藥劑的混合應使用混合設備混合幾分鐘以上，使整體混合均勻。這樣獲得的穩定化處理廢棄物，其酸性金屬鹽與鹼性金屬或鹼性土類金屬的鹼性化合物在污泥中產生化學反應，形成活性度高的氫氧化金屬，使得污泥中含有的重金屬離子吸附在上面，實現其不溶出。即高pH值的鹼金屬或鹹土類金屬的鹼性化合物與水溶性的酸性金屬鹽在水存在的情況下混合，由於pH值高，添加了金屬離子的氫氧化物便會生成沉澱，水溶性的重金屬成分被這些生成的氫氧化物牢固地結合或吸附，變得穩定。因此，無論是將這種穩定化處理廢棄物(比如污泥)堆放在室外，還是用於填埋等，廢棄物中的重金屬有害成分不會從廢棄物中溶出，從而保護了環境。
以下，就具體的實施例進行說明。
在下列各實施例(實施例1至8)中，含有重金屬的污泥使用化 工廠的廢水處理程序中產生的脫水黏稠物(含水率45%)(污泥1)。在該污泥1中添加的酸性金屬鹽可使用從氯化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵、氯化鋅、硫酸鋅、氯化銅、硝酸銅、硫酸銅、氯化鋅、硫酸錳、氯化鋁、硫酸鋁等中選出的1種或2種以上，作為較佳方案，可使用更環保且低成本的氯化鐵、硫酸鐵、氯化鋁、硫酸鋁。具體來說，按照表1中各實施例所示的添加量，加入作為酸性金屬鹽的市場上出售的Al2(SO4)3、AlCl3、FeSO4、或FeCl2試劑，以及作為鹼性化合物的市場上出售的MgO、CaO、Ca(OH)2試劑，並用混合機混合10分鐘。
將所得到的穩定化處理污泥保濕放置1天後按照通用方法進行溶出試驗，其結果如表1所示。
另外，在下列各實施例(實施例9至16)中，含有重金屬的污泥使用金屬加工廠的表面處理程序中產生的脫水黏稠物(含水率40%)(污泥2)。在該污泥2中，按照表2中各實施例所示的添加量，加入作為酸性金屬鹽 的市場上出售的Al2(SO4)3、AlCl3、FeSO4、或FeCl2試劑，以及作為鹼性化合物的市場上出售的MgO、CaO、Ca(OH)2試劑，並用混合機混合10分鐘。
將所得到的穩定化處理污泥保濕放置1天後按照通用方法進行溶出試驗，其結果如表2所示。
另外，在下列各實施例(實施例17至23)中，含有重金屬的污泥使用化工廠的廢水處理程序中產生的脫水黏稠物(含水率49%)(污泥3)。在該污泥3中，按照表3中各實施例所示的添加量，加入作為酸性金屬鹽的市場上出售的Al2(SO4)3、AlCl3、FeSO4、或FeCl2試劑，以及作為鹼性化合物的市場上出售的MgO、CaO、Ca(OH)2試劑，並用混合機混合10分鐘。
將所得到的穩定化處理污泥保濕放置1天後按照通用方法進行溶出試驗，其結果如表3所示。
表3
另外，在下列各實施例(實施例24至29)中，含有重金屬的土壤使用化工廠舊址中產生的污染土壤(含水率26%)。在該污染土壤中，按照表4中各實施例所示的添加量，加入作為酸性金屬鹽的市場上出售的Al2(SO4)3試劑，以及作為鹼性化合物的市場上出售的MgO試劑，並用混合機混合10分鐘。
將所得到的穩定化處理污染土壤保濕放置1天後按照通用方法進行溶出試驗，其結果如表4所示。
另外。在以下各實施例(實施例30至37)中使用的污泥或污染土壤中，加入作為酸性金屬鹽的市場上出售的FeSO4、或Al2(SO4)3試劑，以及作為鹼性化合物的市場上出售的MgO、或Ca(OH)2試劑或以雪矽鈣石(Tobermorite)(Ca10[Si12O31(OH)6]8H2O)為主成分的矽酸鈣粉末，用市場上出售的粉體混合裝置按表5所示配合比事先混合製成吸附材，並按表5中各實施例所示添加量添加上述吸附材後用混合機混合10分鐘。
將所得到的穩定化處理污泥保濕放置1天後按照通用方法進行溶出試驗，其結果如表5所示。
以下，就比較例進行說明。
作為含有重金屬的污泥使用與實施例1~8中使用的污泥1相同的污泥，在該污泥中，按照表6中各比較例(比較例1至7)所示的添加量，添加與實施例1~8中所用的相同的酸性金屬鹽(市場上出售的Al2(SO4)3、AlCl3、FeSO4、或FeCl2試劑)以及鹼性化合物(市場上出售的MgO、CaO、Ca(OH)2試劑)，並用混合機混合10分鐘。
將所得到的穩定化處理污泥保濕放置1天後按照通用方法進行溶出試驗，其結果如表6所示。
另外，作為含有重金屬的污泥使用與實施例17~23中使用的污泥3相同的污泥，在該污泥中，按照表7中各比較例(比較例8至13)所示的 添加量，添加與實施例1~8中所用的相同的酸性金屬鹽(市場上出售的Al2(SO4)3、AlCl3、FeSO4、或FeCl2試劑)以及鹼性化合物(市場上出售的MgO、CaO試劑)，並用混合機混合10分鐘。
將所得到的穩定化處理污泥保濕放置1天後按照通用方法進行溶出試驗，其結果如表7所示。
本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

Claims (7)

  1. 一種污泥或土壤處理方法，其中在100重量單位的污泥或土壤中混合0.5~30重量單位的酸性金屬鹽，以及混合0.5~60重量單位的鹼金屬或鹹土類金屬的鹼性化合物，來對污泥或土壤中的重金屬成分進行穩定化處理。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的污泥或土壤處理方法，其中上述酸性金屬鹽是從氯化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵、氯化鋅、硫酸鋅、氯化銅、硝酸銅、硫酸銅、氯化錳、硫酸錳、氯化鋁、硫酸鋁中選擇的至少1種的金屬鹽粉末或15~35wt%水溶液。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的污泥或土壤處理方法，其中上述鹼金屬或鹹土類金屬的鹼性化合物是從氧化鈣、氫氧化鈣、矽酸鈣、氧化鎂、氫氧化鎂、氫氧化鈉、矽酸鈉、氫氧化鉀、矽酸鉀、煉鐵礦渣以及水泥中選擇的至少1種的粉末。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述的污泥或土壤處理方法，其中上述污泥或土壤中含有的重金屬成分，是至少包含砷、鉛、鎘、鎳、鉻(六價)、水銀、銻、硒、鋇中的1種的離子。
  5. 一種用於處理污泥或土壤的重金屬成分穩定化藥劑，包含0.5~30重量單位的酸性金屬鹽，以及0.5~60重量單位的鹼金屬或鹹土類金屬的鹼性化合物。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的用於處理污泥或土壤的重金屬成分穩定化藥劑，其中上述酸性金屬鹽是從氯化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵、氯化鋅、硫酸鋅、氯化銅、硝酸銅、硫酸銅、氯化錳、硫酸錳、氯化鋁、硫酸鋁中選擇的至少1種的金屬鹽粉末或15~35wt%水溶液。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的用於處理污泥或土壤的重金屬成分穩定化藥劑，其中上述鹼金屬或鹹土類金屬的鹼性化合物是從氧化鈣、氫氧化鈣、矽 酸鈣、氧化鎂、氫氧化鎂、氫氧化鈉、矽酸鈉、氫氧化鉀、矽酸鉀、煉鐵礦渣以及水泥中選擇的至少1種的粉末。
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