专利名称：一种铬污染土修复方法
技术领域：
本发明公开了一种铬污染土修复方法，属于环境工程技术领域。
背景技术：
目前，我国受铬、镉、砷、铅等重金属污染的耕地面积近2000万公顷，据估算，全国每年因土壤污染的粮食达1200万吨，造成的直接经济损失超过200亿元。随着城市化、工业化进程的加快，越来越多的土地遭受重金属污染，城市战略布局重新调整，大量的重金属遗留场地急需治理。据统计，我国遗留约500万吨的铬渣，多数未得到治理，对环境造成巨大的隐患。土壤重金属污染具有隐蔽性、滞后性和长期性，重金属通过根系作用进入植物中，植物的生长受到抑制，人类的生命健康也将间接地受到威胁，同时，重金属污染物也会迁移并暴露于地下水和大气中，破坏生态环境。污染土地必须经过修复处理方可重新开发利用，由于不经修复而利用的“毒地”不断曝光，国家愈加重视土地污染的治理，“十二五”第一个专项规划的出台，标志着我国将加大力度治理重金属污染土地。自然界中的铬主要以三价和六价同时出现，三价铬是一种人体必需的微量元素，而水溶性六价铬则被列为对人体危害最大的8种化学物质之一，六价铬毒性一般为三价铬毒性的100多倍，是国际公认的3种致癌金属物之一，同时也是美国EPA公认的129种重点污染物之一。铬对人类的威胁在于它不能被微生物分解，可通过食物链在生物体内富集。目前，对于复合铬污染土的修复技术主要包括微生物去除法，化学法(药剂洗涤、热分解等)，物理法(电流使带电离子迁移等)以及种植植物，大量的方法还处于实验室研究阶段，现场实施较困难，同时，现有的铬污染土处理技术工艺相对落后，导致了铬污染土修复效率低下、成本高，二次污染及环境风险大。
发明内容
针对上述存在问题，本发明的目的在于提供一种铬污染土修复方法，该方法具有处理效果好、无二次污染、资源化利用率高等优点，为了实现上述目的，其技术解决方案为:一种铬污染土修复方法，按照以下步骤，A)铬污染土中六价铬的溶出将铬污染土与KH2PO4溶液按质量比为1/5-1/10混合，浸润I小时后并均匀搅拌10分钟以使铬污染土中六价铬充分溶出于铬污染土并溶解于KH2PO4溶液，形成混合泥浆。B) 土水分离将混合泥浆置于过滤板上进行过滤，再用冲洗水重复冲洗过滤板上过滤后的铬污染土 10-20分钟,并收集过滤板上的三价铬污染土和滤出的六价铬污水。C)三价铬污染土处理将步骤B收集的三价铬污染土与生物碳混合均匀后形成可利用生态土。D)六价铬污水处理
测定经步骤B收集的六价铬污水的总体积和六价铬污水中六价铬的浓度，并计算六价铬污水中六价铬总质量，然后向六价铬污水中添加Na2S2O5并静置30分钟，添加的Na2S2O5与六价铬的质量比为3.5: 1，并调节六价铬污水pH在4-6之间，搅拌均匀后向污水中添加絮凝剂，静置10-20分钟，采用过滤板进行过滤，分别并收集过滤后的水和滤渣。E)滤渣处理向步骤D收集的滤渣中加入10% -20%的胶凝材料进行固化稳定化处理。所述的KH2PO4溶液浓度根据污染土中六价铬的含量在0.01mol/L-0.lmol/L范围内选取。所述的过滤板膜面孔径小于5 U m。所述的冲洗水为步骤D过滤的水、自来水或河水的一种。所述的生物碳为市政污泥在高温缺氧条件下裂解产生的多孔碳，生物碳添加量为土壤质量的2%。-1%。所述的絮凝剂为聚合氯化铝、聚合硅酸铝铁、聚丙烯酰胺中的一种。所述的胶凝材料为水泥或石灰。由于采用了以上技术方案，本发明的一种铬污染土修复方法，采用KH2PO4溶液作为溶出剂，保证了铬污染土中六价铬的溶出效率，有效降低了土壤中铬污染的毒性，采用市政污泥质制生物碳处理三价铬污染土，一方面实现了废弃物的资源化利用，另一方面修复了铬污染土，恢复了铬污染土的使用功能，通过向六价铬污水中添加Na2S2O5并调节六价铬还原的反应环境，提高了六价铬还原为三价铬的效率，同时节约成本，在还原后的六价铬污水中添加絮凝剂，加快了三价铬的沉淀与浓缩，过滤后的水作为冲洗水循环利用，节约了资源和成本的同时，避免了修复过程中造成的二次污染，采用固化稳定化方法处理滤渣，使滤渣中的铬钝化，减小其环境风险，达到国家环境标准要求，该方法通过土水分离将铬污染土中六价铬污水与三价铬污染土分开处理，固体与液体分别处理，提高处理效率的同时，保证了处理效果。
具体实施例方式一种铬污染土修复方法按照以下步骤进行:I 一种铬污染土修复方法，其特征在于:所述的方法按照以下步骤进行:A)铬污染土中六价铬的溶出将铬污染土与KH2PO4溶液按质量比为1/5-1/10混合，浸润I小时后并均匀搅拌10分钟以使铬污染土中六价铬充分溶出于铬污染土并溶解于KH2PO4溶液，KH2PO4溶液浓度根据污染土中六价铬的含量来在0.01mol/L-0.lmol/L范围内选取，KH2PO4通过竞争吸附作用将土壤中大量的六价铬解吸下来，再采用搅拌机对混合溶液进行搅拌，使六价铬充分溶于溶液中，形成混合泥浆。B) 土水分离将步骤A搅拌均匀的混合泥浆于过滤板上进行过滤，过滤板膜面孔径小于5 U m,过滤板透水性好，小孔径膜面又能阻止土壤颗粒进入溶液，保证了过滤质量，再用过滤水冲洗过滤板上土壤10-20分钟,确保土壤中的六价铬完全被溶出，过滤水可以采用步骤D过滤的水、自来水或河水的一种，然后收集过滤板上的三价铬污染土和过滤之后的六价铬污水。
C)三价铬污染土处理将步骤B收集的三价铬污染土与生物碳混合均匀后形成可利用生态土，生物碳是市政污泥在高温缺氧条件下裂解产生的多孔碳，裂解过程中产生的生物油和混合气收集并作为燃料用，所选的市政污泥中的各类污染物含量必须满足《农用污泥中污染物控制标准》标准的要求，生物碳添加量为土壤质量的2%。-1 %，生物碳的使用不仅实现了废弃物的资源化利用，还能给土壤提供丰富的氮、磷、钾元素，且通过自身官能团的吸附、螯合等作用对土壤中的铬进行钝化、解毒处理，实现了铬污染土壤的再利用。D)六价铬污水处理测定经步骤B收集的六价铬污水的总体积和六价铬污水中六价铬的浓度，并计算六价铬污水中六价铬总质量，然后向六价铬污水中添加Na2S2O5并静置30分钟，添加的Na2S2O5与六价铬的质量比为3.5: 1，Na2S2O5能使溶液中的六价铬快速高效地转化为三价铬，且使用Na2S2O5成本低廉，调节溶液pH为4-6之间，酸性条件有助于六价铬的还原，搅拌均匀后向混合溶液中添加絮凝剂，絮凝剂为聚合氯化铝、聚合硅酸铝铁、聚丙烯酰胺中的一种，高效絮凝剂能加快难溶性三价铬的沉淀与浓缩，静置10-20分钟，采用过滤板进行过滤，实现固液分离，过滤后的水可重复利用，作为步骤A和B的水源，实现了水循环利用，节约了资源和成本。E)滤渣处理向步骤D收集的滤渣中加入10 % -20 %的胶凝材料进行固化稳定化处理，固化稳定化处理采用水泥或石灰作为胶凝材料，滤渣中含有高含量的三价铬和少量的六价铬，通过固化稳定化实现滤渣中铬的钝化，减小其环境风险，达到国家环境标准要求，经固化稳定化处理的铬渣可填埋、可作为填料。实施案例下面结合相关实施案例进一步详细叙述:实施案例I向300kg铬污染土中添加0.0lmoVLKH2PO4溶液1500kg，浸润I小时，再搅拌IOmin后于膜面孔径为4um的过滤板上进行过滤,用自来水冲洗过滤板上的铬污染土 IOmin后,收集过滤板上三价铬污染土和过滤所得六价铬污水，称量得三价铬污染土质量为500kg，六价铬污水总体积为1300L。将市政污泥在300°C的高温下裂解制成污泥生物碳，向过滤后的三价铬污染土中添加1.0kg的污泥生物碳，搅拌均匀后农用。测得六价铬污水中六价铬的含量为300mg/L，向过滤后的六价铬污水中添加1.365kg Na2S2O5，调节溶液pH为4，搅拌均匀后再添加IOkg聚合氯化铝，静置10分钟后采用过滤板进行过滤，对过滤后滤渣采用水泥进行固化稳定化处理，水泥添加量为滤渣质量的10%，处理后的滤渣作路基填料，水作为冲洗液重复利用。经测试，处理后的土壤、滤渣和水均满足相关标准要求。实施案例2向300kg铬污染土中添加0.05mol/LKH2P04溶液2400kg，浸润I小时，再搅拌IOmin后于膜面孔径为4um的过滤板上进行过滤,用自来水冲洗过滤板上的铬污染土 15min后,收集过滤板上三价铬污染土和过滤所得六价铬污水，称量得三价铬污染土质量为600kg，六价铬污水总体积为2100L。将市政污泥在300°C的高温下制成污泥生物碳，向过滤后的三价铬污染土中添加3.0kg的污泥生物碳，搅拌均匀后农用。测得六价铬污水中六价铬的含量为700mg/L,向过滤后的污水中添加5.145kg Na2S2O5,调节溶液pH为5,搅拌均勻后再添加IOkg聚合硅酸铝铁，静置15分钟后采用过滤板进行过滤，对过滤后滤渣采用石灰进行固化稳定化处理，水泥添加量为滤渣质量的15%，处理后的滤渣进垃圾填埋场，水作为冲洗液重复利用。经测试，处理后的土壤、滤渣和水均满足相关标准要求。实施案例3向300kg铬污染土中添加0.1moVLKH2PO4溶液3000kg，浸润I小时，再搅拌IOmin后于膜面孔径为4um的过滤板上进行过滤,用自来水冲洗过滤板上的铬污染土 20min后,收集过滤板上三价铬污染土和过滤所得六价铬污水，称量得三价铬污染土质量为700kg，六价铬污水总体积为2600L。将市政污泥在300°C的高温下制成污泥生物碳，向过滤后的土壤中添加7.0kg的污泥生物碳，搅拌均匀后农用。测得六价铬污水中六价铬的含量为900mg/L，向过滤后的污水中添加8.19kgNa2S205,调节溶液pH为6,搅拌均勻后再添加IOkg聚丙烯酰胺，静置20分钟后采用过滤板进行过滤，对过滤后滤渣采用水泥进行固化稳定化处理，水泥添加量为滤渣质量的20%，处理后的滤渣作路基填料，水作为溶出液重复利用。经测试，处理后的土壤、滤渣和水均满足相关标准要求。实施案例4向300kg铬污染土中添加0.0lmoVLKH2PO4溶液1500kg，浸润I小时，再搅拌IOmin后于膜面孔径为4um的过滤板上进行过滤，用河水冲洗过滤板上的铬污染土 IOmin后，收集过滤板上三价铬污染土和过滤所得六价铬污水，称量得三价铬污染土质量为600kg，六价铬污水总体积为1200L。将市政污泥在300°C的高温下裂解制成污泥生物碳，向过滤后的土壤中添加1.2kg的污泥生物碳，搅拌均匀后农用。测得六价铬污水中六价铬的含量为400mg/L,向过滤后的六价铬污水中添加1.68kg Na2S2O5,调节溶液pH为4,搅拌均勻后再添加IOkg聚合氯化铝，静置10分钟后采用过滤板进行过滤，对过滤后滤渣采用水泥进行固化稳定化处理，石灰添加量为滤渣质量的10%，处理后的滤渣作路基填料，水作为冲洗液重复利用。经测试，处理后的土壤、滤渣和水均满足相关标准要求。实施案例5向300kg铬污染土中添加0.05mol/LKH2P04溶液2400kg，浸润I小时，再搅拌IOmin后于膜面孔径为4um的过滤板上进行过滤，用河水冲洗过滤板上的铬污染土 15min后，收集过滤板上三价铬污染土和过滤所得六价铬污水，称量得三价铬污染土质量为700kg，六价铬污水总体积为2000L。将市政污泥在300°C的高温下制成污泥生物碳，向过滤后的三价铬污染土中添加3.5kg的污泥生物碳，搅拌均匀后农用。测得六价铬污水中六价铬的含量为800mg/L,向过滤后的污水中添加5.60kg Na2S2O5,调节溶液pH为5,搅拌均勻后再添加IOkg聚合硅酸铝铁，静置15分钟后采用过滤板进行过滤，对过滤后滤渣采用石灰进行固化稳定化处理，石灰添加量为滤渣质量的15%，处理后的滤渣进垃圾填埋场，水作为冲洗液重复利用。经测试，处理后的土壤、滤渣和水均满足相关标准要求。实施案例6向300kg铬污染土中添加0.1moVLKH2PO4溶液3000kg，浸润I小时，再搅拌IOmin后于膜面孔径为4um的过滤板上进行过滤，用河水冲洗过滤板上的铬污染土 20min后，收集过滤板上三价铬污染土和过滤所得六价铬污水，称量得三价铬污染土质量为800kg，六价铬污水总体积为2500L。将市政污泥在300°C的高温下制成污泥生物碳，向过滤后的土壤中添加8kg的污泥生物碳，搅拌均匀后农用。测得六价铬污水中六价铬的含量为900mg/L，向过滤后的污水中添加7.875kgNa2S205,调节溶液pH为6，搅拌均匀后再添加IOkg聚丙烯酰胺，静置20分钟后采用过滤板进行过滤，对过滤后滤渣采用石灰进行固化稳定化处理，石灰添加量为滤渣质量的20%，处理后的滤渣作路基填料，水作为溶出液重复利用。经测试，处理后的土壤、滤渣和水均满足相关标准要求。实施案例7向300kg铬污染土中添加0.0lmoVLKH2PO4溶液1500kg，浸润I小时，再搅拌IOmin后于膜面孔径为4um的过滤板上进行过滤，用铬污染土修复过程中收集的过滤后的水冲洗过滤板上的铬污染土 IOmin后，收集过滤板上三价铬污染土和过滤所得六价铬污水,称量得三价铬污染土质量为700kg，六价铬污水总体积为1100L。将市政污泥在300°C的高温下裂解制成污泥生物碳，向过滤后的土壤中添加1.4kg的污泥生物碳，搅拌均匀后农用。测得六价铬污水中六价铬的含量为200mg/kg，向过滤后的六价铬污水中添加0.7766kgNa2S205,调节溶液pH为4，搅拌均匀后再添加IOkg聚合氯化铝，静置10分钟后采用过滤板进行过滤，对过滤后滤渣采用水泥进行固化稳定化处理，水泥添加量为滤渣质量的10%，处理后的滤渣作路基填料，水作为冲洗液重复利用。经测试，处理后的土壤、滤渣和水均满足相关标准要求。实施案例8向300kg铬污染土中添加0.05mol/LKH2P04溶液2400kg，浸润I小时，再搅拌IOmin后于膜面孔径为4um的过滤板上进行过滤，用修复过程中收集的过滤后的水冲洗过滤板上的铬污染土 15min后，收集过滤板上三价铬污染土和过滤所得六价铬污水，称量得三价铬污染土质量为800kg，六价铬污水总体积为1900L。将市政污泥在300°C的高温下制成污泥生物碳，向过滤后的三价铬污染土中添加4kg的污泥生物碳，搅拌均匀后农用。测得六价铬污水中六价铬的含量为600mg/L，向过滤后的污水中添加3.99kgNa2S205，调节溶液pH为5，搅拌均匀后再添加IOkg聚合硅酸铝铁，静置15分钟后采用过滤板进行过滤，对过滤后滤渣采用水泥进行固化稳定化处理，水泥添加量滤渣质量的为15%，处理后的滤渣进垃圾填埋场，水作为冲洗液重复利用。经测试，处理后的土壤、滤渣和水均满足相关标准要求。实施案例9向300kg铬污染土中添加0.1moVLKH2PO4溶液3000kg，浸润I小时，再搅拌IOmin后于膜面孔径为4um的过滤板上进行过滤，用修复过程中收集的过滤后的水冲洗过滤板上的铬污染土 20min后，收集过滤板上三价铬污染土和过滤所得六价铬污水，称量得三价铬污染土质量为900kg，六价铬污水总体积为2400L。将市政污泥在300°C的高温下制成污泥生物碳，向过滤后的土壤中添加9kg的污泥生物碳，搅拌均匀后农用。测得六价铬污水中六价铬的含量为800mg/L，向过滤后的污水中添加6.72kgNa2S205，调节溶液pH为6，搅拌均匀后再添加IOkg聚丙烯酰胺，静置20分钟后采用过滤板进行过滤，对过滤后滤渣采用水泥进行固化稳定化处理，水泥添加量为滤渣质量的20%，处理后的滤渣作路基填料，水作为溶出液重复利用。经测试，处理后的土壤、滤渣和水均满足相关标准要求。
权利要求
1.一种铬污染土修复方法，其特征在于:所述的修复方法按照以下步骤进行: A)铬污染土中六价铬的溶出 将铬污染土与KH2PO4溶液按质量比为1/5-1/10混合，浸润I小时后并均匀搅拌10分钟以使铬污染土中六价铬充分溶出于铬污染土并溶解于KH2PO4溶液，形成混合泥浆； B)土水分离 将混合泥浆置于过滤板上进行过滤，再用冲洗水重复冲洗过滤板上过滤后的铬污染土10-20分钟,并收集过滤板上的三价铬污染土和滤出的六价铬污水； C)三价铬污染土处理 将步骤B收集的三价铬污染土与生物碳混合均匀后形成可利用生态土； D)六价铬污水处理 测定经步骤B收集的六价铬污水的总体积和六价铬污水中六价铬的浓度，并计算六价铬污水中六价铬总质量，然后向六价铬污水污水中添加Na2S2O5并静置30分钟，添加的Na2S2O5与六价铬的质量比为3.5: 1，并调节六价铬污水pH在4-6之间，搅拌均匀后向污水中添加絮凝剂，静置10-20分钟，采用过滤板进行过滤，分别并收集过滤后的水和滤渣； E)滤渣处理 向步骤D收集的滤渣中加入10% -20%的胶凝材料进行固化稳定化处理。
2.如权利要求书I所述的一种铬污染土修复方法，其特征在于:所述的KH2PO4溶液浓度根据污染土中六价铬的含量在0.01mol/L-0.lmol/L范围内选取。
3.如权利要求书I所述的一种铬污染土修复方法，其特征在于:所述的过滤板膜面孔径小于5 y m0
4.如权利要求书I所述的一种铬污染土修复方法，其特征在于:所述的冲洗水为自来水或河水或经步骤D收集到的水中的一种。
5.如权利要求书I所述的一种铬污染土修复方法，其特征在于:所述的生物碳为市政污泥在高温缺氧条件下裂解产生的多孔碳，生物碳添加量为三价铬污染土质量的2%0-1%。
6.如权利要求书I所述的一种铬污染土修复方法，其特征在于:所述的絮凝剂为聚合氯化铝或聚合硅酸铝铁或聚丙烯酰胺中的一种。
7.如权利要求书I所述的一种铬污染土修复方法，其特征在于:所述的胶凝材料为水泥或石灰。
全文摘要
本发明公开了一种铬污染土修复方法，属于环境工程技术领域。该方法包括铬污染土中六价铬的溶出、土水分离、三价铬污染土处理、六价铬污水处理、滤渣处理，通过KH2PO4溶液提高铬污染土中六价铬溶出效率，采用市政污泥质制生物碳处理三价铬污染土，实现了废弃物资源化及污染土壤的二次利用，向六价铬污水可添加Na2S2O5并调节反应环境，提高了六价铬转化为三价铬的效率，采用絮凝剂加快了三价铬的沉淀与浓缩，过滤后的水作为冲洗水循环使用，经济环保，采用固化稳定化方法处理滤渣，使滤渣中的铬钝化，达到国家环境标准要求。该方法将六价铬和三价铬分别处理，固体和溶液分别处理，提高了处理效率，保证了处理效果，具有无二次污染、成本低廉及资源利用率高等特点。
文档编号B09C1/00GK103100561SQ201310046590
公开日2013年5月15日 申请日期2013年2月6日 优先权日2013年2月6日
发明者薛强, 李江山, 王平, 陈益人, 赵颖 申请人:中国科学院武汉岩土力学研究所