[发明专利]一种淋洗联合氧化法修复重金属污染土壤的设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种修复重金属污染土壤的设备及方法，尤其涉及一种利用淋洗联合氧化法来修复重金属污染土壤的设备及方法。

背景技术

近年来随着工业的迅速发展导致大量含有重金属的废水、废渣被不合理的排放到土壤中。我国重金属污染的土壤占耕地总面积的1/6左右，每年被重金属污染的粮食更是高达数百万吨。部分污染场地内多呈现金属Cu、Pb、Zn等共存复合污染特征，且污染浓度较高。由于重金属的隐蔽性、难降解性以及不可逆性等特点，使得重金属污染土壤不仅大面积无法使用，而且还会通过农作物和人类之间的食物链关系危害到人类的生命健康，也会直接影响到土壤生态系统的功能及结构，最终对生物生态安全造成威胁，甚至危害到人体的健康。另外由于人类的活动也将重金属加入到土壤中，使得重金属污染土壤问题变得越来越严重。因此，重金属污染土壤的修复和治理成为亟待解决的环境问题。

目前国内外研究涉及到的以及实际处理过程中应用到的重金属污染土壤的治理主要有固化和去除2种途径。近年来，围绕这两种途径开发了不同的治理措施和方法，如固化、还原、农业调控、生物修复和植物修复等，但这些方法具有处理不彻底、耗时长、易产生高毒中间代谢产物和应用范围有限等缺点，因而尚未在工程上进行应用。目前工程上主要方法有以下几种：改土法、电动修复法、热处理法、玻璃花技术和土壤淋洗法。与土壤淋洗法相比，改土法、电动修复法、热处理法和玻璃化技术或存在二次污染、或适用范围小、或价格昂贵，皆有较为明显等不足。

土壤淋洗是运用物理或化学手段将污染土壤中的有机和无机污染物进行分离、隔离、浓缩或进行无害化处理的过程。其中淋洗药剂是淋洗的关键部分，近年来被报道过的淋洗剂分为无机淋洗剂（水，无机盐，无机酸等）、有机淋洗剂（柠檬酸、草酸、苹果酸等）、螯合剂（EDTA、DTPA等）以及表面活性剂（鼠李糖脂、皂角苷等）等。水洗耗费大，资源浪费；无机酸会导致土壤的理化性质改变，使土壤呈现酸性；有机酸虽然对环境没有太大危害，但是只是针对轻度污染土壤有作用，对于高浓度污染土壤，会带来淋洗药剂耗量大、处理费用高等问题；表面活性剂产量比较低，生产成本高。

基于上述淋洗剂的种种问题，提出使用EDTA作为淋洗剂来淋洗污染土壤。EDTA能与大部分金属离子结合形成稳定的螯合物，对土壤中的Cu，Zn，Pb，Cd都有较高的去除效率，被广泛运用到重金属污染土壤的修复中，但EDTA淋洗土壤的主要问题之一是螯合剂和重金属络合物很难从提取液中分离出来。EDTA是一种有毒的药剂，而且它的络合物是很难化学和生物降解，因此必须在提取之前将其去除，然后在被安全的排出。

土壤淋洗技术是一项应用性强、可彻底去除污染物、处理过程可控且速度快的土壤修复治理技术，常用于污染场地的修复治理，已在国外污染场地修复中得到了广泛的应用，并取得了良好的修复效果。其中淋洗剂的选择是修复技术的关键。已经报道的重金属淋洗剂主要是表面活性剂和酸类淋洗剂。表面活性剂分人工合成的络合剂(EDTA等)、生物表面活性剂（包括鼠李糖脂、槐糖脂、沙梵婷和皂角苷等）。EDTA因其能与大部分金属离子结合成稳定的螯合物，对土壤中的Cu，Zn，Pb，Hg，Cd和Cr等都有较高的去除效率，从而被广泛运用到重金属污染土壤的修复中，但EDTA存在价格昂贵、生物降解性较差、回收困难等问题。近年来，人们开始将生物表面活性剂代替EDTA用于土壤淋洗，但生物表面活性剂产量较低，生产成本较高。因此，目前生物表面活性剂工业规模的应用并不具有优势。酸类淋洗剂主要包括无机酸溶液(HC1和HNO3等)、天然有机酸溶液(柠檬酸、苹果酸、草酸、丙二酸、胡敏酸及富里酸等)。无机酸能最大化的去除土壤中的重金属，并且价格低廉，但淋洗后容易导致土壤的理化性质发生改变，使土壤呈现酸，它较适合于工业废弃地重度污染的土壤。天然有机酸对重金属有较好的清除能力，酸性温和，生物降解性好，对环境没有污染，是非常有应用前景的环境友好型淋洗剂。目前采用有机酸进行单一类型金属污染土壤修复的研究已取得了一定的结果，而利用有机酸与添加剂组合复配以修复多金属污染土壤的研究及淋洗废液的处理还鲜见报道。同时，淋洗剂有效成分损失较大、回收时间长、回收浓缩的污染物难以彻底消除，易导致污染物再次进入环境系统，造成二次污染。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种能够对淋洗废液进行氧化法修复重金属污染土壤，并循环利用的设备及方法。