[发明专利]一种高浓度重金属污染建筑废物的处理方法

说明书

技术领域

一种高浓度重金属污染建筑废物的处理方法，涉及一种受多种高浓度重金属(Cu/Zn/Cr/Ni)污染建筑废物的洗脱净化方法，属于建筑废物处理处置和资源化利用技术领域。

背景技术

中国作为最大的发展中国家，在过去三十年内经历了快速工业化和城市化，环境污染问题日益突出。原处市区或市郊的化工厂、冶金厂等污染企业陆续搬迁，特别是近几年来发生严重雾霾以后，国务院决定淘汰煤化工、钢铁、水泥等产能过剩的行业，这将会产生大量的建筑废物，其中包含大量受重金属污染的建筑废物。工业生产活动导致高浓度的重金属在建筑物上富集，不论对其直接堆置、填埋还是再生利用都可能造成环境危害。对生态环境潜在的破坏风险是限制受污染建筑废物再生利用的主要因素。因此，如何去除或者降低受污染建筑废物的重金属含量已成为建筑废物处理处置和资源化利用首需解决的问题。

目前重金属污染修复方法主要包括工程治理、化学修复、生物修复等。与其他修复方法相比，化学修复周期较短，效果稳定，治理彻底，因此进行化学洗脱是最为有效的修复方法。污染物洗脱技术通常是促进污染物溶解迁移，使吸附或固定在建筑废物上的重金属污染物脱附去除。污染物洗脱技术的关键是开发针对性强，成本合理且无二次污染的洗脱剂，并制定合理有效的修复工艺。目前化学洗脱法常用于土壤修复领域，但是还没有针对受多种重金属(Cu/Zn/Cr/Ni)污染建筑废物的洗脱修复方法的公开报道。因此，研究用于建筑废物中Cu、Zn、Cr、Ni等多种重金属的洗脱剂，开发建筑废物洗脱工艺流程是该发明技术的核心内容。

传统洗脱法采用的洗脱剂主要有螯合剂、表面活性剂、无机淋洗剂、有机酸等，但若要达到良好的洗脱效果，往往成本较高或者易产生严重的二次污染。

发明内容

本发明的目的是公开一种高浓度重金属污染建筑废物的处理方法。该方法针对化学洗脱法在受多种重金属(Cu/Zn/Cr/Ni)污染的建筑废物污染修复领域上的空白，克服了以EDTA、无机盐、无机酸和有机酸为洗脱剂的现有洗脱技术成本高、破坏大、且易产生二次污染等问题，使处理后的建筑废物重金属含量均低于土壤环境质量标准(GB15618-1995)三级标准阈值(由于在建筑废物重金属总含量方面尚无相关标准)，用HJ/T229浸出方法对处理后建筑废物进行浸出实验，浸出液中重金属浓度低于危险废物标准(GB5085.3-2007)阈值。

为了达到上述目的，本发明采用草甘膦异丙胺盐溶液作为洗脱剂，草甘膦异丙胺盐完全溶于水，最终可通过清水洗涤完全洗脱，不会残留在建筑废物中。其中草甘膦分子结构中含有磷酸基、羧基、氨基等，这些基团能与重金属形成比例不同、电荷不同的络合物，如草甘膦的胺基与Cu²⁺有较强的亲和力，这些基团的含量将决定其络合能力，即使草甘膦分解，其降解产物氨甲基膦酸仍然具有较强的重金属络合能力，因此草甘膦是一种很强的重金属络合剂。而且多数重金属离子会被草甘膦螯合形成无效态和稳定态，这将大大降低其毒性。草甘膦与三价金属离子络合力最强，二价次之，一价最弱。二价金属离子中，与Cu²⁺络合能力最强，Ca²⁺络合能力最弱，大部分重金属离子居于之间。

具体工艺如下：

第一步，表层剥离

将受高浓度重金属污染的建筑废物表层进行剥离，表层剥离深度为3～6mm；直接交下一步破碎，或将剥离下来的表层建筑废物浸入市售工业级2-8M烧碱溶液中，建筑废物：烧碱溶液＝1:5体积，搅拌，将被烧碱溶液浸出的含重金属的浸出液进行电解处理，回收重金属，再将建筑废物交下一步破碎；

第二步，破碎，将表层剥离后的建筑废物，以及经过烧碱溶液浸出了重金属的建筑废物破碎至粒径小于4～5mm；

第三步，洗涤和固液分离

将破碎后的建筑废物用水洗涤，液固比5:1，建筑废物中水溶性重金属溶解于水，然后进行固液分离，得到含水溶性重金属的洗涤废水和清洗后建筑废物；洗涤废水中加纳米铁粉(20nm)对重金属进行去除处理，废水达标后回用；清洗后的建筑废物用草甘膦溶液洗脱；

第四步，用草甘膦溶液洗脱和固液分离

在清洗后建筑废物中加入草甘膦溶液，液固比2:1，洗涤1-3次，清洗后建筑废物中重金属离子被草甘膦螯合形成无效态和稳定态络合物，然后将pH值调节至中性后进行固液分离，得到洗脱后建筑废物和洗脱废水；洗脱废水经重金属去除处理，达标后回用；洗脱后建筑废物继续用水进行洗涤；