[发明专利]一种高负荷重金属污染场地粘性土壤的修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及场地污染控制与修复技术领域，更具体地说，涉及一种高负荷重金属污染场地粘性土壤的修复方法。

背景技术

高速、持续、粗放工业过程衍生的场地土壤污染，明显有别于其它污染类型，表现出污染区域相对集中但空间变异性大，污染负荷重且污染物具有显著的行业特征。重金属是场地土壤中一类常见的污染物，国内外对于土壤中的重金属污染控制技术总体上可以分为两大类：一是以削减危害与风险为目的，通过改变重金属在土壤的赋存状态或与土壤的结合方式，将其稳定在土壤中，从而降低其在环境中的活性、毒性、迁移转化性和生物可利用性；二是以降低重金属在土壤中的绝对含量为目的，通过各种技术手段将重金属从土壤中清除，从而完成土壤的修复与净化。

目前，面对高负荷重金属污染土壤的难题，我国更倾向于将其作为一种危险废物进行处理处置，而不是基于风险管控开展修复。土壤淋洗作为一种快速、高效、彻底的修复技术，是发达国家解决高负荷重金属污染土壤的一种关键技术手段。土壤中的重金属很少以离子态形式存在而多与土壤中各种基质结合存在，相比于易被淋洗的沙粒，粉粒、特别是粘粒对重金属离子有更强的结合力。而从我国场地土壤重金属污染特征角度分析：沙粒所能承载的污染负荷相对有限，污染物容易透过土壤进入地下水，重污染的土壤往往伴随着较高的粘粒含量。再结合我国粘土广泛分布的地质特点，也就解释了为什么淋洗技术在我国修复工程中应用十分有限的原因所在。

另一方面，生物炭作为一种新型的碳材料，在农业改良乃至重金属原位钝化修复领域获得长足的发展。如：中国专利公开号103752604A公开了一种生物炭和铁还原菌剂联合修复重金属污染土壤的方法，耦合了生物炭的吸附与和铁还原菌的氧化还原作用完成土壤的修复；中国专利公开号102807872A公开了一种生物炭混配型设施菜田土壤重金属钝化剂及其制备方法，通过以生物炭为核心的钝化材料实现农田土壤重金属有效态的控制。然而，大量研究工作表明：此类技术更适合于中低负荷农田土壤重金属的修复，尚未延生到高负荷重金属污染的场地土壤修复领域。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在场地高负荷重金属污染粘性土壤修复技术方法的不足，而且淋洗技术运用到粘性土壤效率低下的技术问题，本发明提供了一种高负荷重金属污染场地粘性土壤的修复方法，提出利用垃圾焚烧炉渣对粘性土壤进行改性，以解决淋洗技术的适用性问题，采用垃圾渗沥液(包括沥出液和渗滤液)制备温和、环境友好的淋洗剂，并选用生活污水厂污泥来制备富磷生物炭，耦合淋洗与原位钝化技术实现土壤重金属的风险控制。

2.技术方案

本发明的一种高负荷重金属污染场地粘性土壤的修复方法的技术方案设计原理：

(1)炉渣的主要成分是硅酸盐和铁(约占60～70％)，其次是铝酸盐和钙(约占25～30％)，密度在1.17～1.54g/cm³，水力传导系数k与沙粒在一个数量级(10^-2cm/s，满足淋洗大于10^-3cm/s的技术要求)。经粉碎处理后，其粒径能够达到沙粒水平，混合过程中其丰富的矿物组成相比沙粒，对重金属具有更强的亲和力，将利于后续淋洗操作。此外，作为一类碱性废物，炉渣对酸性土壤还有一定的改良作用(酸性重金属废液的不当排放是场地土壤重金属污染的重要原因之一)。尽管炉渣本身含有一定量的重金属，但基本以残渣态存在，环境风险很小。

(2)长填龄生活垃圾渗滤液是一种腐殖化程度很高的偏中性高浓度有机废液，利用渗滤液中HA对重金属的稳定络合能力，通过竞争能够在中性环境下淋洗出土壤中小部分活性较高的重金属；新鲜垃圾沥出液是一种易生物降解的酸性高浓度有机废液，基于其富含FA的组成特征与酸性环境，能够淋洗出土壤中大部分移动性强的重金属，同时，其残留在土壤中的易降解有机组分将有利于土壤后续的生态恢复。当然，垃圾渗沥液本身也含有微量的重金属，但经过稀释，相比高负荷重金属污染的土壤，其含量可忽略不计。

(3)以富含磷的城市生活污水厂脱水污泥为前驱物制备生物炭，除了利用生物炭表面丰富的官能团、碱性的pH环境、巨大的比表面积等特质外，经高温浓缩后含磷物质在生物炭中得到了富集，其对重金属的协同稳定作用是本发明的一个亮点。基于富磷生物炭对重金属的钝化效果，筛选出最佳制备温度区间在600～750℃。

本发明的一种高负荷重金属污染场地粘性土壤的修复方法的目的通过以下技术方案实现：

一种高负荷重金属污染场地粘性土壤的修复方法，其具体步骤为：

步骤一.污染土壤改性处理