[发明专利]一种重金属污染土壤处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及污染治理领域，特别是涉及一种重金属污染土壤处理方法。

背景技术

土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，土壤重金属污染日益严重。自2009年以来，我国已连续发生30多起特大重金属污染事件，包括湖南浏阳镉污染、中金岭南铊超标事件、四川内江铅污染事件、山东临沂砷污染、福建紫金矿业溃坝事件等。《中国环境发展报告(2012)》称，我国特大重金属污染事件平均每年发生10起。目前全国受污染的耕地约有1.5亿亩，合计约占耕地总面积的10%。全国每年因重金属污染的粮食达1200万吨，造成的直接经济损失超过200亿元。

土壤重金属污染是指生物毒性显著的铅、汞、铬、镉以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属铜、镍、锌等污染物对土壤的污染。随着工业的发展，大量未加处理的含有重金属的废水、废渣和废气排入土壤环境，使土壤遭受不同程度的污染。土壤重金属污染具有污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解的特点，并可经水、植物等介质最终影响人类健康。

近年来，污染土壤修复越来越受到关注。土壤修复根据修复的形式，可分为原位修复和异位修复两个类型。根据修复的方法和技术手段，可分为物理修复、化学修复、生物修复和联合修复四大类型。物理修复主要有物理分离修复、蒸汽浸提修复、固定稳定化修复、电动力修复和热力学修复。化学修复主要有化学淋洗修复、化学固定修复、化学氧化修复、化学还原修复和原位可渗透反应墙。生物修复技术可以分为微生物修复、植物修复、动物修复和生态修复四大类。

固化/稳定化（solidification/stabilization，S/S）技术是土壤修复最常用的技术，其中固化技术中污染土壤与黏结剂可以不发生化学反应，只是机械地将污染物固封在结构完整的固态产物中，隔离重金属与外界之间的联系，从而达到控制重金属迁移的目的。稳定化是指将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形式来实现其无害化降低生态系统的风险。为了达到更好的治理效果，通常将两种技术联用，比如在固化之前，先对污染物进行稳定化处理。

固化剂可分为无机粘结剂、有机粘结剂、热硬化有机聚合物、玻璃质物质。由于技术和费用等方面的原因，水泥和石灰为常见固化剂；稳定化药剂可分为无机药剂和有机药剂，有机类药剂主要采用高分子作为螯合剂，主要有吡酪烷系、亚胺系、氨基甲酸系和二硫胺基系等，其作用原理是将重金属包容于分子内部，生成不溶性反应物，从而达到重金属稳定化目的。无机类药剂主要有石灰、石膏、漂白粉、硫化物（硫化钠、硫代硫酸钠）、磷酸盐、铁盐等物质，主要通过调节pH值、吸附、离子交换以及生成沉淀物等方法稳定重金属。

我国的污染土壤固化/稳定化研究比较滞后，大型的处置工程相对缺乏。

华中科技大学的祝玺研究了以磷酸盐及氢氧化钙为稳定化药剂对土壤中重金属的稳定化效果。将污染土壤与不同用量的磷酸盐和氢氧化钙混合，反应72h后，检测其中有效态的重金属含量。研究结果显示单一固定剂对土壤中重金属的稳定化效果较差。10%磷酸二氢钾和5%氢氧化钙的复合使用，可有效的将土壤中有效态Pb、Zn完全去除，对有效态Cd、Cu的去除率分别为29%和75%。土壤中有效磷含量为388mg/kg，pH为9.21。此外，研究还以大冶实际场地作为研究对象，在土壤中加入不同量的磷酸盐药剂，待药剂随雨水渗入土壤后，再在土壤表面撒上Ca(OH)2进行固定。结果显示采用0.33%磷酸二氢钾和0.33%氢氧化钙进行原位修复。土壤pH为7.31，有效态Pb和Cu含量分别降低了48.4 %和13.3 %，有效磷含量维持在16.1 mg/kg；花生产量基本保持不变，果实中的各重金属含量均略有下降。

永清环保发明了一种用于治理砷污染土壤的修复药剂及使用方法。修复药剂包含以下原料，其质量百分比为：氧化剂为5-30% ；铁基化合物为30-70%；矿物材料为10-60%；将各原料分别磨制成粒度不小于200目的物料，按比例混合均匀。修复药剂用于治理砷污染土壤的使用方法为：检测待处理污染土壤的砷含量及浸出毒性，按污染程度将不同比例的修复药剂铺设在待处理土壤表面，采用翻耕搅拌方式混合均匀形成成混合土壤，通过加水保持混合土壤的含水量不低于25%，在混合土壤上覆盖保湿材料，养护时间至少5 天，让混合土壤中的修复药剂与重金属污染土壤中不稳定的砷发生反应，以不溶性砷酸盐沉淀稳定化，养护后检测达到环保要求。