[发明专利]一种固化和稳定化重金属污染土的方法

说明书

一种固化和稳定化重金属污染土的方法，用于解决土壤中重金属离子污染的问题，利用CaSO₄·2H₂O晶须的微溶于水和不等向溶解的特性，采用特定单晶长度的CaSO₄·2H₂O晶须悬液拌入重金属污染土，控制微生物诱导矿化沉积的速率，显著改善微生物搅拌法处理重金属污染土的均匀性、强度和有害离子稳定性。该方法主要步骤为：将产脲酶菌液与尿素混合搅拌入重金属污染土中，再搅拌加入CaSO₄·2H₂O晶须、羧甲基纤维素钠混合悬液，静置后完成处理。采用就地搅拌机械在重金属污染土场地原位搅拌，或者采用将重金属污染土挖出后进行搅拌处理重金属污染土。

技术领域

本发明涉及一种控制反应过程的微生物诱导矿物沉积技术固化和稳定化重金属污染土的方法，属于污染土治理和地基处理领域。

背景技术

微生物诱导碳酸盐沉淀技术作为一种新兴的土壤重金属污染修复技术日益受到关注。采用微生物诱导碳酸盐沉淀技术将重金属离子和碳酸根结合，形成不可溶的沉淀，使得重金属污染物不再扩散。该类方法以生物矿化为基础，通过固结重金属离子修复受重金属污染土壤的微生物修复技术方法简单、易于操作，能有效降低金属离子对环境的危害。

现有技术一的技术方案

微生物注浆法固化和稳定化重金属污染土，在待处理场地中插入注浆管，将产脲酶菌或反硝化菌液与易溶钙盐(如氯化钙)和尿素的混合溶液通过注浆管注入重金属污染土体，利用微生物代谢作用产生的碳酸根与土壤中的铅、锌、砷，铜等重金属离子结合生成难溶的重金属碳酸盐结晶，以固体形式留存在于土壤中，同时微生物诱导生成的碳酸钙包裹重金属盐防止其扩散运移，实现稳定化，微生物诱导生成的碳酸盐还能够胶结土颗粒，使处理后的土体强度提高，实现污染土的固化。

现有技术一的缺点

需要采用分阶段注浆或多次注浆才能起到固化和稳定化重金属污染土的作用，采用高浓度钙盐溶液注浆虽然可以减少注浆次数，但是微生物诱导碳酸钙生成的速率过快，碳酸钙分布均匀性差，材料利用率低，固化和稳定化效果不理想；当采用低浓度的钙盐溶液注浆时，不可避免地需要多次注浆，增加工艺的繁复性，工期长，处理成本高，而且注浆时挤出的土体孔隙液含有重金属，易成为二次污染源。

现有技术二的技术方案

微生物搅拌法固化和稳定化重金属污染土，将脲酶菌或反硝化菌液与高溶解度的钙盐(如氯化钙等)、尿素的混合溶液采用搅拌的方式拌入重金属污染土体，利用微生物作用产生的碳酸根与土壤中的铅、锌、砷、铜等重金属离子结合生成重金属碳酸盐结晶，以固体形式存在于土壤中，同时重金属碳酸盐结晶会被微生物诱导生成的碳酸钙所包裹，达到稳定化效果，微生物诱导生成的碳酸盐同时可以胶结土颗粒，使处理后的土体强度提高，实现污染土的固化。

现有技术二的缺点

在微生物诱导碳酸盐沉淀技术中，由于高溶解性钙盐生成的碳酸钙结晶速率快且难以控制，在搅拌过程中已生成的在土颗粒间起胶结作用的碳酸钙结晶聚合体遭到破坏，搅拌时间窗口期很短，搅拌均匀性与处理后土体的强度成为矛盾，使得处理后的重金属污染土强度低，固化效果差。同时，因为污染土快速硬化后无法进行二次搅拌，单次搅拌所需钙盐须一次足量添加，而高浓度盐环境会抑制产脲酶微生物活性，影响污染土稳定化效果。

发明内容

技术问题：现有技术难以克服原位搅拌处理重金属污染土的均匀性差、强度低、有害离子稳定效果差的问题，异地搅拌也难以克服强度低与重金属离子稳定性差的缺陷，而采用微生物注浆处理则存在注浆次数多、工艺复杂、均匀性差的问题。因此，本发明主要为克服微生物搅拌法和注浆法处理重金属污染土的缺陷，提出显著改善微生物处理重金属污染土的均匀性、强度和有害离子稳定性的方法。