一種石油烴類中輕度污染土的固化處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種石油烴類污染土混合固化劑，包含獨(dú)立包裝的石灰30-50%和水泥類螯合劑70-50％，其中所述水泥類螯合劑包含水泥40%、活性白土50%和Na2S10%，還提供用這種混合固化劑對石油烴類污染土進(jìn)行固化處理的方法。本發(fā)明方法相對簡單而高效，對石油烴類污染土進(jìn)行的固化處理可滿足大規(guī)模土壤修復(fù)的需求，尤其適合大量建筑用地的無害化固化處理。
【專利說明】一種石油烴類中輕度污染土的固化處理方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及土壤修復(fù)，更具體涉及石油烴類污染土的處 理方法。 【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)的發(fā)展，石油的需求量大幅度增加，在開采、運(yùn)輸、貯藏、加工過程中因管 理不當(dāng)或意外事故，可導(dǎo)致環(huán)境污染，直接危害人類生產(chǎn)與生活。
[0003] 被污染到土壤的石油芳香烴類物質(zhì)對人及動物的毒性較大，其中的苯、甲苯、二甲 苯、酚類等物質(zhì)，如果經(jīng)較長時(shí)間較大濃度接觸，會引起惡心、頭疼、眩暈等癥狀。石油中的 多環(huán)芳烴類物質(zhì)具有強(qiáng)烈的三致作用，能通過食物鏈在動植物體內(nèi)逐漸富集，它在土壤中 的富集更具危害性。因此，治理土壤石油污染的問題已引起許多國家高度重視。但是，被石 油烴類污染的土壤的處理是一個(gè)難題，不僅只是遷移運(yùn)輸?shù)膯栴}，還有經(jīng)濟(jì)性的問題。
[0004] 80年代以前，治理石油烴污染土壤還僅限于熱處理和化學(xué)浸出法。熱處理法是 通過焚燒或煅燒，即利用石油類物質(zhì)易燃燒的特點(diǎn)，在溫度為850?1200°C的條件下焚燒 污染的土壤，使石油類物質(zhì)變?yōu)闅怏w而脫離土壤本體，進(jìn)而去除石油類污染物，達(dá)到修復(fù)土 壤的目的。該方法需要對進(jìn)入焚燒爐的污染土壤進(jìn)行干化粉粹處理，對焚燒過程中產(chǎn)生的 有毒氣體和飛灰需要進(jìn)行收集、螯合處理，因此該方法處理費(fèi)用昂貴，一般不適宜于大面積 污染土壤的治理，只適用于小面積石油烴污染嚴(yán)重的土壤治理?；瘜W(xué)浸出法和水洗法可以 獲得較好的除油效果，但所用化學(xué)試劑的二次污染和水洗液的排放處理等問題限制了其應(yīng) 用。
[0005] 80年代以來，污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)逐漸發(fā)展。生物修復(fù)是利用生物的生命代 謝活動減少土壤環(huán)境中有毒有害物的濃度，使污染土壤恢復(fù)到健康狀態(tài)的過程。例如，利用 植物對污染物的吸收與富集、根系分泌物以及土壤微生物對污染物的降解；利用土壤動物 的捕食、分解有機(jī)質(zhì)、改變土壤理化性質(zhì)等作用；利用天然存在或特別培養(yǎng)的微生物在可調(diào) 控的環(huán)境條件下將有毒污染物轉(zhuǎn)化為無毒污染物的處理技術(shù)。微生物修復(fù)技術(shù)是目前研究 比較多而且相對比較成熟的一種技術(shù)，根據(jù)是否取土操作分為兩大類，即原位生物修復(fù)和 異位生物修復(fù)。最常見的原位處理方式是在土壤的水飽和區(qū)進(jìn)行生物降解。除了要加入營 養(yǎng)鹽、氧源（多為H 202)外，還需引入微生物以提高生物降解的能力。有時(shí)，在污染區(qū)挖一組 井，直接注入適當(dāng)?shù)娜芤?，將水中的微生物引入到土壤中。地下水?jīng)過一些處理后，可以恢 復(fù)和再循環(huán)使用，在地下水循環(huán)使用前，還可以加入土壤改良劑。異位生物修復(fù)主要包括現(xiàn) 場處理法、預(yù)制床法、堆制處理法、生物反應(yīng)器和厭氧生物處理法。
[0006] 生物修復(fù)技術(shù)的缺點(diǎn)是時(shí)間長，見效慢，效果受環(huán)境因素影響大，需要高額投 資，場地（易位）和時(shí)間，特別是在國內(nèi)城市土地快速開發(fā)的的大背景下(尤其是大量建 筑用地的無害化固定處理中）難以被采用。
[0007] 石油烴污染土的直接固化方面的技術(shù)還未見太多報(bào)道。通常情況下，固化/穩(wěn)定 化技術(shù)是將污染土壤與能聚結(jié)成固體的螯結(jié)劑混合，從而將污染物捕獲或固定在固體結(jié) 構(gòu)中的技術(shù)，固化技術(shù)中污染土壤與螯結(jié)劑之間可以不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只是機(jī)械地將污染 土固封在結(jié)構(gòu)完整的固態(tài)產(chǎn)物（固化體）中，隔離污染土與外界環(huán)境的聯(lián)系，從而達(dá)到控 制污染物遷移的目的，穩(wěn)定化是指將污染物轉(zhuǎn)化為不易溶解、遷移能力或毒性更小的形式 來實(shí)現(xiàn)其無害化以降低對生態(tài)系統(tǒng)危害性的風(fēng)險(xiǎn)。固化產(chǎn)物可以方便地進(jìn)行運(yùn)輸，而無需 任何輔助容器。本發(fā)明旨在開發(fā)一種相對簡單而高效的方法對石油烴類污染土進(jìn)行固化處 理，以滿足大規(guī)模土壤修復(fù)的需求，尤其適合大量建筑用地的無害化固化處理。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種石油烴類污染土混合固化劑，及用這種混合固化劑固化 處理石油烴類污染土的方法。
[0009] 本發(fā)明的石油烴類污染土混合固化劑包含獨(dú)立包裝的石灰(氧化鈣）30-50%和水 泥類螯合劑50-70%，其中所述水泥類螯合劑包含水泥40%、活性白土 50%和Na2S10%。
[0010] 本發(fā)明的混合固化劑中石灰和水泥類螯合劑的混合比可根據(jù)使用的情況在上述 范圍內(nèi)變動，但較佳的混合比為石灰：水泥類螯合劑=40% :60%。
[〇〇11] 本發(fā)明的方法所處理的石油烴類污染土中主要包含如下污染物：多環(huán)芳香烴 (PAK)、苯酚及礦物油類石油烴(MKW)。根據(jù)土壤污染物的污染程度(污染物的類型和含量， 主要受PAK和MKW影響)及混合固化劑中石灰和水泥類螯合劑的混合比，可調(diào)整被污染土中 加入的混合固化劑量。
[0012] 當(dāng)污染土壤中同時(shí)含有重金屬時(shí)，可在混合固化劑中相應(yīng)地添加二硫代胺基甲 酸鹽。
[0013] 本發(fā)明的方法包括如下步驟：
[0014] (1)提取土壤樣品，測量污染物類型及含量；
[0015] (2)按污染物含量計(jì)算，加入被污染土體積5-35%的所述混合固化劑；
[〇〇16] (3)將被污染土和混合固化劑原位攪拌混合后夯實(shí)或在別處攪拌混合后填回原 處。
[0017] 一般來說，本發(fā)明所固化處理的石油烴類污染土屬于中輕度污染土，其中，污染物 的類型及含量為 PAK〈400mg/kg,苯酚 <5000mg/kg，MKW〈25000mg/kg。
[0018] 根據(jù)污染物含量計(jì)算所述混合固化劑的加入量的公式如下：
[0019] 混合比體積比 R= (PAK/150+MKW/1000) /5 X 5%。
[0020] 例如，當(dāng)采用石灰：水泥類螯合劑=40% :60%的混合固化劑時(shí)，土壤中的污染物 含量為 PAK300mg/kg、MKW2000mg/kg 時(shí)，R=4% ;污染物含量為 PAK300mg/kg、MKW5000mg/kg 時(shí)，R=7% ;污染物含量為 PAK250mg/kg、MKW15000mg/kg 時(shí)，R=16. 7%。
[0021] 本發(fā)明的混合固化劑在使用前將獨(dú)立包裝拆開，將其中的石灰和水泥類螯合劑進(jìn) 行混合，然后與被污染土攪拌混合。被污染土和混合固化劑攪拌混合后最好靜置30-120小 時(shí)再填回原處。
[0022] 被污染土和混合固化劑攪拌混合最好采用原位混合攪拌，較佳為使用垂直旋轉(zhuǎn)犁 進(jìn)行原位混合攪拌。原位混合攪拌的額外優(yōu)勢是通過垂直旋轉(zhuǎn)犁在混合的同時(shí)將混合了固 化劑的被污染土擠壓緊密。如無條件，也可使用其它相應(yīng)的混合機(jī)械。
[0023] 如果沒有條件進(jìn)行原位混合攪拌，也可以在處理場地一側(cè)建立混合場地，挖掘出 的污染土在混合場地上與混合固化劑均勻混合后回填原處。為了使攪拌過程連續(xù)進(jìn)行，事 前應(yīng)準(zhǔn)備足夠的混合污染土。
[0024] 為了檢驗(yàn)本方法處理污染土的效果，需要在混合固化劑與污染土混合后靜置 30-120小時(shí)，這可以在現(xiàn)場一側(cè)完成。
[0025] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案是對條件允許的場地進(jìn)行原位混合修復(fù)，具體包括以下步 驟：
[0026] ?取樣檢測確定污染土中污染物和濃度，原土強(qiáng)度；
[0027] ?確定需要修復(fù)的污染土場地面積及體積；
[0028] ?計(jì)算污染土場地的污染物總量；
[0029] ?計(jì)算確定需要的混合固化劑用量；
[0030] ?工廠制備混合固化劑后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場；
[0031] ?使用垂直翻轉(zhuǎn)犁將混合固化劑和污染土攪拌混合；
[〇〇32] ?直接原位夯實(shí)。
[0033] 本發(fā)明的上述優(yōu)選實(shí)施方案中，混合固化劑在現(xiàn)場有條件的情況下可以現(xiàn)場制 備。
[〇〇34] 本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案是對無條件原位混合修復(fù)的場地進(jìn)行異位混合修復(fù)，具 體包括以下步驟：
[0035] ?取樣檢測確定污染物濃度，原土強(qiáng)度；
[0036] ?確定需要修復(fù)的污染土場地面積及體積；
[0037] ?計(jì)算污染土場地的污染物總量；
[0038] ?計(jì)算確定需要的混合固化劑用量；
[0039] ?工廠制備混合固化劑后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場；
[0040] ?將污染土挖掘到場地一側(cè)；
[0041] ?在該側(cè)場地使用雙螺旋攪拌器將混合固化劑和污染土攪拌混合，然后回填原 地，分層夯實(shí)。
[〇〇42] 本發(fā)明的上述優(yōu)選實(shí)施方案中，混合固化劑在現(xiàn)場有條件的情況下也可以現(xiàn)場制 備。 【具體實(shí)施方式】
[〇〇43] 下面參照實(shí)施例更具體地說明本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，下面的實(shí)施例用于說明本發(fā)明 內(nèi)容而非限定本
【發(fā)明內(nèi)容】
，任何形式上的變通和/或改變都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0044] 實(shí)施例1
[0045] 混合固化劑的配制：在使用前，將石灰和水泥類螯合劑(包含水泥40%、活性白土 50%和Na 2S10%)按30-50% :70-50%的比例混合均勻。
[0046] 實(shí)施例2
[0047] 石油烴類污染土的原位固化處理：
[0048] (1)鉆孔30cm深提取至少20克土壤為一份樣品，根據(jù)污染土面積大小至少取樣 5份，測量污染物類型及含量；
[0049] (2)按污染物含量計(jì)算混合固化劑與被污染土的混合體積比
[0050] 混合體積比 R= (PAK/150+MKW/1000) /5 X 5% ;
[0051] (3)用垂直旋轉(zhuǎn)犁將實(shí)施例1制備的混合固化劑與被污染土按上述混合體積比進(jìn) 行原位混合攪拌并夯實(shí)。
[0052] 實(shí)施例3
[0053] 石油烴類污染土的異位固化處理：
[0054] (1)鉆孔30cm深提取至少20克土壤為一份樣品，根據(jù)污染土面積大小至少取樣 5份，測量污染物類型及含量；
[0055] (2)按污染物含量計(jì)算混合固化劑與被污染土的混合體積比
[0056] 混合體積比 R= (PAK/150+MKW/1000) /5 X 5% ;
[0057] (3)將污染土挖掘到場地一側(cè)，根據(jù)其體積加入按上述步驟（2)計(jì)算出的混合固化 劑量；
[0058] (4)在該側(cè)場地使用雙螺旋攪拌器將混合固化劑和污染土攪拌混合，然后回填原 地，分層夯實(shí)。
[0059] 實(shí)施例4
[〇〇6〇] 修復(fù)土穩(wěn)定性及土壤強(qiáng)度檢驗(yàn)
[0061] 試驗(yàn)按如下步驟進(jìn)行：
[0062] ?鉆孔30cm深提取至少20克土壤為一份樣品，根據(jù)污染土面積大小至少取樣5 份；
[〇〇63] ?測量原土污染物類型和含量，計(jì)算出需要的混合固化劑用量，本實(shí)驗(yàn)中使用的 混合固化劑(石灰：水泥類螯合劑=40% :60%)用量為污染土體積的17% ;
[0064] ?污染土與混合固化劑混合攪拌，靜置24小時(shí)；
[〇〇65] ?對固化后土壤進(jìn)行抗壓強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度和密度的測定，并采用Oedometer膨脹 試驗(yàn)測量穩(wěn)定系數(shù)；
[〇〇66] ?評估固化效果。
[〇〇67] 下面的表1是原土數(shù)據(jù)，污染土污染物含量（"PAK"指多環(huán)芳香烴，"MKW"指礦 物油類石油烴）：
[0068]
【權(quán)利要求】
1. 一種石油烴類污染土混合固化劑，包含獨(dú)立包裝的石灰30-50%和水泥類螯合劑 70-50%，其中所述水泥類螯合劑包含水泥40%、活性白土 50%和Na2S10%。
2. 如權(quán)利要求1所述的混合固化劑，其中包含石灰40%，所述水泥類螯合劑60%。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的混合固化劑，其中還包含二硫代胺基甲酸鹽。
4. 用權(quán)利要求1或2或3所述混合固化劑對石油烴類污染土進(jìn)行固化處理的方法，包 括以下步驟： (1) 提取土壤樣品，測量污染物類型及含量； (2) 按污染物含量計(jì)算，加入被污染土體積5-35%的所述混合固化劑； (3) 將被污染土和混合固化劑原位攪拌混合后夯實(shí)或在別處攪拌混合后填回原處。
5. 如權(quán)利要求4所述固化處理的方法，其中所述污染物的主要類型及含量為 PAK〈400mg/kg,苯酌·〈5000mg/kg, MKW〈25000mg/kg。
6. 如權(quán)利要求4所述固化處理的方法，其中所述按污染物含量計(jì)算所述混合固化劑的 加入量的公式如下： 混合體積比 R= (PAK/150+MKW/1000) /5 X 5%。
7. 如權(quán)利要求4所述固化處理的方法，其中所述混合固化劑中的石灰和水泥類螯合劑 先混合后再與被污染土混合。
8. 如權(quán)利要求4所述固化處理的方法，其中所述被污染土和混合固化劑攪拌混合后靜 置30-120小時(shí)再填回原處。
9. 如權(quán)利要求4所述固化處理的方法，其中步驟（3)所述原位攪拌采用垂直旋轉(zhuǎn)犁進(jìn) 行原位混合攪拌。
10. 如權(quán)利要求4所述固化處理的方法，其中步驟（3)所述在別處攪拌混合后填回原處 是將污染土挖掘到場地一側(cè)與混合固化劑攪拌混合后回填，分層夯實(shí)。
【文檔編號】B09C1/00GK104056848SQ201310096388
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月22日
【發(fā)明者】趙學(xué)民 申請人:趙學(xué)民