一種污染土壤、底泥及污泥還原降解性穩(wěn)定劑及其制備方法和使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種重金屬和/或有機物污染的土壤還原降解性穩(wěn)定劑及其制備方法和用途，所述還原降解性穩(wěn)定劑通過多種有效成分的協(xié)同作用，能夠?qū)⑽廴就寥乐械闹亟饘俸陀袡C物實現(xiàn)快速、高效地穩(wěn)定化，并能進一步降低有機物的含量，從而實現(xiàn)降低污染物浸出毒性和健康風(fēng)險的目的，是一種新穎、高效的新型穩(wěn)定劑，具有處理底物寬泛、可削減有機物總量、穩(wěn)定效果好、操作方便等諸多優(yōu)點，在污染土壤、底泥、污泥等治理領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種污染土壤、底泥及污泥還原降解性穩(wěn)定劑及其制備方法和使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及污染土壤、底泥和污泥的穩(wěn)定劑及其制備方法和使用方法，特別地涉及一種污染土壤、底泥及污泥還原降解性穩(wěn)定劑及其制備方法和使用方法，屬于環(huán)境治理和保護領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國在長期的礦山開采冶煉和工業(yè)化過程中積累形成了較為嚴(yán)重的重金屬和有機物污染，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的加快和城市化進程的快速推進，大量工業(yè)企業(yè)搬遷后遺留的污染場地暴露出來，對環(huán)境及人體健康造成了嚴(yán)重威脅，在土地再利用之前亟需治理和修復(fù)。
[0003]另一方面，受污染的河流、湖泊中的重金屬和有機物經(jīng)過長期物理化學(xué)過程及生物過程最終進入沉積物中，這些底泥經(jīng)疏浚后面臨著妥善處理處置問題。
[0004]再一方面，工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量含重金屬和有機物的污泥，以及城市污水處理廠污水處理的最終產(chǎn)物也含有大量重金屬和有機物，我國每年產(chǎn)生的濕污泥超過I億噸，這些污染污泥的安全處理是后續(xù)資源化利用制約因素。
[0005]綜上所述，這些含有重金 屬和有機物的土壤、底泥和污泥，都面臨著如何進行安全處理的迫切需求，對它們進行安全、快捷、高效的處理是目前環(huán)境治理和保護領(lǐng)域中的重點課題和研究課題之一，也是目前該領(lǐng)域中的熱點課題。
[0006]從降低污染物健康風(fēng)險的角度而言，穩(wěn)定固化技術(shù)是一種較為成熟且經(jīng)濟有效的技術(shù)，在國外應(yīng)用極為廣泛，是重金屬污染土壤、固體廢物治理領(lǐng)域使用最多最廣泛的技術(shù)。
[0007]近年來，國內(nèi)也開始使用該技術(shù)，但該技術(shù)所使用的固化劑主要采用水泥、石灰、石膏等水硬性材料，往往使得土壤或其它固廢產(chǎn)生硬化、增容等問題，不利于后續(xù)的處置和利用。
[0008]與固化技術(shù)相比，穩(wěn)定劑對土壤、底泥、污泥等的物理性狀不會有顯著的改變，但能把重金屬和有機物通過吸附、沉淀等作用固定下來，達(dá)到了降低污染物的浸出毒性和健康風(fēng)險的目的。
[0009]目前常用的穩(wěn)定劑可分為粘土礦物、磷礦石、鐵錳氧化物、硅類物質(zhì)、有機螯合劑等，主要通過改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，使其由活性態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定態(tài)，從而降低其毒害作用；或者通過其吸附作用將有機物得以吸附穩(wěn)定。
[0010]CN1187139C公開了一種工業(yè)重金屬固體廢物的處理方法，所述方法使用了新型水泥固化基質(zhì)，其組成配比為:城市垃圾焚燒飛灰70-90重量％、含鋁添加劑3-10重量％、鈣質(zhì)控制劑7-20重量％，將該固化基質(zhì)與工業(yè)重金屬固體廢渣或污泥混合，加入水后攪拌均勻，便可成型得到水泥塊石固化體，常溫養(yǎng)護后埋入填埋場。
[0011]CN1630941A公開了一種危險廢物穩(wěn)定化的高分子重金屬螯合劑，所述螯合劑是以多胺或聚乙烯亞胺構(gòu)成基本骨架，與二硫化碳在堿性條件下反應(yīng)合成的液體或其結(jié)晶物。
[0012]CN101642612A公開了一種穩(wěn)定重金屬的螯合劑，所述螯合劑的有效成分為環(huán)狀聚胺類化合物，包括對二氮己烷或氨基乙基對二氮己環(huán)，其可與重金屬形成化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的絡(luò)合物，可處理含重金屬的廢物或廢液。
[0013]CN102101123B公開了一種重金屬污染土壤修復(fù)方法，所述方法是使用了重金屬污染土壤修復(fù)藥劑，所述藥劑是將亞微米或納米鐵、粉煤灰、含鎂制劑和硼潤土按照5-25:40-50:1-10:15-50的重量比例進行混合而得到。經(jīng)過該修復(fù)藥劑處理后，可滿足中國《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995) 二級標(biāo)準(zhǔn)值的要求。
[0014]CN102357518A公開了一種降低土壤重金屬浸出濃度的化學(xué)穩(wěn)定化復(fù)配藥劑，所述藥劑包括5-10重量份氫氧化|丐、2-5重量份粉煤灰和0.1-2重量份碳酸鈉，經(jīng)混合均勻便得。
[0015]CN102380505B公開了一種使用納米零價鐵處理重金屬污染土壤或污泥的方法，將土壤或污泥與零價鐵充分混合，然后采用磁鐵將含有重金屬的納米零價鐵分離，從而得以除去重金屬。
[0016]CN102343357B中公開了一種重金屬污染土壤的穩(wěn)定劑，所述穩(wěn)定劑包括重金屬螯合劑、膠凝材料、粘土礦物和堿性激發(fā)劑，使用后可穩(wěn)定化土壤中的重金屬污染物并可降低污染物的毒性。
[0017]CN102389776A公開了一種重金屬吸附劑，所述吸附劑是以經(jīng)過表面活性劑處理的無機礦物為載體，負(fù)載有機絡(luò)合劑制備而成，所述無機礦物為膨潤土、高嶺土、硅藻土、沸石、鋁氧化物或鐵氧化物，所述表面活性劑為陽離子型表面活性劑或非離子型表面活性劑，所述有機絡(luò)合物為含有巰基或含有氨基的化合物。
[0018]CN102732259A公開了一種重金屬污染晶化包封穩(wěn)定劑，所述穩(wěn)定劑包括磷酸鹽或硫酸鹽15-25重量％、重金屬螯合劑1-5重量％、膠凝材料20-40重量％、粘土礦物30-60重量％。
[0019]CN102921142A公開了一種重金屬污染物固定化試劑組合物，所述固定化試劑包括5-70重量％的磷酸鹽、1-60重量％的金屬硫化物、5-80重量％的金屬氧化物、5_65重量％的強堿弱酸鹽化合物、0.1-15重量％的金屬穩(wěn)定劑和0.1-10重量％的金屬螯合劑。
[0020]CN102965116A公開了一種重金屬穩(wěn)定劑，所述穩(wěn)定劑包括40-50重量％的磷酸鹽、20-25重量％的膨潤土、25-30重量％的氟磷灰石、4_6重量％的氯化鈉/氯化鉀。
[0021]CN102965119A公開了一種重金屬穩(wěn)定劑，所述穩(wěn)定劑是以聚乙烯亞胺為骨架，鎂化合物為調(diào)節(jié)劑，輔以四甲基氫氧化銨為二氧化碳吸收劑，并配以鐵鹽、合成高分子螯合劑與碳酸鎂微結(jié)晶體混合物。
[0022]如上所述，雖然現(xiàn)有技術(shù)中公開了多種對于污染土壤的重金屬穩(wěn)定劑，也取得了不同的效果，但這些穩(wěn)定劑的處理對象都是土壤、底泥或污泥中的重金屬，而應(yīng)用于這些介質(zhì)中的重金屬和有機物以及他們的復(fù)合污染的穩(wěn)定劑仍然缺乏。
[0023]在這些穩(wěn)定化技術(shù)中，雖然從`風(fēng)險角度上降低了污染物的浸出毒性，但是不能改變土壤、底泥或污泥中的污染物總量，這與土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相矛盾，因此，開發(fā)對重金屬具有還原性穩(wěn)定以及對有機物具有降解性穩(wěn)定化的穩(wěn)定劑，實現(xiàn)降低穩(wěn)定劑添加比例和削減有機物總量的目的，是該領(lǐng)域的前沿技術(shù)，具有極大的應(yīng)用前景和推廣價值。[0024]因此，研發(fā)能夠同時實現(xiàn)重金屬和有機物穩(wěn)定的穩(wěn)定劑，尤其是將重金屬更高效地穩(wěn)定以及將有機物穩(wěn)定化的同時實現(xiàn)降解的新型穩(wěn)定劑和方法，具有迫切的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0025]具體而言，本發(fā)明涉及三個方面。
[0026]第一方面，本發(fā)明提供了一種污染土壤、底泥及污泥還原降解性穩(wěn)定劑，所述還原降解性穩(wěn)定劑可對土壤、底泥、污泥中的重金屬實現(xiàn)還原性穩(wěn)定化，在取得相同穩(wěn)定化效果下的添加比例更低，從而實現(xiàn)了最小程度的增容，基本不增大后續(xù)處置的體量；此外，本發(fā)明的穩(wěn)定劑還可對土壤、底泥或污泥中的有機污染物實現(xiàn)穩(wěn)定化，并可對其中的氯代、溴代有機物實現(xiàn)降解。經(jīng)過本發(fā)明的穩(wěn)定劑處理土壤、底泥和污泥后，重金屬和有機物的浸出毒性顯著降低，并實現(xiàn)了有機物的部分減量，固體介質(zhì)體量增加更少，方便了后續(xù)處理和利用。
[0027]本發(fā)明的所述還原降解性穩(wěn)定劑，以質(zhì)量份數(shù)計，包含各自為如下質(zhì)量份數(shù)的下列組分:
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種污染土壤、底泥及污泥還原降解性穩(wěn)定劑，其特征在于:以質(zhì)量份數(shù)計，包含各自為如下質(zhì)量份數(shù)的下列組分:
2.如權(quán)利要求1所述的污染土壤、底泥及污泥還原降解性穩(wěn)定劑，其特征在于: 所述粘土礦物為海泡石、高嶺土、伊利石、蒙脫土、凹凸棒石的任意一種或任何幾種的任意組合。
3.如權(quán)利要求2所述的污染土壤、底泥及污泥還原降解性穩(wěn)定劑，其特征在于:所述負(fù)載型粘土礦物為負(fù)載了納米零價鐵的所述粘土礦物中的任意一種或任何幾種的任意組合。
4.如權(quán)利要求1-3任一項所述的污染土壤、底泥及污泥還原降解性穩(wěn)定劑，其特征在于:所述凝膠材料為硅酸鈣、硅鋁酸鈣、鐵鋁酸鈣的任意一種或任何幾種的任意組合。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的污染土壤、底泥及污泥還原降解性穩(wěn)定劑，其特征在于:所述激活劑為硫酸鈣和硫酸鈉中的任意一種或兩種的任意組合。
6.如權(quán)利要求1-5任一項所述的污染土壤、底泥及污泥還原降解性穩(wěn)定劑，其特征在于:所述還原降解劑為亞鐵鹽和零價鐵粉中一種或兩種的任意組合。
7.如權(quán)利要求1-6任一項所述的污染土壤、底泥及污泥還原降解性穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于:所述制備方法為下述方法A-C中任意一種: 方法A:當(dāng)所述還原降解劑僅為零價鐵粉時，將粘土礦物、負(fù)載型粘土礦物、分子篩礦石、磷灰石、鐵氧化物、凝膠材料、激活劑、零價納米鐵粉和輔料一起混合研磨均勻，過200目篩； 方法B:當(dāng)所述還原降解劑僅為亞鐵鹽時，將粘土礦物、負(fù)載型粘土礦物、分子篩礦石、磷灰石、鐵氧化物、凝膠材料、激活劑和輔料一起混合研磨均勻，過200目篩；并將亞鐵鹽配制成質(zhì)量濃度為10-40%的水溶液； 方法C:當(dāng)所述還原降解劑為零價鐵粉和亞鐵鹽時，將粘土礦物、負(fù)載型粘土礦物、分子篩礦石、磷灰石、鐵氧化物、凝膠材料、激活劑、零價鐵粉和輔料一起混合研磨均勻，過200目篩；并將亞鐵鹽配制成質(zhì)量濃度為10-40%的水溶液。
8.使用權(quán)利要求1-6任一項所述還原降解性穩(wěn)定劑來還原降解穩(wěn)定重金屬污染土壤、底泥或污泥的處理方法，其特征在于:所述處理方法包括如下步驟: (I)將重金屬污染土壤、 底泥或污泥進行破碎篩分，然后噴灑質(zhì)量濃度為10-40%的亞鐵鹽溶液，所述亞鐵鹽溶液的噴灑質(zhì)量為土壤、底泥或污泥質(zhì)量的10-30%，并攪拌混勻； (2)將粘土礦物、負(fù)載型粘土礦物、分子篩礦石、磷灰石、鐵氧化物、凝膠材料、輔料、激活劑經(jīng)研磨混合，過200目篩后的混合材料添加到步驟(I)所得的重金屬污染土壤、底泥或污泥中，并混合均勻，添加質(zhì)量為未噴灑亞鐵鹽溶液前的土壤、底泥或污泥質(zhì)量的3-15% ； (3)監(jiān)測步驟(2)中的重金屬污染土壤、底泥或污泥的重金屬浸出毒性和/或含量。
9.使用權(quán)利要求1-6任一項所述還原降解性穩(wěn)定劑來還原降解穩(wěn)定有機物污染土壤、底泥或污泥的處理方法，其特征在于:所述處理方法包括如下步驟: (1)將有機物污染土壤、底泥或污泥進行破碎篩分； (2)將粘土礦物、負(fù)載型粘土礦物、分子篩礦石、磷灰石、鐵氧化物、凝膠材料、輔料、激活劑、零價鐵粉經(jīng)混合研磨，過200目篩后的混合材料添加到步驟(I)所得的有機物污染土壤、底泥或污泥中，并混合均勻，添加質(zhì)量為土壤、底泥或污泥質(zhì)量的3-15% ； (3)監(jiān)測步驟(2)中的重金屬污染土壤、底泥或污泥的重金屬浸出毒性和/或含量。
10.使用權(quán)利要求1-6任一項所述還原降解性穩(wěn)定劑來還原降解穩(wěn)定同時被重金屬和有機物污染的土壤、底泥或污泥的處理方法，其特征在于:所述處理方法包括如下步驟: (1)將污染土壤、底泥或污泥進行破碎篩分，然后噴灑質(zhì)量濃度為10-40%的亞鐵鹽溶液，所述亞鐵鹽溶液的噴灑質(zhì)量為土壤、底泥或污泥質(zhì)量的10-30%，并攪拌混勻； (2)將粘土礦物、負(fù)載型粘土礦物、分子篩礦石、磷灰石、鐵氧化物、凝膠材料、輔料、激活劑、零價鐵粉經(jīng)混合研磨，過200目篩后的混合材料添加到步驟(I)所得的重金屬污染土壤、底泥或污泥中，并混合均勻，添`加質(zhì)量為未噴灑亞鐵鹽溶液前的土壤、底泥或污泥質(zhì)量的 3-15% ； (3)檢測步驟(2)中的重金屬和有機物污染土壤、底泥或污泥的重金屬和有機物浸出毒性和/或含量。
【文檔編號】B09C1/08GK103436265SQ201310373952
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】付融冰 申請人:付融冰