重金屬污染土壤與地下水一體化修復(fù)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種重金屬污染土壤與地下水一體化修復(fù)方法。具體為：將重金屬穩(wěn)定化劑按比例施入污染土壤中，同時(shí)將污染地下水抽出，均勻噴灑或澆灌在施入穩(wěn)定化劑的污染上壤中，地下水中的重金屬被土壤截留并與土壤中原有的重金屬一起與穩(wěn)定化劑發(fā)生吸附、沉淀、離子交換等作用，使重金屬得以穩(wěn)定，被修復(fù)后的地下水回滲入地下，從而達(dá)到污染土壤與地下水同時(shí)修復(fù)的效果。與傳統(tǒng)的上壤和地下水分開修復(fù)方法相比，本發(fā)明的方法可以在一個(gè)較簡單的系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)修復(fù)污染地下水和土壤中的重金屬，達(dá)到一體化修復(fù)的目的。本方法具有處理工藝簡單、成本低等特點(diǎn)。
【專利說明】重金屬污染土壤與地下水一體化修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種重金屬污染土壤與地下水一體化修復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的污染和人類活動(dòng)強(qiáng)度的不斷增加，大量化肥、農(nóng)藥的施用，石化產(chǎn)品的泄漏及故障性排放，有毒、有害固體廢物填埋引起的有毒物質(zhì)泄漏，均造成土壤污染面積擴(kuò)大，污染程度加深。而土壤和地下水存在著緊密的聯(lián)系，污染土壤容易造成下覆地下水也產(chǎn)生污染，需要對污染的土壤和地下水進(jìn)行處理，但是，目前土壤和地下水污染修復(fù)基本上都是分別單獨(dú)進(jìn)行修復(fù)，若將污染土壤和地下水集成在一個(gè)工藝中進(jìn)行處理，可簡化處理工藝，節(jié)約處理費(fèi)用，節(jié)省土地資源。因此，將土壤與地下水一體化修復(fù)越來越引起人們的關(guān)注。目前，國內(nèi)還沒有關(guān)于土壤地下水一體化修復(fù)技術(shù)的專利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對土壤和地下水重金屬污染問題提供一種重金屬污染土壤與地下水一體化修復(fù)方法。具體為將土壤化學(xué)穩(wěn)定法與地下水抽出處理法相結(jié)合，在污染土壤中加入重金屬穩(wěn)定化劑，將污染地下水通過泵抽出，淋溶到加入重金屬穩(wěn)定化劑的污染土壤中，使穩(wěn)定化劑與污染土壤和地下水中的重金屬發(fā)生沉淀、吸附等作用，從而改變重金屬的形態(tài)，使重金屬得以穩(wěn)定，而污染地下水經(jīng)過添加穩(wěn)定化劑的土壤吸附、沉淀等處理，自由下滲，重新補(bǔ)給地下水。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0005]本發(fā)明涉及一種重金屬污染土壤與地下水一體化修復(fù)方法，包括如下步驟:
[0006]A、將重金屬穩(wěn)定化劑施入污染土壤中；
[0007]B、將污染地下水抽出，噴灑或澆灌在所述施入重金屬穩(wěn)定化劑的污染土壤中；所述污染地下水中的重金屬被土壤截留并與土壤中原有的重金屬一起與重金屬穩(wěn)定化劑發(fā)生作用，使重金屬得以穩(wěn)定；
[0008]C、所述重金屬被截留并穩(wěn)定后的地下水回滲入地下，完成所述重金屬土壤與地下水一體化修復(fù)。
[0009]優(yōu)選地，步驟A中，所述重金屬穩(wěn)定化劑的選擇具體為:對污染場地內(nèi)的污染土壤和污染地下水調(diào)查、采樣、分析監(jiān)測，確定污染土壤和污染地下水中重金屬污染物的種類、污染分布、污染程度以及污染地下水的體積；根據(jù)所述重金屬污染物的種類、污染分布、污染程度以及污染土壤的性質(zhì)確定重金屬穩(wěn)定化劑材料的選用。
[0010]優(yōu)選地，步驟A中，所述重金屬穩(wěn)定化劑用量的確定具體為:根據(jù)污染土壤和污染地下水中重金屬的濃度和污染地下水的體積確定重金屬穩(wěn)定化劑的添加量。
[0011 ] 優(yōu)選地，步驟A中，所述重金屬穩(wěn)定化劑為含磷材料。
[0012]優(yōu)選地，所述含磷材料包括磷灰石、重過磷酸鈣。[0013]優(yōu)選地，所述含磷材料為含P比為1:1的磷灰石和重過磷酸鈣的混合物。
[0014]優(yōu)選地，所述重金屬穩(wěn)定化劑中P元素與重金屬的摩爾比為(2~4): I。
[0015]優(yōu)選地，步驟B中，所述將污染地下水抽出具體為:在所述污染土壤所在的場地內(nèi)打地下水采樣井；將污染地下水從采樣井抽出。
[0016]優(yōu)選地，步驟B中，所述重金屬與重金屬穩(wěn)定化劑發(fā)生的作用為吸附、沉淀、離子交換中的一種或幾種。
[0017]本發(fā)明的重金屬污染土壤與地下水一體化修復(fù)方法是將化學(xué)穩(wěn)定法與地下水抽出處理法結(jié)合形成的一體化修復(fù)方法。該一體化修復(fù)方法固定重金屬的原理為:土壤與地下水中的重金屬均通過與土壤中添加的重金屬穩(wěn)定化劑發(fā)生吸附、沉淀、離子交換等作用，使得地下水中重金屬得以去除，土壤中重金屬得以穩(wěn)定。具體固定機(jī)理如下:
[0018]磷灰石和重過磷酸鈣穩(wěn)定土壤與地下水中重金屬的機(jī)理主要是基于磷酸根官能團(tuán)的吸附、沉淀或共沉淀、表面吸附或絡(luò)合作用機(jī)理，反應(yīng)式總結(jié)如下:
[0019]5Μ2++3Η2Ρ04>01` = M5 (PO4) 3C1+6H+(Μ 代表重金屬如:Pb、Cd 等)(1.1)
[0020]= Ρ0Η+Μ2+ = = Ρ0Μ++Η+ ( = POH 代表磷灰石表面)(1.2)
[0021 ] = S-HPO42^M2+ = = S-HPO42^-M2+ ( = S 代表土壤氧化物表面)(1.3)
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0023]1、實(shí)現(xiàn)了重金屬污染土壤與地下水同時(shí)修復(fù)作用；
[0024]2、簡化重金屬污染土壤和污染地下水的分別處理工藝、降低處理費(fèi)用、節(jié)約土壤資源。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0026]圖1是本發(fā)明的重金屬污染土壤與地下水一體化修復(fù)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0028]本發(fā)明的重金屬污染土壤與地下水一體化修復(fù)方法的流程圖如圖1所示，首先對污染場地進(jìn)行污染土壤、污染地下水的調(diào)查、設(shè)置采樣方案，進(jìn)行污染土壤和地下水的采樣、根據(jù)分析監(jiān)測的結(jié)果，確定場地重金屬污染物的種類、污染分布、污染程度以及污染地下水的體積；然后根據(jù)重金屬污染物的種類、污染程度、土壤性質(zhì)確定重金屬穩(wěn)定化劑，如Pb、Cu、Zn等污染，可選擇磷灰石、重過磷酸鈣等；根據(jù)土壤和地下水中重金屬的濃度和面積(體積)，設(shè)定修復(fù)材料添加量。一般含磷材料添加量(P含量)與重金屬污染量的摩爾濃度比例為(2~4): 1，將重金屬穩(wěn)定化劑與污染土層均勻混合；然后，用泵將污染地下水從抽提井抽出，均勻噴灑在污染場地，使污染地下水在修復(fù)后的土壤中自由下滲，利用土壤中金屬穩(wěn)定化劑的吸附、過濾、沉淀等機(jī)制，去除地下水中重金屬，同時(shí)將地下水中的重金屬與土壤中原有的重金屬一起被穩(wěn)定化劑固定在土壤中，被修復(fù)后的地下水回滲入地下。具體應(yīng)用見以下各實(shí)施例:
[0029]實(shí)施例1
[0030]某污灌區(qū)Cd污染土壤(含60mg/kg Cd)，污染地下水濃度為10mg/L Pb、0.3mg/LCdU0mg/L Zn，土壤重金屬穩(wěn)定化修復(fù)材料為含P比為1: 1的磷灰石與重過磷酸鈣混合物，添加量為磷與重金屬的摩爾比為2: 1，抽取地下水均勻澆灌在施加含磷材料的污染土壤中。經(jīng)過40天的修復(fù)，一體化處理系統(tǒng)共處理污染地下水量為673L/Kg。淋溶結(jié)束后，土壤截留污染地下水中Pb的量高達(dá)為9915mg/Kg，地下水中Pb去除率達(dá)91% ;土壤截留污染地下水中Cd的量為143mg/Kg，Cd去除率為40.2% ;土壤截留污染地下水中Zn的量為3477mg/Kg，Zn去除率為45.2%。至淋溶結(jié)束，一體化處理系統(tǒng)對Pb的吸附能力仍未達(dá)到飽和，仍然有繼續(xù)截留去除地下水中Pb的能力，但對Cd和Zn的吸附量已達(dá)到飽和。土壤中CaCl2和TCLP提取態(tài)Pb與對照相比，分別下降了 60.5%和62.8% ；CaCl2和TCLP提取態(tài)Cd與對照相比，土壤CaCl2提取態(tài)Cd下降了 12.3%，但TCLP提取態(tài)Cd基本不變當(dāng)；CaCl2和TCLP提取態(tài)Zn與對照相比，分別下降了 7.5%和10.2%。綜上，含磷材料誘導(dǎo)的土壤、地下水中重金屬一體化修復(fù)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)污染地下水中重金屬的去除和污染土壤中重金屬的固定，尤其對Pb的效果明顯且固定容量較大。
[0031]實(shí)施例2
[0032]某冶煉廠附近污染土壤(2850mg/kg Pb、31mg/kg Cd、975mg/kg Zn)，污染地下水濃度為10mg/L Pb、0.3mg/L Cd> lOmg/L Zn, 土壤重金屬穩(wěn)定化修復(fù)材料為含P比為1: 1的磷礦尾料與重過磷酸鈣混合物，添加量為磷與重金屬的摩爾比約為4: 1，抽取地下水均勻澆灌在施加了含磷材料的污染土壤中。經(jīng)過120天的一體化修復(fù)，共處理污染地下水量為605.5L/Kg。淋溶結(jié)束后，土壤截留污染地下水中Pb的量高達(dá)為14504mg/Kg，地下水中Pb去除率達(dá)87.6%，；土壤截留污染地下水中Cd的量為64.6mg/Kg, Cd去除率為30.0% ;對地下水中Zn基本沒有去除作用。至淋溶結(jié)束，一體化處理系統(tǒng)對Pb的吸附能力仍未達(dá)到飽和，仍然有繼續(xù)滯留去除地下水中Pb的能力，但對Cd和Zn的吸附量已達(dá)到飽和。土壤中CaCl2提取態(tài)Pb濃度低于火焰原子吸收檢測限，TCLP提取態(tài)Pb與對照相比，下降51.0% ;CaCl2和TCLP提取態(tài)Cd與對照相比，分別下降了 41.7%和31.9%；CaCl2和TCLP提取態(tài)Zn與對照相比，分別下降3.2%和19%。綜上，含磷材料誘導(dǎo)的土壤、地下水中重金屬一體化修復(fù)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)污染地下水中重金屬的去除和污染土壤中重金屬的固定，尤其對Pb的效果明顯且固定容量較大，但對Zn作用較小。
[0033]實(shí)施例3
[0034]某污灌區(qū)土壤含86.6mg/kg Cu、175.8mg/kg Ζη、3.48mg/kg Cd、94.2mg/kg Cr、22.9mg/kg Pb，地下水含 5.66μ g/L Cu,559.2μ g/L Ζη,Ο.48 μ g/L Cd,9.18 μ g/L Cr、Pb5.17μ g/L0 土壤重金屬穩(wěn)定化修復(fù)材料為含P比為1: 1的磷灰石與重過磷酸鈣混合物，添加量為磷與重金屬的摩爾比約為3: 1，抽取地下水均勻澆灌在施加了含磷材料的污染土壤中，并在污染土壤上種植白菜。經(jīng)過90天的一體化修復(fù)，白菜重金屬含量明顯下降，Cu下降10.2%, Cr下降29.4%, Cd下降21.6%，Pb下降50.9% ;地下水重金屬Cu下降34.7%, Cd 下降 80%，Pb 下降 20%。
[0035]以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種重金屬污染土壤與地下水一體化修復(fù)方法，其特征在于，包括如下步驟:A、將重金屬穩(wěn)定化劑施入污染土壤中；B、將污染地下水抽出，噴灑或澆灌在所述施入重金屬穩(wěn)定化劑的污染土壤中；所述污染地下水中的重金屬被土壤截留并與土壤中原有的重金屬一起與重金屬穩(wěn)定化劑發(fā)生作用，使重金屬得以穩(wěn)定；C、所述重金屬被截留并穩(wěn)定后的地下水回滲入地下，完成所述重金屬污染土壤與地下水一體化修復(fù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬污染土壤與地下水一體化修復(fù)方法，其特征在于，步驟A中，所述重金屬穩(wěn)定化劑的選擇具體為:對污染場地內(nèi)的污染土壤和污染地下水調(diào)查、采樣、分析監(jiān)測，確定污染土壤和污染地下水中重金屬污染物的種類、污染分布、污染程度以及污染地下水的體積；根據(jù)所述重金屬污染物的種類、污染分布、污染程度以及污染土壤的性質(zhì)確定重金屬穩(wěn)定化劑材料的選用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬污染土壤與地下水一體化修復(fù)方法，其特征在于，步驟A中，所述重金屬穩(wěn)定化劑用量的確定具體為:根據(jù)污染土壤和污染地下水中重金屬的濃度和污染地下水的體積確定重金屬穩(wěn)定化劑的添加量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬污染土壤與地下水一體化修復(fù)方法，其特征在于，步驟A中，所述重金屬穩(wěn)定化劑為含磷材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的重金屬污染土壤與地下水一體化修復(fù)方法，其特征在于，所述含磷材料包括磷灰石、重過磷酸鈣。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的重金屬污染土壤與地下水一體化修復(fù)方法，其特征在于，所述含磷材料為含P比為1:1的磷灰石和重過磷酸鈣的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述的重金屬污染土壤與地下水一體化修復(fù)方法，其特征在于，所述重金屬穩(wěn)定化劑中P元素與重金屬的摩爾比為(2?4): 1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬污染土壤與地下水一體化修復(fù)方法，其特征在于，步驟B中，所述將污染地下水抽出具體為:在所述污染土壤所在的場地內(nèi)打地下水采樣井；將污染地下水從采樣井抽出。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬污染土壤與地下水一體化修復(fù)方法，其特征在于，步驟B中，所述重金屬與重金屬穩(wěn)定化劑發(fā)生的作用為吸附、沉淀、離子交換中的一種或幾種。
【文檔編號】C09K17/06GK103736723SQ201310278001
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月3日
【發(fā)明者】曹心德, 梁媛, 常國興, 趙玲 申請人:曹心德, 上海圣瓏環(huán)境修復(fù)技術(shù)有限公司