一種應(yīng)用于污染土壤的添加劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于污染土壤的添加劑，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，由粘土礦物30—40份，負(fù)載型粘土礦物20—30份，分子篩礦石12—13份，磷灰石6—8份，鐵氧化物4—9份，凝膠材料6—9份，激活劑3—6份，還原降解劑6—15份，輔料1—6份組成，所述添加劑通過多種有效成分的協(xié)同作用，能夠?qū)⑼寥乐械闹亟饘俸陀袡C(jī)物實(shí)現(xiàn)快速、高效地穩(wěn)定化，并能進(jìn)一步降低有機(jī)物的含量，從而實(shí)現(xiàn)降低污染物浸出毒性和降低風(fēng)險(xiǎn)的目的，在污染處理土壤等治理領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種應(yīng)用于污染土壤的添加劑

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)保治理和保護(hù)領(lǐng)域，具體是涉及一種應(yīng)用于污染土壤的生物添加劑。

【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(jī)物污染，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的加快和城市化進(jìn)程的快速推薦，大量工業(yè)企業(yè)搬遷后遺留的污染物地暴露出來，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待治理和修復(fù)。
[0003]另一方面，受污染的河流、湖泊中的重金屬和有機(jī)物經(jīng)過長期物理化學(xué)過程和生物過程最終進(jìn)入沉積物中，這些底泥經(jīng)疏浚后面臨著妥善處理放置問題。
[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(jī)物污染，以及城市污水處理廠處理的最終產(chǎn)物也含有大量重金屬和有機(jī)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)資源化利用的制約因素。
[0005]綜上所述，這些含有重金屬和有機(jī)物的土壤，都面臨著如何進(jìn)行安全處理的迫切需求，對它們進(jìn)行安全、快捷、高效的處理是目前環(huán)境治理和保護(hù)領(lǐng)域的重點(diǎn)和研究課題之一，也是目前該領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題。
[0006]從降低污染物健康風(fēng)險(xiǎn)的角度而言，穩(wěn)定固化技術(shù)是一種較為成熟較經(jīng)濟(jì)的技術(shù)，在國外應(yīng)用極為廣泛，是重金屬污染土壤、固定廢物治理領(lǐng)域的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，往往使得如讓或其它固化廢產(chǎn)生的硬化、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，生物添加劑對土壤的物理性狀不會有顯著改變，但能把重金屬和有機(jī)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(xiǎn)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(jī)螯合劑等，目前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其有機(jī)物得以吸附穩(wěn)定。
[0010]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中的重金屬，而應(yīng)用于這些介質(zhì)中的重金屬和有機(jī)物以及他們的復(fù)合污染的生物添加劑仍然缺乏。
[0011]在這些穩(wěn)定化技術(shù)中，雖然從風(fēng)險(xiǎn)角度上降低了污染物的浸出毒性，但是不能改變土壤中的污染物總量，這與土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相互矛盾，因此，開展對重金屬具有還原性穩(wěn)定以及對有機(jī)物具有降解性穩(wěn)定化的穩(wěn)定劑，實(shí)現(xiàn)降低穩(wěn)定劑添加比例和消減有機(jī)物總量的目的，是該領(lǐng)域的前沿技術(shù)，具有極大的應(yīng)用前景和推廣應(yīng)用價(jià)值。
[0012]因此，研發(fā)能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)重金屬和有機(jī)物穩(wěn)定的穩(wěn)定劑，尤其是將重金屬更高效的穩(wěn)定以及將有機(jī)物穩(wěn)定化的同時(shí)實(shí)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】

[0013]本發(fā)明的目的在于:提供了一種應(yīng)用于污染土壤的生物添加劑，所述生物添加劑對土壤中的重金屬實(shí)現(xiàn)還原穩(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(shí)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)定劑還可對土壤中的有機(jī)污染物實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化，并可對其中的氟代、溴代有機(jī)物實(shí)現(xiàn)降解。經(jīng)過本發(fā)明的生物添加劑處理土壤后，重金屬和有機(jī)物的浸出毒性顯著降低，并實(shí)現(xiàn)了有機(jī)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。
[0014]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)如下:以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，由粘土礦物30一40份，負(fù)載型粘土礦物20—30份，分子篩礦石12—13份，磷灰石6—8份，鐵氧化物4一9份，凝膠材料6—9份，激活劑3— 6份，還原降解劑6—15份，輔料I一6份組成。
[0015]在本發(fā)明的所述生物添加劑中，所述粘土礦物的含義是未負(fù)載任何物質(zhì)的單純粘土礦物，其質(zhì)量份數(shù)為30— 40份，該范圍包括其中的任何具體點(diǎn)值。
[0016]在本發(fā)明的所述生物添加劑中，所述負(fù)載型粘土礦物的質(zhì)量份數(shù)20— 30份，該范圍包括了其中的任何具體點(diǎn)值，如20份、25份、30份。
[0017]在本發(fā)明的所述生物添加劑中，所述分子篩礦石的質(zhì)量份數(shù)為12 —13份，該范圍包括其中的任何具體點(diǎn)值。
[0018]在本發(fā)明的所述生物添加劑中，所述磷礦石的質(zhì)量份數(shù)為6— 8份，該數(shù)值包括了其中的任何具體的點(diǎn)值，如6份、7份、8份。
[0019]在本發(fā)明的所述生物添加劑中，所述鐵氧化物的質(zhì)量份數(shù)為4一 9份，該數(shù)值包括了其中的任何具體的點(diǎn)值，如4份、5份、6份、7份、8份、9份。
[0020]在本發(fā)明的所述生物添加劑中，所述凝膠材料的質(zhì)量份數(shù)為6—9份，該范圍包括了其中的任何具體點(diǎn)值，如6份、7份、8份或9份。
[0021]在本發(fā)明的所述生物添加劑中，所述激活劑的質(zhì)量份數(shù)為3— 6份，該范圍包括其中的任何具體點(diǎn)值，如3份、4份、5份或6份。
[0022]在本發(fā)明的所述生物添加劑中，所述還原降解劑的質(zhì)量份數(shù)為6 — 15份，該范圍包括了其中的任何具體點(diǎn)值，如6份、8份、11份、14份、15份。
[0023]在本發(fā)明的所述生物添加劑中，所述輔料的質(zhì)量份數(shù)為I一6份、該范圍包括了其中的任何具體點(diǎn)值，如I份、2份、3份、4份、5份或6份。
[0024]在本發(fā)明的所述生物添加劑中，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。
[0025]在本發(fā)明的所述生物添加劑中，所述負(fù)載型粘土礦物為負(fù)載了納米零價(jià)鐵的上述粘土礦物中的任意一種或任何幾種的任意組合。
[0026]在本發(fā)明的所述生物添加劑中，所述分子篩礦石為沸石或蛭石的任一種或兩種的組合。
[0027]在本發(fā)明的所述生物添加劑中，所述磷灰石為黃綠磷灰石、氟磷灰石、氧磷灰石、鍶磷灰石中的一種或任何幾種的任意組合。
[0028]在本發(fā)明的所述生物添加劑中所述鐵氧化物為針鐵礦、赤鐵礦、纖鐵礦和水合氧化鐵中的一種或任何幾種的任意組合。
[0029]在本發(fā)明的所述生物添加劑中，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。
[0030]在本發(fā)明的所述生物添加劑中，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。
[0031]在本發(fā)明的所述生物添加劑中，所述生物添加劑為亞鐵鹽或零價(jià)鐵粉中一種或兩種的任意組合。所述亞鐵鹽優(yōu)選硫酸亞鐵或氯化亞鐵。當(dāng)處理重金屬污染土壤時(shí)，所述還原降解劑優(yōu)選為亞鐵鹽；當(dāng)處理有機(jī)物污染土壤時(shí)，則所述生物添加劑優(yōu)選為零價(jià)鐵粉；當(dāng)處理的土壤同時(shí)被重金屬和有機(jī)物污染時(shí)，則所述生物添加劑優(yōu)選亞鐵鹽和零價(jià)鐵粉，但應(yīng)注意的是，在處理污染土壤時(shí)，更優(yōu)選亞鐵鹽單獨(dú)使用。
[0032]在本發(fā)明的所述生物添加劑中，所述輔料為浮石、高爐渣、火山灰、粉煤灰中的一種或任何幾種的任意組合。
[0033]生物添加劑用來處理污染土壤的處理方法，所述生物添加劑可用來處理被重金屬或有機(jī)物污染的土壤，通過使用本發(fā)明的生物添加劑，經(jīng)各個(gè)組分含量的合理選擇和獨(dú)特處理方法和工藝參數(shù)使用，可將其中重金屬和有機(jī)物更有效的穩(wěn)定化，并部分降解有機(jī)物的含量，與普通的穩(wěn)定化技術(shù)相比，添加量更低，并具有有機(jī)物減量的功能。
[0034]使用所述生物添加劑來還原降解穩(wěn)定重金屬污染土壤的處理方法，所述處理方法，包括下述步驟:
[0035]I)將重金屬污染土壤進(jìn)行破碎篩分，然后噴灑質(zhì)量濃度為10 — 40%亞鐵鹽溶液，所述亞鐵鹽溶液的噴灑質(zhì)量為土壤質(zhì)量的10 — 30%，并攪拌混勻。
[0036]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重金屬污染土壤中，并混合均勻，添加質(zhì)量為未噴灑亞鐵鹽溶液的土壤質(zhì)量的3 —15%。
[0037]3)監(jiān)測步驟2)中的重金屬污染土壤的重金屬浸出毒性或含量。
[0038]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是:
[0039](I)能同時(shí)對土壤中的重金屬或有機(jī)物進(jìn)行穩(wěn)定化。該生物添加劑通過不同無機(jī)材料的合理配比，不僅對重金屬有優(yōu)良的穩(wěn)定化效果，而且對有機(jī)物也有很好的穩(wěn)定化效果O
[0040](2)對土壤的有機(jī)污染物不僅具有穩(wěn)定化作用，而且隨著時(shí)間的推移，可以實(shí)現(xiàn)對氯代、溴代有機(jī)物的降解作用，削減有機(jī)物總量；對固體介質(zhì)中的重金屬，具有強(qiáng)化還原穩(wěn)定作用，穩(wěn)定化速度快、效果好。
[0041](3)本發(fā)明采用的生物添加劑投加量小，穩(wěn)定化效果好，該生物添加劑通過不同添加材料及特殊材料的合理組合，充分發(fā)揮了這些材料的吸附、沉淀、共沉淀、還原、取代等物化過程的協(xié)同作用，降低了穩(wěn)定劑的投加量，極大的增強(qiáng)了對污染物的長期穩(wěn)定化效果，降低了土壤的浸出毒性生物有效性、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和人體健康風(fēng)險(xiǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0043]實(shí)施例一:
[0044]將海泡石用lmol/1的鹽酸水泡液浸泡，再用去離子水沖洗至中性，烘干；再以lmol/1的FeC13溶液浸潤,使其陽離子交換能力全部被三價(jià)鐵離子飽和,用去離子里水洗去除顆粒表面非靜電吸附態(tài)多余離子后，用NaBH4還原劑將三價(jià)鐵離子還原為零價(jià)鐵，制得納米鐵負(fù)載型粘土礦物。
[0045]對某金屬污染土壤的穩(wěn)定化處理
[0046]某小型電鍍廠，該場地土壤中的重金屬主要有鉻、鉛，最高濃度為84 lmg/kg、632mg/kg,經(jīng)檢測確定污染范圍和深度后，使用挖掘機(jī)降污染土壤挖出后暫存在場地旁邊存有防滲材料的地塊上，采用篩分破碎機(jī)對土壤進(jìn)行篩分破碎，剔除大塊固體，同時(shí)噴灑質(zhì)量濃度為10%的硫酸亞鐵水溶液，水溶液噴灑質(zhì)量為土壤質(zhì)量的10%，并攪拌均勻。
[0047]按質(zhì)量份計(jì)，將30份海泡石、20份負(fù)載型粘土礦物、12份沸石、6份黃綠磷灰、4份針鐵礦、6份硅酸鈣、3份浮石、6份硫酸鈣經(jīng)混合研磨，過200份目篩后的混合材料添加到上述土壤中，并混合均勻，添加質(zhì)量為未噴灑硫酸亞鐵水溶液前的土壤質(zhì)量的5 %，并采用混合機(jī)械設(shè)備對土壤進(jìn)行攪拌均勻。
[0048]實(shí)施例二:
[0049]將海泡石用lmol/1的鹽酸水泡液浸泡，再用去離子水沖洗至中性，烘干；再以lmol/1的FeC13溶液浸潤,使其陽離子交換能力全部被三價(jià)鐵離子飽和,用去離子里水洗去除顆粒表面非靜電吸附態(tài)多余離子后，用NaBH4還原劑將三價(jià)鐵離子還原為零價(jià)鐵，制得納米鐵負(fù)載型粘土礦物。
[0050]對某金屬污染土壤的穩(wěn)定化處理
[0051 ] 某小型電鍍廠，該場地土壤中的重金屬主要有鉻、鉛，最高濃度為841mg/kg、632mg/kg,經(jīng)檢測確定污染范圍和深度后，使用挖掘機(jī)降污染土壤挖出后暫存在場地旁邊存有防滲材料的地塊上，采用篩分破碎機(jī)對土壤進(jìn)行篩分破碎，剔除大塊固體，同時(shí)噴灑質(zhì)量濃度為10%的硫酸亞鐵水溶液，水溶液噴灑質(zhì)量為土壤質(zhì)量的10%，并攪拌均勻。
[0052]按質(zhì)量份計(jì)，將40份伊利石、30份負(fù)載型粘土礦物、13份沸石、8份黃綠磷灰、9份針鐵礦、9份硅鋁酸鈣、6份浮石、6份硫酸鈣經(jīng)混合研磨，過200份目篩后的混合材料添加到上述土壤中，并混合均勻，添加質(zhì)量為未噴灑硫酸亞鐵水溶液前的土壤質(zhì)量的5%，并采用混合機(jī)械設(shè)備對土壤進(jìn)行攪拌均勻。
[0053]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于污染土壤的添加劑，其特征在于，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，由粘土礦物30—40份，負(fù)載型粘土礦物20—30份，分子篩礦石12—13份，磷灰石6—8份，鐵氧化物4一9份，凝膠材料6—9份，激活劑3—6份，還原降解劑6—15份，輔料I一6份組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于污染土壤的添加劑，其特征在于:所述粘土礦物為海泡石、高嶺土、伊利石、蒙脫土、凹土棒石的任意一種或任何幾種的任意組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種應(yīng)用于污染土壤的添加劑，其特征在于:所述負(fù)載型粘土礦物為負(fù)載了納米零價(jià)鐵的所述粘土礦物中一種或任何幾種的任意組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1一3任一項(xiàng)所述的一種應(yīng)用于污染土壤的添加劑，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.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種應(yīng)用于污染土壤的添加劑，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.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種應(yīng)用于污染土壤的添加劑，其特征在于:所述還原降解劑為亞鐵鹽和兩價(jià)鐵粉中一種或兩種的任意組合。
【文檔編號】C09K17/08GK104449748SQ201410707920
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】金京勛 申請人:蘇州嘉禧蘿生物科技有限公司