一種重金屬污染沉積物的處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種重金屬污染沉積物的處理方法，包括如下步驟：將污染沉積物用泥漿泵送入振動(dòng)篩進(jìn)行初步篩分，分離出粒徑1mm以上的砂礫及沙粒，將脫水后砂礫及沙粒直接用作建材或填土材料；小于1mm的泥漿送入水力旋流器進(jìn)一步分離，分離后大于50μm的泥砂排入板框壓濾機(jī)脫水，可直接用作建材或填土材料；小于50μm的細(xì)泥漿送入配漿池，配制好的泥漿送入浮選柱進(jìn)行浮選分離，分離后富集重金屬的上浮泡沫經(jīng)壓濾、脫水后送垃圾焚燒廠或冶煉廠處理；下沉的輕污染粘土及細(xì)砂粒經(jīng)脫水后，直接送生活垃圾填埋場(chǎng)填埋處置。本發(fā)明可高效低成本地實(shí)現(xiàn)沉積物就地分級(jí)、分離、減容、減量處理及資源化利用，有效解決疏浚沉積物處理處置過程中所面臨的處理量大，運(yùn)輸成本高等問題。
【專利說明】一種重金屬污染沉積物的處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種針對(duì)重金屬污染沉積物的修復(fù)方法，特別針對(duì)長(zhǎng)期處于厭氧狀態(tài) 的重金屬污染沉積物。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，工業(yè)廢水、廢液和生活污水的排放，水體污染問題十分突 出。重金屬因具有毒性、不可降解性及生物富集效應(yīng)，水體的重金屬污染問題備受關(guān)注。我 國(guó)相當(dāng)一部分的河流沉積物受到重金屬的污染，水體沉積物是重金屬等污染物的主要貯存 器，部分河流沉積物中Hg、Cd等易揮發(fā)性重金屬污染嚴(yán)重。當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí)，沉積物 中的重金屬會(huì)再次進(jìn)入水體，成為二次污染物。為徹底治理污染河流，通常對(duì)河湖沉積物進(jìn) 行疏浚，疏浚后的污染沉積物因其量大、污染物成分復(fù)雜、力學(xué)性質(zhì)差、含水率高而處理困 難。污染沉積物處理處置也成為困擾我國(guó)城市發(fā)展的重要環(huán)境問題。
[0003] 目前國(guó)內(nèi)外研究涉及到的以及實(shí)際處理過程中應(yīng)用到的污染土壤/沉積物的修 復(fù)技術(shù)主要包括：植物修復(fù)、電動(dòng)力學(xué)修復(fù)、固化/穩(wěn)定化、淋洗等。植物修復(fù)是一種利用 植物及其共存的微生物體系有效清除環(huán)境中污染物的方法，植物修復(fù)具有安全和廉價(jià)的優(yōu) 點(diǎn)，該技術(shù)目前正處于研發(fā)中，尚未大規(guī)模應(yīng)用。電動(dòng)力學(xué)修復(fù)法是使污染物在電場(chǎng)作用下 發(fā)生遷移達(dá)到去除污染物的目的，該方法可有效去除金屬離子，但污染物溶解性和脫附能 力限制其有效應(yīng)用。固化/穩(wěn)定化是通過外加藥劑同污染物發(fā)生反應(yīng)，生成難溶的物質(zhì)，達(dá) 到固定化沉積物的目的。淋洗法是在表面活性劑的輔助下通過淋洗液的解吸、螯合或溶解 等化學(xué)作用，達(dá)到修復(fù)污染土壤的目的，適合快速修復(fù)受高濃度重金屬和有機(jī)物污染的土 壤，日本及歐美發(fā)達(dá)國(guó)家在20世紀(jì)90年代進(jìn)行了工程應(yīng)用，但該過程中表面活性劑的用量 通常較高，達(dá)到土壤質(zhì)量的〇. 5%?2%。上述技術(shù)大部分主要針對(duì)污染土壤修復(fù)開發(fā)的， 沉積物具有含水率高，粘土、有機(jī)質(zhì)含量高的特征，與土壤差異較大，不宜簡(jiǎn)單套用，更重要 的是這些技術(shù)無法及時(shí)消納大批量的疏浚沉積物。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的污染沉積物處理方法如墊 地、填埋等，已經(jīng)造成了嚴(yán)重的污染及資源浪費(fèi)。所以，如何在環(huán)境友好的前提下、低成本地 實(shí)現(xiàn)污染沉積物的修復(fù)利用是亟需解決的關(guān)鍵問題。
[0004] 疏浚沉積物是泥沙和水的混和物，主要成分為泥土、砂礫、粘土或沙等，一般泥沙 的粒級(jí)不均勻，重金屬在沉積物中分布不僅與其礦物組成有關(guān)，還與其粒度有關(guān)。一般沉積 物中砂礫、沙粒的粒徑較大，顆粒因其表面相對(duì)光滑，吸附重金屬的能力相對(duì)較??；泥土、粘 土的粒徑相對(duì)較小，比表面越大，而且吸附能力越強(qiáng)，往往富集大部分重金屬。同時(shí)，沉積物 中有機(jī)物在河道厭氧下容易分解產(chǎn)生的S2-能與Cu和Pb等重金屬離子形成溶解度很小的 硫代礦物。根據(jù)文獻(xiàn)，沉積物中重金屬主要出現(xiàn)平均粒徑<45μm的顆粒上。因此，基于 疏浚沉積物中重金屬的分布特性及存在形式，有必要尋找一種高效率、低成本、使用方便的 分離技術(shù)將疏浚泥中泥沙進(jìn)行分離，達(dá)到將不同污染程度的污染物按照不同的方式處理處 置，實(shí)現(xiàn)沉積物的分級(jí)、分離、減容、減量處理及資源化利用。
[0005] 水力旋流器是一種應(yīng)用廣泛的液體非均相混合物的分離設(shè)備，它可完成固體顆粒 的分級(jí)與分選、液體的澄清、料漿的濃縮、固體顆粒的洗滌、液相除砂等作業(yè)。水力旋流器利 用離心力分離不同密度混合物的高效分離設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備投資少、運(yùn)行成本低、 安裝與操作方便、體積小、處理能力大、占用空間小等優(yōu)點(diǎn)，水力旋流器內(nèi)產(chǎn)生較高剪切力， 可有效地破壞顆粒間的團(tuán)聚，有利于固相顆粒的分級(jí)與洗滌。水力旋流迄今已經(jīng)在礦物加 工、化工、石油、輕工及環(huán)保等眾多工業(yè)部門得到了廣泛應(yīng)用。
[0006] 泡沫浮選技術(shù)是20世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)的一種新型分離技術(shù)，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本 低、操作連續(xù)、不需高溫高壓的特點(diǎn)，對(duì)分離低濃度組分有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。泡沫浮選尤其適合 50μm以下細(xì)顆粒物質(zhì)的分離處理。同時(shí)，根據(jù)土壤浮選的經(jīng)驗(yàn)，浮選所需表面活性劑的劑 量比土壤淋洗所需劑量低至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。泡沫浮選法最初用于選礦，近年來，泡沫浮選技 術(shù)已成功應(yīng)用于有機(jī)污染土壤凈化及溶液中重金屬離子的富集。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種重金屬污染沉積物的修復(fù) 方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：（1)泥砂粗篩分：將污染沉積物用泥漿泵送入振 動(dòng)篩進(jìn)行初步篩分，分離出粒徑Imm以上的砂礫及沙粒，將脫水后砂礫及沙粒直接用作建 材或填土材料，脫出的水直接回用振動(dòng)篩，小于Imm的泥漿送入水力旋流器；(2)水力旋流 進(jìn)一步分離泥砂：步驟（1)中小于Imm泥漿經(jīng)水力旋流器分離后，大于50μm的泥砂排入板 框壓濾機(jī)脫水，可直接用作建材或填土材料，脫出的水直接回用振動(dòng)篩，小于50μm的細(xì)泥 漿送入浮選柱；（3)浮選分離：步驟（2)中小于50μm的細(xì)泥漿送入配漿池，同時(shí)在配漿池 中加入捕收劑、起泡劑和無機(jī)酸，配制好的泥漿送入浮選柱進(jìn)行浮選分離，分離后富集重金 屬的上浮泡沫經(jīng)壓濾、脫水后送垃圾焚燒廠或冶煉廠處理，下沉的輕污染粘土及細(xì)砂粒經(jīng) 脫水后，直接送生活垃圾填埋場(chǎng)填埋處置，同時(shí)脫出的水送入配劑池回用。
[0008] 所述的捕捉劑是柴油、煤油、乙基磺酸鉀中的一種或幾種所組成的混合物，其質(zhì)量 為所述沉積物干基質(zhì)量的〇. 05 %?0. 8%。
[0009] 所述起泡劑為松油、甲基異丁基甲醇中的任意一種，其質(zhì)量為所述沉積物干基質(zhì) 量的 0· 05%?0· 4%。
[0010] 所述無機(jī)酸是鹽酸、硝酸中的任一種，泥漿的pH值控制在4?6之間。
[0011] 所述配漿池中泥漿的固液比為1 : 20?1 : 5。
[0012] 本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：經(jīng)預(yù)篩分后的砂礫、沙粒等大顆粒沉積物及浮 選后剩下需進(jìn)一步異位處置的殘泥體積和毒性大幅度減小，可直接用于建材、填土材料或 直接填埋，達(dá)到廢物減量化、資源化利用的目的；浮選后富集重金屬的上浮泡沫脫水后送垃 圾焚燒廠或冶煉廠處理，實(shí)現(xiàn)揮發(fā)性重金屬在布袋飛灰中的濃集及回收。該發(fā)明就地實(shí)現(xiàn) 沉積物的減量化處理，不但減少疏浚沉積物的處理量，而且處理處置的針對(duì)性更強(qiáng)，可有效 解決疏浚沉積物處理處置過程中所面臨的處理量大，運(yùn)輸成本高等問題。同時(shí)，該方法設(shè) 備簡(jiǎn)單，處理能力大，投資少，能耗小，運(yùn)行費(fèi)用低，并且操作方便、可控性強(qiáng)，極大地降低了 沉積物的處理處置成本。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖 詳細(xì)說明如下：
[0014] 圖1是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例的處理系統(tǒng)示意圖。
[0015] 本發(fā)明的原理是基于重金屬在厭氧沉積物中呈硫化態(tài)且易在細(xì)顆粒富集的特性， 重金屬硫化物本身表面是疏水的，同時(shí)細(xì)顆粒沉積物具有較大的比表面積、產(chǎn)率較低、比重 較輕，在浮選過程中優(yōu)先與氣泡結(jié)合而上浮，從而可通過浮選實(shí)現(xiàn)重金屬污染物成從沉積 物中分離。
[0016] 實(shí)施例1:
[0017] 在某重金屬污染河道取沉積物500kg，對(duì)該沉積物200μm以下的顆粒進(jìn)行分析， 該沉積物重金屬含量隨粒度分布見表1。從表可以看出，絕大大部分重金屬富集在< 50μηι 的細(xì)顆粒沉積物上。將該沉積物用實(shí)驗(yàn)室振動(dòng)篩進(jìn)行初步篩分，分離出粒徑>Imm的砂礫 及沙粒脫水后可直接用作建材或填土材料，<Imm的泥漿送入實(shí)驗(yàn)室小型水力旋流器進(jìn)一 步分離，> 50μm的泥砂篩除后可直接用作建材或填土材料，剩下< 50μm的細(xì)顆粒沉積物 僅相當(dāng)于原始沉積物質(zhì)量的1/9左右。
[0018] 表1沉積物中重金屬含量隨粒度分布
[0019]

【權(quán)利要求】
1. 一種重金屬污染沉積物的修復(fù)方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 泥砂粗篩分：將污染沉積物用泥漿泵送入振動(dòng)篩進(jìn)行初步篩分，分離出粒徑1mm以 上的砂礫及沙粒，將脫水后砂礫及沙粒直接用作建材或填土材料，脫出的水直接回用振動(dòng) 篩，小于1_的泥漿送入水力旋流器； (2) 水力旋流進(jìn)一步分離泥砂：步驟（1)中小于1mm泥漿經(jīng)水力旋流器分離后，大于 50 μ m的泥砂排入板框壓濾機(jī)脫水，可直接用作建材或填土材料，脫出的水直接回用振動(dòng) 篩，小于50 μ m的細(xì)泥漿送入浮選柱； (3) 浮選分離：步驟（2)中小于50 μ m的細(xì)泥漿送入配漿池，同時(shí)在配漿池中加入捕收 齊U、起泡劑和無機(jī)酸，配制好的泥漿送入浮選柱進(jìn)行浮選分離，分離后富集重金屬的上浮泡 沫經(jīng)壓濾、脫水后送垃圾焚燒廠或冶煉廠處理，下沉的輕污染粘土及細(xì)砂粒經(jīng)脫水后，直接 送生活垃圾填埋場(chǎng)填埋處置，同時(shí)脫出的水送入配劑池回用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重金屬污染沉積物修復(fù)方法，其特征在于，步驟（3)中所 述的捕捉劑是柴油、煤油、乙基磺酸鉀中的一種或幾種所組成的混合物，其質(zhì)量為所述沉積 物干基質(zhì)量的〇. 05%?0. 8%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重金屬污染沉積物修復(fù)方法，其特征在于，步驟（3) 中所述起泡劑為松油、甲基異丁基甲醇中的任意一種，其質(zhì)量為所述沉積物干基質(zhì)量的 0· 05%?0· 4%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重金屬污染沉積物修復(fù)方法，其特征在于，步驟（3)中所 述無機(jī)酸是鹽酸、硝酸中的任一種，泥漿的pH值控制在4?6之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重金屬污染沉積物修復(fù)方法，其特征在于，步驟（3)所述 配漿池中泥漿的固液比為1 : 20?1 : 5。
【文檔編號(hào)】B09B3/00GK104275341SQ201410034831
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】魏國(guó)俠, 劉漢橋, 周建國(guó), 武振華, 孫磊 申請(qǐng)人:天津城建大學(xué)