多硫化鈣在鉻污染土壤或地下水修復中的用途和修復方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及土壤修復技術領域，特別涉及一種多硫化鈣在鉻污染土壤或地下水修 復中的用途和修復方法。
【背景技術】
[0002] 鉻是一種在自然界廣泛存在的元素，水體、土壤和動植物體中都有分布，其含量水 平較低，起著有益作用。在工農業(yè)生產中，鉻及其化合物大量應用，如紡織、皮革制造、電鍍、 印染和鉻鹽生產等行業(yè)，由于監(jiān)管疏漏、處理處置不當等原因，近年來鉻污染事件頻發(fā)，給 當地生態(tài)環(huán)境和人體健康帶來巨大威脅。
[0003] 現(xiàn)有技術中，CN 102295933 A公開了一種鉻污染土壤專用穩(wěn)定劑，使用必須將污 染土壤與修復藥劑充分攪拌，破壞了土壤結構和地基承載力，不利于后續(xù)再開發(fā)利用。處理 完成后土壤增容比較大，不利于在大規(guī)模修復施工中使用。對高濃度鉻污染土壤，其處理 效果可能受到一定限制；CN 103008339 A公開了一種堿性鉻污染土壤的微生物修復方法需 要培養(yǎng)特定菌種，在特定環(huán)境條件下反應，對工程實施中條件變化適應性差，需要定期補充 培養(yǎng)基，反應周期達22天，不利于修復工程實施，延長了修復工期，總體分析認為不利于大 規(guī)模推廣應用；CN 103495602 A公布了一種利用微生物發(fā)酵來修復Cr (VI)污染土壤的方 法，只適合處理的土壤Cr(VI)初始濃度需要限定在1000mg/Kg以下，對于高濃度的絡污染 土壤廣譜性較差，發(fā)酵周期約10~30天，完成后再結合植物修復，施工周期較長，此外，需 要將土壤充分攪拌，且植物修復有效深度較淺，這些原因都制約了該技術的大規(guī)模工程應 用；CN 101318064 A公開了一種利用還原性氣體對鉻渣進行解毒的方法需要將土壤加熱， 除大大增加修復成本外，土壤中有機質含量將被分解，不利于后續(xù)再開發(fā)利用，該方法不適 合Cr (VI)污染土壤的大規(guī)模工程應用。
[0004] 綜合分析現(xiàn)有修復技術，修復藥劑多是硫酸亞鐵、硫化鈉、石灰等，首先將土壤配 制成漿液，調節(jié)漿液為酸性條件，如pH〈4. 0,投加過量的硫酸亞鐵或硫化鈉將Cr (VI)還原， 保持一定的反應時間后，向漿液中投加石灰，使?jié){液PH為堿性，最后將土壤脫水后處置。修 復流程包括兩次調節(jié)含水率、兩次調節(jié)PH等，較為繁瑣；另外一種應用較多的是固化藥劑， 利用水泥、石灰等材料，配制固化藥劑，將藥劑與污染土壤混合后，在包埋、膠結作用下降低 鉻污染物迀移能力，該類藥劑在處理高濃度鉻污染土壤時，固定化效果不理想，且藥劑投加 比較高，修復后土壤增容比較大，不利于后續(xù)處置，且以上修復藥劑僅能作為異位修復使 用，不能根據不同污染場地的污染特征有針對性選擇修復方式，存在一定局限性。如場地污 染深度超過5m，或后續(xù)開發(fā)利用要求高，不能破壞土壤結構，則以上藥劑的使用受到限制。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明目的在于提供一種多硫化鈣在鉻污染土壤或地下水修復中的用途和修復 方法，解決現(xiàn)有修復技術用的修復藥劑修復效果不理想、藥劑投加比較高、修復周期長、操 作流程繁瑣、修復后穩(wěn)定性差、修復后土壤增容比較大、不利于后續(xù)處置的技術難題；還解 決現(xiàn)有技術中采用的修復藥劑主要作為異位修復、對于污染深度深如超過5m、或后續(xù)開發(fā) 利用、不便大規(guī)模開挖的情況適用性差、不能根據不同污染場地的污染特征有針對性選擇 修復方式、存在一定局限性、不適用于鉻污染濃度較高的土壤的大規(guī)模修復的技術問題。
[0006] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采取以下技術方案：
[0007] 本發(fā)明保護多硫化鈣在鉻污染土壤或地下水修復中的用途。
[0008] 其涉及的具體修復方法為兩種：一種用多硫化鈣修復鉻污染土壤的修復方法，一 種是用多硫化鈣修復鉻污染地下水的修復方法。
[0009] 其中，用多硫化鈣修復鉻污染土壤的修復方法，包括如下步驟，
[0010] 步驟一、土壤鉻污染程度調查：調查確定土壤中鉻污染的程度，確定土壤中 Cr(VI)的初始濃度；
[0011] 步驟二、準備多硫化鈣水劑：直接市場采購多硫化鈣水劑或采購固體多硫化鈣后 加入水配制成多硫化鈣水劑，所述多硫化鈣水劑中CaSj^質量濃度小于29% ;
[0012] 步驟三、確定多硫化鈣水劑的投加比：依據多硫化鈣水劑的組成及土壤中Cr(VI) 的初始濃度，確定多硫化鈣水劑的投加比；
[0013] 步驟四、投加多硫化鈣水劑：將多硫化鈣水劑添加到鉻污染土壤中；
[0014] 步驟五、補充水分：向土壤中補充水分，使土壤含水率保持在飽和含水率的80~ 90% ；
[0015] 步驟六、修復反應：多硫化鈣水劑與Cr (VI)進行接觸反應，反應時間為24~48小 時；
[0016] 步驟七、土壤養(yǎng)護：養(yǎng)護24~120小時，中間間隔檢測土壤中鉻污染物濃度，確認 土壤中鉻污染物濃度達到設計的修復目標要求；
[0017] 步驟八、修復后土壤性質調節(jié)：調節(jié)修復后土壤的pH，使其維持在6~9之間，以 保持修復效果的長期穩(wěn)定性；至此，多硫化鈣修復鉻污染土壤完成。
[0018] 其中，由于多硫化鈣水劑主要成分為CaS5，所以按Cr(VI)與CaSj^反應方程式計 算多硫化鈣的理論投加比，〇&3 5與Cr(VI)的反應方程式為：
[0019] 2Cr042>3CaS5+IOH += 2Cr(OH) 3+15s+3Ca2++2H20 (I)
[0020] 進一步的，所述步驟三中，CaS^ Cr(VI)的理論比為5. 8:1，對應29%的多硫化 鈣水劑的理論投加比為19. 9:1，考慮藥劑增量，確定多硫化鈣水劑與Cr(VI)實際比值為 19. 9:1 ~47. 5:1〇
[0021] 所述步驟四中，可以采用原位修復方法，通過注入井、高壓注入鉆機或原位攪拌設 備將多硫化鈣水劑注入到飽和層土壤中。
[0022] 步驟四也可以采用異位修復方法，建設異位修復反應池，將土壤置于異位修復反 應池中，向池中添加多硫化鈣水劑，攪拌使其與污染土壤混合均勻。
[0023] 優(yōu)選的，所述異位修復反應池的底面和側面池壁自外而內依次包括基礎層、膨潤 土墊、高密度聚乙烯防滲膜和長纖無紡土工布，在異位修復反應池的池體內設置土壤堆體 后，在堆體頂部鋪設水和藥劑的補充管網。
[0024] 進一步優(yōu)選的，所述異位修復反應池中，緊貼土壤堆體的上部還覆蓋有低密度聚 乙烯防滲膜，厚度〇. 075~0. 11mm，完整苫蓋土壤堆體，延伸至地面后的膜外沿超出開挖基 坑邊界3~0· 5m。
[0025] 而且，所述步驟七中，土壤中鉻污染物濃度能長期保持在設計的修復目標要求范 圍內，如低于30mg/Kg。
[0026] 所述步驟八中，調節(jié)PH使用的溶液為硫酸溶液、鹽酸溶液、硫酸亞鐵、氯化亞鐵或 有機酸的溶液。
[0027] 本發(fā)明還涉及一種用多硫化鈣修復鉻污染地下水的修復方法，包括如下步驟，
[0028] 步驟一、布置注入點和確定多硫化鈣量：將修復場地按污染濃度的差異分為若干 修復區(qū)，每一修復區(qū)藥劑投加比根據污染濃度確定，分別計算各修復區(qū)的修復藥劑量，各修 復區(qū)的修復藥劑量加和后即為所需的修復藥劑量，多硫化鈣在注入點注入地下水污染區(qū)， 滲透影響范圍為一圓柱體，圓柱體半徑即為注入點的影響半徑；單個注入點覆蓋面積的計 算公式為：
[0029] S = π · R2 (2)
[0030] 式（1)中，S表示注入點覆蓋面積；R表示注入點的影響半徑；
[0031] 為保證多硫化鈣修復藥劑覆蓋所有待修復地下水污染區(qū)，相鄰注入點之間應有適 宜的搭接比，