一种基于沼渣的新型污染土壤六价铬解毒方法
【专利摘要】本发明采用一种新型处理Cr(VI)污染土壤的方法，将沼渣、碳源及硫酸亚铁配制成药剂施用于含铬土壤中，随后采用特殊的养护方式，该法可以低成本且高效的还原六价铬，同时避免了硫酸盐及沼渣的二次污染。
【专利说明】
一种基于沼渣的新型污染土壤六价铬解毒方法
技术领域
[0001]本发明提供一种新型处理Cr(VI)污染土壤的方法，将沼渣、碳源及硫酸亚铁配制成药剂施用于含铬土壤中，随后采用特殊的养护方式，可以高效的还原六价铬，同时避免了硫酸盐的二次污染，属环境保护领域。
【背景技术】
[0002]铬及其化合物是冶金、金属加工、电镀、制革、油漆、颜料等行业常用的基本原料，在上述行业的生产过程中产生大量含铬废气、废水和废渣，导致严重的环境污染问题。而另一方面，如何进行含铬土壤的修复一直是环保界的难题。处置方法虽然众多，但大多数存在各种各样的问题。专利号201210059303.1介绍了一种铬渣污染土壤异位淋洗修复设备及修复方法，该方法通过淋洗将Cr(VI)转移出土壤然后对水相污染进行处理。一方面该法是异位修复，成本较高。且该法淋洗工艺繁琐，且水相中含有大量的颗粒物及六价铬，处理成本较高，且修复后土壤仍残留一定六价络，需进一步稳定化。专利号201110206468.2介绍了一种电化学异位修复含铬土壤的方法。该法虽能将含铬土壤修复，但是其耗电量极大，且处理时间较长，不适合规模化处置含铬土壤。而目前的原位修复方法所用的亚铁或硫化物等化学试剂也都存在着二次污染问题，且很容易被环境氧化导致功能失效。专利号201310642919.6介绍了一种利用有机废物原位修复含Cr(VI)场地的方法，这是一种可以低成本的处置六价铬土壤，但是此法只能针对底部是天然防渗层的土壤，否则将会加速六价铬向地下渗透，造成六价铬的扩散。
[0003]目前含铬土壤主流工艺依然是利用硫酸亚铁还原六价铬，但硫酸亚铁pH过低，有腐蚀性，且在空气中容易氧化失活，亚铁也容易被土壤吸附截滤，渗透性差，因此对六价铬的还原只能是短期的，不能长久还原。为了有效处理含铬土壤，往往要添加过量的硫酸亚铁，而这又容易带来硫酸根的二次污染。专利号201410101586.0介绍了一种利用硫酸亚铁原位修复含Cr(VI)场地的方法，由于亚铁在空气中容易氧化失效，因此该法用低pH柠檬酸来抑制其氧化并增加亚铁渗透，但是相应增加了成本，且使得土壤酸化，同时依然带来了硫酸盐的二次污染。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明采用一种新型处理Cr(VI)污染土壤的方法，将沼渣、碳源及硫酸亚铁配制成药剂施用于含铬土壤中，随后采用特殊的养护方式，该法可以低成本且高效的还原六价铬，同时避免了硫酸盐及沼渣的二次污染。其包含以下步骤:
(1)将沼渣、硫酸钠、硫酸亚铁与碳源溶液按照一定比例混合，控制混合后溶液干沼渣含量为0.1-20%，含固率0.5-25%，有机碳含量0.5-25%，硫酸盐(以S04记)/有机碳的质量比为(0-1):1，混合后的溶液反应0-5天，获得铬土壤修复药剂；
(2)将含铬场地土壤开挖出来，破碎至5_以下，随后与步骤(I)所述药剂混合，混合比例为含铬土壤与药剂的质量比为1: (0.1-0.5)，随后放置于堆场封闭堆存； (3)堆存期间，每隔3-10天在场地表面进行水喷淋，场地平均喷淋量相当于20-100mm的降雨量，自然降雨可以替代人工喷淋，经过2-10次水喷淋后，场地修复结束。
[0005]该法通过间歇式的水喷淋，促使含铬土壤进行干湿交替，土壤颗粒内部难以析出的Cr(VI)通过干湿交替逐渐顺着土壤毛细管析出至土壤表面跟还原药剂有效接触，同时干湿交替加快了沼渣的矿化，同时所产生的挥发性有机物及硫化氢加速挥发，有助于污染的迅速降解。
[0006]相比传统的含铬土壤处理方法，本方法有如下优势:
1.所培养的硫酸盐还原菌群本身为土著菌群，自然耐受力强，容易在场地大规模繁衍，可以持久有效还原六价铬，且不会造成生态问题；
2.沼渣菌剂中的硫酸盐还原菌还原硫酸亚铁中的硫酸盐，生成硫化物，在更加有效还原六价铬的同时，避免了硫酸盐的二次污染；
3.该沼渣菌剂还原六价铬有两大原理，一个是硫酸盐还原菌本身就有利用碳源还原六价铬的特性，但反应较慢，第二个是硫酸盐还原菌代谢产物硫化氢本身就能够还原六价铬，同时由于其还原六价铬是化学反应，因此反应十分迅速，这也是本生态菌剂相比其它菌剂能够高效处置含铬土壤的原因；
4.还原后的三价铬与硫酸盐还原菌代谢产物硫化物形成硫化铬沉淀，使得土壤中三价铬更加稳定，显著优于其它生化工艺；
5.由于厌氧沼渣及碳源的存在，形成了还原性气氛，可以有效缓解亚铁被空气氧化，减少了硫酸亚铁的使用量;同时该法有效融合了亚铁还原快而沼渣菌剂可以持久有效对六价铬进行还原的优点，同时避免了硫酸亚铁不能持续对六价铬进行还原的劣势；
6.该法使用沼渣及有机废物作为主要原料，大大减少了成本。
[0007]具体实施实例如下:
实施例1:
(1)将硫酸亚铁、沼渣与碳源溶液按照一定比例混合，控制混合后溶液干沼渣含量为
0.1-5%，含固率0.5-5%，有机碳含量0.5-5%，硫酸盐(以S04记)/有机碳的质量比为0.2:1，混合后的溶液反应I天，获得铬土壤修复药剂；
(2)将含铬场地土壤开挖出来，破碎至5_以下，随后与步骤(I)所述药剂混合，混合比例为含铬土壤与药剂的质量比为1:(0.4-0.5)，随后放置于堆场封闭堆存；
(3)堆存期间，每隔5天在场地表面进行水喷淋，场地平均喷淋量相当于60-80mm的降雨量，自然降雨可以替代人工喷淋，经过2次水喷淋后，土壤六价铬含量低于2mg/kg。
[0008]实施例2:
(1)将沼渣、硫酸钠与碳源溶液按照一定比例混合，控制混合后溶液干沼渣含量为10-20%，含固率10-25%，有机碳含量10-25%，硫酸盐(以S04记)/有机碳的质量比为(O-1):1，混合后的溶液反应0-5天，获得铬土壤修复药剂；
(2)将含铬场地土壤开挖出来，破碎至5_以下，随后与步骤(I)所述药剂混合，混合比例为含铬土壤与药剂的质量比为1: 0.3，随后放置于堆场封闭堆存；
(3)堆存期间，每隔8天在场地表面进行水喷淋，场地平均喷淋量相当于20-100mm的降雨量，自然降雨可以替代人工喷淋，经过3次水喷淋后，土壤六价铬含量低于4mg/kg。
[0009]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种基于沼渣的新型污染土壤六价铬解毒方法，其特征是，包含以下步骤: (1)将硫酸亚铁、硫酸钠、沼渣与碳源溶液按照一定比例混合，控制混合后溶液干沼渣含量为0.1-20%，含固率0.5-25%，有机碳含量0.5-25%，硫酸盐(以S04记)/有机碳的质量比为(0-1):1，混合后的溶液反应0-5天，获得铬土壤修复药剂； (2)将含铬场地土壤开挖出来，破碎至5mm以下，随后与步骤(I)所述药剂混合，混合比例为含铬土壤与药剂的质量比为1: (0.1-0.5)，随后放置于堆场封闭堆存； (3)堆存期间，每隔3-10天在场地表面进行水喷淋，场地平均喷淋量相当于20-100mm的降雨量，自然降雨可以替代人工喷淋，经过2-10次水喷淋后，场地修复结束。2.如权利要求1所述的一种基于沼渣的新型污染土壤六价铬解毒方法，其特征是，所述的沼渣为农业、食品业有机废物进行干式、半干式及湿式厌氧发酵过程中的固体残留物。3.如权利要求1所述的一种基于沼渣的新型污染土壤六价铬解毒方法，其特征是，所述的碳源溶液可以为含有酒精、糖类、蛋白质、淀粉等有机物的溶液，也可以为含工业有机垃圾、餐厨垃圾等有机固体废物的溶液，也可以为工业及市政有机废水。4.如权利要求1所述的一种基于沼渣的新型污染土壤六价铬解毒方法，其特征是，所述的水喷淋中的水可以被有机溶液替代，有机溶液的有机碳含量为10-1000mg/L。5.如权利要求1所述的一种基于沼渣的新型污染土壤六价铬解毒方法，其特征是，所述的封闭堆场底部及四周采用防渗土工膜，防止污染物扩散。
【文档编号】B09C1/10GK105945064SQ201610370403
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】张大磊, 李瑞栋, 王欣玉
【申请人】青岛理工大学