一种多环芳烃污染土壤的化学修复方法与流程

本发明涉及一种污染土壤的修复方法，特别涉及一种被多环芳烃污染的土壤的化学修复方法。

背景技术：

多环芳烃分子中含有两个或两个以上苯环，是有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物。多环芳烃是一种持久性有机污染物，数量大，广泛分布于环境中。多环芳烃对人类危害大，其中多种多环芳烃已被鉴定出具有致癌性。工业场地中多环芳烃污染土壤的修复已成为土壤修复行业的难点和热点。

多环芳烃污染土壤可通过多种途径进行降解或代谢，主要方法有化学氧化法、热脱附法、生物修复法和复合修复法。其中，化学氧化修复法因修复效果可靠、快速、彻底、成本低等优点，在国内外已经形成了较完善的技术体系，应用广泛。

传统的fenton氧化反应在修复有机污染土壤中取得了一定的效果，但该方法依然存在一定的缺陷。如投加的芬顿催化剂fe²⁺在芬顿反应中会被氧化成fe³⁺，为避免生成氢氧化铁沉淀，需要调节反应ph在3左右，不仅会消耗大量的酸，土壤酸化还会对土壤的生态环境产生影响；以双氧水作为氧化剂，氧化有机物的反应速度太快，在很大程度上会影响其利用率和对有机物的去除率；fe²⁺不易控制，极易被氧化成fe³⁺，故需要定期补充fe²⁺而且还消耗部分h2o2。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种被多环芳烃污染的土壤的化学修复方法，克服了传统fenton氧化法处理效果不理想的问题，不仅处理效率高、环境友好、低能耗，还可广泛应用于多环芳烃污染场地的修复。

为实现上述目的，本发明提出一种多环芳烃污染土壤的化学修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

一次加药：向预处理土壤中加入占所述预处理土壤质量的0.02％-0.1％的螯合剂和0.1％-0.5％的硫酸亚铁，并充分搅拌混合，得到第一土壤混合物；

二次加药：向所述第一混合物中加入过占所述预处理土壤质量的0.4％-2％过硫酸钠和水，并充分搅拌混合，得到第二土壤混合物；

土壤堆置：将所述第二土壤混合物堆存养护5-7天，得到修复土壤，其中，所述第二土壤混合物质量含水率范围为25％-35％，所述过硫酸钠、所述螯合剂以及所述硫酸亚铁的质量比范围为20:1:5-20:1:10。

本发明提出的多环芳烃污染土壤的化学修复方法，还具有这样的特征，还包括以下土壤预处理步骤：

筛分处理：将所述多环芳烃污染土壤筛分去除粒度大于50mm的非土壤物，得到筛分土壤；

破碎处理：对所述筛分土壤破碎至粒度小于50mm，得到所述预处理土壤。

本发明提出的多环芳烃污染土壤的化学修复方法，还具有这样的特征，所述螯合剂为乙二胺四乙酸盐、氨基三乙酸盐、谷氨酸盐中的任一种。

本发明提出的多环芳烃污染土壤的化学修复方法，还具有这样的特征，所述一次加药和所述二次加药步骤中，采用筛分破碎斗或土壤修复一体机将所述污染土壤与药剂充分搅拌混合。

本发明提出的多环芳烃污染土壤的化学修复方法，还具有这样的特征，所述螯合剂的添加量为所述预处理土壤质量的0.02％-0.05％。

本发明提出的多环芳烃污染土壤的化学修复方法，还具有这样的特征，所述过硫酸钠的添加量为所述预处理土壤质量的0.4％-1.0％。

本发明提出的多环芳烃污染土壤的化学修复方法，还具有这样的特征，所述过硫酸钠的添加量为所述预处理土壤质量的0.4％-1.0％。

本发明提出的多环芳烃污染土壤的化学修复方法，还具有这样的特征，所述过硫酸钠、螯合剂、硫酸亚铁的质量比为20:1:5。

本发明提出的多环芳烃污染土壤的化学修复方法，还具有这样的特征，所述土壤堆置步骤中，将所述第二土壤混合物堆存养护7天。

发明作用和效果

本发明所涉及的多环芳烃污染土壤的化学修复方法，采用螯合剂+硫酸亚铁+过硫酸钠的处理工艺，通过采用螯合方法对fe²⁺进行改良，不仅可形成稳定性好的水溶性络合物螯合铁，避免fe³⁺形成氢氧化铁沉淀，由于fe²⁺的存在需要酸性条件，中性或碱性条件易沉淀析出，加入螯合剂可提高反应体系的ph，使反应可在中性条件下进行；同时，为提高对污染物的降解效果，采用过硫酸钠替代双氧水，延缓氧化反应速率，而螯合铁还可激活过硫酸钠产生活性极强的硫酸根自由基，增加有机污染物的溶解度，从而快速降解土壤中的多环芳烃，提高多环芳烃的去除效率，降低修复处理成本。本发明具有处理效率高、环境友好、低能耗等优点，可广泛应用于多环芳烃污染场地的修复。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明在实施例中的污染土壤修复方法流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下参照附图及实施例对本发明所涉及的一种被多环芳烃污染的土壤的化学修复方法作详细的描述。以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图1是本发明在实施例中的污染土壤修复方法流程图。

如图1所示，本发明提供了一种多环芳烃污染土壤的化学修复方法，包括以下土壤预处理步骤：

筛分处理：将所述多环芳烃污染土壤筛分去除粒度大于50mm的非土壤物，得到筛分土壤；

破碎处理：对所述筛分土壤破碎至粒度小于50mm，得到所述预处理土壤。

具体而言，所述污染土壤的预处理步骤中包括筛分和破碎处理。所述多环芳烃污染土壤采用专业筛分混合设备，去除粒度大于50mm的非土壤物，通常为建筑垃圾，得到筛分土壤；再采用上述的专业筛分混合设备，对污染土壤进行破碎，破碎后土壤的粒径可降至50mm以下。

在上述筛分处理和破碎处理步骤中，所述专业筛分混合设备可以为筛分破碎斗或土壤修复一体机。在一些实施例中，采用筛分破碎斗将污染土壤进行筛分处理和破碎处理。

另外，本发明提出的多环芳烃污染土壤的化学修复方法中，还包括以下步骤：

一次加药：向预处理土壤中加入占所述预处理土壤质量的0.02％-0.1％的螯合剂和0.1％-0.5％的硫酸亚铁，并充分搅拌混合，得到第一土壤混合物。

上述的一次加药步骤中，通过加入螯合剂，采用螯合方法对fe²⁺进行改良，不仅可形成稳定性好的水溶性络合物螯合铁，避免fe³⁺形成氢氧化铁沉淀，由于fe²⁺的存在需要酸性条件，中性或碱性条件易沉淀析出，加入螯合剂可提高反应体系的ph，使反应可在中性条件下进行。

本发明提出的多环芳烃污染土壤的化学修复方法中，所述螯合剂可以为乙二胺四乙酸盐(edta)、氨基三乙酸盐(nta)、谷氨酸盐中的任一种。优选为谷氨酸盐。上述加入的螯合剂和硫酸亚铁的质量是基于所述预处理土壤质量的质量比例分数。向预处理土壤中加入的螯合剂的质量比例分数范围为0.02％-0.1％，优选为0.02-0.05％。向预处理土壤中加入的硫酸亚铁的质量比例分数范围为0.1％-0.5％，优选为0.1-0.25％。

在上述一次加药步骤中，所述的充分搅拌混合通常可采用专业筛分混合设备将污染土壤与药剂充分搅拌混合，如筛分破碎斗或土壤修复一体机。在一些实施例中，采用筛分破碎斗将污染土壤与药剂进行充分搅拌混合。

本发明提出的多环芳烃污染土壤的化学修复方法中，还包括以下步骤：二次加药：向所述第一混合物中加入过占所述预处理土壤质量的0.4％-2％过硫酸钠和水，并充分搅拌混合，得到第二土壤混合物，其中，加水后所述第二土壤混合物质量含水率范围为25％-35％。

上述加入的硫酸钠氧化剂和水的质量也是基于所述预处理土壤质量的质量比例分数。向预处理土壤中加入的过硫酸钠氧化剂的质量比例分数范围为0.4％-2％，优选为0.4-1.0％。向预处理土壤中加入水后的土壤含水率范围为25％-35％，优选为30％。

在上述二次加药步骤中，所述的充分搅拌混合同样采用专业筛分混合设备将污染土壤与药剂充分搅拌混合，如筛分破碎斗或土壤修复一体机。在一些实施例中，采用筛分破碎斗将污染土壤与药剂进行充分搅拌混合。

另外，本发明提出的多环芳烃污染土壤的化学修复方法中，为了保证污染土壤的氧化反应效果，所述过硫酸钠、螯合剂、硫酸亚铁的质量比范围为20:1:5-20:1:10，优选为20:1:5。

另外，本发明提出的多环芳烃污染土壤的化学修复方法中，还包括以下步骤：

土壤堆置：将所述第二土壤混合物堆存养护5-7天，得到修复土壤。

在上述土壤堆置步骤中，为了达到污染土壤修复的效果，通常可将所述第二土壤混合物在暂存区堆存养护5-7天。一般土壤的养护时间为5-7天，为了确保土壤的氧化效果，确保大部分污染物氧化分解，可优选为堆置7天。在一些实施例中，通常将第二土壤混合物堆置7天，以达到较好的土壤处理效果。土壤修复达标的指标需根据土壤最终的处置去向而定。对于指标要求较高的，可适当增加药剂量以达到土壤修复目标值。

实施例1

采用挖机取100吨多环芳烃污染土壤，用筛分破碎斗筛分去除大于50mm的建筑垃圾，并对筛分后的污染土壤进行破碎，破碎后土壤的粒径可降至50mm以下。向筛分破碎后的预处理土壤中加入20kgedta和100kg硫酸亚铁，用筛分破碎斗进行搅拌混合。然后向土壤中加入400kg过硫酸钠和适量的水，用筛分破碎斗进行搅拌拌合。将加药拌合后的土壤置于暂存区进行养护7天，得到修复达标的土壤。

实施例2

采用挖机取100吨多环芳烃污染土壤，用筛分破碎斗筛筛分去除大于50mm的建筑垃圾，并对筛分后的污染土壤进行破碎，破碎后土壤的粒径可降至50mm以下。向筛分破碎后的预处理土壤中加入40kgedta和200kg硫酸亚铁，用筛分破碎斗进行搅拌混合。然后向土壤中加入800kg过硫酸钠和适量的水，用筛分破碎斗拌合。将加药拌合后的土壤置于暂存区进行养护7天，得到修复达标的土壤。

实施例3

采用挖机取100吨多环芳烃污染土壤，用筛分破碎斗筛筛分去除大于50mm的建筑垃圾，并对筛分后的污染土壤进行破碎，破碎后土壤的粒径可降至50mm以下。向筛分破碎后的预处理土壤中加入60kgnta和300kg硫酸亚铁，用筛分破碎斗进行搅拌混合。然后向土壤中加入1.2吨过硫酸钠和适量的水，用筛分破碎斗拌合。将加药拌合后的土壤置于暂存区进行养护7天，得到修复达标的土壤。

实施例4

采用挖机取100吨多环芳烃污染土壤，用筛分破碎斗筛筛分去除大于50mm的建筑垃圾，并对污染土壤进行破碎，破碎后土壤的粒径可降至50mm以下。向筛分破碎后的污染土壤中加入80kgnta和400kg硫酸亚铁，用筛分破碎斗进行搅拌混合。然后向土壤中加入1.6吨过硫酸钠和适量的水，用筛分破碎斗拌合。将加药拌合后的土壤置于暂存区进行养护7天，得到修复达标的土壤。

实施例5

采用挖机取100吨多环芳烃污染土壤，用筛分破碎斗筛筛分去除大于50mm的建筑垃圾，并对污染土壤进行破碎，破碎后土壤的粒径可降至50mm以下。向筛分破碎后的污染土壤中加入100kg谷氨酸盐和500kg硫酸亚铁，用筛分破碎斗进行搅拌混合。然后向土壤中加入2.0吨过硫酸钠和适量的水，用筛分破碎斗拌合。将加药拌合后的土壤置于暂存区进行养护7天，得到修复达标的土壤。

实施例的作用与效果

根据本实施例所涉及的采用螯合剂+硫酸亚铁+过硫酸钠的处理工艺，通过采用螯合方法对fe²⁺进行改良，不仅可形成稳定性好的水溶性络合物螯合铁，避免fe³⁺形成氢氧化铁沉淀，由于fe²⁺的存在需要酸性条件，中性或碱性条件易沉淀析出，加入螯合剂可提高反应体系的ph，使反应可在中性条件下进行；同时，为提高对污染物的降解效果，采用过硫酸钠替代双氧水，延缓氧化反应速率，而螯合铁还可激活过硫酸钠产生活性极强的硫酸根自由基，增加有机污染物的溶解度，从而快速降解土壤中的多环芳烃，提高多环芳烃的去除效率，降低修复处理成本。本发明具有处理效率高、环境友好、低能耗等优点，可广泛应用于多环芳烃污染场地的修复。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。