一種利用磁分離修復(fù)砷污染土壤的淋洗方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用磁分離修復(fù)砷污染土壤的淋洗方法，其特征在于，待處理受污染土壤進(jìn)行預(yù)處理，進(jìn)入淋洗系統(tǒng)，依次加入配制好的淋洗液和輔助劑，經(jīng)過(guò)充分混合淋洗后，以翻攪模式通過(guò)強(qiáng)力磁選設(shè)備，砷污染物被磁選分離，剩余土壤和淋洗液采用固液分離，干凈土壤可直接回填或它用，淋洗廢液進(jìn)行混凝沉淀后回用制備淋洗液，沉淀廢渣可與磁選廢渣一并進(jìn)行后續(xù)處置。本發(fā)明可以徹底解決重金屬尤其是砷污染土壤的問(wèn)題，能夠穩(wěn)定、連續(xù)、高效地進(jìn)行處理，適用不同污染濃度的砷或其復(fù)合污染土壤的治理。
【專利說(shuō)明】一種利用磁分離修復(fù)砷污染土壤的淋洗方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于重金屬污染土壤治理與修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種利用磁分離修復(fù)砷污染土壤的淋洗方法。

【背景技術(shù)】
[0002]土壤是人類賴以生存的重要自然資源之一，也是人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。隨著工礦業(yè)的迅速發(fā)展，土壤污染已日益嚴(yán)重。大批高污企業(yè)的搬遷，已產(chǎn)生了大量高污染風(fēng)險(xiǎn)土壤。土壤中重金屬污染物會(huì)改變土壤理化性質(zhì)，破壞局部生態(tài)系統(tǒng)，給區(qū)域內(nèi)動(dòng)植物帶來(lái)直接和間接的毒性作用，并通過(guò)生物鏈的富集給人類造成危害風(fēng)險(xiǎn)，并嚴(yán)重影響土地使用功能。
[0003]土壤修復(fù)一直是國(guó)際上的難點(diǎn)和熱點(diǎn)研究課題。目前常用的修復(fù)技術(shù)可分為物理、化學(xué)、生物或聯(lián)合修復(fù)技術(shù)等。通常填埋和穩(wěn)定化技術(shù)費(fèi)用昂貴，存在二次污染風(fēng)險(xiǎn)，生物技術(shù)處理周期長(zhǎng)，效果不理想。淋洗技術(shù)是一種新型的修復(fù)技術(shù)，為保證淋洗效率，目前淋洗工藝主要采用復(fù)合淋洗劑使土壤中污染物溶解于淋洗劑中，并通過(guò)淋洗過(guò)程帶出，受限于淋洗液再生困難而產(chǎn)生的修復(fù)費(fèi)用較高的問(wèn)題，雖然已有部分專利提出解決方法，但對(duì)處理設(shè)備要求高、配套工藝復(fù)雜、操作難度高，仍然無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效利用和推廣。
[0004]同時(shí)磁分離技術(shù)在選礦領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用，是一種成熟的技術(shù)，但是在修復(fù)領(lǐng)域極少使用，主要受限于污染物濃度和磁性特征。目前，尚沒(méi)有磁分離技術(shù)在土壤淋洗領(lǐng)域的應(yīng)用，相關(guān)專利也沒(méi)有涉及，主要存在淋洗預(yù)處理困難的問(wèn)題，需要保證分離污染物的磁化和分離，這些關(guān)鍵問(wèn)題亟需解決。
[0005]發(fā)明專利(CN 102527319 A)公布了一種高效超順磁性鐵酸鹽納米砷吸附劑及其制備工藝，利用制備的納米吸附材料，用于水體中砷離子的吸附，但是原料制備復(fù)雜、成本較高，且適用領(lǐng)域受限。
[0006]發(fā)明專利(CN 101362145 A)公開(kāi)了一種用于重金屬和砷汞污染土壤的化學(xué)淋洗修復(fù)方法，采用三種復(fù)合試劑進(jìn)行分級(jí)淋洗，工藝復(fù)雜且存在淋洗液處理困難的問(wèn)題。
[0007]發(fā)明專利(CN 102921719 A)公開(kāi)了砷污染土壤的淋洗修復(fù)方法，采用檸檬酸進(jìn)行淋洗，價(jià)格昂貴，回收難度大。
[0008]發(fā)明專利(CN 102951763 A)公開(kāi)了采用預(yù)沉結(jié)合磁分離技術(shù)處理市政污水的方法以及實(shí)用新型專利(CN 202968220 U)公開(kāi)的磁分離污水處理機(jī)，說(shuō)明了磁分離技術(shù)在水泥處理領(lǐng)域的適用性。
[0009]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)，更好的發(fā)揮淋洗技術(shù)優(yōu)勢(shì)，本發(fā)明提出一種利用磁分離修復(fù)砷污染土壤的淋洗方法，通過(guò)先期對(duì)土壤的預(yù)處理與合理選擇淋洗液，引入磁性物質(zhì)充分利用磁選技術(shù)，能夠避免后續(xù)淋洗液處理，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，對(duì)砷及復(fù)合污染土壤實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、連續(xù)、高效地處理，適用不同污染濃度的砷或其復(fù)合污染土壤的治理。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種利用磁分離修復(fù)砷污染土壤的淋洗方法，通過(guò)淋洗劑的選擇和磁選工藝的利用，有效修復(fù)含砷及其復(fù)合污染土壤。
[0011]本發(fā)明技術(shù)方案是:
[0012]將待處理受污染土壤進(jìn)行預(yù)處理后，進(jìn)入淋洗系統(tǒng)，依次加入配制好的淋洗液和輔助劑，經(jīng)過(guò)充分混合淋洗后，以翻攪模式通過(guò)強(qiáng)力磁選設(shè)備，砷污染物被磁選分離，剩余土壤和淋洗液采用固液分離，干凈土壤直接回填或它用，淋洗廢液進(jìn)行混凝沉淀后回用制備淋洗液，沉淀廢渣可與磁選廢渣一并進(jìn)行后續(xù)處置。
[0013]如上所述的一種利用磁分離修復(fù)砷污染土壤的淋洗方法，所述預(yù)處理由破碎、篩分、氧化等工藝步驟組成。破碎、篩分工藝由具體污染土壤特征確定，氧化推薦采用h202。
[0014]如上所述的一種利用磁分離修復(fù)砷污染土壤的淋洗方法，所述淋洗液由磷酸氫鹽和氫氧化鈉配制，pH為9.0?10之間效率最高。
[0015]如上所述的一種利用磁分離修復(fù)砷污染土壤的淋洗方法，所述輔助劑由順磁性鐵酸鹽和三價(jià)鐵鹽組成，添加量摩爾比例為順磁性鐵酸鹽:三價(jià)鐵鹽:砷=0.5?
0.6: 1.1?1.2: 1，可有效去除土壤中砷。
[0016]本發(fā)明設(shè)計(jì)原理如下:
[0017]氧化劑的引入主要促進(jìn)土壤中三價(jià)砷向五價(jià)砷的轉(zhuǎn)化，降低其毒性并有利于其生成穩(wěn)定的沉淀化合物；
[0018]淋洗液中磷酸氫鹽有利于砷由土壤中析出呈溶解態(tài)，氫氧化鈉帶來(lái)的堿性環(huán)境能夠促進(jìn)砷及復(fù)合污染物沉淀的形成，具體PH值由土壤實(shí)際特征確定，通常情況下污染土壤為酸性，宜調(diào)節(jié)pH至8?9,如> 9易生成其它沉淀物,影響砷沉淀物的磁化,直接影響到淋洗分離效果，同時(shí)還需要后續(xù)pH調(diào)節(jié)處理；若< 8則形成的砷沉淀比率較低，不易去除；
[0019]輔助劑中三價(jià)鐵鹽能夠與生成的五價(jià)砷反應(yīng)，生成不溶于水的砷酸鐵，所加入順磁性鐵酸鹽能夠和沉淀物相結(jié)合形成磁性物，容易被磁選分離；試劑添加量由具體污染土壤特征確定，通常三價(jià)鐵鹽與五價(jià)砷的摩爾比為1.1?1.2: 1，以保證充分反應(yīng)；順磁性鐵鹽與污染物中五價(jià)砷的摩爾比0.5?0.6: 1，過(guò)高的鐵鹽加入會(huì)造成資源浪費(fèi)，其磁性強(qiáng)于生成的砷沉淀物，磁分離時(shí)競(jìng)爭(zhēng)更強(qiáng)，不利于砷的分離；過(guò)低的比例難以保證砷沉淀物的充分反應(yīng)與去除。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0021]通過(guò)淋洗可以降低污染土壤中污染的含量，修復(fù)后土壤可直接回填或路基等使用，避免了常規(guī)穩(wěn)定化需要建填埋廠且存在二次污染的風(fēng)險(xiǎn)；
[0022]所產(chǎn)生廢液中無(wú)溶解態(tài)污染無(wú)需進(jìn)行化學(xué)回收處理，混凝沉淀后即可回用，避免了常規(guī)淋洗后續(xù)處理困難的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)循環(huán)，降低成本；
[0023]所收集磁選廢渣量少，可進(jìn)行資源化回收或填埋，運(yùn)行成本低；
[0024]本發(fā)明可以徹底解決重金屬尤其是砷污染土壤的問(wèn)題，能夠穩(wěn)定、連續(xù)、高效地進(jìn)行處理，適用不同濃度的砷或其復(fù)合污染土壤的治理。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1 一種利用磁分離修復(fù)砷污染土壤的淋洗方法工藝簡(jiǎn)圖

【具體實(shí)施方式】
[0026]結(jié)合圖1，具體實(shí)施工藝流程:
[0027]實(shí)施例1
[0028]某砒霜冶煉廠遺址，污染因子為砷、銅、錫、錳，各因子含量見(jiàn)表I。
[0029]表I各污染因子含量
[0030]
污染因子 [#[Iψψ(I
含量(mg/kg) 689952524500TlO
[0031]依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，修復(fù)目標(biāo)值見(jiàn)表2。
[0032]表2修復(fù)目標(biāo)值
[0033]
污染因子砷銅
含量(mg/kg) 30TOO
[0034]具體實(shí)施工藝流程:
[0035]取土壤風(fēng)干、破碎、過(guò)篩(10目)，然后加入H2O2進(jìn)行氧化處理，之后進(jìn)入淋洗系統(tǒng)，配制磷酸氫鈉和氫氧化鈉溶液，PH = 9.0,與預(yù)處理后土壤充分混合，依次加入Fe (OH) 3和順磁性鐵酸錳，其中摩爾比順磁性鐵酸鹽:三價(jià)鐵鹽:砷=0.5: 1.1: 1，進(jìn)行混合攪拌，緩慢通過(guò)強(qiáng)力磁選設(shè)備。
[0036]對(duì)處理后土壤進(jìn)行固液分離，固體部分即為處理后干凈土壤，廢液則進(jìn)行混凝沉淀，清液可回用配備淋洗液。
[0037]磁選廢渣和廢液沉淀廢渣統(tǒng)一回收，進(jìn)行安全處置，該處置量?jī)H為常規(guī)穩(wěn)定化處理的9%，節(jié)省了大量土地資源，且處理干凈土壤可回填；該處理時(shí)間僅需植物修復(fù)時(shí)間的1/30，具有明顯優(yōu)勢(shì)。
[0038]處理后土壤中各污染因子含量見(jiàn)表3。
[0039]表3修復(fù)后各污染因子含量
[0040]
污染因子 [#[Iψψ(I
含量(mg/kg) 15305Τ?222
[0041]按照上述流程，配制磷酸氫鈉和氫氧化鈉溶液，pH = 8.5或pH = 10.5，其余均相同，處理后土壤中各污染因子含量見(jiàn)表4。
[0042]表4修復(fù)后各污染因子含量
[0043] 污染因子砷銅猛_鐵錫
pH=8.5
55441510229
含量(mg/kg)pH=10.5
4225510918
含量(mg/kg)
[0044]其中，砷均出現(xiàn)超標(biāo)問(wèn)題,且pH = 10.5時(shí),導(dǎo)致修復(fù)后土壤pH > 9,不符合標(biāo)準(zhǔn)。
[0045]實(shí)施例2
[0046]某化工廠遺址，污染因子為砷，各因子含量見(jiàn)表5。
[0047]表5各污染因子含量
[0048]
污染因子 [#(I

含量(mg/kg) 42308988
[0049]按照實(shí)施例1具體實(shí)施，取土壤風(fēng)干、破碎、過(guò)篩(10目)，然后加入H2O2進(jìn)行氧化處理，之后進(jìn)入淋洗系統(tǒng)，配制磷酸氫鈉和氫氧化鈉溶液，PH = 9.50，與預(yù)處理后土壤充分混合,依次加入Fe (OH)3和順磁性鐵酸錳，其中摩爾比順磁性鐵酸鹽:三價(jià)鐵鹽:砷=
0.55: 1.15: 1，進(jìn)行混合攪拌，緩慢通過(guò)強(qiáng)力磁選設(shè)備。
[0050]對(duì)處理后土壤進(jìn)行固液分離，固體部分即為處理后干凈土壤，廢液則進(jìn)行混凝沉淀，清液可回用配制淋洗液。
[0051]磁選廢渣和廢液沉淀廢渣統(tǒng)一回收，進(jìn)行安全處置。該處置量?jī)H為常規(guī)穩(wěn)定化處理的5%，節(jié)省了大量土地資源，且處理干凈土壤可回填；該處理時(shí)間僅需植物修復(fù)時(shí)間的1/20，具有明顯優(yōu)勢(shì)。
[0052]處理后土壤中各污染因子含量見(jiàn)表6。
[0053]表6修復(fù)后各污染因子含量
[0054]
污染因子 [#(I
含量(mg/kg) 1178
[0055]按照上述流程，其中摩爾比順磁性鐵酸鹽:三價(jià)鐵鹽:砷=0.5: 1.0: I及
0.5: 1.3: 1，其余均相同，處理后土壤中各污染因子含量見(jiàn)表7。
[0056]表7修復(fù)后各污染因子含量
[0057] —污染因子I砷I鐵
順磁性鐵酸鹽:三價(jià)鐵鹽:砷=0.5: 1.0: I

7245

含量(mg/kg)
順磁性鐵酸鹽:三價(jià)鐵鹽:砷=0.5: 1.3: I

9124

含量(mg/kg)
[0058]其中，三價(jià)鐵鹽比例較低時(shí)(1.0倍)，處理后砷含量超標(biāo)，而三價(jià)鐵鹽含量較高時(shí)(1.3倍)，處理后砷含量無(wú)明顯降低，而只是原料添加的單純?cè)黾樱斐少Y源的不必要浪費(fèi)和增加工程量，不作推薦。
[0059]實(shí)施例3
[0060]某砷冶煉廢渣土混合物，污染因子為砷，各因子含量見(jiàn)表8。
[0061]表8各污染因子含量
[0062]

污染因子 pi
含量(mg/kg) 10763
[0063]按照實(shí)施例1具體實(shí)施，取土壤風(fēng)干、破碎、過(guò)篩(10目)，然后加入H2O2進(jìn)行氧化處理，之后進(jìn)入淋洗系統(tǒng)，配制磷酸氫鈉和氫氧化鈉溶液，PH= 10.0，與預(yù)處理后土壤充分混合,依次加入Fe (OH)3和順磁性鐵酸錳，其中摩爾比順磁性鐵酸鹽:三價(jià)鐵鹽:砷=
0.6: 1.2: 1，進(jìn)行混合攪拌，緩慢通過(guò)強(qiáng)力磁選設(shè)備，實(shí)施中進(jìn)行兩級(jí)磁選分離。
[0064]對(duì)處理后土壤進(jìn)行固液分離，固體部分即為處理后干凈土壤，廢液則進(jìn)行混凝沉淀，清液可回用配備淋洗液。
[0065]磁選廢渣和廢液沉淀廢渣統(tǒng)一回收，進(jìn)行安全處置。該處置量?jī)H為常規(guī)穩(wěn)定化處理的6%，節(jié)省了大量土地資源，且處理干凈土壤可回填；該處理時(shí)間僅需植物修復(fù)時(shí)間的1/40，具有明顯優(yōu)勢(shì)。
[0066]處理后土壤中各污染因子含量見(jiàn)表9。
[0067]表9修復(fù)后各污染因子含量
[0068]

污染因子 pi
含量(mg/kg) 23
[0069]按照上述流程，其中摩爾比順磁性鐵酸鹽:三價(jià)鐵鹽:砷=0.4: 1.2: I及
0.7: 1.2: 1，其余均相同，處理后土壤中各污染因子含量見(jiàn)表10。
[0070]表10修復(fù)后各污染因子含量
[0071]
污染因子砷
順磁性鐵酸鹽:三價(jià)鐵鹽:砷=0.4: 1.0: I




108

含量(mg/kg)
順磁性鐵酸鹽:三價(jià)鐵鹽:砷=0.7: 1.3: I



25

含量(mg/kg)
[0072]其中，順磁性鐵酸鹽比例較低時(shí)(0.4倍)，處理后砷含量超標(biāo)，而順磁性鐵酸鹽含量較高時(shí)(0.7倍)，處理后砷含量變化不明顯，而只是原料添加的單純?cè)黾?，造成資源的不必要浪費(fèi)和增加回收工程量，不作推薦。
【權(quán)利要求】
1.一種利用磁分離修復(fù)砷污染土壤的淋洗方法，其特征在于:將待處理受污染土壤進(jìn)行預(yù)處理后，進(jìn)入淋洗系統(tǒng)，依次加入配制好的淋洗液和輔助劑，經(jīng)過(guò)充分混合淋洗后，以翻攪模式通過(guò)強(qiáng)力磁選設(shè)備，砷污染物被磁選分離，剩余土壤和淋洗液采用固液分離，干凈土壤直接回填或它用，淋洗廢液進(jìn)行混凝沉淀后回用制備淋洗液，沉淀廢渣與磁選廢渣一并進(jìn)行后續(xù)處置。
2.如權(quán)利要求1所述的一種利用磁分離修復(fù)砷污染土壤的淋洗方法，其特征在于，所述預(yù)處理包括破碎、篩分、氧化工藝步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的一種利用磁分離修復(fù)砷污染土壤的淋洗方法，其特征在于，所述淋洗液由磷酸氫鹽和氫氧化鈉配制，配制液pH為9.0?10之間。
4.如權(quán)利要求1所述的一種利用磁分離修復(fù)砷污染土壤的淋洗方法，其特征在于，所述輔助劑由順磁性鐵酸鹽和三價(jià)鐵鹽組成，添加量摩爾比例為順磁性鐵酸鹽:三價(jià)鐵鹽:砷=0.5 ?0.6: 1.1 ?1.2: I。
【文檔編號(hào)】B09C1/00GK104190701SQ201410480304
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】張翔宇, 王浩, 鄒正禹, 鄒昊辰, 李實(shí) , 潘利祥, 劉穎, 伊洋 申請(qǐng)人:中節(jié)能六合天融環(huán)?？萍加邢薰?br>