本發(fā)明涉及污染土壤的修復(fù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物淋濾處理放射性污染土壤的新方法。
背景技術(shù)：
隨著放射性設(shè)施的大量應(yīng)用及老齡化，放射性金屬元素的大量開采，放射性污染土壤數(shù)量越來越大，不僅占用了大量的土地資源，而且有巨大的安全隱患及生態(tài)隱患。
現(xiàn)有的處理工藝主要在減容及包裝貯存兩個方面進行研究。減容包括壓縮、熔煉、焚燒等技術(shù)，包裝貯存主要包括采用水泥、瀝青、玻璃化等方法進行固化的方法。壓縮的減容效果取決于原廢物的空隙度、密度及廢物的回彈能力等；熔煉去污是采用高溫方法將放射性核素從固體廢物體內(nèi)去除；焚燒是將可染性廢物置于高溫焚燒爐內(nèi)焚燒，產(chǎn)生的惰性熔渣或灰燼進行進一步的固定。
上述處理方法的缺點是能源消耗率高，不能或只有少量物質(zhì)能得到再循環(huán)再利用，廢物產(chǎn)生量大，大量的非放射性物質(zhì)被添加到廢物中作為放射性廢物處理。因而，現(xiàn)有的處理技術(shù)大多處在處理成本高、處理效率低、操作繁瑣等問題，因此非常迫切開發(fā)一種新型的低成本高效的處理工藝。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有技術(shù)中處理放射性土壤的方法操作復(fù)雜、投入成本高且具有大量的放射性作為廢物處理，提供解決上述問題的一種生物淋濾處理放射性污染土壤的新方法，達到成本低、投資少、操作簡單、能耗低、放射性物質(zhì)去除能力高及無毒副產(chǎn)物產(chǎn)生等優(yōu)點。
本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種生物淋濾處理放射性污染土壤的新方法，包括：
步驟一、獲得適宜在放射性環(huán)境下生長繁殖的菌株；
步驟二、將放射性土壤進行破碎；
步驟三、用硫酸處理放射性土壤制成礦漿，然后摻入黃鐵礦和甘蔗渣制成混合漿液；
步驟四、將菌株與混合漿液混合制成淋濾體系，再采用生物淋濾的方法對淋濾體系進行處理，生物淋濾后分為濾液和濾渣；
步驟五、濾渣進行中和處理后排放，收集濾液中放射性物質(zhì)的結(jié)晶渣或固化體后處理即可。
生物淋濾是近年來在國際上逐漸興起的一種金屬浸提技術(shù)。是指利用特定微生物或其代謝產(chǎn)物的氧化、還原、絡(luò)合、吸附或溶解作用，將固相中某些不溶性成分(如重金屬、硫及其它金屬)分離浸提的一種技術(shù)。現(xiàn)有技術(shù)中大都采用生物淋濾方式對重金屬進行處理，并沒有采用生物淋濾方式對放射性污染土壤進行處理的記載。
本發(fā)明通過將上述放射性污染土壤進行預(yù)處理后，再采用生物淋濾方法對預(yù)處理后的放射性污染土壤進行處理，能很好地將放射性污染土壤中的放射性物質(zhì)分離出來，即采用生物淋濾去除鈷、銫、鈾等有放射性的金屬，使固渣達到排放標準（小于HJ53-2000標準中的導(dǎo)出活度濃度，60Co:30 Bq/Kg,137Cs：120 Bq/Kg）。本方法實現(xiàn)了放射性污染土壤的有效處理，具有操作簡單、成本低廉、投資少，處理后現(xiàn)場可復(fù)墾等優(yōu)點。
所述礦漿的固含量為20～40%，pH值為0.8～1.8。通過本發(fā)明條件的優(yōu)化設(shè)置，能消耗掉土壤中耗酸性物質(zhì)并溶出部分放射性物質(zhì)。優(yōu)選地，本發(fā)明中礦漿的pH為1.3～1.6；所述步驟三中處理放射性土壤的硫酸濃度為5%～15%。
本發(fā)明通過添加黃鐵礦有效提高混合漿液中硫含量，而甘蔗渣的添加則用于增加混合漿液中有機質(zhì)含量。本發(fā)明中所述混合漿液中硫含量為固體物質(zhì)重量的3～8%，混合漿液中有機質(zhì)含量達到0.5～2%。通過本步驟中物質(zhì)添加量的設(shè)置，能夠更加適宜生物淋濾中菌株的生長繁殖，進而時放射性物質(zhì)的去除更加高效。優(yōu)選地，混合漿液中硫含量為固體物質(zhì)重量的5%，混合漿液中有機質(zhì)含量達到1～1.5%，所述混合漿液的pH值優(yōu)選設(shè)置在0.8～1.8之間。
進一步，所述淋濾體系中固體物質(zhì)的含量為10～30%，淋濾處理時間為2～7天。優(yōu)選地，淋濾體系中固體物質(zhì)的含量為15～25%，淋濾處理時間為2～4天。
更進一步，所述步驟二中放射性土壤破碎后的粒徑條件為：80%以上能過200目篩。
為了能使分離后的濾渣不產(chǎn)生二次污染，所述濾渣中先添加碳酸鹽，碳酸鹽的加入量為濾渣總量的0.3～2%，最后通過石灰水調(diào)整使濾渣pH值達到中性。優(yōu)選地， 碳酸鹽的加入量為濾渣總量的0.5～1.5%。
本發(fā)明中濾液處理方法有多種，可以通過蒸發(fā)處理，得到含有放射性元素的固體鹽結(jié)晶，可以通過蒸發(fā)濃縮，采用水泥固化處理。本發(fā)明為了能使生物淋濾處理過程中的液體回收再利用，所述濾液通過pH控制的離子分段沉淀方法進行處理，第一段沉淀的pH值為4～6，第一段沉淀的pH值為10～12。通過該方法能將濾液中的放射性物質(zhì)進行沉淀收集。收集的沉淀蒸發(fā)濃縮后支撐結(jié)晶渣或固化體，將結(jié)晶渣或固化體裝入固話桶中運到處置場進行處置即可，沉淀后的濾液則可以回收再利用到生物淋濾中。
優(yōu)選地，所述適宜在放射性環(huán)境下生長繁殖的菌株包括但不限于硫氧化菌、鐵氧化菌和嗜酸霉菌。本發(fā)明中的菌株可以是直接購買，也可以自己馴化，自己馴化時，具體操作如下：
鐵氧化菌使用低鐵離子（1～5g/L）的9K培養(yǎng)基進行培養(yǎng)，硫氧化菌使用Wakesman培養(yǎng)基培養(yǎng)，嗜酸霉菌使用酸性（pH1～1.8）PDA培養(yǎng)基培養(yǎng)，在培養(yǎng)過程中加入培養(yǎng)基重量1～2%的放射性土壤，使菌種適應(yīng)放射性土壤環(huán)境；適應(yīng)該生長環(huán)境的菌株均可運用到本發(fā)明中。
為了達到最優(yōu)地處理效果的同時，更好地提高處理速度，細菌初次接種量在3～15%，優(yōu)選的接種量在5～10%。所述菌株在淋濾體系中的含量大于1×108個/mL，電位在550mV以上。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：
1、本發(fā)明通過生物淋濾去除鈷、銫、鈾等有放射性的金屬，使處理后的固體達到排放標準，實現(xiàn)了放射性污染土壤的有效處理，具有操作簡單、成本低廉、投資少，處理后現(xiàn)場可復(fù)墾等優(yōu)點；
2、本發(fā)明濾液采用通過pH控制的離子分段沉淀方法進行處理，能使生物淋濾處理過程中的液體回收再利用，同時采用該方法不會影響放射性元素的去除率，效果十分顯著；
3、通過本發(fā)明方法，不僅僅能使放射性土壤減容比巨大，還能使放射性元素的去除率達到90%以上，滿足排放標準。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。
實施例1
一種生物淋濾處理放射性污染土壤的新方法，具體操作過程如下：
被鈷60污染的土壤，放射量為450Bq/Kg。將土壤進行研磨，研磨的程度為：80%以上過200目篩，使用硫酸在固體濃度為30%的體系中進行酸處理，穩(wěn)定在pH1.5的條件下30min，酸耗為80kg/t土壤。酸處理后在土壤中添加黃鐵礦使硫含量達到5%，再加入1%甘蔗渣?；靹蚝筠D(zhuǎn)到培養(yǎng)好的菌液中，培養(yǎng)基是低鐵9K培養(yǎng)基（鐵離子濃度2g/L），菌株主要有適宜在放射性環(huán)境下生長繁殖的氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌、霉菌，淋濾體系pH1.6，固體濃度為20%，攪拌淋濾3天后過濾。菌株在混合漿液中的含量為1×108個/mL，電位為550mV。
生物淋濾處理后濾渣的放射量為20Bq/Kg，去除率達到95%以上，達到排放標準。
生物淋濾處理后的濾渣中添加其重量1%的碳酸鈣，放置一周，對渣進行淋洗，淋洗液pH在6左右，說明濾渣中的酸被中和干凈。該淋洗液在實際生產(chǎn)中可以循環(huán)使用。
生物淋濾處理后的濾液進行蒸發(fā)，每升濾液得到鹽6.8g。
因此，通過上述方法處理后的放射性土壤減容比巨大。該實例很好的說明了生物淋濾工藝對放射性土壤的處理效果。
實施例2
本實施例與實施例1的區(qū)別在于，本實施例中參數(shù)不同，具體設(shè)置如下：
本實施例中礦漿的固含量為20%，pH值為1.8；淋濾體系中固體物質(zhì)的含量為10%?；旌蠞{液中硫含量為固體物質(zhì)重量的3%，混合漿液中有機質(zhì)含量達到0.5%。
經(jīng)過檢測，生物淋濾處理后濾渣的放射量為22 Bq/Kg，去除率達到95%以上，達到排放標準。
實施例3
本實施例與實施例1的區(qū)別在于：本實施例中參數(shù)不同，具體設(shè)置如下：
本實施例中礦漿的固含量為40%，pH值為1.0；淋濾體系中固體物質(zhì)的含量為30%?；旌蠞{液中硫含量為固體物質(zhì)重量的8%，混合漿液中有機質(zhì)含量達到1.5%。
生物淋濾處理后濾渣的放射量為21 Bq/Kg，去除率達到95%左右，達到排放標準。
實施例4
本實施例為實施例1的對照實施例，具體區(qū)別在于：本實施例中參數(shù)不同，具體設(shè)置如下：
本實施例中礦漿的固含量為50%，pH值為0.6；淋濾體系中固體物質(zhì)的含量為40%。混合漿液中硫含量為固體物質(zhì)重量的10%，混合漿液中有機質(zhì)含量達到0.3%。
生物淋濾處理后濾渣的放射量為68 Bq/Kg，去除率達到90%左右。
實施例4
本實施例為實施例1的對照實施例，具體區(qū)別在于：本實施例中參數(shù)不同，具體設(shè)置如下：
本實施例中礦漿的固含量為15%，pH值為2；淋濾體系中固體物質(zhì)的含量為5%?；旌蠞{液中硫含量為固體物質(zhì)重量的2%，混合漿液中有機質(zhì)含量達到2.5%。
生物淋濾處理后濾渣的放射量為56 Bq/Kg，去除率達到90%左右。
實施例5
本實施例與實施例1的區(qū)別在于，本實施例中操作步驟不同，具體設(shè)置如下：
生物淋濾處理后的濾液采用通過pH控制的離子分段沉淀方法進行處理，即第一段沉淀的pH值為5，第一段沉淀的pH值為11，獲得的沉淀經(jīng)過蒸發(fā)干燥，每升濾液得到沉淀重量為10g。
以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。