固化、稳定化在重金属污染场地修复中的应用
- 格式:doc
- 大小:1.36 MB
- 文档页数:7
污染土壤固化/稳定化施工方案1、技术原理固化/稳定化技术,是将污染土壤与能聚结成固体的黏结剂或能将重金属元素螯合稳定化的药剂相混合,从而将重金属污染物捕获、稳定或固定在固体结构中的技术。
该技术普遍应用于土壤或污泥重金属污染的快速控制和修复,对于同时处置含多种重金属混合污染的土壤或污泥具有明显的优势。
国内已有多项的碎土壤进行固化/稳定化修复案例,结果表明,经稳定化处理后的浸出液中重金属的浓度基本达到达标。
且与其它技术相比,该技术的成本低,处理所需时间短,而且局限性小,适用范围广。
固化技术中污染土壤或污泥与黏结剂之间可以不发生化学反应,只是机械地将污染物固封在结构完整的固态产物(固化体)中,隔离污染物与外界环境的联系,从而达到控制污染物迁移的目的;稳定化是指稳定化药剂与污染物发生络合、螯合等化学反应,将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形态来实现其无害化,降低对生态系统危害性的风险,对于重金属和多环芳烧类污染物均适用。
在实际应用中往往将固化技术和稳定化技术结合起来以便达到更好的效果。
本项目拟采用在国内多个项目上已成功应用的固化/稳定化药剂对碑、镉、铅等污染土壤进行修复,所选的固化/稳定化药剂是以碱性稳定剂为主、同时含有Ca、Si、Al等成分的复合固化/稳定化药剂。
其主要修复原理是利用Mg、Ca>Si、AI等与目标金属污染物发生凝硬反应,降低土壤中重金属的迁移和浸出能力。
其固化反应包括水酸化物生成时的固化、难溶性盐生成时的固化或者水化合物生成时的吸附固定。
本项目中影响固化/稳定化效果的主要因素包括以下几个方面:(1)污染物浓度对碑污染土壤及一般固体废物进行固化/稳定化治理,采用以碱性稳定剂为基料的固化药剂。
药剂投加比一般不高于20%(干重质量比),具体投加量可通过小试进一步确定。
(2)水分含量水是固化/稳定化反应进行的物质基础,本项目拟采用的复合固化/稳定化药剂在反应时,需保持土壤或或一般固体废物与药剂混合物的含水率在20%以上。
铬污染土壤固化/稳定化技术工程应用研究[摘要]我国是世界铬盐生产大国,每年产生大量的铬渣,铬渣堆放对土壤环境造成严重污染。
国家”十二五”规划明确提出了重点地区铬污染土壤的治理目标,铬污染土壤的治理工作正迅速展开。
固化/稳定化技术工艺操作简单、处理时间短、固化剂易得,目前在我国70%以上铬污染土壤治理工程中得到应用。
本文通过铬污染土壤固化/稳定化技术工程应用环节的研究探讨,分析总结实施过程中的存在问题,并对该技术的工程应用提出展望。
[关键字]铬污染土壤固化稳定化技术工程应用问题与展望1铬污染土壤固化/稳定化技术工程应用背景我国是世界铬盐生产大国,年产量超过60万吨,在其生产过程中产生大量铬渣。
铬渣中含有0.3-1.5%可溶性Cr(VI),经降雨和地表水的冲刷,Cr(VI)进入周围土壤和地下水,对环境造成严重污染。
国家环境保护”十二五”规划中,将铬渣堆场列为我国土壤重金属污染重点治理对象。
铬在土壤中一般以两种价态存在,Cr(VI)和Cr(III)。
Cr(VI)以易溶于水的铬酸根(CrO42-)和重铬酸根(Cr2O72-)存在,在土壤和地下水系统中迁移性很强。
Cr(VI)对于细胞具有较强的穿透能力,还有较高的氧化能力,对生物体有较强的毒性和致癌作用。
Cr(III)是高等动物必须的微量元素之一,高浓度下也有一定的毒性,在一般地下水环境中不易移动。
铬污染土壤治理有堆肥技术、电动修复技术、生物修复技术、热解还原技术、淋洗技术、固化/稳定化技术[1]。
综合这些技术的可靠性、可操作性、治理时间和成本,目前工程中应用最多的是固化/稳定化技术。
美国环保署将固化/稳定化技术称为处理有毒有害废物的最佳技术,1982-2005年间,美国超级基金共对977个场地进行修复或拟修复,其中217个场地修复使用固化/稳定化技术[2]。
在我国,固化稳定化技术是工程中常用的修复技术,铬污染土壤治理中应用达70%以上。
2.铬污染土壤固化/稳定化系统设计2.1铬污染土壤的固化/稳定化系统铬污染土壤的固化/稳定化包括两个过程:稳定化和固化。
重金属锑污染土壤固化-稳定化修复技术研究及应用宋刚练【摘要】固化-稳定化技术具有快速、经济、有效等优点,在重金属污染土壤修复中得到了广泛应用,然而对重金属修复药剂选型及现场实际应用研究仍存在不足.本文首先利用小试实验探究了不同修复药剂对重金属锑的修复效果,筛选出适用药剂及配比,并通过上海某重金属锑污染修复工程的具体实施,总结出一套重金属污染土壤固化-稳定化施工工艺流程,为重金属锑固化-稳定化修复技术的发展及应用提供理论指导和经验借鉴.【期刊名称】《环境与可持续发展》【年(卷),期】2018(043)002【总页数】4页(P61-64)【关键词】重金属;锑;固化-稳定化;修复药剂;工程应用【作者】宋刚练【作者单位】上海市地矿工程勘察院/上海市地矿建设有限责任公司, 上海 200436【正文语种】中文【中图分类】X21近年来,我国重金属污染事件频繁发生,已严重影响到我国的土壤环境质量和粮食安全[1]。
我国土壤重金属污染来源主要有工业场地搬迁、城市垃圾、污水灌溉、大气中沉降以及废弃物的处置不当等[2-4]。
土壤污染具有成因复杂、污染范围广、治理成本高等特点[5]。
因此,土壤重金属污染修复技术的研究备受关注。
目前,国内外已有大量有关土壤重金属污染修复技术的报道,主要包括土壤淋洗法[6]、生物修复法、阻隔填埋法和固化-稳定化法[7],其修复原理包括二种:一是改变土壤中重金属的形态,使得其在环境中的迁移和生物可利用性降低;二是将重金属从土壤中去除,使其存留浓度达到土壤的允许值[8]。
固化-稳定化技术是指向土壤中添加修复药剂,降低重金属在土壤中的迁移和扩散。
张丽洁等[9]研究了糠醛渣、磷矿粉、风化煤3种修复剂对重金属复合污染土壤的固化效果。
研究得出,不同修复剂对重金属都有一定的修复作用,但修复剂将会对土壤结构造成不利的影响。
因此,重金属污染土壤的研究重点在于能够开发出一种既环保、经济又易于实施的修复技术。
本研究中,分别选取硫酸铁、硫酸亚铁加双氧水、黏土矿物质、生石灰等化学药剂,探究不同药剂配比对重金属锑修复效果的影响,并通过项目实施验证其实用性,探索建立一套既满足修复要求又便于施工管理的重金属锑修复施工工艺。
科技成果——土壤重金属污染的固化、稳定化技术技术开发单位广州市金龙峰环保设备工程股份有限公司
适用范围适用于污染场地环境修复,为工业遗弃地块的功能转换提供技术支撑。
成果简介
土壤重金属污染的固化、稳定化技术主要针对广东土壤重金属污染问题,通过一套集储存、进料、预处理、加药、混合、固化成型的一体化成套设备,直接将污染土壤经过稳定化后制成免烧砌块,实现就地资源化利用,工艺流程图如图1所示。
图1 土壤重金属污染的固化、稳定化技术工艺流程图技术特点
(1)自主研制稳定剂,具有投药量小,对多种重金属污染稳定化效果明显的优点,有利于实现废物资源化,有效降低药剂成本,从而降低生产成本。
(2)一体化设备具效率高、可移动、占地小、施工场地适应能
力强、不易堵塞和运行稳定可靠等优势。
(3)通过小试实验—中试研究—工程应用探究并改进修复系统及相关工艺因素的影响,形成有效实用的土壤重金属修复技术工艺体系,解决了土壤粘度、湿度及进料等工程堵塞实际问题。
应用情况
目前本项目技术已在东莞洪梅镇河西工业园区土壤修复环境调查与污染修复示范项目、东莞市工业废物处理站重金属污染土壤异位稳定化研究、乐昌市坪石镇重金属污染土壤修复项目等开展实际工程,示范效应较好,所有项目均顺利通过当地环保局专家评审验收会议,用户反馈良好。
成本估算
土壤修复成本低至300元/m3,经济效益明显。
污染场地修复行业是一个新兴的行业,虽然各大科研院所和公司都在研究很多种技术也取得了一点的进展,但是现在用于工程项目实践的主要还是一下几种技术一:重金属固化稳定化修复技术技术原理该技术是针对受污染的不饱和土壤,将一定配比的固化稳定化试剂加入并与土壤混匀。
待试剂稳定化反应结束后,可形成具有一定抗压强度的土体,将处理区域土壤中的污染物固化稳定化,使得各种污染物不挥发、不渗滤、不迁移,将环境风险降到最低,达到修复土壤污染的目的。
技术优势1、被固定的污染物不再迁移,从而降低或消除了其对人体健康的危害;2、固化后的土壤部分可以作为建筑材料进行循环再利用;适用污染物重金属污染物二:污染土壤填埋技术技术原理污染土壤填埋技术是在合适的天然场地上或人工改造的合适的场地上,通过构建完善的防渗设施、地表径流收集设施及覆盖设施,将污染土壤用土层密封起来,同时对填埋后的场地制定必要的监测和管理措施的修复技术。
技术优势1、能够有效地将污染土壤与周围环境进行隔离,切断污染物的暴露途径,长期确保污染物质不会对人类及其生存环境造成影响和危害;2、工艺操作简单、成本低、适用范围广。
适用污染物重金属、持久性有机污染物及石油烃污染物三:水泥窑热解技术技术原理该项技术是将现有的水泥回转窑筒体改造成热解吸装置,通过将预处理的污染土壤粉体加入热解装置,根据受污染的不同程度控制窑体温度,使污染物变成气态和土壤分离的一项土壤修复技术。
技术优势1、充分利用我国现有的工业设备,修复成本低;2、一次性处理土壤量大,修复周期短;3、对于难挥发性污染物去除率高。
适用污染物多环芳烃、多氯联苯和杀虫剂类的不易挥发的有机污染物五:化学氧化修复技术技术原理化学氧化修复技术是指将氧化剂注入或掺进地下环境中,通过氧化反应使地下水或土壤中的污染物质被破坏、降解成无毒的或危害较小的物质。
所用的氧化剂主要有二氧化氯、双氧水及Fenton试剂、高锰酸钾和臭氧。
技术优势1、修复过程中氧化反应的强度大,修复时间短,且修复效果较明显,2、对实施地产生的干扰小,不用进行大规模土方开挖;3、能修复深层污染的土壤或地下水,修复深度能达到地表以下20m;4、有机污染物被氧化成二氧化碳等产物,对环境不会造成二次污染。
科技成果——异位固化、稳定化技术技术适用性适用的介质:污染土壤可处理的污染物类型:金属类、石棉、放射性物质、腐蚀性无机物、氰化物、砷化合物等无机物以及农药/除草剂、石油或多环芳烃类、多氯联苯类以及二噁英等有机化合物。
应用限制条件:不适用于挥发性有机化合物和以污染物总量为验收目标的项目。
当需要添加较多的固化/稳定剂时,对土壤的增容效应较大,会显著增加后续土壤处置费用。
成果简介原理:向污染土壤中添加固化剂/稳定化剂,经充分混合,使其与污染介质、污染物发生物理、化学作用,将污染土壤固封为结构完整的具有低渗透性的固化体,或将污染物转化成化学性质不活泼形态,降低污染物在环境中的迁移和扩散。
系统构成和主要设备:主要由土壤预处理系统、固化/稳定剂添加系统、土壤与固化/稳定剂混合搅拌系统组成。
其中,土壤预处理系统具体包括土壤水分调节系统、土壤杂质筛分系统、土壤破碎系统。
主要设备包括土壤挖掘系统(如挖掘机等)、土壤水分调节系统(如输送泵、喷雾器、脱水机等)、土壤筛分破碎设备(如振动筛、筛分破碎斗、破碎机、土壤破碎斗、旋耕机等)、土壤与固化/稳定剂混合搅拌设备(双轴搅拌机、单轴螺旋搅拌机、链锤式搅拌机、切割锤击混合式搅拌机等)。
关键技术(1)固化/稳定剂的种类及添加量固化/稳定剂的成分及添加量将显著影响土壤污染物的稳定效果,应通过试验确定固化/稳定剂的配方和添加量,并考虑一定的安全系数。
目前国外应用的固化/稳定化技术药剂添加量大都低于20%。
(2)土壤破碎程度土壤破碎程度大有利于后续与固化/稳定剂的充分混合接触,一般要求土壤颗粒最大的尺寸不宜大于5cm。
(3)土壤与固化/稳定剂的混匀程度混合程度是该技术一个关键性瓶颈指标,混合越均匀固化/稳定化效果越好。
土壤与固化/稳定剂的混匀程度往往依靠现场工程师的经验判断,国内外还缺乏相关标准。
(4)土壤固化/稳定化处理效果评价土壤固化/稳定化修复效果通常需要物理和化学两类评价指标:物理指标包括无侧限抗压强度、渗透系数;化学指标为浸出液浓度。
异位固化稳定化技术在重金属复合污染土修复工程中的应用三航局本部 张海三航科研院有限公司刘伟三航上海分公司 李时亮[摘要]本文以湖南株洲湘江沿岸某污染场地修复工程为例,利用异位固化稳定化修复技术,结合配置的 适量比例固化稳定化药剂,成功地修复了镉、铅、砷、汞4种重金属同时超标的复合污染土壤,为异位固化稳定化 修复技术的应用积累了经验,对其他同类工程具有借鉴意义。
[关键词]异位固化稳定化重金属复合污染土1引言异位固化稳定化修复重金属污染土壤技 术是将污染土挖掘后进行固化稳定化处理,相对于其他技术而言,具有处理时间短、适用 范围较广、工程实施简便等优势[11。
重金属因 移动性差、不能被轻易降解、滞留时间长等因 素,自然净化非常困难i2_31。
目前,土壤重金属 污染的修复主要集中在单一元素上,而对土 壤多种重金属并存的复合污染的同时修复研 究较少|41。
湖南省株洲市某场地污染土壤中 的镉、铅、砷、汞4种金属的致癌、非致癌风险 同时超过了人体可接受水平,需进行修复才 可后续再利用。
本文以该场地修复工程为依 托,利用配置的适量比例固化稳定化药剂,论 述了异位固化稳定化修复技术在重金属复合 污染土修复工程中的应用。
异位固化稳定化修复技术是向污染土壤 中添加固化稳定化药剂,经充分混合,使其与 污染介质、污染物发生物理、化学作用,将污 染土固封为结构完整的、具有低渗透系数的 固化体,或将污染物转化成化学性质不活泼形 态,降低污染物在环境中的迁移和扩散|51。
与 其他技术相比,固化稳定化技术修复重金属污 染土壤具有以下优点:①可以同时修复多种重 金属污染;②费用低廉;③加工设备容易转 移;④所形成的固体毒性降低,稳定性增强;⑤凝结在固体中的微生物很难生长,不易破坏 结块结构。
污染场地修复的具体处理方法可 按不同依据进行分类|5_61,如表1所示。
异位固化稳定化修复技术按对污染物质 的作用形式,属于去除、稳定、包裹、固化联合 处理;按处理机理属于物理一化学处理;按 处理位置属于异位处理。
土壤原位固化稳定化修复工程案例咱先来说说啥是土壤原位固化稳定化修复工程哈。
简单来讲呢,就像是给生病的土壤做一场特殊的“治疗”,不用把土壤挖出来,就在它原来待的地方把它治好。
一、某工业污染场地的案例。
这个工业污染场地可真是个大麻烦。
以前啊,那片土地上有个老工厂,生产了好些年,各种化学物质就渗到土里去了。
那土壤里的重金属含量超标得厉害,就像一个装满了脏东西的大口袋。
工程师们到了现场,就开始他们的“魔法之旅”。
首先呢,他们进行了详细的检测,就像医生给病人做全面检查一样。
他们得知道土壤里到底有哪些重金属,含量是多少,分布得有多广。
检测完了发现,铅、镉这些重金属到处都是。
然后就开始进行原位固化稳定化的操作了。
他们把一种特殊的药剂,就像是专门给土壤治病的“药”,通过一些设备注入到土壤里。
这个药剂可神奇了,它一接触到土壤里的重金属,就像小磁铁一样把重金属吸附住,然后让它们变得老老实实的,不再到处乱跑,也不会轻易地被雨水冲刷走或者被植物吸收了。
在施工过程中,还有个小插曲呢。
刚开始注入药剂的时候,因为土壤的结构有点复杂,药剂在有些地方扩散得不太均匀。
就好比你给蛋糕抹奶油,有的地方厚有的地方薄。
不过工程师们可没被难倒,他们调整了注入的压力和角度,还增加了一些监测点,就像给蛋糕的每个角落都仔细地抹上奶油一样,最后让药剂均匀地分布在土壤里。
经过一段时间的处理后,再检测土壤,重金属的活性大大降低了,这片土壤就像是从一个病恹恹的状态慢慢恢复了健康。
之后这片土地就可以重新规划利用了,比如可以建个小公园或者做一些对土壤要求没那么高的工业设施。
二、道路建设中的土壤修复案例。
在修一条新公路的时候,也遇到了土壤的问题。
要修路的那块地啊,土壤比较松软,而且有一些盐分超标。
如果直接在这上面修路,那路肯定不结实,说不定过不了多久就会坑坑洼洼的。
工程师们就想到了原位固化稳定化的办法。
他们把一种含有水泥成分的固化剂注入到土壤里。
这个固化剂就像建筑工人手里的胶水一样,把土壤颗粒紧紧地粘在一起。
固化,稳定化技术在重金属场地污染修复中的模拟应用固化、稳定化急速是指将有害废物固定或密封在惰性固体基质中,以降低污染物流动性的一种处理方法。
其中,固化是将废物中的有害成分用惰性材料加以束缚的过程,而稳定化使将废物的有害成分进行化学改性或将其导入某种稳定的晶格结构中的过程,即固化通过采用具有高度结构完整性的整块固体将污染物密封起来以降低其物理有效性,而稳定化则降低了污染物的化学有效性[1]。
代表性固化药剂包括水泥、粉煤灰、石灰、沥青等。
以水泥固化为例,其固化机理为:〔1〕利用水化作用形成的具有高比外表积的C-S-H凝胶吸附污染物;〔2〕将污染物包裹于水化产物晶格当中;〔3〕使污染土壤形成结构致密、孔隙率少的固化体,降低污染物迁移;〔4〕水化产物具有较高pH值,可以有效降低酸沉降对固化体的破坏。
代表性的稳定化药剂包括:Daramend-M、EnviroBlend、EHCM〔地下水〕、磷酸盐、硫化物药剂等。
其稳定化主要机理为:〔1〕通过氧化复原反应改变污染物形态,降低其毒性,如采用零价铁、亚硫酸钠、硫化亚铁等复原剂将Cr〔VI〕复原为Cr〔III〕,或〔2〕通过离子交换反应使污染物形成沉淀,降低迁移性,如使用磷酸盐、硫化物药剂处理铅污染土壤。
图1 施工组织设计图2.2 主要设备通过土壤混合装置,对要修复的土壤进行混合。
如下列图:图 2 土壤混合装置规划用地类型:居住用地占地面积:840亩主营业务:自行设计、制造、安装的全循环尿素生产样板厂;生产多孔粒状硝酸铵;总氨年生产能力可到达24万吨。
污染物:砷场地分布平面图如下〔图3〕:图3 场地分布平面图将场地分为A-G7个区间,如下表:区域编号区域范围污染程度A 西北角煤场中度污染区B 北部煤场中度污染区重度污染区C 净化车间、水煤气储罐、前段压缩工序D 水处理系统重度污染区E 造气车间中度污染区生活污染区F 汽油库、机加工、变电站、金属库、油漆库G 其它区域轻度污染区3.2 对场地进行调查以及评价对场地进行初步调查,调查点分布如下〔图4〕:图 4 调查点分布图采用高精度GPS确定原功能区边界,进行布点,全场完成采样点N个,确定场地主要污染物为As,并判断污染区域。
技术案例:重金属污染修复技术及其应用案例详解土壤是与人类生存息息相关的自然资源,据统计,我国受镉、铬、铅、汞、锌等重金属污染的耕地面积近2000 万公顷,约占总耕地面积的六分之一。
土壤的重金属污染具有隐蔽性、长期性、不可降解和不可自然逆转等特征,不仅会导致土壤肥力与作物产量及品质下降,还易引发地下水污染,并通过食物链途径造成植物、动物和人体的重金属累积。
因此,土壤系统中重金属污染的防治一直是国内外研究的热点和难点。
本篇文章中,奥科环境将为您继续介绍国内外有代表性的重金属污染修复技术及其应用案例。
1土壤重金属污染原因土壤重金属污染可由岩石风化、火山喷发等自然地质活动造成,但人类活动往往是造成土壤重金属污染的主要原因。
其中,矿山开采、金属冶炼、污水灌溉、工农业生产活动是土壤中重金属污染物的主要产生来源。
特别是在矿山开采和农药化肥的施用过程中所造成的污染更为复杂和严重。
在矿山开采过程中尾矿中铅、锌、镉、铬、砷和锰等重金属主要以硫化物的形式存在。
这些硫化物尾矿在与氧气进行接触的过程中,经过雨水浸泡等过程,其中的铅、镉、铜、锌、汞、锰等污染物可溶性离子被浸出且得到释放,进而对周围土壤及地下水环境造成污染。
另外在农业生产过程中,一些化学肥料中会含有镉等重金属元素,这些元素会随着灌溉或降雨在土壤中沉降积累。
另外一些养殖场所使用的饲料中也普遍会添加铜、锌等元素,畜禽食用了饲料后排出的粪便被当作肥料施用于农田中后,经过日积月累也会造成重金属在土壤中的大量沉积。
2土壤重金属污染常用修复方法目前国内外常用的重金属控制及修复方法有固化/稳定技术、生物修复技术及淋洗技术:化学稳定化处理化学稳定化是目前国内外应用比较成熟的一项重金属土壤污染控制技术,工程实施比较容易,成本可以接受。
该法主要通过在土壤中施加改性药剂,经氧化还原反应、矿化作用和沉淀反应,将不稳定重金属形态转化为化学性质稳定、迁移性弱、无害或毒性较低的重金属单质或化合物,将其稳定在自然环境中,不再被雨水浸出和治污根系所吸收。
研究重金属污染土壤固化稳定化一、重金属污染土壤的现状与危害土壤是生态系统的重要组成部分,然而,随着工业化和城市化进程的加速,重金属污染土壤的问题日益严重。
重金属如铅、镉、汞、铬等在土壤中积累,会对土壤的物理、化学和生物学性质产生不良影响。
从物理性质方面来看,重金属污染可能改变土壤的颗粒结构,使其变得更加紧实或松散,影响土壤的通气性和透水性。
这会进一步影响植物根系的生长和发育,因为植物根系需要适宜的土壤通气和水分条件。
在化学性质上,重金属会与土壤中的矿物质、有机物发生化学反应。
例如,一些重金属会与土壤中的腐殖质结合,改变腐殖质的化学结构和功能。
同时,重金属还可能影响土壤的酸碱度,使土壤酸化或碱化,从而影响土壤中养分的有效性。
对于植物来说,这意味着它们可能无法从土壤中获取足够的养分,如氮、磷、钾等,导致生长不良。
从生物学角度,重金属污染对土壤微生物群落有着极大的危害。
土壤微生物在土壤生态系统中起着至关重要的作用,它们参与土壤中有机物的分解、养分循环等过程。
重金属的存在会抑制微生物的生长和代谢活动,减少微生物的数量和种类。
一些对重金属敏感的微生物可能会死亡,而一些能够耐受重金属的微生物可能会过度生长,打破土壤微生物群落的平衡。
这种微生物群落的失衡会进一步影响土壤的生态功能,如土壤的自净能力下降。
此外,重金属污染土壤还会通过食物链传递,对人类健康造成威胁。
植物从污染土壤中吸收重金属,然后这些植物可能被动物食用,重金属就会在动物体内积累。
当人类食用这些受污染的动植物时,重金属就会进入人体,在人体内积累并可能引发各种疾病,如肾脏疾病、神经系统疾病、癌症等。
二、固化稳定化技术的原理与方法固化稳定化是一种常用的处理重金属污染土壤的技术,其目的是通过物理、化学或物理化学方法将土壤中的重金属固定在土壤中,使其难以迁移和释放,从而降低其对环境和人类健康的危害。
(一)物理方法1. 土壤淋洗土壤淋洗是一种通过用水或其他溶剂冲洗土壤,将重金属从土壤中分离出来的方法。
环境科学219 复合重金属污染土壤稳定化修复材料的研发和应用谢文岳,赵萍萍,张 明(浙江博世华环保科技有限公司, 浙江 杭州 310000)摘要:本研究以浙江某电镀厂退役地块复合重金属污染土壤为研究对象,经小试探索合适、适量的复合稳定化药剂对重金属(铜、镍、砷、六价铬和镉)污染土壤的修复效果,筛选出适用药剂及配比,研发出一种复合稳定化药剂。
并将研发药剂应用于中试试验,进一步研究其对污染土壤的长期稳定化效果。
结果表明:在污染土壤中添加1%石灰+1%磷酸氢二钾+2%铁基玉米芯,稳定化效果显著,可使土壤中重金属浸出浓度满足《地下水质量标准》(GB 14848-1993)中的III 类污染物浓度标准限值要求。
关键词:重金属;复合污染土壤;稳定化药剂;浸出浓度土壤重金属污染具有累积性强、危害周期长、治理难等特点。
据2014年环境保护部和国土资源部发布的《全国土壤污染状况调查公报》表明,全国土壤污染总的点位超标率为16.1%,耕地土壤点位超标率为19.4%,其中重金属超标点位站全部超标点位的82.8%[1]。
稳定化修复是国际上较为通用的针对重金属污染土壤的修复方法之一,通过向污染土壤中添加一种或多种稳定化材料,以吸附、沉淀、有机络合和氧化还原等作用改变重金属形态、降低其活性和环境毒性。
近年来,国内外研究者将石灰、磷酸盐、粉煤灰、硫化钠和生物质等材料运用于重金属污染土壤修复中,取得较好成果。
李春萍等[2]在污泥中添加不同剂量的石灰,快速干化后,污泥中酸可提取态的镉、铜、锌含量均显著降低;黎大荣等[3]向土壤中加入熟石灰,研究熟石灰对土壤有效态重金属含量的影响,结果表明添加熟石灰能使土壤中有效态铅和有效态镉大幅下降。
但是,使用石灰性物质会提高土壤pH 值,促进砷的溶解,增加土壤溶液中砷的浓度,从而对植物的毒害作用增大;研究发现,20%的磷矿粉能使残渣态铅,铜,锌及砷显著增加,交换态镉和锌以及碳酸盐结合锌显著下降。
312国道东地块重金属污染土壤固化稳定化修复工程作者:钱洪骏来源:《科技视界》2019年第18期【摘要】正常情况下,我们将土壤中两种或两种以上的重金属并存的污染情况称为土壤重金属污染,这是由我国土壤污染现状以及工业发展特点决定的。
但是现阶段我国针对重金属污染土壤的修复技术大多是对于某种单一元素,针对多种重金属污染的修复技术仍然存在一定的不足。
固化稳定化技术就是通过向土壤中投放固化剂和稳定剂来使土壤中的重金属元素得以固定且不易溶解,避免其迁移造成污染。
本文结合312国道东地块重金属污染土壤固化稳定化修复工程,对该技术的应用要点进行了总结和分析。
【关键词】土壤修复;重金属污染;固定稳定化修复;地下水处理中图分类号: X53 文獻标识码: A 文章编号: 2095-2457(2019)18-0201-003DOI:10.19694/ki.issn2095-2457.2019.18.0940 引言重金属元素在土壤中的含量远远超出标准值,这样的情况就是重金属污染。
随着重金属污染情况的出现,土壤原有的功能会受到一定程度的影响,并且是环境恶化的一个重要原因。
综合来看,土壤的重金属污染最主要的原因就是人类活动。
工业生产中,金属冶炼、印染等等都会造成该问题,同时生活垃圾处置不当也会导致该问题。
和其他污染类型相比起来,重金属土壤污染有较长的持续时间且污染存在隐蔽性。
固化稳定化修复技术就是将土壤当中的重金属加以固定,使其失去活性以阻止其迁移。
和其他传统的重金属污染修复技术相比,固化稳定化技术有较强的效果,在经济性上也有一定的优势,经过一段时间的研究后,现已经投入大规模使用,未来其应用范围也会进一步推广。
1 项目概况1.1 工程内容与规模312国道东地块占地总面积为35.7亩,该地区主要分为四个区域,分别是加工厂、物资回收站以及垃圾堆放处和菜地。
当前加工厂已经完成拆除,民房则尚未完成拆除。
经初步调查,该地区的主要污染类型为镉、铜、砷,污染深度大多集中于1.5m深度之内,最深处达到7.5m,污染总面积为2800平方米,需要修复的土方面积为5000平方米。
某重金属有机物复合污染场地修复方案分享摘要:以某工业园化工厂污染场地为研究对象,通过建设用地土壤污染状况调查,确定场地的污染物类型、污染物平面分布以及深度分布情况。
结合场地土壤污染风险评估报告中确定的土壤污染物风险控制值,针对场地实际条件,通过工艺技术比选制订污染场地的修复方案。
关键词:场地修复;重金属有机物复合污染;固化稳定化;热脱附1 项目概况某工业园聚集了大量化工企业和冶炼企业,其中某家精细化工有限公司前身为一家氯碱生产企业,后续改造为精细化工产品生产基地,公司建有3000吨/年的呋喃酚生产装置,4000吨/年的邻仲丁基酚生产装置和1000吨/年的邻异丙基酚生产装置。
2018年1月,该化工厂整体停产,并于同年底完成厂区设备与建构筑物的拆除工作。
1.1 污染源调查该化工厂主要生产部门包括:呋喃酚生产车间和邻仲丁基酚/邻异丙基酚车间。
(1)呋喃酚车间生产能力为3000t/a,呋喃酚生产线是以邻苯二酚为原料,经过Williamson 醚化反应、Claisen重排及环合反应合成呋喃酚。
原料主要为邻苯二酚、MOE、Na2CO3、NaHCO3经人工通入熔化反应釜中,同时通入氮气加压。
反应釜采用蒸汽夹套加热,各原料溶化后,进入醚化反应釜。
溶化的物料与计量好的甲代烯丙基氯、苯加入醚化釜中,加热升温后保温一段时间以保证反应顺利完成。
反应后的醚化液采用真空抽出至醚化釜下方的离心过滤器中,过滤掉其中的盐渣,母液进入脱溶工段。
醚化工段得到的醚化液在真空条件下进行脱溶,脱出的溶剂(乙二醇单甲醚、苯等)返回醚化工段,浓缩后的物料进入环合工段。
环合采用异丙醇和铝反应生成的醇铝作为催化剂,与二甲苯、醇铝催化剂一起在环合反应釜反应,环合阶段主要发生转位和环合反应。
产品精制阶段包括脱轻、脱重、精馏三个工序。
均在真空条件下进行,经精馏提纯后得到98%的呋喃酚产品。
(2)邻仲/邻异车间生产能力由1500t/a扩产至5000t/a。
污染场地修复技术筛选方法及应用随着工业化和城市化的发展,环境污染问题日益严重,尤其是土壤和地下水的污染。
为了解决这些问题,污染场地修复技术应运而生。
本文将探讨污染场地修复技术的筛选方法及应用,旨在为相关领域的研究和实践提供参考。
关键词:污染场地修复、筛选方法、技术评估、实验室测试、应用案例污染场地修复技术的筛选方法主要包括技术评估和实验室测试。
技术评估主要是从技术的适用性、可行性和可靠性等方面对各种修复技术进行比较和分析,以选择最适合特定污染场地的修复技术。
实验室测试则是在实验室环境下对各种修复技术进行模拟实验,以检测其在实际应用中的效果和可能存在的问题。
以某化工厂污染场地为例,该场地由于历史原因导致土壤和地下水严重污染。
为了解决这一问题,技术评估和实验室测试被应用于筛选合适的修复技术。
通过比较和分析,结合当地环境特征和污染物类型,最终选择了一种基于化学催化的土壤修复技术。
在实际应用中,该技术取得了良好的效果。
经过修复后,土壤中的污染物含量显著降低,土壤质量明显改善。
同时,该技术的应用也提高了地下水的质量,有效地保护了周边环境。
污染场地修复技术的筛选方法及应用具有重要的现实意义。
通过对修复技术的评估和测试,可以有效地提高修复工程的效率和成功率。
然而,目前修复技术的发展还面临许多挑战,如技术选择的不确定性、修复成本的昂贵以及环境风险的不确定性等。
因此,未来的研究应致力于发展更加高效、环保和经济可行的修复技术,同时加强政策支持和资金投入,为污染场地修复技术的发展提供有力保障。
随着工业化和城市化进程的加速, POPs(持久性有机污染物)污染问题日益凸显。
POPs具有高毒性、难降解、易在生物体内积累等特点,对人类和环境造成极大危害。
因此,对POPs污染场地进行修复技术筛选研究具有重要意义。
本文将根据输入的关键词和内容,确定适合的主题和研究方向,筛选出具有针对性和可行性的修复技术,并对其进行深入研究和探讨。
重金属污染土壤固化与稳定化修复技术研究摘要:目前,重金属污染相对严重,固化/稳定化(S/S)修复成为重要防控措施,该技术是实现重金属污染程度降低以及改善土壤现状的一种修复方法,高效稳定,适用性较强。
原理是将重金属污染土壤稳定住,在化学原理作用下形成固态不溶物,借此防止污染释放。
本文将结合S/S技术应用现状,分析S/S技术影响因素、主要技术,并对应用效果评价,借此为重金属污染土壤修复夯实技术应用的理论基础,改善土壤环境。
关键词:土壤修复技术;固化与稳定化;重金属污染引言:研究发现,土壤重金属污染不同于其他介质污染,不仅污染范围广,而且污染时间持续时间长,土壤重金属污染隐蔽性强,污染前期较难发现。
而且无法被生物降解,久而久之土壤重金属污染会转嫁到生物体内,最终损害身体健康。
重金属污染土壤修复备受全球关注,技术主要有植物修复、热解析法、微生物修复以及本文重点研究的固化/稳定化(S/S)等。
实践证明S/S修复技术优势在于成本低、见效快,值得大范围推广。
1固化与稳定化修复技术原理土壤固化/稳定化(Solidification/Stabilization,S/S)包含了两个概念。
首先是污染固化处理,重点在于对污染物实施包裹,确保呈现出颗粒状态,实现有效的污染物管理封存,这样的污染物就可以减少流动性,降低对周围环境影响。
稳定化处理过程是指借助可靠途径将污染物转化,生成迁移能力较差且不容易溶解的形式,降低污染物的有害性,为生态系统危害性控制提供可能。
在很多场景中,稳定化与固化过程截然相反,稳定化结果有较低的泄漏风险,不容小觑。
2 S/S修复效果影响因素2.1土壤特征在S/S修复过程中,水化反应是必要条件,土壤的pH值、实际的物质特征以及氧化还原电位等均会直接左右S/S的修复效果。
(1)pH值。
研究发现,碱性环境(pH>10),可有效强化水化反应(以石灰石等为基料的),促使较多水化硅酸钙等形成,这对S/S修复效果至关重要。
重金属污染耕地土壤修复治理技术比选1. 重金属污染耕地土壤治理修复技术概述1.1固化/稳定化技术固化稳定化技术,将污染土壤与能聚结成固体的黏结剂或能将重金属元素螯合稳定化的药剂相混合,从而将污染物捕获或固定在固体结构中的技术。
固化技术中污染土壤与黏结剂之间可以不发生化学反应,只是机械地将污染物固封在结构完整的固态产物(固化体)中,隔离污染土壤与外界环境的联系,从而达到控制污染物迁移的目的;稳定化是指稳定化试剂与污染物发生络合、螯合等化学反应,将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形态来实现其无害化,降低对生态系统危害性的风险。
在实际应用中,往往将固化技术和稳定化技术联合使用以便达到更好的效果。
该技术可用于原位及异位修复,适用范围广,不会产生需要二次处理的废液/废气。
常用的胶凝材料可以分为以下4类:①无机粘结物质,如水泥、石灰等;②有机粘结剂,如沥青等热塑性材料;③热硬化有机聚合物,如尿素、酚醛塑料和环氧化物等;④玻璃质物质。
由于技术和费用等方面的原因,水泥、石灰、MgO等无机材料为基料的固化/稳定化应用最为广泛。
1.2土壤淋洗技术土壤淋洗可以借助有效促进土壤环境中污染物溶解或迁移作用的溶剂,通过水力压头推动清洗液,将其注入被污染土层中,然后将包含污染物的液体从土壤中抽提出,进而分离和污水处理。
与其他处理方法相比,土壤淋洗对设备的要求简单,操作人员可不直接接触污染物,有着广泛的应用前景。
目前,应用到重金属污染土壤淋洗的淋洗剂类型有无机淋洗剂(如:HCl、H3PO4、CaCl2、KH2PO4)、螯合剂(如:EDDS、EDTA、NTA、柠檬酸、酒石酸)、表面活性剂(如:SDBS、SDS、皂角苷)。
各种淋洗剂具有各自特点,如无机淋洗剂具有淋洗效果好、速度快、成本低等优点,但是使用过程中土壤的理化性质会遭到严重破坏、且淋出液处理花费高;螯合剂可以吸附金属、还能溶解不溶性的重金属,但是存在成本高、难降解的问题;表面活性剂具有对土壤的破坏力小,溶解能力强的特点,但是可能因难以降解而照成二次风险。
总第190期2020年第6期山西化工SHANXI CHEMICAL INDUSTRYTotal190No.6,2020环境保护DOI:10.16525/l4-1109/tq.2020.06.73污染场地土壤修复技术杜芳芳(山西鑫象环保科技有限公司,山西太原030000)摘要:城市化发展导致我国土地贫瘠,而土壤污染更是雪上加霜,如果不能有效处理土壤污染问题,不仅难以维持城市建设顺利进行,保障人们的正常生活,还会对国家发展带来阻碍。
基于此,我国应加大土壤修复技术的研究力度,对污染场地的土壤实行综合评价,制定科学改善措施,以恢复土壤活力,攻克现存困境。
关键词:污染场地;土壤修复;综合评价中图分类号:X53文献标识码:A文章编号:1004-7050(2020)06-0210-02污染场地土壤修复技术是利用现代化人工技术对污染土壤的成因进行调查和研究,并根据调查结果选择合适的修复方式,恢复土壤原有的生态活性,以增大土壤的开发利用率。
现阶段随着我国土壤污染的加剧,制定了一系列针对性方案,加大了土壤修复技术研究,希望解决现存污染问题,保护自然环境的质量。
1污染场地土壤污染形成原因1.1农业种植与工业排放污染农业种植引发的土壤污染与种植中化学肥料的过量使用有直接关系。
很多农民在种植农作物过程中,为提高收益增加化学肥料的使用,而过量的化学肥料无法被农作物吸收,散落在土壤中,与土壤中的有机质反应,破坏了土壤的生态结构,逐渐降低了土壤肥力。
工业生产中排放较多废水,这些废水内含有较多有毒、重金属元素,未经处理直接排放到环境中,会增加污染,破坏土壤的结构性能。
再加上工业生产监管的不严谨,废水排放量在不断增加。
在这样环境背景下,土壤使用率降低,不利于农作物生长及人们正常饮水。
1.2生活与自然污染目前,生活垃圾的排放量呈明显上升趋势,不同类型的垃圾堆放在环境下,经过环境侵蚀或人为处理,产生的有害物质直接融入到土壤内,增加了土壤中放射性、化学性物质含量,破坏了原本的结构体系,导致土壤性能逐渐降低,且随着时间的推移,不收稿日期:2020-09-16作者简介:杜芳芳,女,1982年出生,毕业于大连理工大学,本科,工程师,从事环境影响评价工作。
1282—2023
污染土壤修复工程技术规范
固化/稳定化
Technical specifications of contaminated soil remediation
solidification/stabilization
2023-02-01 发布2023-05-01 实施
HJ1282—2023
目次
前言 (ii)
1 适用范围 (1)
2 规范性引用文件 (1)
3 术语和定义 (2)
4 污染物与污染负荷 (2)
5 总体要求 (3)
6 工艺设计 (4)
7 主要工艺设备 (7)
8 检测与过程控制 (8)
9 主要辅助工程 (9)
10 劳动安全与职业卫生 (9)
11 施工 (9)
12 运行和维护 (10)
附录 A (资料性附录) 固化/稳定化技术设计所需信息 (12)
附录B (资料性附录) 常用胶凝材料优缺点 (13)
附录 C (资料性附录) 重金属污染土壤常用稳定化药剂 (14)
附录 D (资料性附录) 典型原位固化/稳定化搅拌柱布局及设计图 (15)
附录 E (资料性附录) 重金属污染土壤固化/稳定化常用浸出测试方法 (16)
i
HJ1282—2023
前言
为贯彻《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国土壤污染防治法》等法律法规,防治环境污染,改善生态环境质量,规范污染地块固化/稳定化处理工程建设与运行管理,制定本标准。
本标准规定了固化/稳定化工程的设计、施工、运行和维护的技术要求。
本标准的附录A~附录 E 为资料性附录。
本标准为首次发布。
ii。
固化,稳定化技术在重金属场地污染修复中
的模拟应用
1.技术概述
固化、稳定化急速是指将有害废物固定或密封在惰性固体基质中,以降低污染物流动性的一种处理方法。
其中,固化是将废物中的有害成分用惰性材料加以束缚的过程,而稳定化使将废物的有害成分进行化学改性或将其导入某种稳定的晶格结构中的过程,即固化通过采用具有高度结构完整性的整块固体将污染物密封起来以降低其物理有效性,而稳定化则降低了污染物的化学有效性[1]。
代表性固化药剂包括水泥、粉煤灰、石灰、沥青等。
以水泥固化为例,其固化机理为:
(1)利用水化作用形成的具有高比表面积的C-S-H凝胶吸附污染物;
(2)将污染物包裹于水化产物晶格当中;
(3)使污染土壤形成结构致密、孔隙率少的固化体,降低污染物迁移;(4)水化产物具有较高pH值,可以有效降低酸沉降对固化体的破坏。
代表性的稳定化药剂包括:Daramend-M、EnviroBlend、EHCM(地下水)、磷酸盐、硫化物药剂等。
其稳定化主要机理为:
(1)通过氧化还原反应改变污染物形态,降低其毒性,如采用零价铁、
亚硫酸钠、硫化亚铁等还原剂将Cr(VI)还原为Cr(III),或
(2)通过离子交换反应使污染物形成沉淀,降低迁移性,如使用磷酸盐、硫化物药剂处理铅污染土壤。
2.技术应用
2.1工艺流程
图1 施工组织设计图
2.2 主要设备
通过土壤混合装置,对要修复的土壤进行混合。
如下图:
图 2 土壤混合装置3.工程模拟
3.1模拟工程概况
规划用地类型:居住用地
占地面积:840亩
主营业务:自行设计、制造、安装的全循环尿素生产样板厂;生产多孔粒状硝酸铵;总氨年生产能力可达到24万吨。
污染物:砷
场地分布平面图如下(图3):
图3 场地分布平面图
将场地分为A-G7个区间,如下表:
区域编号区域围污染程度
A 西北角煤场中度污染区
B 北部煤场中度污染区
重度污染区
C 净化车间、水煤气储罐、前段
压缩工序
D 水处理系统重度污染区
E 造气车间中度污染区
生活污染区
F 汽油库、机加工、变电站、金
属库、油漆库
G 其它区域轻度污染区
3.2 对场地进行调查以及评价
对场地进行初步调查,调查点分布如下(图4):
图 4 调查点分布图
采用高精度GPS确定原功能区边界,进行布点,全场完成采样点N个,确定场地主要污染物为As,并判断污染区域。
再必要的情况下对场地采取补充调查,补充调查模拟分布图如下(图5、6):
图 5 补充调查分布图(对红色区域进行补充调查)
图 6 补充调查详细分布图
通过调查评价结果如下:
(1)该化工厂土壤中砷污染较重。
居住情景下,致癌风险最高可达1.07×10-2,平均值超过5×10-4,远高于可接受水平。
(2)土壤中砷对人体的危害基本来自摄入及皮肤接触途径,后期修复管理时应主要考虑该途径。
(3)在用地开发情景下,砷对建筑工人的致癌风险最高达1.94×10-4,因此在场地修复和开发过程中要注意现场的污染预防。
(4)由于土壤中的重金属难以直接去除,因此控制暴露途径是降低环境风险,确保人体健康安全的重要手段。
3.3 处治方案
吸附在细土颗粒上的污染物从土体中分离出来。
洗涤水可以采用基本的浸出剂、表面活性剂或螯合剂,或通过调节pH值来去除有机物和重金属。
土壤和洗涤水在异位的水箱或其它处理单元中混合。
洗涤水和各种土壤组分通常采用重沉降分离(土壤修复目标值如下图7)。
图 7 土壤修复目标值
为保守起见,将各层土壤拟作为表土,并以10-6为致癌风险可接受限值,计算场地修复目标值为0.45mg/kg,与美国标准相近,表明模型计算具有合理性。
考虑到项目所在地土壤中砷的表土背景值为14.2±5.08 mg/kg(数据参考《中国土壤元素背景值》),因此采用RBCA计算的修复目标值显得过于保守。
此外,考虑到当地的经济发展水平,亦不建议用筛选值作为该场地的修复筛选值。
经过综合考虑建议采用我国新推出的《土壤环境质量标准(修订)》
(GB15618-2008,征求意见稿)中,居住用地二级环境质量标准(50 mg/kg),作为判定场地中污染区域的修复目标值。
通过小试,中试等步骤确定修复所需投加的修复药剂量,对污染修复场地进行污染修复。
现场采取不同的土样进行小试。
(图8)
图 8 采样土小试结果
中试:药剂投加量的确定土壤:砷全量为1412.71 mg/kg,原始浸出浓度为23.28 mg/L。
(图9)
图 9 中试药剂投放量和土体PH值变化
确定的修复技术:
(1)对于第一层污染土壤,采用固化/稳定化技术进行修复。
(2)基坑开挖过程中产生的污染土壤,作为表层土壤进行修复,同样采用固化/稳定化技术进行修复。
基坑底板之下的污染土壤,结合混凝土底板进行原位阻隔。
(3)基坑之外的第二层污染土壤,采用HDPE膜等进行原位阻隔。
(4)固化/稳定化处理后土壤去向:根据场地开发利用规划,回填于硬化路面,利用硬化地面层。
(5)作为阻隔层,阻隔其与人的接触途径。
固化稳定化修复后的土壤杜绝与人体的直接接触。
4. 总结
固化/稳定化技术发展初期,受限于科学水平和机理了解,固化/稳定化药剂以较为简单的固化作用为主。
随着对药剂与污染物作用机理探索的深入,固化/稳定化药剂逐渐向稳定性好、用量少、易于使用的稳定化方向进行。
在我国固化、稳定化技术好需要进行大力的推广,也会成为主流的处理技术。
[1]引自——发生主编,《污染场地术语手册》。