一种污染土壤的处理方法

技术领域

本发明涉及环保领域，具体涉及一种污染土壤的处理方法。

背景技术

导致土壤环境污染的原因复杂，主要包括工业污染、农业污染和生活污染物污染，相比于其他类环境污染问题，突然污染具有隐蔽性、累积性、长期性以及难恢复性等特点。目前，针对污染土壤的有效修复措施包括化学修复、物理修复、生物修复，其中，物理修复利用物理学原理及相关工程技术清除、转化土壤中污染物质的一类技术手段，具体包括换土法、焚烧法，生物修复指以生物为主体来持续吸收、降解、转化土壤中的物质，以逐渐降低土壤中污染物的含量，最终实现修复受污染土壤的目的，具体包括微生物修复技术、植物修复技术，化学修复依据化学分解或固定反应原理，向污染土壤中添加特定物质，从而改变土壤污染物结构，将其分解为无污染物质，或有效降低污染物迁移性与毒性，具体包括淋洗技术以及溶剂浸提技术。

在众多修复方法中，化学修复技术由于修复周期短、修复效果好的特点被广泛使用，例如专利CN111940495A公开了一种重金属污染土壤的处理方法，具体包括以下步骤：a)将重金属污染土壤和植物浸提液混合，造粒，得到微球团；所述植物浸提液中含有羧基、羟基和多环烃基；b)将所述微球团筑堆，得到微球堆；c)对所述微球堆进行淋洗，得到处理后土壤。该方法无需使用高端的破碎筛分、固液分离设备，也不用考虑土壤细粒的固化/稳定化处理和回填，成本较低。但发明处理重金属污染土壤的方法采用淋洗法，需要消耗大量的水资源，同时，淋洗出的液体含有较高含量重金属，又会进一步造成水体污染。

针对淋洗法或溶剂浸提技术存在的二次污染问题，现有技术如专利CN102601108A公开了一种砷污染土壤的处理方法，具体包括如下步骤：将污染土壤和NaOH溶液混合形成半固态体系，在半固态体系下对土壤中的低价砷进行氧化处理；向氧化处理后的污染土壤中加入铁盐混合搅拌反应。该处理方法通过将被污染的土壤与NaOH溶液进行搅拌混合形成半固态体系，在半固态体系中、碱性条件下对低价砷进行氧化，然后再用铁盐结合五价砷生成稳定的化合物砷酸铁。该发明不需要将砷完全浸出即可完成砷污染土壤的处理，对处理后的土壤进行浸出毒性试验，浸出液中砷含量低于1mg/L，符合国家标准。再如专利CN104070056A公开了一种重金属污染土壤的稳定化处理方法，具体包括以下步骤：(1)挖掘重金属污染土壤，晾晒干燥后投入球磨机，同时投加质量分数为0.4～1％的粘土矿物，进行球磨；(2)步骤(1)中的球磨结束后再向球磨机内添加质量分数为0.2～0.8％的钙盐和质量分数为0.02～0.2％的表面活性剂，球磨机内的土壤继续滚动碾磨10～20min，调节土壤含水率；(3)将步骤(2)处理后的土壤回填至基坑中，夯实。该发明的方法采用物理冲击、粘结的方法，将外源性的重金属污染物包裹稳定化于土壤团粒内部，减少重金属的释放，以达到稳定化的效果。

针对现有技术存在的问题，寻找一种环境污染小、能够有效处理污染土壤的处理方法十分必要。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种污染土壤的处理方法，该处理方法简单、高效且成本低，能够有效固定重金属如铬、铅、镍，处理后的土壤中重金属的释放可能性降低，且不会造成二次污染。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种污染土壤的处理方法，包括以下步骤：

(1)将土壤粉碎、过筛；

(2)将过筛后的土壤与固化剂混合后，加入物料A，继续混合；

(3)将步骤(2)得到的土壤和水混合后，得到混合物，将混合物挤压成型、干燥；

所述固化剂包括膨润土、氧化铁和硅藻土，所述物料A包括聚丙烯酰胺、甲壳素、秸秆和植物浸提液。

进一步地，按重量份数计，所述固化剂包括20-30份膨润土、3-5份氧化铁和10-15份硅藻土。

优选地，按重量份数计，所述固化剂包括25份膨润土、4份氧化铁和12份硅藻土。

进一步地，按重量份数计，所述物料A包括1-3份聚丙烯酰胺、3-6份甲壳素、5-10份秸秆和1-2份植物浸提液。

优选地，按重量份数计，所述物料A包括2份聚丙烯酰胺、5份甲壳素、8份秸秆和1.5份植物浸提液。

进一步地，所述固化剂的制备方法包括：将膨润土、氧化铁和硅藻土混合即得；所述物料A的制备方法包括，将聚丙烯酰胺、甲壳素、秸秆和植物浸提液混合即得。

进一步地，步骤(1)中所述过筛的目数为90-110目；优选为100目。

进一步地，步骤(2)中所述土壤和固化剂的重量比为(70-100):(1-5)，所述土壤和物料A的重量比为(70-100):(0.5-1)。

优选地，步骤(2)中所述土壤和固化剂的重量比为30:1，所述土壤和物料A的重量比为90:1。

进一步地，步骤(3)中所述混合物的含水量为10-15％；优选为12％。

进一步地，步骤(3)中所述挤压的压力为400-500MPa；优选为450MPa。

进一步地，所述植物浸提液为无患子果皮和浒苔浸提液。

进一步地，所述无患子果皮和浒苔的重量比为1:(5-10)，优选为1:6。

进一步地，所述无患子果皮和浒苔浸提液的制备方法包括以下步骤：

将干燥的无患子果皮和浒苔粉碎，加入至水中浸泡1h(固液比为100g：1L)，大火转小火煎煮1-2h，过滤得到提取液，将提取液浓缩至相对密度为1.5(50℃)即得。

进一步地，所述处理方法能够用于处理土壤中的重金属。

进一步地，所述重金属包括但不限于铬、铅、镍中的一种或多种。

进一步地，土壤在经过所述处理方法处理后可回填至基坑，亦可制备获得烧结砖进行再利用。

本发明所取得的技术效果是：

本发明的处理方法通过在受污染的土壤中加入固化剂以及特定稳定性物料的方式，对土壤进行处理，处理方法简单、高效且成本低。该处理方法通过加入少量固化剂以及物料A(即聚丙烯酰胺、甲壳素、秸秆和植物浸提液，主要起到稳定化作用)，其中植物浸提液选用无患子果皮和浒苔浸提液，充分利用植物提取物中的成分，更为环保且后期避免了淋洗操作，不会造成二次污染。本发明中的处理方法能够有效固定重金属如铬、铅、镍，处理后的土壤中重金属的释放可能性降低，处理后的土壤可进行回填亦可根据实际需求制备烧结砖进行二次利用，此外，浒苔的利用也对废物资源化利用方向具有重要的意义。

附图说明

图1为经由各实施例和对比例处理方法处理后土壤不同时间的砷浸出浓度。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。

当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。

值得说明的是，本发明中使用的原料均为普通市售产品，因此对其来源不做具体限定。

实施例1

一种污染土壤的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将土壤粉碎、过90目筛；

(2)将过筛后的土壤与固化剂混合后，加入物料A，继续混合，其中，土壤和固化剂的重量比为70:1，土壤和物料A的重量比为70:0.5；

(3)将步骤(2)得到的土壤和水混合后，得到混合物(混合物含水量调整为10％)，将混合物挤压成型(压力为400MPa)、干燥；

其中，固化剂包括20份膨润土、3份氧化铁和10份硅藻土，制备方法为：将膨润土、氧化铁和硅藻土混合即得。物料A包括1份聚丙烯酰胺、3份甲壳素、5份秸秆和1份无患子果皮和浒苔浸提液，制备方法为：将聚丙烯酰胺、甲壳素、秸秆和植物浸提液混合即得。无患子果皮和浒苔浸提液的制备方法包括以下步骤：将重量比为1:5的干燥的无患子果皮和浒苔粉碎，加入至水中浸泡1h(固液比为100g：1L)，大火转小火煎煮1h，过滤得到提取液，将提取液浓缩至相对密度为1.5(50℃)即得。

实施例2

一种污染土壤的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将土壤粉碎、过110目筛；

(2)将过筛后的土壤与固化剂混合后，加入物料A，继续混合，其中，土壤和固化剂的重量比为100:5，土壤和物料A的重量比为100:1；

(3)将步骤(2)得到的土壤和水混合后，得到混合物(混合物含水量调整为15％)，将混合物挤压成型(压力为500MPa)、干燥；

其中，固化剂包括30份膨润土、5份氧化铁和15份硅藻土，制备方法为：将膨润土、氧化铁和硅藻土混合即得。物料A包括3份聚丙烯酰胺、6份甲壳素、10份秸秆和2份无患子果皮和浒苔浸提液，制备方法为：将聚丙烯酰胺、甲壳素、秸秆和植物浸提液混合即得。无患子果皮和浒苔浸提液的制备方法包括以下步骤：将重量比为1:10的干燥的无患子果皮和浒苔粉碎，加入至水中浸泡1h(固液比为100g：1L)，大火转小火煎煮2h，过滤得到提取液，将提取液浓缩至相对密度为1.5(50℃)即得。

实施例3

一种污染土壤的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将土壤粉碎、过100目筛；

(2)将过筛后的土壤与固化剂混合后，加入物料A，继续混合，其中，土壤和固化剂的重量比为30:1，土壤和物料A的重量比为90:1；

(3)将步骤(2)得到的土壤和水混合后，得到混合物(混合物含水量调整为12％)，将混合物挤压成型(压力为450MPa)、干燥；

其中，固化剂包括25份膨润土、4份氧化铁和12份硅藻土，制备方法为：将膨润土、氧化铁和硅藻土混合即得。物料A包括2份聚丙烯酰胺、5份甲壳素、8份秸秆和1.5份无患子果皮和浒苔浸提液，制备方法为：将聚丙烯酰胺、甲壳素、秸秆和植物浸提液混合即得。无患子果皮和浒苔浸提液的制备方法包括以下步骤：将重量比为1:6的干燥的无患子果皮和浒苔粉碎，加入至水中浸泡1h(固液比为100g：1L)，大火转小火煎煮1.5h，过滤得到提取液，将提取液浓缩至相对密度为1.5(50℃)即得。

对比例1

与实施例3的区别仅在于，植物浸提液为无患子果皮浸提液(用量与实施例3中无患子果皮和浒苔浸提液用量一致，制备方法包括以下步骤：将重量比为1:6的干燥的无患子果皮粉碎，加入至水中浸泡1h(固液比为100g：1L)，大火转小火煎煮1.5h，过滤得到提取液，将提取液浓缩至相对密度为1.5(50℃)即得)。

对比例2

与实施例3的区别仅在于，植物浸提液为浒苔浸提液(用量与实施例3中皮和无患子果浒苔浸提液用量一致，制备方法包括以下步骤：将重量比为1:6的干燥的浒苔粉碎，加入至水中浸泡1h(固液比为100g：1L)，大火转小火煎煮1.5h，过滤得到提取液，将提取液浓缩至相对密度为1.5(50℃)即得)。

对比例3

与实施例3的区别仅在于。固化剂为25份膨润土、4份氧化铁和12份粉煤灰，物料A为2份聚丙烯酰胺、5份硼酸、8份秸秆和1.5份无患子果皮和杜氏藻浸提液(浸提液的制备方法同实施例3，区别仅在于将浒苔替换为杜氏藻)。本发明中处理方法对砷的影响情况试验

1.试验材料：

土壤选自黄壤(采自贵州贵阳，采样后自然风干，去除植物根茎、碎石等杂物，搅拌均匀)，土壤理化性质如下表所示：

表1采样土壤理化性质

纯水、浓硫酸(优级纯，ρ＝1.84g/ml)、浓硝酸(优级纯，ρ＝1.42g/ml)、稀硝酸(由浓硝酸稀释配制)；

浸提剂具体为将质量比为2:1的浓硫酸和浓硝酸混合液加入到试剂水(1L水约2滴混合液)中，使pH＝3.20±0.05。

2.砷污染土壤制备

配制浓度为150mg/L的亚砷酸钠溶液，加入至过100目筛的土壤中，水和土壤的重量比为2:1。25℃条件下吸持4天，将土壤使用纯水清洗后干燥备用。经检测，自然土壤中总砷含量为18.35mg/kg，砷污染土壤中总砷含量为145.26mg/kg。

试验1：稳定化率评价

浸提方法具体为：分别取处理前和各实施例和对比例处理方法处理后的砷污染土壤100g，置于2L的提取瓶中，根据样品含水率按照固液比＝10L：1kg计算出浸提液体积，将浸提剂与各组样品混合，25℃条件下震荡20h，过0.5mm滤膜，使用稀硝酸淋洗过滤装置和滤膜，弃去淋洗液，过滤并收集浸出液，在4℃条件下保存并使用ICP-MS检测，计算砷的稳定化率，计算方法如下所示：

砷的稳定化率＝(处理前土壤中砷的浸出浓度-处理后土壤中砷的浸出浓度)/处理前土壤中砷的浸出浓度×100％。

将结果统计至表2中。

表2砷的稳定化率情况

由上表可知，本发明中的处理方法对于砷的稳定化率可达到90％以上，相比较之下，各对比例中砷的稳定化率明显低于各实施例，表明固化剂和物料A的具体成分对砷的稳定化率影响较大，其中，植物浸提液尤甚。

试验2：长效性试验评价

各实例组分别取5kg砷污染土壤，采用各实例的处理方法对土壤进行处理，在第10、30、60天时分别取样，样品冻干后过筛并研磨至100目，参照HJ/T299-2007的方法测定有效砷的浓度，各实施例和对比例处理方法处理后土壤不同时间的砷浸出浓度结果详见图1。

根据图1可知，本发明中实施例1-3的处理方法具有长效性，在第60天时，土壤中砷的浸出浓度仍能保持较低水平，第10天、30天、60天时砷的浸出浓度波动较小。相比较之下，对比例1-3中的处理方法的长效性较差，第60天时土壤浸出情况出现显著升高。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。