一種重金屬污染土固化穩(wěn)定劑的制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固體廢棄物再利用領(lǐng)域，尤其是針對(duì)重金屬污染土壤的固化穩(wěn)定化技術(shù)。具體為一種重金屬污染土固化穩(wěn)定劑的制備方法及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]土壤是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。隨著國(guó)家節(jié)能減排政策、城市建設(shè)擴(kuò)張、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局調(diào)整的需要，大量高能耗、高污染企業(yè)被關(guān)停整頓或是由市區(qū)迀至市郊。由于此類工廠如電鍍、皮革、冶煉企業(yè)年代較舊，生產(chǎn)設(shè)備老舊，“廢液、廢氣、廢渣〃排放設(shè)施不達(dá)標(biāo)，往往使企業(yè)所在場(chǎng)地受到嚴(yán)重污染。美國(guó)環(huán)境署將這些遭受大量重金屬、有機(jī)物污染的場(chǎng)地稱之為“棕色地塊”，具體包括了廢棄的工業(yè)用地、汽車(chē)加油站、廢棄的庫(kù)房、廢棄的可能含有害放射性物質(zhì)的居住建筑物等，這些地塊在不同程度上被工業(yè)廢物所污染，給人體健康和生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的威脅。根據(jù)全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查初步統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，我國(guó)污染場(chǎng)地及周邊土壤環(huán)境問(wèn)題相當(dāng)突出。受污染土壤主要集中在重污染行業(yè)企業(yè)、工業(yè)遺留場(chǎng)地、固廢堆放及處理處置場(chǎng)地、油田、礦區(qū)、污灌區(qū)、規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)、交通干線兩側(cè)及周邊地區(qū)。在我國(guó)各類污染中，上述高能耗、高污染工廠一企業(yè)所帶來(lái)的污染約占到70%，其產(chǎn)生的大量有毒有害物質(zhì)侵入地表后會(huì)破壞土體結(jié)構(gòu)性質(zhì)，會(huì)伴隨著地下水體的運(yùn)移而危害動(dòng)植物的生長(zhǎng)發(fā)育，并且通過(guò)生物鏈放大作用進(jìn)一步危害人類的生存安全。僅以土壤重金屬污染為例，全國(guó)每年就因重金屬污染而減產(chǎn)糧食1000多萬(wàn)噸，另外被重金屬污染的糧食每年也多達(dá)1200萬(wàn)噸。土壤污染具有典型的定時(shí)炸彈性質(zhì)，一旦大面積爆發(fā)，將會(huì)對(duì)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展造成難以估量的影響，因此，如何合理處置污染土壤成為當(dāng)前急需解決的問(wèn)題，開(kāi)展污染土壤處置技術(shù)研究刻不容緩。污染土壤的修復(fù)技術(shù)研究正在成為世界各國(guó)研究的重點(diǎn)，同樣也是我國(guó)在環(huán)保領(lǐng)域的一個(gè)重要課題和研究方向。
[0003]據(jù)我國(guó)農(nóng)業(yè)部進(jìn)行的全國(guó)污灌區(qū)調(diào)查，在約140萬(wàn)公頃的污水灌區(qū)中，遭受重金屬污染的土地面積占污水灌區(qū)面積的64.8%，其中輕度污染的占46.7%，中度污染的占9.7%。這些重金屬污染成分在地表積累沉積并隨地表水體和地下水系運(yùn)移，使目前全球土地面臨嚴(yán)重的重金屬污染威脅。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種制備重金屬污染土壤固化穩(wěn)定劑的方法，該方法利用農(nóng)村廢棄物、園林廢棄物等固體廢棄物，制備出可用于固化穩(wěn)定化重金屬污染土壤的藥劑，不僅解決困擾我國(guó)的固廢處理難題，而且可以以廢治廢，減少重金屬的迀移和在生態(tài)鏈中的富集。本發(fā)明針對(duì)重金屬污染土壤，采用將重金屬污染土與其他城市廢棄物聯(lián)合處理的方式，達(dá)到多種固體廢棄物同時(shí)處理的目的。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種重金屬污染土固化穩(wěn)定劑的制備方法，所述制備方法包括以下步驟: A、原料配比:將秸桿、植物皮殼、豆渣以I?4:2?3:2?3的質(zhì)量比混合，制備成混合物I;
B、熱解:將混合物I放入固定床熱解爐，控制電壓為150?180V，升溫速率控制為1?30°C/分鐘，加熱爐體溫度至600?700°C，加熱過(guò)程中同步通入氮?dú)?，氮?dú)鈮毫Ρ３衷?.05?
0.1MPa/s，使物料進(jìn)入熱解狀態(tài)，保持時(shí)間為I?5h，得到物料Π ;
C、將物料Π與白云石、高磷錳礦石及水泥窯尾回灰以I?5:1-3:1-3:2?3的質(zhì)量比混合，粉磨，得到重金屬污染土壤的固化穩(wěn)定劑。
[0006]進(jìn)一步的，步驟A中的植物殼皮為稻殼、果殼、堅(jiān)果殼及麩皮。
[0007 ]進(jìn)一步的，步驟A中秸桿的粉碎粒度為15?30mm、植物皮殼的粉碎粒度為5?1mm、豆渣的粒度為I?5mm。
[0008]進(jìn)一步的，步驟A中所述秸桿為玉米秸桿，所述植物殼皮為椰殼，所述玉米秸桿、椰殼及豆渣的質(zhì)量比為3:2:2。
[0009]所述重金屬污染土固化穩(wěn)定劑的使用方法，其特征在于:采用攪拌混合裝置以15?20轉(zhuǎn)/分鐘攪拌速度將所述重金屬污染土固化穩(wěn)定劑與重金屬污染土壤按照5%?10%質(zhì)量比拌合10分鐘后，經(jīng)過(guò)7?10天自然老化。
[0010]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:
1、原位固化穩(wěn)定化:采用攪拌混合裝置將該藥劑與重金屬污染土壤按照5%?10%重量比拌合后，經(jīng)過(guò)自然老化，重金屬的迀移性降低；
2、增加土壤的通透性能:添加藥劑后，土壤的通透性能增加了15%以上；
3、采用的原料是園林及農(nóng)業(yè)廢棄物，實(shí)現(xiàn)了以廢治廢。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1
通過(guò)以下步驟制備重金屬污染土壤的固化穩(wěn)定化藥劑:
A、原料配比:將秸桿、稻殼(果殼、麩皮、堅(jiān)果等)、豆渣按照I?4:2?3:2?3的比例混合，制備成混合物I;此配合比有助于將各種物料的粒徑合理搭配，得到大中小粒徑組合適宜的物料配合比。各成分最優(yōu)選的顆粒度為:稻桿為20_、植物皮殼為10_、豆渣的粒度為5_。
[0012]B、熱解:將混合物I放入固定床熱解爐，通入氮?dú)庵脫Q氣氛后，啟動(dòng)電源，控制電壓為150?180V，升溫速率控制為10?30度/分鐘，加熱爐體溫度至600?700度左右，加熱過(guò)程中同步通入氮?dú)?，氮?dú)鈮毫Ρ３衷?.05-0.1MPa/s，使物料進(jìn)入熱解狀態(tài)，保持時(shí)間為I?5h，得到物料Π ;
此步驟的作用是將配合好的物料脫除水分和氮硫等雜質(zhì)，得到物料均一、微孔排列合理的重金屬吸附物質(zhì)。此物質(zhì)中含有不同大小的微孔結(jié)構(gòu)，不僅能對(duì)重金屬起到吸附作用，而且可以增加土壤中的通透性能和保持水土能力。
[0013]C、將物料Π與脫硫石膏、高磷錳礦石及水泥窯尾回灰按照I?5:1?3:1?3:2?3的比例混合，粉磨至200目以下，得到重金屬污染土壤的固化穩(wěn)定劑。脫硫石膏、高磷錳礦石及水泥窯尾回灰互相組合，其主要作用是提高重金屬的穩(wěn)定化效果，此外，脫硫石膏及水泥窯尾回灰還可以提高土壤的固化性能。
[0014]實(shí)施例2
在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案并應(yīng)用。
[0015]將向日葵秸桿與花生殼及豆渣按照3:2:2的比例混合后，放入固定床熱解爐，通入氮?dú)庵脫Q氣氛后，啟動(dòng)電源，控制電壓為170V，升溫速率控制為25度/分鐘，加熱爐體溫度至600度，加熱過(guò)程中同步通入氮?dú)猓獨(dú)鈮毫Ρ３衷?.05MPa/s，使物料進(jìn)入熱解狀態(tài)，保持時(shí)間為2h后，再與白云石、高磷錳礦石及水泥窯尾回灰按照4:1:1:2的比例混合，粉磨至200目以下，得到重金屬污染土壤的固化穩(wěn)定劑。將此藥劑6%添加到浸出濃度超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3倍以上的含鉛重金屬污染土壤中，經(jīng)過(guò)7天自然老化，重金屬的浸出濃度降低65%以上，土壤的通透性能增加了 15%以上。
[0016]實(shí)施例3
在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案并應(yīng)用。
[0017]將小麥秸桿與杏仁及豆渣按照4:3:3的比例混合后，放入固定床熱解爐，通入氮?dú)庵脫Q氣氛后，啟動(dòng)電源，控制電壓為160V，升溫速率控制為10度/分鐘，加熱爐體溫度至650度，加熱過(guò)程中同步通入氮?dú)?，氮?dú)鈮毫Ρ３衷?.08MPa/s，使物料進(jìn)入熱解狀態(tài)，保持時(shí)間為2h后，再與白云石、高磷錳礦石及水泥窯尾回灰按照3:1:1:2的比例混合，粉磨至200目以下，得到重金屬污染土壤的固化穩(wěn)定劑。將此藥劑5%添加到浸出濃度超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)5倍以上的含鎘重金屬污染土壤中，經(jīng)過(guò)10天自然老化，重金屬的浸出濃度降低50%以上，土壤的通透性能增加了 20%以上。
[0018]實(shí)施例4
在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)選技術(shù)方案并應(yīng)用。
[0019]將玉米秸桿與椰殼及豆渣按照3:2:2的比例混合后，放入固定床熱解爐，通入氮?dú)庵脫Q氣氛后，啟動(dòng)電源，控制電壓為180V，升溫速率控制為20度/分鐘，加熱爐體溫度至700度，加熱過(guò)程中同步通入氮?dú)猓獨(dú)鈮毫Ρ３衷?.10MPa/s，使物料進(jìn)入熱解狀態(tài)，保持時(shí)間為3h后，再與白云石、高磷錳礦石及水泥窯尾回灰按照3:2:1:2的比例混合，粉磨至200目以下，得到重金屬污染土壤的固化穩(wěn)定化藥劑。將此藥劑5%添加到浸出濃度超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)7.8倍以上的含鋅重金屬污染土壤中，經(jīng)過(guò)10天自然老化，重金屬的浸出濃度降低75%以上，土壤的通透性能增加了 25%以上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種重金屬污染土固化穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于:所述制備方法包括以下步驟: A、原料配比:將秸桿、植物皮殼、豆渣以I?4:2?3:2?3的質(zhì)量比混合，制備成混合物I;B、熱解:將混合物I放入固定床熱解爐，控制電壓為150?180V，升溫速率控制為1?30°C/分鐘，加熱爐體溫度至600?700°C，加熱過(guò)程中同步通入氮?dú)猓獨(dú)鈮毫Ρ３衷?.05?0.1MPa/s，使物料進(jìn)入熱解狀態(tài)，保持時(shí)間為I?5h，得到物料Π ; C、將物料Π與白云石、高磷錳礦石及水泥窯尾回灰以I?5:1-3:1-3:2?3的質(zhì)量比混合，粉磨，得到重金屬污染土壤的固化穩(wěn)定劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟A中的植物殼皮為稻殼、果殼、堅(jiān)果殼及麩皮。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟A稻桿的粉碎粒度為15?30mm、植物皮殼的粉碎粒度為5?10mm、豆渣的粒度為I?5mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟A中所述秸桿為玉米秸桿，所述植物殼皮為椰殼，所述玉米秸桿、椰殼及豆渣的質(zhì)量比為3:2: 2。5.權(quán)利要求1中所述重金屬污染土固化穩(wěn)定劑的使用方法，其特征在于:采用攪拌混合裝置以15?20轉(zhuǎn)/分鐘攪拌速度將所述重金屬污染土固化穩(wěn)定劑與重金屬污染土壤按照5%?10%質(zhì)量比拌合10分鐘后，經(jīng)過(guò)7?10天自然老化。
【專利摘要】本發(fā)明為一種重金屬污染土固化穩(wěn)定劑的制備方法及其應(yīng)用，包括以下步驟：原料配比：將秸稈、植物皮殼、豆渣以1~4:2~3:2~3的質(zhì)量比混合，制備成混合物Ⅰ；熱解：將混合物Ⅰ放入固定床熱解爐，控制電壓為150~180V，升溫速率控制為10~30℃/分鐘，加熱爐體溫度至600~700℃，加熱過(guò)程中同步通入氮?dú)?，氮?dú)鈮毫Ρ３衷?.05~0.1MPa/s，使物料進(jìn)入熱解狀態(tài)，保持時(shí)間為1~5h，得到物料Ⅱ；將物料Ⅱ與白云石、高磷錳礦石及水泥窯尾回灰以1~5:1~3:1~3:2~3的質(zhì)量比混合，粉磨，得到重金屬污染土壤的固化穩(wěn)定劑。該方法利用農(nóng)村廢棄物、園林廢棄物等固體廢棄物，制備出可用于固化穩(wěn)定化重金屬污染土壤的藥劑，不僅解決困擾我國(guó)的固廢處理難題，而且以廢治廢，減少重金屬的遷移和在生態(tài)鏈中的富集。
【IPC分類】C09K17/40, A01B79/00, B09C1/08
【公開(kāi)號(hào)】CN105602574
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610144938
【發(fā)明人】李春萍, 田立柱, 葉勇, 姜雨生, 黃樂(lè)
【申請(qǐng)人】北京建筑材料科學(xué)研究總院有限公司, 北京金隅股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2016年3月15日