糖蜜在鉻污染土壤修復(fù)中的用途及修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種糖蜜在鉻污染土壤修復(fù)中的用途及修復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)鉻污染場地多且分布廣泛，如鍍鉻廠、皮革廠、鉻鹽廠等，尤其歷史遺留場地受污染時(shí)間較長，場地中污染物的含量高，易向周圍擴(kuò)散，給當(dāng)?shù)丨h(huán)境質(zhì)量和人體健康帶來巨大威脅。鉻污染場地的污染土壤一般污染較重，且埋深大，成為土壤修復(fù)攻克的難點(diǎn)。鉻污染土壤修復(fù)主要有兩種途徑:一是改變土壤中鉻的存在形態(tài)，使其在環(huán)境中的迀移性和生物可利用性降低，如固化技術(shù)、還原穩(wěn)定化技術(shù)、玻璃化技術(shù)等；二是從土壤中去除鉻，使其剩余濃度達(dá)到修復(fù)目標(biāo)值，如土壤淋洗技術(shù)、電動(dòng)修復(fù)技術(shù)、植物修復(fù)技術(shù)等。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，修復(fù)藥劑主要為硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨或焦亞硫酸鈉，這些材料成本高、效率低且修復(fù)完成后土壤品質(zhì)容易受到損傷；采用的修復(fù)技術(shù)主要為固化/穩(wěn)定化、土壤淋洗、電動(dòng)修復(fù)、植物修復(fù)或微生物修復(fù)技術(shù)等。
[0004]固化技術(shù)如公開號為“CN 101862749 A”，發(fā)明名稱為“受鉻渣污染土壤的修復(fù)方法”的專利中，對受污染的土壤進(jìn)行干燥處理，并進(jìn)行破碎和研磨處理，再進(jìn)行固化穩(wěn)定化，操作繁瑣，耗時(shí)較長，質(zhì)量控制存在難點(diǎn)，且固化材料使用水泥、石灰、草木灰等，PH較高，對Cr (VI)固化效果較差，一般僅僅使用固化技術(shù)很難達(dá)到Cr (VI)污染風(fēng)險(xiǎn)控制。
[0005]土壤淋洗技術(shù)如公開號為“CN 101708501A”，發(fā)明名稱為“鉻污染土壤兩級逆流洗滌加藥劑穩(wěn)定化組合修復(fù)方法”的專利，其具有自身的局限性:(I)不適用于滲透性比較差、質(zhì)地比較粘重的土壤；(2)很可能導(dǎo)致污染物水平或垂直擴(kuò)散；(3)淋洗出的廢液存在回收與后處理問題，同時(shí)其處理時(shí)間很長，所使用的表面活性劑可能殘留在含水層中，易造成二次污染；(4)無法在實(shí)際修復(fù)工程中大面積使用，效果相對較好的淋洗劑造價(jià)高，在設(shè)備調(diào)試、運(yùn)輸、耗電等方面，勢必影響其修復(fù)周期及修復(fù)成本。
[0006]電動(dòng)修復(fù)技術(shù)如公開號為“CN 102240667 B”，發(fā)明名稱為“銘污染土壤及地下水電動(dòng)修復(fù)及還原解毒方法”的專利，主要適用于低滲透性土壤，且存在較多限制因素，在工程實(shí)施過程中難以把握其可控性。國內(nèi)對鉻污染土壤的電動(dòng)修復(fù)研宄是在近幾年才有零星報(bào)道，且未見到進(jìn)行場地試驗(yàn)的報(bào)道。電動(dòng)電修復(fù)最大的技術(shù)缺點(diǎn)是成本較高，操作復(fù)雜，當(dāng)前，在工程實(shí)踐中難以得到廣泛應(yīng)用。
[0007]植物或微生物修復(fù)技術(shù)如公開號為“CN 102941224 B”，發(fā)明名稱為“一種受污染土壤中六價(jià)鉻的生物解毒方法”的專利等，植物修復(fù)的限制因素主要有:(I)修復(fù)植物對污染物質(zhì)耐性的限制；(2)修復(fù)的深度有限，一般僅限于表層土壤的修復(fù)；(3)植物生長需要適宜的環(huán)境條件，溫度過低或其他生長條件難于滿足的地區(qū)難于使用；(4)修復(fù)植物生長周期一般較長，難以滿足快速修復(fù)污染土壤的需求等；(5)修復(fù)后含大量Cr (VI)污染物的植物處置問題目前沒有明確的解決辦法。微生物修復(fù)目前處于研宄階段且沒有系統(tǒng)研宄，應(yīng)用于大規(guī)模工程還有待考證，其雖屬于綠色環(huán)保修復(fù)，但微生物修復(fù)周期長，難以滿足快速修復(fù)污染土壤的需求等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明目的在于提供一種糖蜜在鉻污染土壤修復(fù)中的用途及修復(fù)方法，解決現(xiàn)有鉻污染土壤修復(fù)技術(shù)采用的修復(fù)藥劑穩(wěn)定化效果不好、且藥劑投加比較高、修復(fù)后穩(wěn)定性差、容易引起二次污染的技術(shù)難題；還解決現(xiàn)有修復(fù)藥劑容易引入過多降低土壤質(zhì)量的離子、導(dǎo)致修復(fù)后土壤增容比較大、不利于后續(xù)開發(fā)利用的問題；此外，還解決現(xiàn)有修復(fù)技術(shù)操作復(fù)雜、修復(fù)藥劑成本高、不適用于大規(guī)模土壤修復(fù)應(yīng)用的技術(shù)難題。
[0009]為達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
提供一種糖蜜在鉻污染土壤修復(fù)中的用途，用糖蜜進(jìn)行鉻污染土壤修復(fù)的方法包括如下步驟:
步驟一、鉻污染土壤的預(yù)處理:采用異位修復(fù)，在開挖鉻污染土壤后即進(jìn)行篩分，將建筑渣塊篩出，確保后續(xù)藥劑修復(fù)效果；
步驟二、糖蜜藥劑的制備:市場采購糖蜜或自制糖蜜作為糖蜜藥劑，確保所用糖蜜的質(zhì)量均勻穩(wěn)定；
步驟三、確定糖蜜藥劑的投加量:取少量糖蜜進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)確定糖蜜投加比例；
步驟四、污染土壤和糖蜜藥劑的混合:將鉻污染土壤與糖蜜藥劑攪拌，確保糖蜜藥劑和污染土充分混合均勻，堆置在反應(yīng)池中；
步驟五、污染土壤和糖蜜藥劑的反應(yīng):反應(yīng)階段，糖蜜作為電子供體，在微生物作用下，使土壤環(huán)境保持為還原環(huán)境，土壤中Cr (VI)還原為Cr (III)，并與有機(jī)質(zhì)作用生成穩(wěn)定螯合物；
步驟六、修復(fù)后土壤的養(yǎng)護(hù):對修復(fù)后土壤進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，向堆體均勻布水，使土壤含水率保持為飽和含水率的80~90%，并用低密度聚乙烯防滲膜覆蓋養(yǎng)護(hù)；
步驟七、檢測土壤中鉻污染物濃度，直至檢測濃度達(dá)到修復(fù)目標(biāo)要求，利用糖蜜進(jìn)行的鉻污染土壤修復(fù)結(jié)束。
[0010]其中，優(yōu)選的，所述糖蜜為甘蔗糖蜜或甜菜糖蜜。
[0011]更優(yōu)選的，所述糖蜜中含42%?50%的多糖，3%?4%的可溶性膠體，8%?10%的礦物質(zhì)。
[0012]進(jìn)一步的，所述步驟二中，糖蜜的制作方法為:將提純的甘蔗汁或甜菜汁蒸濃，得到帶有晶體的糖膏，用離心機(jī)離心糖膏，分出結(jié)晶糖后和母液，將母液再次蒸濃后離心分離，得到的母液再次蒸濃后離心，循環(huán)重復(fù)，至無法再蒸濃結(jié)晶，此時(shí)得到的母液即為糖蜜。
[0013]進(jìn)一步的，所述步驟三中，糖蜜投加比為土壤濕重的O?15%，優(yōu)選為土壤濕重的1%?10%，更優(yōu)選為土壤濕重的3%?8%。
[0014]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述異位修復(fù)反應(yīng)池的底面和側(cè)面池壁自外而內(nèi)依次包括基礎(chǔ)層、膨潤土墊、高密度聚乙烯膜防滲層和長纖無紡?fù)凉げ迹诋愇恍迯?fù)反應(yīng)池的池體內(nèi)設(shè)置土壤堆體后，在堆體頂部鋪設(shè)水和藥劑的補(bǔ)充管網(wǎng)。
[0015]進(jìn)一步的，所述異位修復(fù)反應(yīng)池中，緊貼土壤堆體的上部還覆蓋有厚度0.075?
0.1lmm的低密度聚乙烯防滲膜，完整苫蓋土壤堆體，延伸至地面后的膜外沿超出開挖基坑邊界0.3?0.5 m。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢在于:
1、修復(fù)效率高、修復(fù)結(jié)果具有長期穩(wěn)定性:本發(fā)明提出用糖蜜進(jìn)行鉻污染土壤的修復(fù)，作為一種生物化學(xué)還原穩(wěn)定化修復(fù)方法，添加糖蜜藥劑，與污染土壤混合均勻，糖蜜藥劑作為生物化學(xué)還原藥劑，在微生物作用下，使土壤環(huán)境保持為還原環(huán)境，土壤中Cr (VI)還原為Cr (III)，并與有機(jī)質(zhì)作用生成穩(wěn)定螯合物，消除鉻污染物的健康風(fēng)險(xiǎn)；
2、生物修復(fù)作用加強(qiáng):糖蜜的添加為土壤中土著菌類微生物提供了有機(jī)碳源、微量元素，促進(jìn)了微生物的繁殖代謝，強(qiáng)化了微生物作用，進(jìn)一步加快了 Cr (VI)的轉(zhuǎn)換，土壤修復(fù)的效率大大提高，長期監(jiān)測結(jié)果表明，經(jīng)糖蜜修復(fù)后的鉻污染土壤Cr (VI)濃度處于較低水平，修復(fù)具有長期穩(wěn)定性；
3、修復(fù)藥劑糖蜜是一種生產(chǎn)廢料，來源廣泛、價(jià)格低廉、反應(yīng)速度快、效率高、環(huán)保且能保持長期穩(wěn)定，糖蜜主要成分為糖分和礦物元素，在微生物作用下大部分被分解利用，少量殘留。不引入陰、陽離子，修復(fù)后土壤結(jié)構(gòu)得到改善，有利于后續(xù)開發(fā)利用，符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求；
4、操作工序簡單，易于操作，可用于大規(guī)模工程實(shí)施，異位修復(fù)場地的獨(dú)特的防滲池體設(shè)計(jì)，有效防止二次污染。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明涉及的糖蜜用于鉻污染土壤修復(fù)的方法流程圖；
圖2是實(shí)施例步驟三的預(yù)實(shí)驗(yàn)中不同濃度糖蜜處理鉻污染土壤后土壤樣品中剩余Cr(VI)的濃度；
圖3是實(shí)施例步驟三的預(yù)實(shí)驗(yàn)中不同濃度糖蜜處理鉻污染土壤后的浸出總鉻濃度；
圖4是實(shí)施例步驟三的預(yù)實(shí)驗(yàn)中不同濃度糖蜜處理鉻污染土壤后的浸出Cr (VI)濃度；
圖5是實(shí)施例的糖蜜修復(fù)鉻污染土壤前后鉻污染土壤中的Cr (VI)濃度對比；
圖6是實(shí)施例的糖蜜修復(fù)鉻污染土壤前后鉻污染土壤的pH對比。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明采用異位修復(fù)方式，選擇來源廣泛、價(jià)格低廉的糖蜜作為Cr (VI)的還原藥劑，把土壤中Cr (VI)還原為Cr (III)，實(shí)現(xiàn)快速、高效地修復(fù)鉻污染土壤。所述糖蜜可以為甘蔗糖蜜或甜菜糖蜜，由市場采購，其中含42%?50%的多糖，3%?4%的可溶性膠體，8%?10%的礦物質(zhì)。
[0019]如圖1，具體步驟如下:
步驟一、鉻污染土壤的預(yù)處理:采用異位修復(fù)，在開挖鉻污染土壤后即進(jìn)行篩分，將建筑渣塊篩出，篩分待修復(fù)的鉻污染土壤，將粒徑大于5 cm的建筑渣塊篩出，確保后續(xù)藥劑修復(fù)效果。
[0020]步驟二、糖蜜藥劑的制備:市場采購糖蜜或自制糖蜜作為糖蜜藥劑，確保所用糖蜜的質(zhì)量均勻穩(wěn)定；糖蜜的制作方法為:將提純的甘蔗汁或甜菜汁蒸濃，得到帶有晶體的糖膏，用離心機(jī)離心糖膏，分出結(jié)晶糖后和母液，將母液再次蒸濃后離心分離，得到的母液再次蒸濃后離心，循環(huán)重復(fù)，至無法再蒸濃結(jié)晶，此時(shí)得到的母液即為糖