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探析电镀企业重金属污染场地土壤修复技术

北极星环境修复网  来源:和谐地质  作者:周闽敏等  2019/2/22 11:09:39  我要投稿  

北极星环境修复网讯:摘要:在经济快速发展时期,我国很多城市郊区的工业园有很多的电镀企业,其产生的重金属直接污染了所在区域的土壤。重金属污染土壤处理方向主要有两种,降低土壤中的重金属浓度;通过固化、稳定的方式实现重金属形态转变,降低其迁移性。本文分析了化学淋洗法、植物修复法、原位/异位固化稳定技术、水泥窑共处置法和安全填埋修复技术方案的优缺点,并对化学淋洗法和原位/异位固化稳定技术在我国电镀企业区重金属污染土壤处理中的应用进行了详细介绍,希望为我国在电镀企业周围土壤重金属污染修复提供借鉴意义。

关键词:电镀企业;重金属污染; 土壤修复技术

在经济快速发展时期,我国很多城市郊区的工业园有很多的电镀企业,其产生的重金属直接污染了所在区域的土壤。随着社会的不断发展,人们对生活环境和身体健康的关注度越来越高,很多高污染、高能耗的企业都进行了转型升级或搬迁,虽然土地空出来了,但是这些被重金属污染的土壤必须进行处理,才能再次进行流转利用,不然就会对人类健康带来重大的影响。要对重金属污染土壤进行处理,其处理方式主要有两种,降低土壤中的重金属浓度,从而符合相关毒性的标准要求,如采用淋洗法、植物修复技术、水泥窑共处置技术、微生物修复技术等;通过固化、稳定的方式实现重金属形态转变,降低其迁移性,如原位或异位的固化、稳定技术。固化/稳定修复技术在国外获得了广泛的引用,其具有处理速度快、效率高和成本低等特点,目前在国内也正在开展应用。本文将分析成熟和试验阶段的重重金属土壤修复技术,并对成熟的化学淋洗法和固化稳定技术在国内的实际应用进行详细介绍。

1 重金属污染土壤的修复方案

目前在国内外相对成熟高效的修复技术包括化学淋洗法、植物修复法、原位/异位固化稳定技术、水泥窑共处置法和安全填埋。

化学淋洗法在国外具有成熟的处理经验,主要是利用针对土壤中的重金属配制的化学液体与土壤进行充分搅拌反应,达到污染物与土壤分离的目的,其具有可处理复合污染物、效率高、环境影响小的优点,但是其处理成本高、处理的土质类型具有局限性。

植物修复技术主要是利用对重金属具有吸收作用的植物进行污染土壤的处理,该技术在美国有一定的市场占有率,约占到10%,但是在国内处于试验起步阶段。其具有可以大面积处理污染土壤和处理成本低的优点,但是其缺点也很明显,如植物无法做到同时对土壤中的多种重金属进行处理、吸附重金属的速度较慢、处理时间较长。

原位/异位固化稳定技术包含固化技术和稳定技术两种处理方法。固化技术是指采用如水泥一类的物质对土壤进行硬化、包覆处理,使被污染的土壤形成大块状的物体,其处理工序包括三步,先采用固化剂与土壤;稳定技术是指采用硫化物、磷酸盐等化学物质处理污染的土壤,使土壤中污染物的毒性降低,或不具有移动性。固化稳定技术在美国获得了广泛的应用,成功修复了很多汞、砷污染土壤,目前国内也有相关成功案例。该技术具有修复效率高、处理成本相对较低、对环境影响较小的优点,缺点是没有除去土壤中的重金属。

水泥窑共处置技术主要是利用水泥窑的高温、单批次处理量大、成本低等优点进行污染土壤的无害化处理,利用水泥窑处理危险废物、污泥、垃圾等已具有了一定的经验,但是在处理重金属污染土壤方面,目前还是处理尝试阶段。该技术具有处理成本低、环境影响小的优点,但是确点是处理受水泥生产与排放限值、修复效率低。

安全填埋技术是指将污染的土壤进行挖掘,然后转移至具有填埋条件的场地。该技术在处理效率、成本、技术成熟度方面均具有优势,但是其没有去除土壤中的重金属,对填埋场周围存在着一定的污染风险,且处理量会受到填埋场处理能力的限制。

2 重金属污染土壤的修复技术的应用

目前,我国相关学者已开展了化学淋洗法、固化稳定技术在处理重金属污染土壤中的应用。许石豪等人以常州某搬迁电镀企业的原厂址为例,对污染土壤进行了固化稳定修复。其对电镀企业厂址土壤进行了分析,发现土壤污染的深度范围为地表至地表下2.5米的,因此选择在深度为0米至4米范围内进行样品采集,测试的结果表明铬、铜、铅、钡及镍五种重金属的含量分别为21200mg•kg-1、1936mg•kg-1、1459mg•kg-1、1913mg•kg-1、34900mg•kg-1,而目标修复值为154mg•kg-1、457mg•kg-1、300mg•kg-1、625mg•kg-1、97mg•kg-1。另外,对厂址的土质进行分析得出,地表至地表下20米深度的土层可以分为素填土、粘土、粉砂夹粉土、粉砂、粉质粘土、粘土六种。因此,通过对化学淋洗法、固化稳定技术、微生物修复技术比较,选择了采用异位固化稳定技术进行土壤修复,修复深度为3米,面积为500平方米。修复过程中使用的固化稳定剂是有生石灰、硫化钠、磷酸二氢钾、铝氧化物、水泥、铁粉等复配制得,其中石灰主要是用来调节土壤的PH值,硫化物、磷酸盐、氯氧化物等主要与重金属进行结合,水泥主要作为固化基料。其固化稳定处理工艺包括土壤预处理和稳定处理,预处理工序主要是完成土壤的破碎、筛分和含水率控制,土壤粒径和含水率控制范围分别为0.5cm~5cm和15%~30%;稳定处理主要是开展稳定剂添加、混合搅拌及土壤养护,其中稳定剂的添加量控制在3%-4.5%,混合阶段要保证土壤与稳定剂的充分混合接触,养护温度控制在15℃~25℃,时间为4~5周。

陈银合对无锡市某电镀企业的重金属污染土壤进行了分析,土壤中铬、铜、镍、铅、锌含量分别为18100 mg•kg-1、9460 mg•kg-1、1130 mg•kg-1、1650 mg•kg-1、720 mg•kg-1,污染非常严重,通过采集的样品对小麦、小白菜、蚯蚓的毒性研究表明,样品对小麦和小白菜均具有毒害作用,对蚯蚓有较强的毒性,其中的5个样品对蚯蚓表现出急性致死,2个样品表现出亚急性毒性。其选择《土壤环境质量标准》二级标准中的商业用地铬、铜、镍、铅、锌含量限制为修复目标,采用化学淋洗法对重度污染土壤进行处理。修复过程中采用化学淋洗法对重度污染土壤进行处理,采用固化稳定技术对中度和轻度污染土壤进行处理。化学淋洗法采用一级、二级联合的处理工艺,将重度污染的土壤进行一级淋洗,处理后合格的土壤进行自然干化,污水进入回收处理系统,不合格的土壤进入二级淋洗装置;二级淋洗处理后的土壤进行自然干化,污水也进入回收处理系统;一级、二级处理工序的污水在污水处理系统中处理合格后,回用至一级、二级处理工序,减少淋洗工艺中的用水量,剩余的含重金属污泥委托相关具有资质的单位处理。中、轻度污染土壤直接采用将土壤与固化、稳定药剂进行混合处理,合格的土壤用于回填或铺路,不合格土壤重复固化稳定处理,直至符合相关标准。

3 结论

随着社会的不断发展,人们对生活环境和身体健康的关注度越来越高,电镀企业重金属污染的土壤必须进行处理,才能再次进行流转利用,不然就会对人类健康带来重大的影响。本文详细分析了目前五种土壤修复技术的优缺点,其中化学淋洗法、固化稳定技术、安全填埋技术是成熟的技术,植物修复技术和水泥窑共处置技术还处于试验阶段。化学淋洗法可以处置复合污染土壤、修复效率高,但是成本较高,修复单价约2000~3000元/平米,并且不适用于粘土;固化稳定技术处理成本较低,修复单价约500~800元/平米,修复效率高,但是其无法将重金属从土壤中除掉;安全填埋技术修复效率高、处置成本相对较低,具体修复单价视工程而定,但是其要求填埋周边无敏感目标。同时本文对化学淋洗法和固化稳定技术在常州、无锡两个地方电镀企业污染土壤处理情况进行了详细介绍,包括其处理采用的固化稳定剂、处理工艺等,希望为以后的电镀企业周围的土壤重金属污染修复提供借鉴意义。

原标题:探析电镀企业重金属污染场地土壤修复技术

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