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2. 2 化学解毒技术
化学解毒技术是运用还原剂将土壤中高毒性的六价铬转化成低毒性三价铬的修复技术。陈森等运用硫酸亚铁修复了六价铬污染的土壤,结果表明硫酸亚铁溶液能很好的将土壤中六价铬还原为三价铬,并且再经过氢氧化钠稳定化处理后,土壤浸出液中六价铬大都未检出。Singh 等研究了纳米铁去除污染土壤中六价铬的实验,实验表明纳米铁对铬污染土的修复很有潜力。杨俊香研究了水溶液和土壤多相悬浮液中硫化钠还原Cr( Ⅵ) 的反应动力学及其影响因素,实验表明溶液酸度对总反应速率有着显著影响,并且土壤表面吸附的Fe( Ⅱ) 可以加速硫化物还原Cr( Ⅵ) 的反应。化学解毒技术在我国实际应用中运用的比较广泛,特别是在铬渣的处理上运用成熟,是很有潜力的铬污染修复技术。
2. 3 电动修复技术
电动修复技术是在向被污染的土壤系两端加上直流电极,土壤中的污染物就会在外加电场和电化学的共同作用下发生迁移进入电极的工作液里,使得污染物土壤分离达到去除的效果。卢静等研究的结果表明,在电动修复中,分别加入0. 1 mol /L 的柠檬酸和EDTA 后,土壤中铬的迁移率比不加络合剂提高约40%,迁移率有着明显提高,说明在电动修复中加入络合剂后能明显增加铬的迁移和富集。尹晋等研究的结果表明,对于不同价态的铬污染土壤,其电动修复效率不同,其中电动修复对六价铬的去除效果明显,而对三价铬的去除效率较低,经过电动修复后,铬的流动性和生态风险得到了降低。闫鹏飞等利用电动修复技术对红星化工厂铬渣污染黏土进行修复,实验5 d 后铬的最高去除率可达58. 26%。电动修复技术虽然在经济上是可行的,但是土壤环境复杂,常会出现与预期结构相反的情况,从而限制其运用。
2. 4 稳定化技术
稳定化包括植物稳定、微生物稳定、固化稳定等。植物稳定是利用超累积植物或耐重金属植物降低重金属的活动性,通过植物吸收和植物根际作用降低重金属的生物有效性。高月对铬污染土壤的植物稳定化技术做了相关研究,其研究表明黄菖蒲、紫花苜蓿、沙地柏在低浓度铬污染土壤中受到六价铬毒性作用影响较小,对土壤中六价铬有一定的去除作用。微生物稳定是通过提高本土菌种或接种特异工程菌对重金属的转化、钝化和富集作用来稳定土壤中的重金属,微生物法在铬处理上的研究主要集中在废水中Cr( Ⅵ) 的去除,比如运用生物转盘法、活性污泥法、厌氧生物法等处理含铬废水,但是在土壤修复方面的运用比较少见。固化稳定化技术是通过惰性基材把重金属囊封住,从而限制重金属迁移。Meegoda采用了硅土对铬污染土壤进行固定化修复,其土壤浸出液中六价铬的浓度可以从实验前的30 mg /L 降低到5 mg /L 以下。植物及微生物稳定化对土壤条件要求较高,受环境因素限制较大,所以适合一些低污染的铬污染场地的修复。固化稳定化技术保留的一个问题就是铬离子依然保存在土壤环境中,并可能随着环境条件的改变而使其生物有效性也发生变化,因此在使用过程中要进行多方面考虑。
3 化学解毒与稳定化联合技术修复铬污染土壤实例
3. 1 铬污染土壤场地概况
铬污染土壤场地位于山西省某化工厂原厂址,该化工厂是一家民营企业,已于2005 年10 月停产,其堆存的历史遗留铬渣超过8 万t 已于2012 年基本处理完毕。该场地由于受到铬渣的影响,其堆放场地下的土壤受到严重的铬污染,土壤中总铬含量为102 ~ 7 162 mg /kg,六价铬含量为9. 8 ~1 940 mg /kg。
3. 2 铬污染土壤治理
3. 2. 1 实验设备
运用原有场地的铬渣解毒装备经改装后应用于铬污染土壤的修复工作中,形成的工艺中含有以下主要设备: 球磨机、反应罐、熟化罐、压滤机、水循环设备、稳定化处理罐。
3. 2. 2 实验步骤
在需修复的铬污染场地上挖掘污染土50 t,送入球磨机湿磨,将铬污染土粉碎至100 目以上。进入反应罐前加入一定量的工艺循环水或清水调整固液比,用渣浆泵输送至酸化还原反应罐。边搅拌边加入硫酸进行酸化至pH 稳定在5 左右,再陆续加入2 t 的硫化钠,4t 硫酸亚铁,2t 焦亚硫酸钠,反应2 h,使溶出的六价铬还原为三价铬。待反应好后土壤浆料送至熟化罐中熟化12 h,检测土壤浆料中的铬含量,当还原好的土壤浆料经检验合格后进入压滤机进行压滤脱水。脱水后的解毒铬污染土混合先后拌入2 t 石灰、1 t 高岭土和1 t 膨润土,充分搅拌进行稳定化处置( 图1) 。
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