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化学淋洗和固化 / 稳定化技术修复重金属污染土壤

北极星环保网来源:安徽农业科学 陈银合2018/5/11 13:18:34我要投稿

北极星环保网讯:重金属是指密度等于或大于5的金属。重金属污染具有污染范围广、持续时间长、污染隐蔽性、无法被生物降解的特点,直接或间接地危害人类的健康和生命,如1956年日本水俣湾出现的轰动世界的“水俣病”就是由汞污染造成的。

近年来,随着区域经济不断转型,经济结构不断调整,位于城区内的企业开始“退城进园”,一批高污染、低产能的企业面临着搬迁、转型或者淘汰,遗留下来的污染土壤必须经过修复后方可进行流转再开发。

重金属污染土壤修复一直是国内外研究的热点课题,采用物理、化学和生物方法,通过以下途径对重金属污染土壤进行修复:

①通过稀释降低土壤中重金属的浓度;

②改变重金属形态使其固定或钝化,从而降低其在环境中的迁移性和生物可利用性;

③从土壤中去除重金属。国内土壤修复行业仍处于起步成长阶段,多数试点项目为城市搬迁厂区的场地污染治理,有机物污染场地的修复案例较多,重金属污染场地的修复案例并不多,很多重金属技术尚处于实验室研究阶段。

江苏省无锡市滨湖区内胡埭电镀厂土壤修复工程为江苏省首例重金属污染修复工程,2009年被列入国家重金属污染修复示范项目,并获得2010年国家重金属污染防治专项资金补助。笔者在分析原胡埭电镀厂土壤污染概况的基础上,确定了土壤修复标准、修复方案和验收标准,并分别利用化学淋洗法修复重度污染土壤和固化/稳定化技术修复中度和轻度污染土壤。

1研究区土壤污染概况

无锡市滨湖区内原胡埭电镀厂由于建设较早,环保重视不够,电镀废水未采取任何处理措施而直接排放,造成场地遭受严重污染。该厂关闭后作为商业用地开发,在开挖基坑时,发现基坑内水呈红色。经检测发现,土壤中Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量分别为18100、9460、1130、1650、720mg/kg,参照《土壤环境质量标准》(GB15618-1995),严重超标,土壤重金属污染十分严重。

现场采集7个污染土壤样品,通过小麦、小白菜和蚯蚓(赤子爱蚯蚓Eiseniafetida)对污染土壤进行动植物毒性研究。结果表明,7个土壤样品对小麦和小白菜均表现出一定的毒害作用,其中有2个土壤样品表现出极强的生物毒性;有5个样品对蚯蚓呈现出极强的急性致死效应,7天死亡率皆为100%,另外2个样品对蚯蚓呈现出一定的亚急性毒性,蚯蚓体内的蛋白质含量、过氧化氢酶(CAT)以及超氧化物歧化酶(SOD)活力值均受到不同程度的影响。因此,必须对该区重金属污染土壤进行修复后,才可作为商业用地开发。

2土壤修复标准及修复方案的确定

2.1修复标准

原胡埭电镀厂关闭后,场地作为商业用地开发,鉴于我国现行的土壤环境质量标准中没有商业用地土壤环境质量标准,经行业专家论证,场地开挖修复标准采用《土壤环境质量标准》(GB15618-2008)二级标准中的商业用地标准,即Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的标准值分别为800、500、200、600、700mg/kg。

2.2修复方案

重金属污染土壤修复方法主要有化学淋洗法、水泥窑共处置、固化/稳定化、植物修复及安全填埋技术。化学淋洗法是利用加入特殊化学成分的淋洗液去除土壤中污染物,通过水力学或机械搅动土壤颗粒,使污染物与土壤颗粒分离。土壤淋洗技术在发达国家30多年的成熟使用经验,可用于多种污染土壤。

水泥窑共处置是将污染土壤与水泥生料共处置,经过高温煅烧,可以将污染物分解或固定,达到无害化处置。因水泥窑具有处置量较大、成本较低等优势,国内有些城市已经采用水泥窑共处置技术处置危险废物、市政污泥和城市垃圾,个别水泥窑企业经过设备改造和技术论证,尝试处理污染土壤或污泥,并取得一些经验。这些经验对于制定我国危险废物与工业废物水泥窑共处置规范具有一定的启发和借鉴意义。

固化/稳定化技术包含两层含义:固化是指利用水泥一类的物质与土壤混合将污染物包被起来,使之呈颗粒状或大块状存在,进而使污染物处于相对稳定的状态,固化程序包含将污染土壤与固化剂混合,以使土壤硬化的过程,混合物干燥后形成硬块,可以在原地或转移到其他地点进行最终处置;稳定化是指利用磷酸盐、硫化物和碳酸盐等作为污染物稳定处理的反应剂,将有害化学物质转化成毒性较低或者迁移性较低的物质,使其不具有危害性或移动性。

国外采用稳定化/固化技术修复被汞和砷污染场地的工程应用案例很多,该技术也是美国超级基金修复场地最常用的5种处理方法之一,自1982年以来,采用该技术已经修复160多处场地。国内也有采用稳定化/固化技术修复重金属污染土壤。植物修复是利用特定植物(对特定重金属具有超累积能力)吸收土壤中的重金属,达到净化土壤的目的。

植物修复技术在污染土壤的修复领域使用较为广泛,该技术适用于大面积的污染场地修复,近年来在美国修复市场占有的比例在10%左右。植物修复技术是最便宜的修复技术之一,但超累积植物一般只能对某种特定的重金属具有超累积能力,对污染物较多的土壤修复则较为困难。

另外,因为植物吸收污染物的速度很慢,导致修复时间很长,因此这种技术适用于对土地修复时间没有严格限制的工程。安全填埋技术是将污染土壤清理后填埋至具有安全填埋条件的特定场地,使原有场地的土壤达到使用的要求,该技术未能最终去除土壤中污染物,对污染土壤。

安全填埋技术适用于的堆置、填埋场地存在环境风险小面积的污染场地修复,近年来在国内具有填埋场地条件的地区有实用案例。针对该区土壤重金属污染程度,根据不同修复技术的特点(表1),综合考虑经济因素、时间因素和空间因素以及技术可行性,鉴于无锡市范围内危险废物填埋场填埋能力的限制,无法消纳大量的污染土壤,最终确定修复方案为化学淋洗和固化/稳定化技术,即采用化学淋洗技术修复重度污染土壤,采用固化/稳定化技术修复中度和轻度污染土壤。

延伸阅读:

电子垃圾污染土壤淋洗处理技术

应用于重金属污染土壤植物修复中的植物种类

做土壤修复业务要具备哪些条件

中国铬渣污染场地土壤污染特征

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