工業(yè)廢棄地重金屬污染土壤化學(xué)淋洗修復(fù)研究及工程示范.pdf

1、隨著城市經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，在各地產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和城市布局調(diào)整中出現(xiàn)了許多工業(yè)企業(yè)遺留地塊的重金屬污染問題。有一些廠區(qū)由于土壤污染比較嚴(yán)重，在土地的重新利用上存在著很多爭議，有的廢棄廠區(qū)閑置至今。嚴(yán)重的土壤污染已經(jīng)成為制約城市地區(qū)土地可持續(xù)開發(fā)利用的主要因素。城市污染土地的處理一般要求時(shí)間較短，而土壤淋洗技術(shù)是利用淋洗液將重金屬從土壤中置換出來的技術(shù)，正以其廣泛的適應(yīng)性和快速性而被廣泛地在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究并且應(yīng)用于野外實(shí)際治理中。本論文研究的目的是

2、以廣州氮肥廠、從化電鍍廠廢棄土壤作為對象，研究多種重金屬造成的污染土壤化學(xué)淋洗修復(fù)技術(shù)并展開工程示范。通過實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研究，對從化土壤展開淋洗劑的篩選工作，針對廣氮土壤污染特點(diǎn)展開組合分步淋洗的研究討論，研究及探索淋洗劑與土壤的洗出機(jī)理，并展開淋洗劑回收等工作的研究。通過試點(diǎn)工程示范，為制定污染土壤修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)提供技術(shù)上的支持，為在更大范圍內(nèi)修復(fù)污染土壤儲(chǔ)備工程技術(shù)和積累經(jīng)驗(yàn)。主要研究結(jié)果如下： (1)分別采用清水、無機(jī)酸(1 M)、天

3、然有機(jī)酸(0.1 M)、人工螯合劑(0.01 M)對從化室內(nèi)混合土樣淋洗。振蕩淋洗24小時(shí)后結(jié)果表明：清水對從化Cr，Cu，Ni，Pb，Zn的去除率很低(<6％)，相比其他無機(jī)酸，HCl對重金屬有較好的去除效率，對Cr，Cu，Ni，Pb，Zn的去除率分別為43.3，68.5，71.4，39.6，62.9％。對五種重金屬來說，總的處理效率為HC1>HNO3>H2SO4。對比三種有機(jī)酸，0.1 M檸檬酸對Cr，Cu，Ni，Zn四種重金屬的去

4、除效果相對較好，去除率分別為：23.1，36.4，33.8，56.9％.而對鉛的去除率較低，只有10.6％。0.1 M醋酸對五種重金屬的去除效果比檸檬酸較低，其中對Pb的去除率很低，只有0.07％。對0.1 M草酸而言，除對Cr有27.6％的去除之外，對其他元素的去除率都相當(dāng)?shù)汀ＨN螯合劑EDTA，NTA，DTPA對五種重金屬去除能力較高，其中對Zn的去除能力都高于對其他元素。對Cr的去除達(dá)到16.7～18.6％，具有一定的去除效果。

5、 (2)對廣氮土壤污染，經(jīng)24小時(shí)的淋洗，Na2EDTA對重金屬陽離子Cu，Pb，Zn，Cd有較高的去除率，但對As去除率不高。相反，草酸能夠去除較多的As，Cd，Cu，Zn但對Pb去除率很低。EDTA、草酸、KI三種淋洗劑單獨(dú)使用都無法完全去除研究土壤的各種重金屬。本章采用三種淋洗劑的組合分步方法：利用EDTA對Cd，Cu，Pb，Zn的去除，草酸對As，Cd，Cu，Zn的去除，KI對汞的去除來實(shí)現(xiàn)對污染土壤各種重金屬的修復(fù)。按順

6、序分別用三種試劑進(jìn)行連續(xù)提取后，對各種重金屬的累計(jì)去除率為：As49.9％，Cd47.9％，Cu73.1％，Pb26.7％，Zn40.1％，Hg40.1％。處理后土壤中的各種重金屬的含量達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。 (3)對洗出液采用加入Na2S生成硫化物沉淀的方法，能有效去除洗出液中Cr，Cu，Pb，Zn，但不能去除洗出液中Ni。因?yàn)镋DTA洗出液為弱酸性，加入Na2S后易生成H2S，因此需先將洗出液的PH調(diào)為堿性。采用FeCl3-NaOH

7、堿性沉淀法比Na2HPO4沉淀法操作更簡便，且當(dāng)pH=13時(shí)效果也更好。堿性沉淀法中[FeCl3]/[EDTA]=1對Cr，Ni的效果偏低，而Cu，Pb，Zn的去除率達(dá)78％以上。綜合各種因素，我們采用堿性沉淀法([FeCl3]/[EDTA]=1，調(diào)pH=13)的方式進(jìn)行洗出液的處理回收。 (4) Na，EDTA洗出了大量的Ca(379.72 mg L-1)，而草酸對Ca的洗出則很低(15.86 mg L-1)。淋洗24小時(shí)后，

8、草酸比EDTA能溶解更多的鐵氧化物。在洗出液中，更高濃度的砷總是伴以更高濃度的Al，F(xiàn)e。草酸能有效洗出砷可能主要?dú)w功于對Fe/Al氧化物的溶解，通過三種組合方法處理結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)砷的釋放與Fe，Al的釋放呈明顯正線性相關(guān)(p<0.01，n=12)，相關(guān)系數(shù)(r)分別為0.942，0.920。總體而言，BCR形態(tài)分析方法對重金屬的去除基本上能提供較好的解釋，廣氮原土中Cd，Pb的殘?jiān)鼞B(tài)較高，Cu殘?jiān)鼞B(tài)較低，Zn殘?jiān)鼞B(tài)適中。殘?jiān)鼞B(tài)所占比例

9、與EDTA，草酸處理時(shí)的重金屬去除率有較好的對應(yīng)。按Jackson分級(jí)，草酸處理時(shí)對As的去除率為59.92％，其中的As洗出主要來源于Fe—As，Ca—As，Res—As三部分。Fe—As由原來的30.90％降為12.64％，Ca—As由原來的21.51％降為5.52％，Res—As由原來的43.08％降為22.30％。這也證明草酸能有效洗出砷主要?dú)w功于對Fe/Al氧化物的溶解。 (5)根據(jù)室內(nèi)研究結(jié)果，設(shè)計(jì)淋洗工藝并在從化修

10、復(fù)場地展開工程示范。工藝過程主要包括：挖土及晾土、濕式篩分及破氰、粗粒清洗、細(xì)粒淋洗、凈土壓濾、淋洗劑處理及預(yù)處理、污泥壓濾、凈土回填及污泥外運(yùn)等。對比野外處理結(jié)果，發(fā)現(xiàn)野外對Cu，Zn的去降效果比室內(nèi)較高，其他則比室內(nèi)略低。原有的土壤經(jīng)過篩分處理后分別產(chǎn)生石塊、粗砂(>2mm)細(xì)沙、泥等幾個(gè)部分。對粗砂(>2mm)、細(xì)沙、泥分別進(jìn)行毒性浸出實(shí)驗(yàn)。對23個(gè)細(xì)沙土樣，有2個(gè)樣品的Cr略有超標(biāo)，3個(gè)樣品的Ni略有超標(biāo)，其他元素所有樣品均沒有