一種鈣基液態(tài)固化劑及其原位固定釩污染土壤的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種鈣基液態(tài)固化劑及其 原位固定釩污染土壤的方法。 技術(shù)背景
[0002] 由于可以大幅提高鋼的強(qiáng)度、韌性、延展性和耐熱性，作為添加劑，大量的釩V被 應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)中。土壤中平均釩含量只有0. 01 %，與地殼表面和形成土壤的風(fēng)化巖中的 含量非常接近，在含釩礦石及氧化鐵分布密集區(qū)域的土壤中釩含量較高，一般以難溶性鹽 類形式存在。
[0003] 釩是某些動(dòng)物的必需營養(yǎng)元素，也在植物體內(nèi)的多種酶促反應(yīng)過程中起著重要作 用，但同時(shí)，釩化合物也有著較強(qiáng)的毒性及致癌作用，包括造成DNA損傷和細(xì)胞轉(zhuǎn)化等負(fù)面 的生物效應(yīng)。含釩礦物的開采、粉碎、燒結(jié)、煉鋼等系列工藝過程，均存在釩排入環(huán)境。排放 到水體和大氣中的釩最終往往匯集到土壤中，堆砌釩渣的滲濾液也會(huì)提高土壤釩含量，最 終造成土壤的釩污染。此外，石煤中還伴生了 Cr、Cd、Pb、Cu、Zn等重金屬，也會(huì)導(dǎo)致土壤中 伴生重金屬超標(biāo)。
[0004] 釩對(duì)人體存在健康風(fēng)險(xiǎn)，釩礦的開采加工等過程也已經(jīng)造成了對(duì)土壤的污染，但 是目前對(duì)釩的研宄較少，《國家危險(xiǎn)廢物名錄》中未列入釩渣，尚無針對(duì)釩污染土壤的修復(fù) 文獻(xiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種鈣基液態(tài)固化劑及其原 位固定釩污染土壤的方法，具有反應(yīng)充分，施工簡(jiǎn)單，適用酸性土壤等特點(diǎn)。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0007] -種鈣基液態(tài)固化劑，包括30. 0~40. 0份的固化劑A和0. 5~1. 0份的固化劑 B，固化劑A是將熟石灰、氯化鈣或磷酸二氫鈣，按照1. 0:20. 0~50. 0的質(zhì)量比與水混合制 成，固化劑B為含量40. 0%~50. 0%的工業(yè)級(jí)鈉水玻璃，所述份數(shù)為質(zhì)量份數(shù)。
[0008] 所述的鈣基液態(tài)固化劑原位固定釩污染土壤的方法，包括以下步驟：
[0009] 1)將固化劑A、固化劑B，按照30. 0~40. 0份、0. 5~1. 0份的質(zhì)量份數(shù)，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn) 行攪拌混合；
[0010] 2)對(duì)于污染深度在20. 0cm以內(nèi)的表層釩污染土壤，將步驟1)的混合漿料均勻噴 灑到土壤中，固化劑的用量為污染土壤質(zhì)量的30. 0%~40. 0%，換算為噴灑量為160. 0~ 220.0 L/m2,并進(jìn)行耕犁混合，耕犁深度為15. 0~20. 0cm，耕犁2~3遍，不定期補(bǔ)水，保持 含水率20. 0~30. 0%，保養(yǎng)5~7天，
[0011] 對(duì)于污染深度在20. 0cm~200. 0cm的深層釩污染土壤，在場(chǎng)地中布點(diǎn)打孔，每 1. OmX 1. 0m ~2. OmX 2. 0m 打一個(gè)灌注孔，孔直徑為 10. 0 ~20. 0cm，孔深 20. 0 ~200. 0cm， 將步驟1)的混合漿液進(jìn)行灌注，固化劑的用量為污染土壤質(zhì)量的30. 0%~40. 0%，換算為 每孔的灌注量為1500. 0~7500. 0L，不定期補(bǔ)水，保持含水率20. 0~30. 0 %，保養(yǎng)5~7 天。
[0012] 所述的f凡污染土壤中V含量在2000.0 mg/kg~7000.0 mg/kg，土壤pH在5. 0~ 7. 0〇
[0013] 所述的媽基液態(tài)固化劑用于軌污染土壤中重金屬V、Cr、Cd、Pb、Cu、Zn的固化， 對(duì)釩及伴生重金屬污染土壤的具有良好的固定效果，V、Cr、Cd、Pb、Cu、Zn的浸出量減少 50. 0%~90. 0%。
[0014] 鈣基液態(tài)固化劑的固化機(jī)理為：固化劑中的鈣基物質(zhì)提供游離的Ca2+，可與迀移 性較強(qiáng)的V的溶解態(tài)VCV形成較為穩(wěn)定的Ca (V0 3) 2沉淀，降低V的迀移性，從而達(dá)到固化穩(wěn) 定化的目的。而且Ca2+對(duì)伴生重金屬Cd 2+有拮抗作用，可抑制酸性土壤上植物對(duì)Cd的吸 收。鈣基液態(tài)固化劑呈堿性，與酸性土壤混合后，可以提高土壤PH，可降低大部分重金屬的 迀移性和生物有效性，尤其有助于Cd、Cu、Zn的穩(wěn)定。Ca (H2P04) 2釋放出的P0 43_對(duì)Pb有較 好的固定效果。水玻璃還有較強(qiáng)的粘合水化效果，增強(qiáng)上述鈣基物質(zhì)與土壤的結(jié)合，并水化 形成水化硅酸鈣，對(duì)重金屬污染土壤形成一定的包裹。
[0015] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0016] 1.反應(yīng)充分。鈣基液態(tài)固化劑在土壤中分布更均勻，與重金屬反應(yīng)更充分。
[0017] 2.施工簡(jiǎn)便。鈣基液態(tài)固化劑呈液態(tài)，可直接噴灑，易于施工及陡坡、深層土壤的 修復(fù)。
[0018] 3.適用酸性土壤。鈣基液態(tài)固化劑呈堿性，改良中國南部土壤的酸性環(huán)境。
[0019] 4.環(huán)境友好。鈣基液態(tài)固化劑未引入其他重金屬，且固化機(jī)理為化學(xué)固化，對(duì)土壤 物理性質(zhì)影響較小，改良后可用于農(nóng)業(yè)方向。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳盡的描述，但本發(fā)明的技術(shù)方案不受這 些實(shí)施例的限定。
[0021] 以下實(shí)施例試驗(yàn)地點(diǎn)為湖北省十堰市鄖西縣某釩礦渣堆積場(chǎng)地，面積約為7500. 0 平米，已平整，土壤密度為2. 7g/cm3,場(chǎng)地含水率范圍20. 0%~30. 0%。
[0022] 實(shí)施例1
[0023] 一種鈣基液態(tài)固化劑，包括40. 0份的固化劑A和1. 0份的固化劑B，固化劑A是將 熟石灰按照1. 0:50. 0的質(zhì)量比與水混合制成，固化劑B為含量40. 0%的工業(yè)級(jí)鈉水玻璃， 所述份數(shù)為質(zhì)量份數(shù)；
[0024] 所述的鈣基液態(tài)固化劑原位固定釩污染土壤的方法，包括以下步驟：
[0025] 1)將固化劑A、固化劑B按照40. 0份、1. 0份的質(zhì)量份數(shù)，進(jìn)行攪拌混合；
[0026] 2)對(duì)于污染深度在20. 0cm以內(nèi)的表層釩污染土壤，將步驟1)的混合漿料均勻噴 灑到土壤中，噴灑量為220.0 L/m2,并進(jìn)行耕犁混合，耕犁深度為20. 0cm，耕犁3遍，不定期 補(bǔ)水，保持含水率20. 0%，保養(yǎng)5天。
[0027] 實(shí)施例2
[0028]一種鈣基液態(tài)固化劑，包括30. 0份的固化劑A和1. 0份的固化劑B，固化劑A是將 氯化鈣按照1. 0:25. 0的質(zhì)量比與水混合制成，固化劑B為含量50. 0%的工業(yè)級(jí)鈉水玻璃， 所述份數(shù)為質(zhì)量份數(shù)；
[0029] 所述的鈣基液態(tài)固化劑原位固定釩污染土壤的方法，包括以下步驟：
[0030] 1)將固化劑A、固化劑B按照30. 0份、1. 0份的質(zhì)量份數(shù)，進(jìn)行攪拌混合；
[0031] 2)對(duì)于污染深度在20. 0cm以內(nèi)的表層釩污染土壤，將步驟1)的混合漿料均勻噴 灑到土壤中，噴灑量為200.0 L/m2,并進(jìn)行耕犁混合，耕犁深度為15. 0cm，耕犁3遍，不定期 補(bǔ)水，保持含水率30. 0%，保養(yǎng)5天。
[0032] 實(shí)施例3
[0033] -種鈣基液態(tài)固化劑，包括34. 0份的固化劑A和1. 0份的固化劑B，固化劑A是將 磷酸二氫鈣按照1. 0:25. 0的質(zhì)量比與水混合制成，固化劑B為含量45. 0%的工業(yè)級(jí)鈉水玻 璃，所述份數(shù)為質(zhì)量份數(shù)；
[0034] 所述的鈣基液態(tài)固化劑原位固定釩污染土壤的方法，包括以下步驟：
[0035] 1)將固化劑A、固化劑B按照34. 0份、1. 0份的質(zhì)量份數(shù)，進(jìn)行攪拌混合；
[0036] 2)對(duì)于污染深度在20. 0cm以內(nèi)的表層釩污染土壤，將步驟1)的混合漿料均勻噴 灑到土壤中，噴灑量為180.0 L/m2,并進(jìn)行耕犁混合，耕犁深度為18. 0cm，耕犁3遍，不定期 補(bǔ)水，保持含水率25. 0%，保養(yǎng)5天。
[0037] 實(shí)施例4
[0038] -種鈣基液態(tài)固化劑，包括38. 0份的固化劑A和0. 5份的固化劑B，固化劑A是將 熟石灰按照1. 0:50. 0的質(zhì)量比與水混合制成，固化劑B為含量50. 0%的工業(yè)級(jí)鈉水玻璃， 所述份數(shù)為質(zhì)量份數(shù)；
[0039] 所述的鈣基液態(tài)固化劑原位固定釩污染土壤的方法，包括以下步驟：
[0040] 1)將固化劑A、固化劑B及土壤，按照38. 0份、0. 5份的質(zhì)量份數(shù)，進(jìn)行攪拌混合；
[0041] 2)對(duì)于污染深度在20. 0~150. 0cm的深層釩污染土壤，在場(chǎng)地中布點(diǎn)打孔，每 2. OmX 2. 0m打一個(gè)灌注孔，孔直徑為15. 0cm，孔深150. 0cm，將步驟1)的混合漿液進(jìn)行灌 注，每孔的灌注量為5200. 0L，不定期補(bǔ)水，保持含水率30. 0%，保養(yǎng)5天。
[0042] 效果：
[0043] 實(shí)驗(yàn)1 :在實(shí)施例1~3修復(fù)前，按照30.0 mX 30. 0m布點(diǎn)，每點(diǎn)取表層20. 0cm 土 壤，混合，風(fēng)干，過1. 〇_篩后，按照美國環(huán)保局推薦的標(biāo)準(zhǔn)毒性浸出方法TCLP方法測(cè)定重 金屬濃度；在實(shí)施例1~3修復(fù)后，在同一點(diǎn)同樣深度取土混合，風(fēng)干，過1. Omm篩后，按照 TCLP方法測(cè)定重金屬濃度。
[0044] 實(shí)驗(yàn)2 :步驟與實(shí)驗(yàn)1相同，區(qū)別在于：在實(shí)施例4修復(fù)前后，取土深度為20. 0cm~ 150.0cm〇
[0045]實(shí)驗(yàn)1、2中修復(fù)前所測(cè)土壤重金屬濃度均未達(dá)到《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)危險(xiǎn) 廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)GB 5085. 7- 2007》危險(xiǎn)廢物標(biāo)準(zhǔn)，可以進(jìn)行土地利用。由于不屬于危險(xiǎn)廢 物，固化效果不以土壤重金屬浸出濃度與《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)GB 5085. 7- 2007》比較，以重金屬浸出降低百分比做效果表征。重金屬浸出降低百分比定義 如下：
[0046]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鈣基液態(tài)固化劑，其特征在于：包括30.O~40.O份的固化劑A和0. 5~I.O份 的固化劑B，固化劑A是將熟石灰、氯化鈣或磷酸二氫鈣，按照1. 0:20. 0~50. 0的質(zhì)量比與 水混合制成，固化劑B為含量40. 0%~50. 0%的工業(yè)級(jí)鈉水玻璃，所述份數(shù)為質(zhì)量份數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣基液態(tài)固化劑原位固定釩污染土壤的方法，其特征在于， 包括以下步驟： 1) 將固化劑A、固化劑B，按照30. 0~40. 0份、0. 5~I. 0份的質(zhì)量份數(shù)，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行攪 拌混合； 2) 對(duì)于污染深度在20.Ocm以內(nèi)的表層釩污染土壤，將步驟1)的混合漿料均勻噴灑 到土壤中，固化劑的用量為污染土壤質(zhì)量的30. 0%~40. 0%，換算為噴灑量為160. 0~ 220.OL/m2,并進(jìn)行耕犁混合，耕犁深度為15. 0~20. 0cm，耕犁2~3遍，不定期補(bǔ)水，保持 含水率20. 0~30. 0%，保養(yǎng)5~7天， 對(duì)于污染深度在20.Ocm~200.Ocm的深層釩污染土壤，在場(chǎng)地中布點(diǎn)打孔，每 I.OmXI.Om~2.OmX2.Om打一個(gè)灌注孔，孔直徑為 10. 0 ~20. 0cm，孔深 20. 0 ~200. 0cm， 將步驟1)的混合漿液進(jìn)行灌注，固化劑的用量為污染土壤質(zhì)量的30. 0%~40. 0%，換算為 每孔的灌注量為1500. 0~7500. 0L，不定期補(bǔ)水，保持含水率20. 0~30. 0 %，保養(yǎng)5~7 天。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈣基液態(tài)固化劑原位固定釩污染土壤的方法，其特征在于： 所述的I凡污染土壤中V含量在2000.Omg/kg~7000.Omg/kg，土壤pH在5. 0~7. 0。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈣基液態(tài)固化劑原位固定釩污染土壤的方法，其特征在于： 所述的媽基液態(tài)固化劑用于軌污染土壤中重金屬V、Cr、Cd、Pb、Cu、Zn的固化，對(duì)f凡及伴 生重金屬污染土壤的具有良好的固定效果，V、Cr、CcUPb、Cu、Zn的浸出量減少50. 0%~ 90. 0%〇
【專利摘要】一種鈣基液態(tài)固化劑及其原位固定釩污染土壤的方法，鈣基液態(tài)固化劑包括30.0～40.0份的固化劑A和0.5～1.0份的固化劑B，固化劑A是將熟石灰、氯化鈣或磷酸二氫鈣與水混合制成，固化劑B為含量40.0％～50.0％的工業(yè)級(jí)鈉水玻璃，鈣基液態(tài)固化劑原位固定釩污染土壤的方法是現(xiàn)場(chǎng)先將固化劑A和固化劑B進(jìn)行攪拌混合，固化劑用量為土壤質(zhì)量的30.0％～40.0％，對(duì)于表層釩污染土壤，將混合漿料均勻噴灑到土壤中，并進(jìn)行耕犁混合；對(duì)于深層釩污染土壤，在場(chǎng)地中布點(diǎn)打孔，將混合漿液進(jìn)行灌注，本發(fā)明具有反應(yīng)充分，施工簡(jiǎn)單，適用酸性土壤等特點(diǎn)。
【IPC分類】C09K101-00, C09K17-12, C09K109-00
【公開號(hào)】CN104845628
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510194061
【發(fā)明人】蔣建國, 李天然, 李德安, 王佳明
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年4月22日