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