一种铬污染土壤修复的方法技术

本发明专利技术涉及一种铬污染土壤修复的方法，所述方法通过采用酸化释铬、化学和生物质还原、植物修复相结合的方式，先将土壤中酸溶性六价铬和水溶性六价铬释放进入浆料，对浆料进行固液分离，使六价铬转移至滤液中，与土壤进行有效分离，再将滤液中的六价铬还原沉淀成氢氧化铬，进行资源回收利用，分离过滤后土壤中残留的六价铬再采用化学还原和生物质的长效还原以及植物修复，解决了铬污染土壤修复后的“返黄”问题。

A method for remediation of chromium contaminated soil

【技术实现步骤摘要】
一种铬污染土壤修复的方法
本专利技术涉及土壤修复
，尤其涉及一种铬污染土壤修复的方法。
技术介绍
我国的铬污染土壤主要是由铬盐生产企业排放的铬渣堆存及搬迁企业遗留场地导致的。建国后，我国先后建有铬盐厂63家，是国外铬盐生产企业数量总和的2倍，由于铬盐传统生产工艺落后，每生产1吨铬盐产品约产生1.5～3吨铬渣。据统计，2005年我国累计堆存遗留铬渣600余万吨，截至2012年已全部解毒完成。但铬渣长期堆存过程中，多未采取防渗、防洪、防雨淋和防飞扬措施，风化的铬渣粉尘随风飞扬沉降到附近土壤，雨淋铬渣导致Cr(VI)渗入土壤等因素造成土壤的铬污染。当前，国内外修复六价铬污染土壤的方法归纳起来主要有两类：一是将迁移性强、毒性高的六价铬还原成稳定性强、毒性小的三价铬；二是将铬从污染土壤中移除。电动力学修复技术可实现土壤中铬的分离，但是工程量大，造价高，且对土壤有一定要求，应用具有局限性。化学淋洗技术主要应用于砂土土质，对于粉土、粘土土质，铬的分离有难度。因此，化学还原的稳定化/固化技术由于修复时间短、效果好、能耗低是最工程中最常用的技术，但是修复后土壤往往会出现“返黄”现象，亟待针对重度铬污染土壤研发一种有效的修复控制关键技术以解决这一突出问题。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种铬污染土壤修复的方法，所述方法通过对六价铬与土壤的有效分离，以及土壤中残留的六价铬长效还原，彻底解决了铬污染土壤修复后的“返黄”问题，既实现了铬污染土壤的长效治理和生态恢复，又实现了土壤中铬资源的回收利用，具有很好的应用前景。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供一种铬污染土壤修复的方法，所述方法包括以下步骤：(1)将铬污染土壤和磨矿溶液混合进行磨矿，得到浆料；(2)将步骤(1)得到的浆料和硫酸及返回液混合进行酸化处理，得到酸化处理浆料，经固液分离，得到处理余液和预处理土壤；(3)对步骤(2)所得的预处理土壤和还原剂混合进行还原处理，之后加入中和剂进行中和处理，得到解毒土壤；(4)将步骤(3)得到的解毒土壤利用生物质还原剂进行生物质还原作业并种植植物进行修复；其中，在步骤(2)所得的处理余液中加入还原物进行还原处理，之后加入沉淀剂进行沉淀作业，经固液分离得到滤液和含铬滤饼，滤液分别返回步骤(1)作为磨矿溶液和步骤(2)作为返回液，含铬滤饼进行资源换利用。本专利技术提供的一种铬污染土壤修复的方法，通过采用酸化释铬、化学和生物质还原、植物修复相结合的方式，先将土壤中酸溶性六价铬和水溶性六价铬释放进入浆料，对浆料进行固液分离，使六价铬转移至滤液中，与土壤进行有效分离，再将滤液中的六价铬还原沉淀成氢氧化铬，进行资源回收利用，分离过滤后土壤中残留的六价铬再采用化学还原和生物质的长效还原以及植物修复，解决了铬污染土壤修复后的“返黄”问题。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述铬污染土壤中六价铬的含量为300-20000mg/kg，例如300mg/kg、500mg/kg、800mg/kg、1000mg/kg、2000mg/kg、3000mg/kg、4000mg/kg、5000mg/kg、8000mg/kg、10000mg/kg、15000mg/kg或20000mg/kg等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为5000-20000mg/kg。本专利技术中，为了保证酸溶性六价铬的能够从铬污染土壤中彻底溶出，利用湿磨将含铬渣的土壤磨细。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述磨矿为湿磨。优选地，步骤(1)所述浆料中铬污染土壤颗粒的粒度为20-200目，例如20目、50目、80目、100目、120目、150目、180目或200目等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为50-200目。优选地，步骤(1)所述浆料中所述铬污染土壤的含量为10-90％，例如10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为20-70％。本专利技术中，重度铬污染土壤中的六价铬分为酸溶性六价铬和水溶性六价铬，这两种不同的六价铬在治理难度上有很大区别。水溶性六价铬吸附在土壤上，容易被水浸出，可以用还原剂进行解毒治理。而酸溶性六价铬来源于铬盐生产煅烧工艺形成的硅酸二钙-铬酸钙(2CaO·SiO2-CaCrO4)和铁铝酸钙-铬酸钙(4CaOAl2O3·Fe2O3-CaCrO4)等固熔体，由于这些CaCrO4存在于硅酸二钙、铁铝酸钙或铝酸钙晶格内部，通常要用强酸破坏固熔体晶格才能将CaCrO4释放出来，形成水溶性六价铬，从而得到快速治理。采用足够量的硫酸将铬渣中的硅酸二钙、铝酸钙、铁铝酸钙完全分解酸溶性CaCrO4转化成水溶性六价铬，发生反应如下所示：Ca2SiO4-CaCrO4+2H2SO4+(x-2)H2O＝SiO2.xH2O+2CaSO4+CaCrO45CaO·3Al2O3-CaCrO4+5H2SO4+(3y-5)H2O＝3(Al2O3·yH2O)+5CaSO4+CaCrO44CaO·3Al2O3·Fe2O3-CaCrO4+4H2SO4+(y+z-4)H2O＝Al2O3·yH2O+Fe2O3·zH2O+4CaSO4+CaCrO4作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)所述硫酸的浓度为50-98％，例如50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或98％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为80-98％。优选地，步骤(2)所述硫酸的加入量以H2SO4计与所述浆料中所述铬污染土壤质量的比值为0.01:1-0.8:1，例如0.01:1、0.02:1、0.03:1、0.04:1、0.05:1、0.06:1、0.07:1、0.08:1、0.09:1、0.1:1、0.2:1、0.3:1、0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1或0.8:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用,优选为0.1:1-0.5:1。优选地，步骤(2)所述酸化处理的时间为0.5-12h，例如0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h、8h、8.5h、9h、9.5h、10h、10.5h、11h、11.5h或12h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为1-6h。本专利技术中，在酸性介质中，利用还原剂可以将六价铬还原成三价铬离子，再投加碱调整pH值，使三价铬离子形成氢氧化铬沉淀，达到解毒的目的，具体反应式如下：2CaCrO4+4H2SO4+2FeSO4＝Cr2(SO4)3+Fe2(SO4)3+4H2OCr2(SO4)3+Ca(OH)2＝Cr(OH)3↓+CaSO4↓作为本专利技术优选的技术方案，步骤(3)所述还原剂为硫酸亚铁、硫化钠、硫化钙、二氧化硫、硫代硫酸钠或亚硫酸钠中的一种或至少两种的组合，例如，硫酸亚铁和硫化钠的组合，硫化钠和硫化钙的组合，硫化钙和二氧化硫的组合，二氧化硫和硫代硫酸钠的组合或硫代硫酸钠和亚硫酸钠的组合等，但不仅限于所列举的组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铬污染土壤修复的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将铬污染土壤和磨矿溶液混合进行磨矿处理，得到浆料；(2)将步骤(1)得到的浆料和硫酸及返回液混合进行酸化处理，得到酸化处理浆料，经固液分离，得到处理余液和预处理土壤；(3)对步骤(2)所得的预处理土壤和还原剂混合进行还原处理，之后加入中和剂进行中和处理，得到解毒土壤；(4)将步骤(3)得到的解毒土壤利用生物质还原剂进行生物质还原作业，然后种植植物进行修复；其中，在步骤(2)所得的处理余液中加入还原物进行还原处理，之后加入沉淀剂进行沉淀作业，经固液分离得到滤液和含铬滤饼，滤液分别返回步骤(1)作为磨矿溶液和步骤(2)作为返回液，含铬滤饼进行资源化利用。

【技术特征摘要】
1.一种铬污染土壤修复的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将铬污染土壤和磨矿溶液混合进行磨矿处理，得到浆料；(2)将步骤(1)得到的浆料和硫酸及返回液混合进行酸化处理，得到酸化处理浆料，经固液分离，得到处理余液和预处理土壤；(3)对步骤(2)所得的预处理土壤和还原剂混合进行还原处理，之后加入中和剂进行中和处理，得到解毒土壤；(4)将步骤(3)得到的解毒土壤利用生物质还原剂进行生物质还原作业，然后种植植物进行修复；其中，在步骤(2)所得的处理余液中加入还原物进行还原处理，之后加入沉淀剂进行沉淀作业，经固液分离得到滤液和含铬滤饼，滤液分别返回步骤(1)作为磨矿溶液和步骤(2)作为返回液，含铬滤饼进行资源化利用。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述铬污染土壤中六价铬的含量为300-20000mg/kg，优选为5000-20000mg/kg。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述磨矿为湿磨；优选地，步骤(1)所述浆料中铬污染土壤颗粒的粒度为20-200目，优选为50-200目；优选地，步骤(1)所述浆料中所述铬污染土壤的含量为10-90％，优选为20-70％。4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述硫酸的浓度为50-98％，优选为80-98％；优选地，步骤(2)所述硫酸的加入量以H2SO4计与所述浆料中所述铬污染土壤质量的比值为0.01:1-0.8:1,优选为0.1:1-0.5:1；优选地，步骤(2)所述酸化处理的时间为0.5-12h，优选为1-6h。5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述还原剂为硫酸亚铁、硫化钠、硫化钙、二氧化硫、硫代硫酸钠或亚硫酸钠中的一种或至少两种的组合，优选为硫酸亚铁、硫化钠或硫化钙中的一种或至少两种的组合；优选地，步骤(3)所述还原剂的添加量与所述预处理土壤中残余六价铬还原所需理论量的比值为1:1-8:1，优选为2:1-4:1；优选地，步骤(3)所述还原处理的初始pH值为0.5-5，优选为1-4；优选地，步骤(3)所述还原处理的时间为0.5-24h，优选为6-18h；优选地，步骤(3)所述中和剂为氧化钙、碳酸钙、氢氧化钙、碳酸钠或氢氧化钠中的一种或至少两种的组合，优选为氧化钙、碳酸钙或氢氧化钙的一种或至少两种的组合；优选地，步骤(3)所述中和处理的时间为0.5-8h，优选为1-3h；优选地，步骤(3)所述解毒土壤的pH值为6-8，优选为6.5-7.5。6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述生物质还原剂为城市污泥、厨余垃圾或畜禽粪便的堆肥产品中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(4)所述生物质还原作业中所述生物质还原剂中有机质的含量与所述解毒土壤中六价铬质量的比值为10:1-500:1，优选为10:1-200:1；优选地，步骤(4)所述生物质还原的时间为2-360d，优选为7-180d；优选地，步骤(4)所述植物为高羊茅、狗牙根、小蓬草、野苋菜、灰绿藜、牛筋草、蔊菜或反枝苋中的任意一种或至少两种的组合。7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述还原物为亚硫酸钠、亚硫酸钾、二氧化硫、硫化钠或硫磺中的一种或至少两种的组合，优选为二氧化硫、硫化钠或硫磺中的一种或至少两种的组合；优选地，所述还原物的添加量与所述处...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐红彬，陈辉霞，唐海燕，张红玲，佟雪娇，王兴润，曾亚嫔，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11