养殖业有机砷污染土壤化学稳定化/高温固定化修复方法技术

本发明专利技术公开了一种养殖业有机砷污染土壤化学稳定化/高温固定化修复方法，将有机砷污染的土壤预处理后加入稳定化药剂中搅拌均匀。然后将掺有稳定化药剂的污染土壤在电加热回转窑中加热处理，待冷却后加入水养护，以调节土壤pH值，进而实现有机砷污染土壤的修复。本发明专利技术通过回转窑加热过程发生有机砷的裂解、Fe

【技术实现步骤摘要】
养殖业有机砷污染土壤化学稳定化/高温固定化修复方法


[0001]本专利技术属于土壤修复
，具体而言，涉及一种养殖业有机砷污染土壤化学稳定化/高温固定化修复方法。

技术介绍

[0002]随着社会经济的发展以及人们对高品质生活的日益追求，禽畜养殖业逐渐从分散型转换为集约型，以此来满足大众对肉类食品日益增加的需求。有机砷类饲料添加剂，因其具有类似杀虫剂和抗生素的作用，可以阻断寄生虫和肠道致病菌的生长繁殖，提高畜禽产品皮肤色素沉积等优势，被广泛利用于畜禽养殖业。但有机砷化合物进入动物机体后，大部分以原型形式通过粪便和尿液排出体外，未被畜禽吸收。而这些有机砷进入土壤中会通过环境和生物等相互作用转化为迁徙性更大和毒性更强的化合物，最终造成环境污染问题。
[0003]目前，人们对于有机砷污染土壤修复研究较少且修复方法比较单一。如中国专利文献“针对土壤有机砷污染的联合微波氧化复合修复系统及方法(CN201310586047.6)”中采用微波热脱附与强氧化联合的技术处理含砷有机物。由于洛克沙胂和阿散酸等养殖业有机砷受热分解无法达到热脱附效果，并且强氧化方法只能将砷氧化成稳定化合物，后期仍需微生物降解，因此耗时较长。考虑到养殖业有机砷的环境风险和公共安全，开发出更为高效的污染土壤处理方法，具有很好的社会效益和环境效益。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种养殖业有机砷污染土壤化学稳定化/高温固定化修复方法，可快速高效的修复有机砷污染土壤。
[0005]本专利技术以如下技术方案解决上述技术问题：
[0006]本专利技术提供了一种养殖业有机砷污染土壤化学稳定化/高温固定化修复方法，将有机砷污染土壤预处理后，与稳定化药剂混合搅拌均匀后通过电加热回转窑装置进行裂解及高温稳定化，高温处理后的土壤冷却后适当加水养护，以得到处理合格的土壤，具体包括以下步骤：
[0007](1)通过进样计量系统，将稳定化药剂和预处理的污染土壤加入电加热回转窑装置中，进行化学稳定化/高温固定化联合处理。
[0008]“化学稳定化”具体指通过化学手段降低砷的毒性或者迁移性来减小其环境风险。
[0009]“高温固定化”具体指含砷土壤在相对较高的温度下转化成以铁砷为主的矿物相形态，然后在更高的温度条件下被形成的玻璃熔融态所包裹，从而形成稳定的硅铁砷酸盐，砷的浸出毒性显著降低。
[0010](2)经步骤(1)处理后的土壤加入水，使含水率达到25-35％，并覆盖保湿材料养护5-7天，得到处理合格的土壤。
[0011]“合格的土壤”具体指对于有机砷污染的土壤，经处理后砷的浸出浓度低于0.05mg/L，pH满足5.5-9。
[0012]上述步骤(1)和(2)对于合格土壤的获得都不可或缺，步骤(1)是对含有机砷污染土壤进行化学稳定及高温固定，然后步骤(2)的养护具有促进化学稳定的作用，同时调节土壤pH达到5.5-9；经步骤(1)和(2)同时处理后的土壤才是符合标准的合格土壤。
[0013]本专利技术步骤(1)之前还包括预处理步骤：将有机砷污染土壤风干、除杂、破碎后过筛网，得到预处理的污染土壤。
[0014]其中，所述有机砷包括3-硝基-4-羟基苯砷酸(又名洛克沙胂)和对氨基苯砷酸(又名阿散酸)中的一种或两种。
[0015]其中，所述筛网的孔径大小为5mm。
[0016]步骤(1)中，所述稳定化药剂包含的成分及各成分在有机砷污染土壤中的添加量(质量百分比)如下：FeSO4·
7H2O 5-10％；CaO 0.5-2％；水10-20％。
[0017]步骤(1)中，所述稳定化药剂的制备方法为取一定配比的FeSO4·
7H2O、CaO和水，混匀搅拌，分散均匀。
[0018]步骤(1)中，由于pH对最终砷的浸出浓度具有较大影响，因此在实际工程应用中需要控制药剂中CaO的加入量，确保最终浸出液在一个合适的范围内。具体而言，药剂池中先加入水，再加入CaO，不断搅拌均匀，再加入FeSO4·
7H2O，搅拌均匀，最后掺入到污染土壤中搅拌混匀，使得修复后土壤的pH值在5.5-9。
[0019]步骤(1)中，所述电加热回转窑的温度设定在300-350℃，污染土壤在炉内的停留时间为30-60min；优选地，电加热回转窑的温度设定在350℃，污染土壤在炉内的停留时间为60min。
[0020]步骤(1)中，所述电加热回转窑为夹套式结构，包括内筒和外筒，耐高温保温棉覆盖在外筒的内表面，电加热带有序排列在保温棉表面，内筒为回转窑形式在内部旋转，保证污染土壤受热均匀。
[0021]其中，所述电加热回转窑的转速为5-10r/min；优选地，为10r/min。
[0022]其中，所述电加热回转窑的转速与单位时间处理土壤量和电加热回转窑的有效加热长度相关。
[0023]步骤(1)中，经化学稳定化和高温固定化联合处理后，99％以上的有机砷转化为无机砷，并且修复后的土壤中重金属砷的浸出浓度低于《地下水质量标准》(GB/T 14848-93)中Ⅳ类水标准。
[0024]步骤(1)中产生的尾气首先进入冷凝器，经冷凝后进一步使用布袋除尘器，对尾气中存在的粉尘进行过滤，不会产生大气污染。
[0025]步骤(2)中通过增减CaO的量，调节土壤pH值，使修复后土壤pH值在5.5-9，符合GB14848中对于Ⅳ类地下水的pH标准。
[0026]步骤(2)中向处理后的土壤加入水，并覆盖保湿材料养护5-7天的目的是调节土壤pH值，进而实现有机砷污染的土壤的修复。
[0027]所述保湿材料指塑料薄膜等降低水分蒸发的材料。
[0028]在一个具体实施方式中，所述方法具体包括以下步骤：
[0029](1)预处理步骤：将有机砷污染土壤风干、除杂、破碎后过5mm的筛网，得到预处理的污染土壤；
[0030](2)向预处理的污染土壤中加入稳定化药剂，搅拌十分钟；
[0031](3)通过进样计量系统，将步骤(2)中掺有稳定化药剂的土壤通过电加热回转窑装置以达到裂解和高温稳定化效果；
[0032](4)高温处理后的土壤待冷却后加入适量的水，使含水率约为35％，并覆盖保湿材料养护5-7天，以实现修复有机砷污染和调节土壤pH值；
[0033](5)步骤(3)中产生的尾气首先进入冷凝器，经冷凝后进一步使用布袋除尘器，对尾气中存在的粉尘进行过滤。
[0034]本专利技术还提供了一种稳定化药剂，其组分及质量百分比为：FeSO4·
7H2O5-10％；CaO 0.5-2％；水10-20％。
[0035]本专利技术还提供了上述稳定化药剂在养殖业有机砷污染土壤化学稳定化/高温固定化修复中的应用。
[0036]本专利技术通过实验发现洛克沙胂和阿散酸在300℃左右温度下，苯环结构上的As-C键发生断裂，砷酸根结构从苯环上剥离，砷元素从有机胂形态转变无机砷形态，为有机砷的化学稳定化和高温固定化提供条件和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种养殖业有机砷污染土壤化学稳定化/高温固定化修复方法，其特征在于，将有机砷污染土壤预处理后，与稳定化药剂混合搅拌均匀后通过电加热回转窑装置进行裂解及高温稳定化，高温处理后的土壤冷却后加水养护，以得到处理合格的土壤。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)通过进样计量系统，将稳定化药剂和预处理的污染土壤加入电加热回转窑装置中，进行化学稳定化/高温固定化联合处理；(2)经步骤(1)处理后的土壤加入水，使含水率达到25-35％，并覆盖保湿材料养护5-7天，得到处理合格的土壤。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)之前还包括预处理步骤：将有机砷污染土壤风干、除杂、破碎后过筛网，得到预处理的污染土壤。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述有机砷包括3-硝基-4-羟基苯砷酸和对氨基苯砷酸中的一种或两种。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述稳定化药剂包含的成分及各成分在...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹路，许振明，夏治文，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：