一种重金属污染土壤淋洗废液处理及再生回用的方法技术

本发明专利技术属于土壤修复技术领域，本发明专利技术公开了一种重金属污染土壤淋洗废液处理及再生回用的方法，通过定量通入硫化氢处理使淋洗废液中重金属依次形成硫化物沉淀，实现重金属硫化物的选择性回收和淋洗剂再生，达到淋洗剂循环利用的目的。本发明专利技术有效解决了土壤淋洗过程中淋洗废液处理量大的问题，实现了淋洗废液中重金属梯级硫化，减少了后续硫离子沉淀处理的工艺，节省硫化物原料和避免了硫离子处理过程中硫单质废渣的产生，淋洗废液处理后可以循环使用，符合循环经济的理念，极大降低淋洗废液的处理和再生成本。处理和再生成本。处理和再生成本。

【技术实现步骤摘要】
一种重金属污染土壤淋洗废液处理及再生回用的方法


[0001]本专利技术属于土壤修复
，具体涉及一种重金属污染土壤淋洗废液处理及再生回用的方法。

技术介绍

[0002]随着工业化的快速发展，人们对各种金属的需求也越来越大。重金属主要来源于工业生产、采矿活动、废弃物处理等活动，人类对重金属资源进行过多的开发利用导致的土壤重金属污染问题已蔓延到世界各地。重金属对土壤的pH、导电性、阳离子交换能力、土壤矿物学等理化性质具有很大的影响。重金属不能被土壤中的生物分解，但能够被土壤胶体所吸附，被微生物、植物所富集，部分重金属进入土壤中甚至能够被转化为毒性更强的物质会对人体健康构成极大的威胁，因此重金属污染土壤的修复问题亟待解决，该项内容一直是国内外关注和研究的重点。
[0003]近年来，固化/稳定化修复技术、电动修复技术、淋洗修复技术、生物修复技术等土壤修复技术得到了迅速发展，在这些修复方法中，淋洗修复因其具有修复周期短，修复效果好，能将重金属从土壤中提取出来，避免后续重金属的二次污染，成本较低等优点而得到广泛关注。
[0004]然而，由于重金属的不可降解性，并且淋洗修复过程中要想获得较佳的淋洗效果通常要求需要较大的固液比，因此土壤淋洗修复过程常常会伴随着淋洗废液的大量产生。淋洗废液必须要经过处理，直接排放会造成二次污染；此外，淋洗液的再生及循环使用也是需要考虑的事情，这样做一来可以减少淋洗废液的处理量，节约设备的占地面积，另一方面可以降低整个淋洗工艺过程的成本。因此，淋洗废液的处理及再生通常会当做一个整体的技术问题进行探讨。淋洗废液当中，最主要的污染物是重金属离子，为了使再生的废液具有容纳重金属离子的空间以供循环使用，处理的核心点在于重金属离子的分离过程。造成土壤污染的重金属中，Pb、Cu、Zn等含量较多，这些重金属都有市场价值，应当予以回收利用。目前解决上述技术问题、实现废液再生和重金属回收的方法多为重金属离子沉淀分离法，列举部分技术如下：
[0005]专利CN111484161A公开了一种有机硫化物处理重金属淋洗废液的方法，通过絮凝沉淀的方法分离淋洗废液中的重金属，再通过吸附法去除多余的有机硫化物，使淋洗废液循环再生，但该方法会产生较多的重金属废渣，以及需要吸附材料以应对多余的有机硫化物，废弃的吸附材料的处理量同样不容忽视。CN108298666A公开了一种硫化钠处理重金属淋洗废液的方法，通过硫化钠破络重金属
‑
EDTA，生成重金属硫化物沉淀和EDTA钠盐，回收的EDTA钠盐可以循环利用，然而该方法未提及在溶液中过量的硫化钠如何处理，淋洗剂在多余的硫化钠容易在淋洗过程中直接沉淀重金属，导致土壤重金属淋洗效率下降。专利CN1210503A和专利CN109622583A采用生物的方法进行沉淀，二者公开了一种利用硫酸盐还原菌处理重金属淋洗废液的方法，前者直接利用硫酸盐还原菌将SO
42
‑
转化S2‑
与重金属产生硫化物沉淀，后者利用硫酸盐还原菌将高硫煤矸石的SO
42
‑
转化S2‑
与重金属产生硫化物沉
淀，可以绿色高效地使淋洗废液循环再生两到三次，然而土壤淋洗废液中的物质含量较为复杂以及pH的变动容易导致微生物失活，实际应用可能需要较为复杂的操作步骤。此外，专利CN109604314A公开的方法中提到在沉淀室中用硫化氢沉淀重金属的技术，多余的硫化氢被废气净化室内的污染物吸附剂吸附；然而上述方法处理的对象并不是土壤淋洗废液而是生物炭酸洗废液，只处理多余硫化氢未解决溶液中多余的硫离子问题，此外也需要额外的吸附剂来处理多余的硫化氢，工艺成本较高。
[0006]以上公开的专利表明，由于重金属硫化物的溶解度很低，并且可以破络，通过产生硫化物沉淀的方法是使淋洗废液循环再生的最常见技术；硫化物沉淀法具备一定的应用前景，然而在如何解决再生废液中多余的硫化物，避免废液循环时影响重金属洗出率这一问题上，尚未有明显有效且成本较低的方法。此外，上述技术都未考虑重金属硫化物废渣的后续分离、利用问题，不能从最终产品的角度降低废液处理成本。因此，使产生的重金属废渣资源化利用和如何以较低的成本实现淋洗废液的循环使用是当前技术需要突破的瓶颈，迫切需要设计一种新的重金属污染土壤淋洗处理及再生回用的方法。

技术实现思路

[0007]针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本专利技术的目的在于提出一种重金属污染土壤淋洗废液处理及再生回用的方法，利用气液反应代替通常的液相反应，通过调整通入的H2S气体的体积，实现淋洗废液中重金属的梯级硫化，选择性分离回收形成的重金属硫化物沉淀，再通过严格控制通入的H2S气体的体积，控制废液中残余的硫离子的量，使处理后的淋洗剂达到可以高效循环利用的目的。
[0008]本专利技术目的通过以下技术方案实现：
[0009]一种重金属污染土壤淋洗废液处理及再生回用的方法，其特征在于包括如下步骤：
[0010](1)使用土壤淋洗剂处理Pb、Cu、Zn重金属复合污染土壤，固液分离，收集含Pb、Cu、Zn离子的土壤淋洗废液；
[0011](2)往淋洗废液中通入H2S气体使重金属梯级硫化，所述的重金属梯级硫化是通过调整H2S通入废液体系的分压实现的，通过控制H2S的分压来控制H2S进入溶液的体积，根据重金属Ksp不同实现重金属梯级硫化，使溶液依次产生CuS、PbS、ZnS，逐级固液分离回收生成重金属硫化物沉淀，使得淋洗废液再生为土壤淋洗剂；
[0012](3)循环使用再生的土壤淋洗剂处理重金属污染土壤。
[0013]进一步地，所述的淋洗剂为稀硝酸、稀硫酸等无机强酸溶液或是EDTA、柠檬酸等有机酸溶液，浓度为0.25
‑
1mol/L。
[0014]进一步地，所述的H2S通入废液体系的体积为3
‑
25mmol/L。
[0015]进一步地，所述调整H2S通入废液体系的分压的方法具体为：往淋洗废液中通入H2S气体3
‑
4mmol/L，反应5
‑
15min后固液分离；再往剩余的液体中通入H2S气体1
‑
2mmol/L，反应5
‑
15min后固液分离；再往剩余的液体中通入H2S气体12
‑
20mmol/L，反应5
‑
15min后固液分离。
[0016]进一步地，所述的固液分离产生的重金属硫化物沉淀收集后回收用作电镀工业原料。
[0017]进一步地，土壤中的重金属还包括镉、汞、镍或砷中的一种或多种。
[0018]进一步地，根据废液中重金属浓度调整步骤(2)中H2S气体分压，使废液体系中通入的H2S体积刚好使某种重金属产生硫化物沉淀，再生的淋洗液中不含有多余的H2S，保障溶液中硫离子浓度保持在非常低的水平，避免循环使用时降低土壤重金属的去除率。
[0019]本专利技术的原理为：利用H2S气体与重金属离子的高效反应生成重金属硫化物沉淀，利用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重金属污染土壤淋洗废液处理及再生回用的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)使用土壤淋洗剂处理Pb、Cu、Zn重金属复合污染土壤，固液分离，收集含Pb、Cu、Zn离子的土壤淋洗废液；(2)往淋洗废液中通入H2S气体使重金属梯级硫化，所述的重金属梯级硫化是通过调整H2S通入废液体系的分压实现的，通过控制H2S的分压来控制H2S进入溶液的体积，根据重金属Ksp不同实现重金属梯级硫化，使溶液依次产生CuS、PbS、ZnS，逐级固液分离回收生成重金属硫化物沉淀，使得淋洗废液再生为土壤淋洗剂；(3)循环使用再生的土壤淋洗剂处理重金属污染土壤。2.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤淋洗废液处理及再生回用的方法，其特征在于：所述的淋洗剂为稀硝酸、稀硫酸等无机强酸溶液或是EDTA、柠檬酸等有机酸溶液，浓度为0.25
‑
1mol/L。3.根据权利要求1或2所述的一种重金属污染土壤淋洗废液处理及再生回用的方法，其特征在于：所述的H2S通入废液体系的体积为3
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25mmol/L。4.根据权利要求3所述的一种重金属污染土壤淋洗废液处...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶建，邓洪，刘学明，朱志华，袁学东，刘鹏，陈一峰，
申请(专利权)人：南方环境有限公司，
类型：发明
国别省市：