一种复合污染土壤的热脱附与稳定化协同修复方法技术

本发明专利技术涉及有机

【技术实现步骤摘要】
一种复合污染土壤的热脱附与稳定化协同修复方法


[0001]本专利技术涉及有机
‑
重金属复合污染土壤的修复领域，具体说是一种复合污染土壤的热脱附与稳定化协同修复方法。

技术介绍

[0002]重金属
‑
有机复合污染土壤通常需要多种工艺组合修复。有机污染土壤多采用热脱附、生物修复等技术，重金属污染土壤修复多采用稳定化、淋洗等技术。重金属
‑
有机复合污染土壤修复需要多种工艺耦合，主流是热脱附
‑
稳定化组合工艺。但在组合工艺的热脱附段，高温会导致土壤重金属形态发生变化，从而影响重金属的稳定化效率。
[0003]在热脱附过程中，由于土壤有机质燃烧或热解、有机酸酸化等物理化学反应，土壤重金属呈现“活化”的趋势。这是由于低温虽然分解土壤有机质分解，富集土壤碱离子，从而导致pH升高，有利于碳酸盐结合态的Cd形成。但是，随着温度升高，土壤中形成的Fe2O3、MnO2对重金属离子Cd
2+
产生专性吸附作用，显著降低了Cd的浸出率，更有利于土壤Cd的稳定化。而且，热脱附高温导致土壤粉砂与黏土颗粒胶结，会进一步“固化”土壤中重金属。目前，重金属
‑
有机复合污染土壤修复主要采用先热脱附、后稳定化的工序，未考虑重金属形态在热脱附工艺段的变化。
[0004]综上所述，为完成热脱附过程中“活化”重金属与稳定化药剂直接反应，并充分利用热脱附对土壤重金属的“固化”作用。本专利采用量化计算的方法，择优选择热脱附与稳定化组合工艺的工序，以及污染土壤的热脱附温度，为复合污染土壤修复的工艺制定与优化提供指导。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种复合污染土壤的热脱附与稳定化协同修复方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案：
[0007]将待修复土壤中有机污染物浓度(C
org
)、重金属浸出浓度(C
hm
)分别与有机污染物脱附达标的临界浓度(CV
org
)、热脱附与稳定化工序切换的重金属浸出临界浓度(CV
hm
)进行比对，得到修复方案，实现有机
‑
重金属复合污染土壤的修复。具体为：
[0008](1)检测待修复土壤中有机污染物浓度(C
org
)、重金属浸出浓度(C
hm
)和重金属形态分级；
[0009](2)根据土壤中有机污染物的修复目标值(BV
org
)，计算有机污染物脱附达标的临界浓度(CV
org
)；
[0010](3)根据土壤中重金属的修复目标值(BV
hm
)，计算热脱附与稳定化工序切换的重金属浸出临界浓度(CV
hm
)，以及热脱附的临界温度(T
pre
)；
[0011](4)根据C
org
与CV
org
、C
hm
与CV
hm
的大小关系，得到修复方案，实现有机
‑
重金属复合污染土壤的修复。
[0012]所述土壤重金属形态分级采用BCR分级方法，并通过公式(1)计算获得土壤重金属
总浓度(mg/kg)，
[0013]C
Total
＝C
exc
+C
red
+C
oxi
+C
res
ꢀꢀꢀ
公式(1)
[0014]其中，C
Total
为土壤重金属总浓度(mg/kg)；C
exc
为土壤重金属弱酸可提取态浓度(mg/kg)；C
red
为土壤重金属可还原态浓度(mg/kg)；C
oxi
为土壤重金属可氧化态浓度(mg/kg)；C
res
为土壤重金属残渣态浓度(mg/kg)。
[0015]所述有机污染物脱附达标的临界浓度(CV
org
)通过公式(2)计算获得，
[0016]CV
org
＝BV
org
/e
‑
k
×
t
ꢀꢀꢀ
公式(2)
[0017]其中，CV
org
为有机污染物脱附达标的临界浓度(mg/kg)；BV
org
为土壤中有机污染物的修复目标值(mg/kg)，可参照《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600
‑
2018)获得；k为一级动力学反应常数(/min)，计算一级动力学反应常数k(/min)；t为热脱附时间，取值范围为25min～30min，脱附时间通过有机污染物脱附速率实验获得，达到脱附时间后，有机污染物脱附速率趋于恒定值。
[0018]k＝
‑
ln(Bap初始浓度/热脱附后Bap浓度)/30。
[0019]所述热脱附与稳定化工序切换的重金属浸出临界浓度(CV
hm
)通过公式(3)计算获得，
[0020]CV
hm
＝BV
hm
/(1+α
act
×
(C
red
+C
oxi
)
‑
β
sol
‑
D
sm
×
γ
sm
)
ꢀꢀꢀ
公式(3)
[0021]其中，CV
hm
为热脱附与稳定化工序切换的重金属浸出临界浓度(mg/L)；BV
hm
为土壤中重金属的修复目标值(mg/L)，修复目标值可参照《地表水环境质量标准》(GB3838
‑
2002)获得；α
act
为热脱附过程中重金属的活化系数(kg/L)，取值范围为0.01kg/L～0.1kg/L，活化系数为热脱附前后重金属可还原态浓度与可氧化态含量比值；C
red
为土壤重金属可还原态浓度(mg/kg)；C
oxi
为土壤重金属可氧化态浓度(mg/kg)；β
sol
为土壤重金属浸出部分的固化系数，取值范围为0.2～0.4，固化系数为热脱附前后重金属残渣态含量比值；D
sm
是稳定化药剂的投加量(wt％)，取值范围为1％～3％；γ
sm
为药剂对重金属稳定化的有效系数，取值范围20～50，有效系数为重金属弱酸可提取态反应掉的稳定化药剂量与药剂总量比值。
[0022]所述热脱附的临界温度(T
pre
)为不同脱附温度条件下，土壤弱酸可提取态与残渣态的比值δ的最大值对应的温度；δ通过公式(4)计算获得，
[0023]δ＝C
exc
’
/C
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合污染土壤的热脱附与稳定化协同修复方法，其特征在于：将待修复土壤中有机污染物浓度(C
org
)、重金属浸出浓度(C
hm
)分别与有机污染物脱附达标的临界浓度(CV
org
)、热脱附与稳定化工序切换的重金属浸出临界浓度(CV
hm
)进行比对，得到修复方案，实现有机
‑
重金属复合污染土壤的修复。2.按权利要求1所述的复合污染土壤的热脱附与稳定化协同修复方法，其特征在于：(1)检测待修复土壤中有机污染物浓度(C
org
)、重金属浸出浓度(C
hm
)和重金属形态分级；(2)根据土壤中有机污染物的修复目标值(BV
org
)，计算有机污染物脱附达标的临界浓度(CV
org
)；(3)根据土壤中重金属的修复目标值(BV
hm
)，计算热脱附与稳定化工序切换的重金属浸出临界浓度(CV
hm
)，以及热脱附的临界温度(T
pre
)；(4)根据C
org
与CV
org
、C
hm
与CV
hm
的大小关系，得到修复方案，实现有机
‑
重金属复合污染土壤的修复。3.按权利要求2所述的复合污染土壤的热脱附与稳定化协同修复方法，其特征在于，所述土壤重金属形态分级采用BCR分级方法，并通过公式(1)计算获得土壤重金属总浓度，C
Total
＝C
exc
+C
red
+C
oxi
+C
res
ꢀꢀꢀꢀ
公式(1)其中，C
Total
为土壤重金属总浓度(mg/kg)；C
exc
为土壤重金属弱酸可提取态浓度(mg/kg)；C
red
为土壤重金属可还原态浓度(mg/kg)；C
oxi
为土壤重金属可氧化态浓度(mg/kg)；C
res
为土壤重金属残渣态浓度(mg/kg)。4.按权利要求2所述的复合污染土壤的热脱附与稳定化协同修复方法，其特征在于，所述有机污染物脱附达标的临界浓度(CV
org
)通过公式(2)计算获得，CV
org
＝BV
org
/e
‑
k
×
t
ꢀꢀꢀꢀ
公式(2)其中，CV
org
为有机污染物脱附达标的临界浓度(mg/kg)；BV
org
为土壤中有机污染物的修复目标值(mg/kg)；k为一级动力学反应常数(/min)；t为热脱附时间。5.按权利要求2所述的复合污染土壤的热脱附与稳定化协同修复方法，其特征在于，所述热脱附与稳定化工序切换的重金属浸出临界浓度(CV
hm
)通过公式(3)计算获得，CV
hm
＝BV
h...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴波，郭书海，程凤莲，袁立竹，陈驰，张云龙，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳应用生态研究所，
类型：发明
国别省市：