一种重度石油污染土壤梯级资源化利用方法技术

本发明专利技术公开了一种重度石油污染土壤梯级资源化利用的方法。首先采用限氧热解法对石油污染土壤进行炭化处理，所得炭化土壤用于从废水中回收过渡金属，分离回收残渣进行煅烧，获得负载过渡金属氧化物、表面富含氧空位的炭化土壤，可循环利用于活化过硫酸盐氧化处理有机废水，实现了石油污染土壤的梯级资源化利用。实现了石油污染土壤的梯级资源化利用。实现了石油污染土壤的梯级资源化利用。

【技术实现步骤摘要】
一种重度石油污染土壤梯级资源化利用方法


[0001]本专利技术属于土壤污染防治
，具体涉及到一种利用石油污染土壤热解炭化处理后用于从废水中吸附过渡金属，回收残渣经煅烧稳定后再利用为过硫酸盐活化剂的方法及应用。

技术介绍

[0002]目前应用较为广泛的治理技术，有焚烧、热脱附、高级氧化、萃取/淋洗等物理化学技术，也有生物降解、植物降解、植物
‑
微生物联合降解等生物修复技术。物理化学修复技术效率高，周期短，但成本也较高；生物修复技术成本低，但周期长，且难以修复重度污染土壤或有毒有机污染物。其中重度石油污染土壤通常采用物理化学修复技术以求迅速达标修复，或者先采用物理化学修复技术去除大部分污染物，再采用生物修复技术进行处理，以求深度修复。
[0003]以上修复技术在国内外都得到了工程应用，但通常均以达标修复为主要目标，很少考虑修复后土壤的处置去向问题，目前通常以回填、还田、筑路或掺杂至建材中为主，这些处置方式的资源化价值很低，甚至需要支付一定的处置成本。事实上，这些处置方式未能充分认识修复后土壤中含有的功能组分及其资源化利用价值。因此，石油污染土壤治理模式应从目前以无害化为主要目标转向以资源化为主要目标。
[0004]对于重度石油污染土壤，首先应该考虑从土壤中回收部分石油产品，尤其是优质燃料油，目前可行的方法主要有萃取和热解。萃取法需要消耗较多的萃取剂，萃取后有机溶液与油品的分离也比较复杂，还容易产生二次污染；热解则需要消耗较多的能源，但可回收优质液态燃料油，热值和品质较高，可以补偿部分热解工艺消耗的能源，不容易产生二次污染。因此，热解是较有应用前景的重度石油污染土壤修复技术。热解模式可分为慢速热解和快速热解。快速热解可以把长链烃裂解为短链烃，迅速挥发然后冷凝回收高热值的优质液态油，具有较好的经济效益。此外，快速热解后仍然残留于土壤中的有机碳主要转化为稳定无毒的固体炭，对植物发芽和生长没有负面效应。
[0005]可见，石油污染土壤经快速热解后形成的炭化土壤可视为矿物/炭复合材料，除拥有常规土壤中固有的碳酸盐、金属氧化物、粘土矿物等具有吸附或催化性能的组分外，还含有无定形或石墨化碳，也具有一定的吸附和催化性能。因此，如把炭化土壤转化为水处理材料，用于吸附去除废水中的重金属或催化氧化降解有机污染物，更能体现和展示其环境功能和经济价值。
[0006]然而，由于土壤中固有的具有吸附或催化的功能组分含量有限，或者活性较低，环境功能可能比较有限，因此需要寻求适宜的资源化模式与处理技术，以充分挖掘炭化土壤的资源化潜力。矿物或碳质吸附材料通常采用酸碱改性、负载过渡金属或掺杂非金属元素等方法对进行功能修饰以提升吸附性能，对于炭化土壤也具有一定的参考价值，但应考虑从废弃物中回收所需改性物质来降低改性成本。此外，还应该通过模式创新进一步利用其环境功能，从而构建炭化土壤的梯级资源化利用模式，通过“以废治废”促进土壤与水污染
的协同治理，推动重度石油污染土壤治理模式的革新。

技术实现思路

[0007]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0008]鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
[0009]因此，本专利技术的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种石油污染土壤梯级资源化利用的方法。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：
[0011](1)限氧热解制备过渡金属吸附剂
[0012]把石油污染土壤装入热解炉中，启用快速热解模式，通入惰性气体进行热解处理，把石油烃污染物裂解为优质高热值短链烃，通过挥发和冷凝回收高热值液态油，主要成分为碳原子数8～30的烷烃和烯烃，可用作燃料油；残留于土壤中的有机碳转化为稳定无毒的固体炭，制得过渡金属吸附剂。
[0013](2)过渡金属吸附剂的资源化利用
[0014]把过渡金属吸附剂投加到含有铜、镍、锰等过渡金属的废水中，通过搅拌或震荡处理从废水中回收过渡金属元素，反应结束后进行过滤或离心以回收固体残渣，实现炭化土壤的初级资源化利用。
[0015](3)残渣煅烧制备过硫酸盐活化剂
[0016]将步骤(2)得到的过渡金属吸附剂残渣加入马弗炉中，通入惰性气体进行煅烧，把吸附的过渡金属转化为高稳定的金属氧化物，使炭化土壤转化为高效过硫酸盐活化剂；
[0017](4)过硫酸盐活化剂的循环再利用
[0018]将步骤(3)得到的过硫酸盐活化剂投加到有机废水中，同时加入过硫酸盐进行震荡或搅拌处理，反应结束后通过过滤或离心进行固液分离，回收固体残渣直接用于下一次废水处理，实现再循环和重复利用。
[0019]作为本专利技术所述的一种优选方案，其中：
[0020]步骤(1)所述热解炉为马弗炉、管式炉或箱式炉；热解模式为快速热解，快速升温到400～600℃后装入石油污染土壤，保留时间为15～120min。
[0021]步骤(2)所述的炭化土壤吸收废水中的过渡金属，其特征在于：重金属类型为铜、镍、锰等，浓度为1～1000mg/L，炭化土壤投加量为0.5～5g/L，震荡或搅拌6h。
[0022]步骤(3)所述热解炉为马弗炉，炉内通入氮气或氩气等惰性气体，煅烧温度为400～600℃，煅烧时间为15～120min。
[0023]步骤(4)所述的热解炭化土壤活化过硫酸盐氧化处理有机废水，其特征在于，污染物主要为胺类、苯胺类、酚类或酯类，污染物浓度为1～500mg/L，炭化土壤投加量为1～3g/L，过硫酸盐投加量为1～3g/L，震荡或搅拌6h。
[0024]本专利技术有益效果：
[0025](1)本专利技术通过快速热解对石油污染土壤进行炭化处理，制备过渡金属吸附剂，从废水中吸附过渡金属，残渣并煅烧转化为过硫酸盐活化剂，通过“以废治废”形成土壤
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水污
染协同治理新模式，实现了梯级资源化利用。
[0026](2)本专利技术通过快速热解不仅可以回收优质液态油，还激发了土壤中粘土矿物和碳酸盐对金属阳离子的吸附性能，使修复后的土壤转化为对过渡金属具有高效吸附性能的矿物/炭复合材料。
[0027](3)本专利技术利用炭化土壤从废水中回收过渡金属，经煅烧转化为表面负载大量过渡金属氧化物的炭化土壤，且表面富含高催化活性的氧空位，对过硫酸盐具有较好的活化性能，可以循环重复利用，实现了二次资源化利用。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0029]图1为本专利技术实施例1中热解时间对炭化土壤无害化效果的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重度石油污染土壤梯级资源化利用的方法，其特征在于：包括，对重度石油污染土壤置于热解炉中，通入惰性气体进行热解处理，所得炭化土壤用于从废水中吸附过渡金属，实现初级资源化利用；反应结束后分离回收固体残渣，置于热解炉中进行煅烧，反应结束冷却至室温，得到负载过渡金属氧化物的炭化土壤，用于活化过硫酸盐氧化处理有机废水，实验结束后回收残渣用于再循环，实现次级资源化利用。2.如权利要求1所述的重度石油污染土壤，其特征在于：土壤中主要污染物为石油烃类，总石油烃含量高于50000mg/kg。3.如权利要求1所述的热解处理，其特征在于：热解炉为马弗炉、管式炉或箱式炉，升温至400～600℃后投加石油污染土壤，保留时间为0.5～3h。4.如权利要求1所述的热解处理，其特征在于：所述热解可将石油烃污染物裂解为优...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨天赐，王明新，汪林，薛金娟，姚猛，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：