CN104803571A - 一种基于粒径分布的重金属污染底泥处置方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于粒径分布的重金属污染底泥处置方法，包括以下步骤：（1）对重金属污染底泥进行筛分，获得卵石、粗砂、中砂、细砂以及泥组分；（2）按照城镇污水处理厂污泥处置标准、固体废物和危险废物处置标准对重金属含量、浸出液中重金属浓度的不同要求，设定判定条件；（3）对上述各种粒径的底泥组分进行重金属含量检测分析，按照顺序进行判定和处置。本发明按照“减量化、无害化、资源化”的治理原则，充分结合底泥的粒径分布特征和项目所在地的社会经济水平以及具备的处置途径条件，因地制宜，将主要处置方式模块化、程式化，便于借鉴和操作，操作简单，便于实施，解决了目前重金属污染底泥处置方式***性的情况，具有较强的针对性和灵活性。

Description

一种基于粒径分布的重金属污染底泥处置方法
技术领域
本发明涉及一种河流、湖泊、河流入海口滩涂等自然水体重金属污染底泥的最终处置方法，属于污染底泥的治理修复技术领域。
背景技术
底泥通常是指粘土、泥沙、有机质及各种矿物的混合物，经过长时间物理、化学及生物等作用及水体传输而沉积于水体底部所形成。底泥能够反映水体演化的历史过程，为河流、湖泊、河流入海口滩涂等自然水体生态***的重要组成部分。
底泥污染可分为有机污染和无机污染，无机污染又可分为氮、磷等富营养化物质污染和重金属污染。有机物和氮、磷等营养物质会随着水力冲刷、水质变化和气候变化等，重新释放到水体中，造成水体有机污染和富营养化，最终影响水体功能的实现。
底泥中的重金属主要来自于大气降尘、降水、土壤冲刷、地表径流、各类污水、固体垃圾以及农药等，具有长期性、累积性、潜伏性和不可逆性等特点，能通过食物链成千百倍地富集，最终危害人体健康。重金属污染底泥的处理处置已经成为当前环保工作的重要内容之一。
根据受污染水体的污染程度不同，结合污染场地的实施条件，目前常用的重金属污染底泥的处理修复技术主要分为原位处理技术和异位处理技术。
由于不同水体水文条件在时间和空间上的差异，加上造成水体底泥重金属污染的污染源排放情况各不相同，造成了水体中重金属污染底泥沉积规律和粒径分布的巨大差异，不同区域的同一水体和同一区域的不同水体类型底泥的粒径分布特征也表现出极大的差异性。
参考《建筑用卵石、碎石》(GB14685-2011)和《建筑用砂》(GB14684-2011)标准，按照底泥粒径大小，一般可以将底泥分为卵石、砂和泥，其中卵石指由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的、粒径大于4.75mm的岩石颗粒；砂指自然生成的，经人工开采和筛分的粒径大于0.075mm，小于4.75mm的岩石颗粒，包括河砂、湖砂、山砂、淡化海砂，但不包括软质、风化的岩石颗粒；砂按照粒径大小又可分为1.18mm～4.75mm的粗砂、粒径0.5mm～1.18mm的中砂和0.075mm～0.5mm的细砂；泥指粒径小于0.075mm的岩石颗粒，包括河砂、湖砂、山砂、淡化海砂，但不包括软质、风化的岩石颗粒。
实验研究发现，底泥中80％以上的重金属污染物主要吸附在粒径小于0.075mm的泥颗粒上，不同区域，不同底泥类型，上述吸附粒径范围略有不同。
因此，对于含卵石和砂比例较大(质量比占20％以上)的底泥作无区分的处理将极大的增加脱水减容和稳定固化等处理工作量，也会较大的增加后续填埋等最终处置压力，为此，有必要结合资源化利用和其他处置途径要求，对卵石(粒径＞4.75mm)和含砂(粒径为0.075mm～4.75mm)比例较大(质量比占20％以上)的重金属污染底泥进行筛分处理，减小后续处理工作量的同时，使达到相关处置标准的底泥组分得到合理资源化利用和最终处置。
由于目前缺乏重金属污染底泥的最终处置标准，另外，不同项目所在地的社会经济条件不一，具备的处置条件和处置途径也不尽相同，而不同的处置途径对底泥处理的要求不同，为此，重金属污染底泥的处置途径选择显得尤为重要。
因此，亟需针对重金属污染底泥处置方法缺失的现状，参考现行城镇污水处理厂污泥处置标准、固体废物和危险废物处置等标准对底泥中重金属含量或浸出液中重金属浓度的不同要求，结合底泥的粒径分布特征和项目所在地的社会经济水平以及具备的处置途径条件，开发基于粒径分布的重金属污染底泥处置方法。
发明内容
本发明针对重金属污染底泥处置方法缺失的现状，按照现行城镇污水处理厂污泥处置标准、固体废物和危险废物处置等标准对重金属含量、浸出液中重金属浓度的不同要求，结合底泥的粒径分布特征和项目所在地的社会经济水平以及具备的处置途径条件，设置合理的判定条件和判定顺序，最终提供一种操作简单，便于实施，具有较强针对性和灵活性的基于粒径分布的重金属污染底泥处置方法。
本发明的基于粒径分布的重金属污染底泥处置方法，包括以下步骤：
(1)对重金属污染底泥进行筛分，获得粒径大于4.75mm的卵石，粒径为1.18mm～4.75mm的粗砂，粒径为0.5mm～1.18mm的中砂，粒径为0.075mm～0.5mm的细砂，以及粒径为0.075mm以下的泥组分；
(2)按照城镇污水处理厂污泥处置标准、固体废物和危险废物处置标准对重金属含量、浸出液中重金属浓度的不同要求，对污泥处置标准、固体废物和危险废物处置标准进行分类，同时设定如下判定条件：
条件1：某种重金属含量(mg/kg)低于GB15618-1995《土壤环境质量标准》二级标准要求；
条件2：某种重金属含量(mg/kg)低于土地利用标准要求,所述土地利用标准包括CJ/T309-2009《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》、CJ248-2007《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》和GB/T24600-2009《城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质》；
条件3：某种重金属含量(mg/kg)低于CJ/T249-2007《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》标准要求；
条件4：某种重金属含量(mg/kg)以及按照HJ/T299-2007《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》浸出后浸出液各种重金属浓度(mg/L)低于CJ/T314-2009《城镇污水处理厂污泥处置水泥熟料生产用泥质》标准；
条件5：按照HJ557-2010《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》浸出后浸出液中某种重金属浓度(mg/L)低于GB18599-2001《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》要求；
条件6：按照GB/T15555.12-1995《固体废物腐蚀性测定玻璃电极法》浸出后浸出液中某种重金属浓度(mg/L)低于CJ/T290-2008《城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质》标准要求；
条件7：按照GB5058-2007《危险废物鉴别标准》浸出后浸出液中某种重金属浓度(mg/L)均低于GB5058-2007《危险废物鉴别标准》中的要求；
条件8：治理项目所在地具备危险废物焚烧或水泥窑协同处置的处置场所或条件；
条件9：按照GB5058-2007《危险废物鉴别标准》浸出后浸出液中某种重金属浓度(mg/L)低于GB18598-2001《危险废物填埋污染标准》的要求；
(3)对步骤(1)中各种粒径的底泥组分进行重金属含量检测分析，结合步骤(2)中的条件按照以下顺序和方法进行判定和处置：
如果各重金属含量满足条件1要求，则按GB14685-2011《建筑用卵石、碎石》和GB14684-2011《建筑用砂》标准作为建材或土壤直接资源化利用，否则按条件2进行判定；
如果各重金属含量满足条件2要求，则按土地利用(包括农用、园林绿化和土地改良)方式进行处置，否则按条件3进行判定；
如果各重金属含量满足条件3要求，则按混合填埋方式进行处置，否则按条件4进行判定；
如果各重金属含量满足条件4要求，则按水泥熟料生产进行处置，否则按照HJ557-2010《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》对底泥组分进行浸出，浸出液中各重金属浓度按条件5进行判定；
如果浸出液中各重金属浓度满足条件5要求，则按一般固体废物进行处置，否则按照GB/T15555.12-1995《固体废物腐蚀性测定玻璃电极法》对底泥组分进行浸出，浸出液中各重金属浓度按条件6进行判定；
如果浸出液中各重金属浓度满足条件6要求，则按单独焚烧进行处置，否则按照GB5058-2007《危险废物鉴别标准》对底泥组分进行浸出，浸出液中各重金属浓度按条件7进行判定；
如果浸出液中各重金属浓度满足条件7要求，则对底泥组分进行稳定固化，直至其满足条件5后按照一般固体废物进行处置，否则按条件8进行判定，且处置前后均按危险废物进行管理；
如果满足条件8要求，则按GB18484-2001《危险废物焚烧污染控制标准》或GB30485-2003《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》进行处置；否则按照GB5058-2007《危险废物鉴别标准》对底泥组分进行浸出，浸出液中各重金属浓度按条件9进行判定；
如果浸出液中各重金属浓度满足条件9要求，则按危险废物进行填埋处置，否则对底泥组分进行稳定固化，直至其满足条件9后按照一般固体废物进行处置。
按照上述顺序和方法，即可找出符合当地要求的底泥处置途径。
本发明按照“减量化、无害化、资源化”的治理原则，充分结合底泥的粒径分布特征和项目所在地的社会经济水平以及具备的处置途径条件，因地制宜，将主要处置方式模块化、程式化，便于借鉴和操作，操作简单，便于实施，解决了目前重金属污染底泥处置方式***性的情况，具有较强的针对性和灵活性。
附图说明
图1是重金属Hg在各标准中重金属含量或浸出液中重金属浓度的条件要求示意图。
图2是重金属Cd在各标准中重金属含量或浸出液中重金属浓度的条件要求示意图。
具体实施方式
本发明的基于粒径分布的重金属污染底泥处置方法，按照常用的分类方法，将与底泥性质接近的城镇污水厂污泥、固体废物和危险废物相关处置标准分为土地利用、填埋、建材利用、焚烧和其它共五类：
(1)土地利用类标准：
主要包括《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)、《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》(CJ/T309-2009)、《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(CJ248-2007)和《城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质》(GB/T24600-2009)；
(2)填埋类标准：
主要包括《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》(CJ/T249-2007)、《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》(GB18599-2001)和《危险废物填埋污染标准》(GB18598-2001)；
(3)建材利用类标准：
主要包括《建筑用卵石、碎石》(GB14685-2011)、《建筑用砂》(GB14684-2011)标准、《城镇污水处理厂污泥处置水泥熟料生产用泥质》(CJ/T314-2009)、《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》(GB30485-2003)；
(4)焚烧类标准
主要包括《城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质》(CJ/T290-2008)、《危险废物焚烧污染控制标准》(GB18484-2001)；
(5)其它相关标准
主要包括《危险废物鉴别标准》(GB5058-2007)、《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007)、《固体废物腐蚀性测定玻璃电极法》(GB/T15555.12-1995)及《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(HJ557-2010)。
本发明的基于粒径分布的重金属污染底泥处置方法，包括以下步骤：
(1)对重金属污染底泥进行筛分，获得粒径大于4.75mm的卵石，粒径为1.18mm～4.75mm的粗砂，粒径为0.5mm～1.18mm的中砂，粒径为0.075mm～0.5mm的细砂，以及粒径为0.075mm以下的泥组分；
(2)按照现行城镇污水处理厂污泥处置标准、固体废物和危险废物处置等标准对重金属含量、浸出液中重金属浓度的不同要求，对上述标准进行合理分类，同时设定判定条件如下：
条件1：某种重金属含量(mg/kg)低于GB15618-1995《土壤环境质量标准》二级标准要求；
条件2：某种重金属含量(mg/kg)低于土地利用标准(包括CJ/T309-2009《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》、CJ248-2007《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》和GB/T24600-2009《城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质》标准)要求；
条件3：某种重金属含量(mg/kg)低于CJ/T249-2007《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》标准要求；
条件4：某种重金属含量(mg/kg)以及按照HJ/T299-2007《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》浸出后浸出液各种重金属浓度(mg/L)低于CJ/T314-2009《城镇污水处理厂污泥处置水泥熟料生产用泥质》标准；
条件5：按照HJ557-2010《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》浸出后浸出液中某种重金属浓度(mg/L)低于GB18599-2001《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》要求；
条件6：按照GB/T15555.12-1995《固体废物腐蚀性测定玻璃电极法》浸出后浸出液中某种重金属浓度(mg/L)低于CJ/T290-2008《城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质》标准要求；
条件7：按照GB5058-2007《危险废物鉴别标准》浸出后浸出液中某种重金属浓度(mg/L)均低于GB5058-2007《危险废物鉴别标准》中的要求；
条件8：治理项目所在地具备危险废物焚烧或水泥窑协同处置的处置场所或条件；
条件9：按照GB5058-2007《危险废物鉴别标准》浸出后浸出液中某种重金属浓度(mg/L)低于GB18598-2001《危险废物填埋污染标准》的要求。
(3)对上述各种粒径的底泥组分进行重金属含量检测分析，按照以下顺序和方法进行判定和处置：
如果各重金属含量满足条件1要求，则按《建筑用卵石、碎石》(GB14685-2011)、《建筑用砂》(GB14684-2011)标准直接建材利用或参照土壤进行直接资源化利用，如果不能满足，则按条件2进行判定；
如果各重金属含量满足条件2要求，则按土地利用方式(包括农用、园林绿化和土地改良)进行处置，如果不能满足，则按条件3进行判定；
如果各重金属含量满足条件3要求，则按混合填埋方式进行处置，如果不能满足，则按条件4进行判定；
如果各重金属含量满足条件4要求，则按水泥熟料生产进行处置，如果不能满足，则按照HJ557-2010《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》对底泥组分进行浸出，浸出液中各重金属浓度按条件5进行判定；
如果浸出液中各重金属浓度满足条件5要求，则按一般固体废物进行处置，如果不能满足，则按照GB/T15555.12-1995《固体废物腐蚀性测定玻璃电极法》对底泥组分进行浸出，浸出液中各重金属浓度按条件6进行判定；
如果浸出液中各重金属浓度满足条件6要求，则按单独焚烧进行处置，如果不能满足，按照GB5058-2007《危险废物鉴别标准》对底泥组分进行浸出，浸出液中各重金属浓度按条件7进行判定；
如果浸出液中各重金属浓度满足条件7要求，则对底泥组分进行稳定固化，直至其满足条件5后按照一般固体废物进行处置，如果不能满足，则按条件8进行判定，且处置前后均按危险废物进行管理；
如果满足条件8要求，则按GB18484-2001《危险废物焚烧污染控制标准》或GB30485-2003《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》进行处置；如果不能满足，按照GB5058-2007《危险废物鉴别标准》对底泥组分进行浸出，浸出液中各重金属浓度按条件9进行判定；
如果浸出液中各重金属浓度满足条件9要求，则按危险废物进行填埋处置，如果不能满足，对底泥组分进行稳定固化，直至其满足条件9后按照一般固体废物进行处置。
按照上述顺序和方法，即可找出符合当地要求的底泥处置途径。
图1给出了重金属Hg在各标准中重金属浓度或浸出液中重金属浓度的条件要求示意图。
图2给出了重金属Cd在各标准中重金属浓度或浸出液中重金属浓度的条件要求示意图。
本发明具有以下特点：
1.按照“减量化、无害化、资源化”的治理原则，充分结合底泥的粒径分布特征和项目所在地的社会经济水平以及具备的处置途径条件，解决了目前重金属污染底泥处置方式***性的情况。
2.可充分结合当地特定条件进行选取，具有较强的针对性。
3.可在满足相应组合实施条件的前提下可以任意超越，自由组合，具有较强的灵活性。

Claims (1)

1.一种基于粒径分布的重金属污染底泥处置方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)对重金属污染底泥进行筛分，获得粒径大于4.75mm的卵石，粒径为1.18mm～4.75mm的粗砂，粒径为0.5mm～1.18mm的中砂，粒径为0.075mm～0.5mm的细砂，以及粒径为0.075mm以下的泥组分；
(2)按照城镇污水处理厂污泥处置标准、固体废物和危险废物处置标准对重金属含量、浸出液中重金属浓度的不同要求，对污泥处置标准、固体废物和危险废物处置标准进行分类，同时设定如下判定条件：
条件1：某种重金属含量低于GB15618-1995《土壤环境质量标准》二级标准要求；
条件2：某种重金属含量低于土地利用标准要求,所述土地利用标准包括CJ/T309-2009《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》、CJ248-2007《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》和GB/T24600-2009《城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质》；
条件3：某种重金属含量低于CJ/T249-2007《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》标准要求；
条件4：某种重金属含量以及按照HJ/T299-2007《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》浸出后浸出液各种重金属浓度低于CJ/T314-2009《城镇污水处理厂污泥处置水泥熟料生产用泥质》标准；
条件5：按照HJ557-2010《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》浸出后浸出液中某种重金属浓度低于GB18599-2001《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》要求；
条件6：按照GB/T15555.12-1995《固体废物腐蚀性测定玻璃电极法》浸出后浸出液中某种重金属浓度低于CJ/T290-2008《城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质》标准要求；
条件7：按照GB5058-2007《危险废物鉴别标准》浸出后浸出液中某种重金属浓度均低于GB5058-2007《危险废物鉴别标准》中的要求；
条件8：治理项目所在地具备危险废物焚烧或水泥窑协同处置的处置场所或条件；
条件9：按照GB5058-2007《危险废物鉴别标准》浸出后浸出液中某种重金属浓度低于GB18598-2001《危险废物填埋污染标准》的要求；
(3)对步骤(1)中各种粒径的底泥组分进行重金属含量检测分析，结合步骤(2)中的条件按照以下顺序和方法进行判定和处置：
如果各重金属含量满足条件1要求，则按GB14685-2011《建筑用卵石、碎石》和GB14684-2011《建筑用砂》标准作为建材或土壤直接资源化利用，否则按条件2进行判定；
如果各重金属含量满足条件2要求，则按土地利用方式进行处置，否则按条件3进行判定；
如果各重金属含量满足条件3要求，则按混合填埋方式进行处置，否则按条件4进行判定；
如果各重金属含量满足条件4要求，则按水泥熟料生产进行处置，否则按照HJ557-2010《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》对底泥组分进行浸出，浸出液中各重金属浓度按条件5进行判定；
如果浸出液中各重金属浓度满足条件5要求，则按一般固体废物进行处置，否则按照GB/T15555.12-1995《固体废物腐蚀性测定玻璃电极法》对底泥组分进行浸出，浸出液中各重金属浓度按条件6进行判定；
如果浸出液中各重金属浓度满足条件6要求，则按单独焚烧进行处置，否则按照GB5058-2007《危险废物鉴别标准》对底泥组分进行浸出，浸出液中各重金属浓度按条件7进行判定；
如果浸出液中各重金属浓度满足条件7要求，则对底泥组分进行稳定固化，直至其满足条件5后按照一般固体废物进行处置，否则按条件8进行判定，且处置前后均按危险废物进行管理；
如果满足条件8要求，则按GB18484-2001《危险废物焚烧污染控制标准》或GB30485-2003《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》进行处置；否则按照GB5058-2007《危险废物鉴别标准》对底泥组分进行浸出，浸出液中各重金属浓度按条件9进行判定；
如果浸出液中各重金属浓度满足条件9要求，则按危险废物进行填埋处置，否则对底泥组分进行稳定固化，直至其满足条件9后按照一般固体废物进行处置。
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Assignee: ENVIRONMENTAL ENGINEERING CO., LTD., SHANDONG ACADEMY OF ENVIRONMENTAL SCIENCE

Assignor: Shandong Academy of Environmental Science

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Denomination of invention: Method for treating bottom mud polluted by heavy metals based on particle size distribution

Granted publication date: 20160824

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Record date: 20170831

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