CN108311538A - 一种重金属污染土壤的淋洗处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种重金属污染土壤的淋洗处理方法，包括将重金属污染土壤与水混合后，带水筛分，将筛分土壤送至淋洗池，注入淋洗液循环搅拌，对淋洗后的土壤进行检测直至合格，再将前步骤处理后的合格土壤脱水，向脱水土壤中添加客土后回填。本发明提供的重金属污染土壤的淋洗处理方法，操作简单，使用的试剂常见易得，实施成本低，土壤中Cd、Zn、Pb和Cu的去除率分别可以达到65.1、47.5、43.2和35.1％，优于现有的处理技术，本发明所提供的方法使用灵活，还可以根据需要，通过向处理后的土壤中添加有机菌肥，达到改善土壤的理化性质、增进土壤肥力的效果，克服了重金属污染土壤上植物修复周期长的不足，环境风险小。

Description

一种重金属污染土壤的淋洗处理方法

技术领域

本发明属于污染土壤治理领域，具体涉及一种重金属污染土壤的淋洗处理方法。

背景技术

土壤是经济社会可持续发展的物质基础，保护好土壤环境是推进生态文明建设和维护国家生态安全的重要内容。

重度污染的污染物中，重金属为主要污染源。由于人类活动，土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积引起土壤重金属的含量过高，导致土壤重金属污染。重金属是指比重等于或大于5.0的金属，主要包括镉、汞、铅、铬和类金属砷等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌、铜、镍等元素。这些污染元素主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等，如镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，汞主要来自含汞废水，砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调，镉、汞等元素在作物籽实中富集系数较高，即使超过食品卫生标准，也不影响作物生长、发育和产量，此外汞、砷能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，影响氮素供应。重金属污染物在土壤中移动性很小，不为微生物降解，通过食物链进入人体后，潜在危害极大。一些矿山在开采中尚未建立石排场和尾矿库，废石和尾矿随意堆放，致使尾矿中富含难解的重金属进入土壤，加之矿石加工后余下的金属废渣随雨水进入地下水***，造成严重的土壤重金属污染。工业上真正划入重金属的有10种金属元素：铜、铅、锌、锡、镍、钴、锑、汞、镉和铋。而从土壤-植物***的角度来说，国际学界认为，只有镉、钴、硒等元素对动物和人类健康造成危害的风险最大。因为食物链而造成人体健康受损的，主要是镉和硒。中国多个产地出产的稻米被查出镉超标，土壤污染已成公害，镉米危机的出现，敲响了土壤污染的警钟。重金属镉污染耕地的修复措施包括化学治理、农业生态修复、微生物修复、动物修复和植物修复。其中化学治理包括淋溶法、施用改良剂等方法，能够在短期内降低土壤中重金属的毒性和生物有效性。农业和生态修复通过调节诸如土壤水分、土壤pH值、土壤阳离子代换量、碳酸钙和土壤氧化还原状况及气温、湿度等因素，降低镉生物有效性，以减弱重金属对植物的毒害作用，虽然镉形态发生了改变，但仍存在土壤中，容易再度活化，对生物产生危害。微生物修复包括生物吸附、胞外沉淀、生物转化、生物累积和外排作用，目前，大部分微生物修复技术还局限在科研和实验室水平，实例研究还不多，无法大面积推广。动物修复利用土壤中的某些低等动物如蚯蚓进行重金属镉污染修复的研究仍局限在实验室阶段，且因受低等动物生长环境等因素制约，其修复效率一般，并不是一种理想的修复技术。植物修复周期长，工作量大。

CN104550222A公开了一种铬渣堆场重金属污染土壤微生物浸出和化学固定的修复方法。利用复合菌培养得到的复合菌液喷淋铬渣堆场土壤或渣土壤，得到的淋洗液中五价Cr被还原成三价Cr，并在碱性条件下形成沉淀，沉淀回收铬，土壤或渣土未淋洗出的四价Cr经水合肼化学固定，采用该法对三种不同四价Cr污染水平的土壤和渣土修复，总铬的去除率分别达到了11.4％、30.2％和14.0％，水溶态的四价Cr的出除率也分别达到了99.6％、99.5％和98.3％，土壤和渣土四价Cr的浸出毒性浓度低于0.5mg/L，然而该法处理效率的高低受制于两种菌落菌液的浓度和活性。CN104668281A公开了一种针对中国南方有色金属矿冶区镉重污染酸性土壤的化学淋洗-植物吸取联合修复方法，该方法先将重金属污染土壤磨细过筛，并填充到土柱中，再将氯化铁溶液倒在土体上方，液体随重力从土柱底部自然流出，以去除土壤大部分的活性镉，待土体上方淋洗液全部渗入土壤后，将去离子水倾倒于土体上方，液体随重力从土柱底部自然流出，以去除土体中残留的镉和淋洗剂，然后将上述淋洗后的土壤晾干、磨细、过筛，添加生石灰、海泡石、商品有机肥和总养分(N+P2O5+K2O)进行改良，连续种植伴矿景天1～5季并收获地上植物后完成修复，该发明提供的方法原理简单，然而周期较长，种植伴矿景天和收割植物的工作量较大。

综上，目前尚没有一种能够较快速、低成本以及专门针对重金属污染土壤的处理办法。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种重金属污染土壤的淋洗处理方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种重金属污染土壤的淋洗处理方法，包括以下步骤：

(1)将重金属污染土壤与水混合后，带水筛分；

(2)将步骤(1)处理后的筛分土壤送至淋洗池，注入淋洗液循环搅拌7～9h后，沉淀1～3h，收集淋洗液进入回收***循环利用；

(3)重复步骤(2)，对淋洗后的土壤进行检测，直至检测结果合格；

(4)将步骤(3)处理后的合格土壤脱水；

(5)向步骤(4)处理后的脱水土壤中添加客土后回填。

优选地，步骤(1)所述筛分的标准为土壤颗粒直径<30mm。

优选地，步骤(2)所述淋洗液为EDTA二钠溶液、草酸和柠檬酸中的至少一种。

优选地，淋洗液的浓度为0.05～0.2mol/L。

优选地，步骤(2)所述筛分土壤与淋洗液的体积比为(1～2):5。

优选地，步骤(3)所述检测结果合格的标准为pH范围6.5～7.5，镉含量≤0.3mg/kg，锌含量≤250mg/kg，铅含量≤300mg/kg，铜含量≤100mg/kg。

优选地，步骤(4)所述脱水的标准为含水率≤60％。

优选地，步骤(5)所述脱水土壤和客土的重量比为(2～4)：(1～2)。

进一步优选地，还可以向步骤(5)脱水的土壤中添加有机菌肥，以改善土壤肥力。

有机菌肥是一种既含有机质又含适量化肥的复混肥，是对粪便、草炭等有机物料，通过微生物发酵进行无害化和有效化处理，并添加适量化肥、腐殖酸、氨基酸或有益微生物菌，经过造粒或直接掺混而制得的肥料。

进一步优选地，所述客土的pH值范围是6.5～7.5，客土中镉含量≤0.3mg/kg，汞含量≤ 0.5mg/kg，铅含量≤300mg/kg，镍含量≤50mg/kg。

优选地，所述的重金属包括Cd、Zn、Pb和Cu。

土壤肥力是土壤的基本属性和本质特征，是土壤为植物生长供应和协调养分、水分、空气和热量的能力，是土壤物理、化学和生物学性质的综合反应。影响肥力的因素主要有：养分因素、物理因素、化学因素和生物因素。

养分因素指土壤中的养分贮量，主要取决于土壤矿物质及有机质的数量和组成。就世界范围而言，多数矿质土壤中的氮、磷、钾三要素的大致含量分别是0.02～0.5％、0.01～0.2％和0.2～3.3％。中国一般农田的养分含量是：氮0.03～0.35％；磷0.01～0.15％；钾0.25～2.7％。采用本发明的淋洗方法对土壤进行处理后，可以根据土壤情况，除了添加客土外，还可以通过向处理后的土壤中添加有机菌肥的方式改善土壤肥力。

附图说明

图1为重金属污染土壤的淋洗处理工艺流程图；

图2为淋洗液的回收处理流程图。

本发明的有益效果

1、本发明提供的重金属污染土壤的淋洗处理方法，操作简单，使用的试剂常见易得，实施成本低；

2、使用本发明所提供的方法，土壤中Cd、Zn、Pb和Cu的去除率分别可以达到65.1、47.5、43.2和35.1％，优于现有的处理技术；

3、本发明所提供的方法使用灵活，可以根据需要，通过向处理后的土壤中添加有机菌肥，达到改善土壤的理化性质、增进土壤肥力的效果；

4、本发明所提供的方法克服了重金属污染土壤上植物修复周期长的不足，环境风险小，能够大规模的处理重金属污染的土壤，处理效率高。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

实施例1

对某处被重金属污染的土壤进行了淋洗处理，工艺流程如图1所示，具体包括以下步骤：

(1)将重金属污染土壤与水混合后，带水筛分；

(2)将步骤(1)处理后的筛分土壤送至淋洗池，注入淋洗液循环搅拌7～9h后，沉淀1～3h，收集淋洗液进入回收***循环利用；

(3)重复步骤(2)，对淋洗后的土壤进行检测，直至检测结果合格；

(4)将步骤(3)处理后的合格土壤脱水；

(5)向步骤(4)处理后的脱水土壤中添加客土后回填。

步骤(1)所述筛分的标准为土壤颗粒直径<30mm，步骤(2)所述淋洗液为EDTA二钠溶液，浓度为0.05～0.2mol/L，步骤(2)所述筛分土壤与淋洗液的体积比为(1～2):5，步骤(3)所述检测结果合格的标准为pH范围6.5～7.5，镉含量≤0.3mg/kg，锌含量≤250mg/kg，铅含量≤300mg/kg，铜含量≤100mg/kg，步骤(4)所述脱水的标准为含水率≤60％，步骤(5)脱水土壤和客土的重量比为(2～4)：(1～2)，客土的pH值范围是6.5～7.5，客土中镉含量≤0.3mg/kg，汞含量≤0.5mg/kg，铅含量≤300mg/kg，镍含量≤50mg/kg。

测试了淋洗前后重金属污染土壤中Cd、Zn、Pb和Cu的含量变化，如表1所示。

表1 淋洗前后重金属污染土壤中的重金属含量变化

项目	Cd	Zn	Pb	Cu
					淋洗前(mg/kg)	1.86	511	251	195
淋洗后(mg/kg)	0.65	268.28	142.57	126.56
					去除率(％)	65.1％	47.50％	43.20％	35.10％

从表1可以看出，淋洗后，重金属污染土壤中Cd、Zn、Pb和Cu的含量明显减少，Cd、Zn、Pb和Cu的去除率分别达到了65.1、47.5、43.2和35.1％。

为改善淋洗处理后土壤的肥力，向处理后的土壤中添加了客土和市售有机菌肥，测试了淋洗前后和添加客土及添加有机菌肥后土壤的部分理化性质变化，如表2所示。

表2 淋洗前后土壤部分理化性质的变化

从表2可以看出，淋洗对土壤性质有一定的影响，使土壤的pH从8.09降低到了4.91，速效N、P和K浓度也有所降低，需要进行适当的改良培肥，通过分别向淋洗后的土壤中添加客土和有机菌肥后，速效N、速效P和速效K浓度的浓度回升，达到了增强土壤肥力的目的。本发明所提供的方法使用灵活，可以根据需要，通过向处理后的土壤中添加客户，还可以添加有机菌肥，达到改善土壤的理化性质、增进土壤肥力的效果。

实施例2

EDTA淋洗液在经过多次淋洗后需要进入淋洗液回收装置进行处理，否则淋洗效果不理想，本实施例提供了淋洗液的回收处理方法，流程如图2所示。

先将多次淋洗后的EDTA淋洗液从收集池中送入回收反应槽，添加Na₂S沉淀后，再添加无机盐混凝剂聚合氯化铝(PAC)，PAC的作用是通过它或者其水解产物的压缩双电层、电性中和、卷带网捕以及吸附桥连等四个方面的作用，将能被氧化剂氧化提升COD值的颗粒物质沉淀下来过滤掉，从而降低COD，颗粒物质的沉淀，同时也降低了固体悬浮物。然后再添加非离子聚丙烯酰胺(PAM)，PAM是国内常用的非离子型高分子絮凝剂，分子量为150万～900 万，商品浓度一般为8％，能在颗粒间形成更大的絮体，由此产生巨大的表面吸附作用，从而降低水中的各项指标。

Claims (10)

1.一种重金属污染土壤的淋洗处理方法，其特征在于，所述淋洗处理方法包括以下步骤：

(1)将重金属污染土壤与水混合后，带水筛分；

(2)将步骤(1)处理后的筛分土壤送至淋洗池，注入淋洗液循环搅拌7～9h后，沉淀1～3h，收集淋洗液进入回收***循环利用；

(3)重复步骤(2)，对淋洗后的土壤进行检测，直至检测结果合格；

(4)将步骤(3)处理后的合格土壤脱水；

(5)向步骤(4)处理后的脱水土壤中添加客土后回填。

2.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的淋洗处理方法，其特征在于，步骤(1)所述筛分的标准为土壤颗粒直径<30mm。

3.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的淋洗处理方法，其特征在于，步骤(2)所述淋洗液为EDTA二钠溶液、草酸和柠檬酸中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的重金属污染土壤的淋洗处理方法，其特征在于，所述淋洗液的浓度为0.05～0.2mol/L。

5.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的淋洗处理方法，其特征在于，步骤(2)所述筛分土壤与淋洗液的体积比为(1～2):5。

6.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的淋洗处理方法，其特征在于，步骤(3)所述检测结果合格的标准为pH范围6.5～7.5，镉含量≤0.3mg/kg，锌含量≤250mg/kg，铅含量≤300mg/kg，铜含量≤100mg/kg。

7.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的淋洗处理方法，其特征在于，步骤(4)所述脱水的标准为含水率≤60％。

8.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的淋洗处理方法，其特征在于，步骤(5)所述脱水土壤和客土的重量比为(2～4)：(1～2)。

9.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的淋洗处理方法，其特征在于，所述客土的pH值范围是6.5～7.5，客土中镉含量≤0.3mg/kg，汞含量≤0.5mg/kg，铅含量≤300mg/kg，镍含量≤50mg/kg。

10.根据以上任一项权利要求所述的重金属污染土壤的淋洗处理方法，其特征在于，所述的重金属包括Cd、Zn、Pb和Cu。