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如何利用土壤淋洗设备修复被六价铬污染的土壤

访问量:73 次发布时间:2018-01-30

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重金属污染土壤后,其不能被土壤微生物所分解,容易在土壤中积累,并能被生物富集。重金属污染的土壤通过食物链能严重危害人体健康。因而,重金属污染土壤的修复显得极为重要。重金属污染土壤的修复通常包括物理、化学和生物修复方法。最有效最彻底的方法有化学修复和植物修复等。其中化学淋洗是化学修复中一个重要的修复手段。
 
六价铬具有致癌、致畸和致突变的作用,因而六价铬污染土壤的修复对人类健康十分重要,目前已经存在很多修复铬污染土壤的技术。专利文献 CN1810397 采用植物和污水净化作用联合将土壤中六价铬迁移至植物体内或转移至渗滤层池的水中,通过草坪、玉米等作物的生理作用最终使渗滤层池水中的六价铬转移至植物体内。此方法主要利用植物吸收土壤中的铬,基于植物生长周期长,修复效果缓慢,而且吸收铬的植物还需要后续处理。专利 CN102247980A 采用柠檬酸和软锰矿混合物作为铬污染土壤的淋洗剂,柠檬酸和软锰矿的重量百分比分别为 95–99% 和 1%–5%。根据我们的实验结果,柠檬酸在六价铬后面还原沉淀过程中有严重干扰,不利于去除铬。专利 CN102228901A 将二价铁盐溶液加入铬污染土壤中将六价铬还原为三价铬,再将石灰溶液注入土壤中将三价铬转化为氢氧化铬沉淀。此原位固化 / 稳定化修复方法的缺点是土壤中铬仍然停留在土壤中,尽管六价铬被还原为三价铬,但是在天然条件下有可能再次将三价铬氧化为六价,因而存在风险。此外,此方法将大量铁引入土壤中,会带来二次污染。专利文献 CN102652956A 提出一种原位淋洗设备方法,将水洒在污染土壤表面,再从地下水抽提井中将表面渗透淋洗的水抽到表面进行处理。此方法的弊端是水对铬的淋洗效果不佳,如果提高淋洗效果,只能增加淋洗次数,这样会增加废水处理量。专利文献 CN102357522A 采用复极性电极电动方法修复铬污染土壤,虽然此方法对六价铬的去除率高达 84.1–89.6%,但此方法需要持续通电 120h 以上,因而能耗大,成本高。
 
六价铬污染土壤的淋洗设备,包括的主要步骤有淋洗搅拌设备、固液分离、六价铬还原和沉淀及沉淀去除,所述淋洗搅拌设备所使用的设备包括搅拌罐、第一电动机、第一搅拌器和第一螺杆泵,所述第一电动机架于搅拌罐顶部并与第一搅拌器相连,第一螺杆泵进口通过管道与搅拌罐顶部设有的通孔连接,管道伸入罐体内,第一螺杆泵出口与搅拌罐底部设有的通孔相连 ;固液分离所使用的设备包括第二螺杆泵和塑料储罐,第二螺杆泵通过管道与搅拌罐体内部相连,抽取溶液入塑料储罐 ;六价铬还原和沉淀所使用的设备包括塑料储罐、第二搅拌器和加药器,所述塑料储罐中通过加药器加入药剂,第二搅拌器搅拌塑料储罐内的溶液 ;沉淀去除所使用的设备包括塑料储罐、第三螺杆泵、压滤机、第二电动机和蓄水池,第二电动机设于压滤机的一端,蓄水池设于压滤机的下方,所述第三螺杆泵将塑料储罐反应后含絮状物溶液泵入压滤机远离第二电动机的一端,滤出液进入蓄水池 ;将 0.21–0.82mol/L 的盐酸和污染土壤按照质量比为 5:1–10:1 进行搅拌,静置后抽出上清液,将上清液在酸性条件下加入还原剂铁粉或焦亚硫酸钠或其二者的任意比混合物,加入量为每 kg土 59–68g,将淋洗液中六价铬还原为三价铬,加入固体碱将三价铬沉淀出来,实现分离。
 
有益效果 :通过试验采样并测定样品得知,淋洗液稀盐酸浓度为 0.21mol/L、5:1水土比搅拌 3 小时的条件下,土壤中六价铬去除率最大。这一现象并不符合人们常规认为淋洗液浓度越大、水土比越高,淋洗效果越好的规律。以上述条件淋洗过后,再加入等量的水进行第二次搅拌同样的时间,则总去除率能达到88%–91%。后续水处理过程中,选择焦亚硫酸钠作为还原剂,与铁粉相比,不仅能大量缩短反应时间,还能减少还原剂用量,降低成本。因为铁粉对六价铬的还原机制是 :铁先与盐酸反应生成二价铁离子,二价铁离子再在酸性条件下将六价铬还原为三价铬。在中试条件下,铁粉与盐酸反应并将六价铬还原需要数天时间。而且跟焦亚硫酸钠相比,二价铁离子的还原能力较弱,需要在很低的 pH 下才能发挥还原作用,因而会消耗大量的盐酸。所以试验结果推荐采用焦亚硫酸钠作为还原剂。沉淀过程选择氢氧化钙作为沉淀剂,好处在于过量的氢氧化钙不能溶解已形成的沉淀物如氢氧化铬等,不用担心强碱过量溶解氢氧化铬释放铬于水中的副作用。
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