复合药剂处置含铬污染土壤还原稳定化研究

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随着工农业的快速发展,使用的化学物质种类及数量不断增加,加剧了我国土壤重金属污染程度。其中铬是重金属污染物常见的一种,主要以三价和六价形式存在,其中三价铬是人和动物不可缺少的微量营养元素,相反六价铬则是毒性较大的危险物,且在土壤及其孔隙水中更容易迁移。人们通过口服、吸入、皮肤接触等方式与土壤中的铬进行接触。因此,为了降低铬污染土壤对人类及生物的影响,亟需对其进行治理与评估。本研究主要采用化学还原修复技术和稳定化修复技术,稳定化修复技术早已成为相对成熟的修复技术,相比其他治理铬污染土壤的修复技术,化学还原技术则被认为是修复效果好、用时短、成本和可操作性适中的一种修复技术。本文主要通过硫酸亚铁、硫代硫酸钠、硫化钠、连二亚硫酸钠四种还原剂,从经济效益和治理效果等方面出发,探究一种能大规模运用到工程的复配药剂。为了防止还原后的六价铬再次氧化,添加磷酸盐稳定剂,将铬快速稳定在土壤中。主要研究内容及结论如下:(1)单一/复合药剂处置含铬污染土壤的研究中表明,采用硫酸亚铁和硫代硫酸钠治理污染土壤具有较好的修复效果,其中总铬最大稳定效率分别为86.95%、83.33%,六价铬最大稳定效率分别为89.14%、88.83%,六价铬最大还原效率分别为64.07%、74.19%,硫酸亚铁和硫代硫酸钠的有效态均有所下降,分别从原来的27.4%降至14.03%、21.41%,残渣态从原来的23.38%分别增加至39.82%和39.65%;通过分析总铬和六价铬的稳定效率、六价铬还原效率以及铬在土壤中的形态,确定了硫酸亚铁和硫代硫酸钠的最佳复配方案:硫酸亚铁与硫代硫酸钠的复配比为4:1;根据《生活垃圾填埋场污染控值标准》中总铬4.5mg/L和六价铬1.5mg/L的最高浸出浓度限值为评估指标,确定总铬含量为11024mg/kg、六价铬含量为665.2mg/kg的铬污染土壤复合还原药剂的添加量为7.5%。(2)利用磷酸钠(TSP)、磷酸二氢钠(MSP)、磷酸氢二钠(DSP)协同复合还原剂处置含铬污染土壤的实验中,结果表明,磷酸二氢钠稳定效果为最佳;其中磷酸二氢钠的总铬和六价铬稳定效率高达到98.98%、99.63%;加入磷酸二氢钠对六价铬还原效率的影响不明显;加入磷酸二氢钠的土样中,土壤中的有效态铬从6.42%降低至3.02%,主要将土壤中的不稳定的铬转移至残渣态里,使残渣态从41.58%增至46.01%;确定磷酸二氢钠的添加剂量为1.5%,六价铬还原效率达78.30%;处置铬污染土壤最优的复合药剂由还原剂7.5%和稳定剂1.5%组成即5:1。(3)利用复合药剂进行中试研究,通过实验室小试设计中试实验的方案,实验方案确定为还原药剂与稳定剂进行复配,复配比为5:1,复合药剂复合后再投加,将药剂在水中溶解后以溶液的形式施入到污染土壤中,含水率为20%左右,养护时间为3d,由于土壤的不均一性,针对高污染土壤采用投加比例为2%的复合药剂、3%的复合药剂,保守起见针对低污染土壤和中污染土壤均投加2%的复合药剂;中试检测结果表明,采集的土壤样品采用《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》(HJ/T 300)进行浸出毒性评估,其浸出毒性均满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889)中规定的入场要求,即六价铬浸出浓度<1.5mg/L且总铬浸出浓度<4.5mg/L。综上可知,采用还原药剂与稳定药剂复配比为5:1对治理铬污染土壤有较好的治理效果,减少污染物铬对环境的危害。
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