[发明专利]一种工业场地污染防控方法

说明书

 

技术领域

本发明属于场地风险管理与污染控制领域，具体涉及一种工业场地污染防控方法。

 

背景技术

高速、持续、粗放的工业过程是造成我国区域环境污染与生态破坏的直接诱因。废水淋溶是工业过程引发污染物进入地下环境最直接、最主要的途径，土壤作为地下水天然的屏障经常会因为过载的工业负荷而丧失对污染物的拦截能力。污染物一旦进入含水层将会在水流的驱动下由点向面扩散，进而引发区域地下水环境问题，将极大地增加后续治理的成本与难度。

伴随我国城市布局的调整与产业结构的升级，“退二进三”、“退城进园”等政策的相继实施，工矿企业搬迁遗留场地的环境问题已经严重威胁城市生态安全与居民健康。实用、高效、价廉的场地修复技术成为了业内研发的重点，如：申请号为200980124086.6的专利公布了一种金属污染场地的修复方法；申请号为201210038607.X的专利公布了一种有机污染场地土壤的原位修复技术等。另一方面，大力度地推行清洁生产一定程度上减轻了场地的环境负荷，但受限于我国工业技术经济与管理水平，工业过程引发污染物进入场地环境或不可避免，在长期排放的累积效应下，仅依靠受体本身脆弱的风险抵御能力必然会导致更多污染场地的涌现。因此，由污染的防控替代修复将成为今后场地管理与污染控制的重要理念变革。近年来，以风险管控为核心并重视地下水资源保护的理念已逐步在业内达成了共识，并开展了不少有针对性的工作，如：发明人所在团队研发出了我国首套污染场地健康与环境风险评估软件HERA（Health and Environmental Risk Assessment Software for Contaminated Sites, Version 1.0著作权号 ：2012SR118710），为我国场地的风险管控提供了重要工具，然而我国在场地污染防控领域的技术储备缺失严重，远不能满足污染特征复杂多变工业场地的需要。在工业化进程持续高速发展的今天，开发与之配套的污染防控技术方法，促进工业与环境的和谐发展意义重大。

 

发明内容

解决的技术问题：本发明针对我国场地污染防控技术方法的缺失，提出采用城市生物质混合废物制备生物炭，利用其对污染物的截留能力并耦合零价铁对污染物的降解作用，提升表层土壤对污染负荷的承载能力，削减环境风险进而实现保护区域地下水的目的。

技术方案：为达到以上目的，本发明通过对我国主要场地类型的污染特征进行调查发现，重金属与各类有机污染物是我国场地污染的重点，此外，酸性载体与可移动胶体颗粒在污染物的垂向传输中起到关键作用。由此，本发明借鉴了在土壤与水环境中生物炭对污染物的富集能力以及零价铁对污染物的降解作用方面的研究成果，针对淋溶模式的污染排放特征，提出将表层土壤作为富集与降解污染物的反应单位，通过添加生物炭-零价铁复合防控材料阻截污染物的垂向传输行为，从而保护区域地下水环境。然而，包括热处理过程及其工艺条件、生物质来源与组成等在内的因素均会影响生物炭的界面特征与理化性质，如：pH、阳离子交换容量、官能团特征、矿物组成等。此外，如何实现生物炭与零价铁在土壤环境中的高效耦合以及该技术方法在场地实施过程中的操作细则也是成败的关键。

本发明具体技术方案是：

A．防控材料的制备

将城市污水厂脱水污泥烘干并粉碎后，采用0.05 mol/L的HCl对其进行酸洗以去除金属阳离子与其它杂质，水洗至中性后烘干得到生物质粉末1，将洗净的餐厨果蔬类生物质废物烘干并粉碎后得到生物质粉末2；将上述得到的生物质粉末1和生物质粉末2按1:0.5~2的质量比混合并加入工业电炉，于550~650 ℃的氮气环境下热解2~6 h，冷却后收集固态炭化产物并磨碎过筛，即为生物炭；

依次用0.1 mol/L的H₂SO₄与无水乙醇洗涤工业级还原铁粉3~5 min，去除其表面氧化层及杂质，然后用脱氧去离子水洗至中性后真空烘干备用，即为零价铁；

B．防控技术的实施

在防控区域内原位开挖表土至30~50 cm，用筛分破碎铲斗搅拌并粉碎土壤，使得90%以上土壤颗粒粒径小于2 cm，洒水润湿土壤后，按土壤、生物炭、零价铁100:1~10:1~5的干基质量比加入A步骤制备好的防控材料，搅拌均匀并老化3~20天后压实，完成防控层的铺设；

C．防控层的更换