[发明专利]油泥稳定化固化药剂及修复底泥重金属污染土壤的方法

说明书

本发明公开了一种油泥稳定化固化药剂及修复底泥重金属污染土壤的方法，油泥稳定化固化药剂包括硫酸亚铁0.75重量份，亚硫酸钠0.75重量份，石灰3重量份，水泥5重量份，粉煤灰10重量份，矿粉2重量份，柠檬酸4重量份。使用时，将油泥稳定化固化药剂与重金属污染油泥搅拌，混合均匀；然后将混合均匀的混合物进行24～48小时的养护。其中，油泥稳定化固化药剂的加入量为200‑300kg/m³。本发明通过晶格包封作用、(共)沉淀作用、吸收/吸附作用、络合/螯合作用等，将重金属离子固定在土壤中，并达到要求的抗压强度。其缩短了修复周期、降低了修复成本、提高了修复稳定性，且其原料广泛、作用机理全面、见效快、适用范围广、工艺成熟，具有较好的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及环境修复技术领域，尤其涉及一种可用于石化行业污泥、污水厂污泥修复的油泥稳定化固化药剂及修复底泥重金属污染土壤的方法。

背景技术

在美国环保署(USEPA)超级基金修复中心中，稳定化/固化技术还包括玻璃化技术(vitrification)。在英环保署公布的《稳定化/固化技术处理污染土壤导则》中，稳定化/固化技术含义较宽，指通过添加物和土壤反应，减少污染物的移动性或者有效性，添加物能通过吸附、沉淀使污染物发生化学变化，引入到某种稳定固体物质的晶格中。根据EPA的定义，稳定化和固化具有不同的含义。稳定化是指从污染物的有效性出发，通过形态转化，将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形式来实现无害化，以降低其对生态系统的危害风险。固化指将污染物囊封入惰性基材中，或在污染物外面加上低渗透性材料，通过减少污染物暴露的淋滤面积达到限制污染物迁移的目的。

固化稳定化技术作为一项永久性治理技术，自上世纪80年代以来，已在美国、欧洲、澳大利亚等地区应用多年，现已广泛应用于处理含重金属废渣、土壤和淤泥沉积物、铬渣、汞渣、砷渣等领域的环境治理中。在美国1982-2005年间，超级基金共对977个场地进行修复或拟修复，其中有217个场地修复使用稳定化/固化技术，在重金属污染项目中，稳定化/固化处理技术超过了50％。稳定化/固化技术可原位和异位实施，常用的工艺是将稳定化固化药剂与污染介质充分混合与养护，通过一系列物理化学反应过程，最终将污染介质中易溶出重金属处理为长期稳定低溶出的形态，甚至固定在原始矿石结构中。

目前国内外对污泥的治理主要方法是利用稳定/固定化药剂对污泥进行固化稳定化修复。固化是指用固化剂将污染物包裹起来，固化的目的是使重金属不再向周围环境迁移，在污染物和固化剂之间不一定存在化学反应，其结果通常是使受污体形成颗粒状或块状；稳定化是指通过添加试剂使污染物转化为低溶解性、低迁移性或低毒性的形态，从而达到对重金属污染治理的目的。

稳定化治理修复技术就是向污染底泥中添加活性物质，如碳酸盐、磷酸盐、粘土矿物和有机物料等，一方面活性物质可以改变污染土壤的理化性质，使重金属污染物在土壤中发生吸附，增加表面沉淀的生成；另一方面，活性物质能直接与重金属作用，生成溶解性低的沉淀或络合物，最终通过吸附、络合、沉淀等一系列作用改变重金属污染物在土壤中的存在形态，降低重金属污染物在土壤中的迁移性和生物有效性，使其由高毒、高迁移形态向低毒、低迁移形态转化，从而减少其对生态环境的危害，以达到治理修复污染土壤的目的。

在重金属污染的低泥中施入含硫物质，能使土壤中的重金属生成含硫化合物沉淀，如Cd和Hg会形成CdS和HgS沉淀。Na₂S作为一种强碱性的含硫化合物，可同时对重金属污染物起到物理吸附以及化学稳定的综合效果。有机含硫化合物的加入可以减少水泥等硅酸盐材料的使用量，降低了重金属浸出浓度，有效地防止了二次污染。

As在底泥中通常以H₂AsO₄-和HAsO₂络合阴离子形式存在，形态活泼，稳定化难。硫酸亚铁是对As稳定效果最好的无机试剂之一，主要通过共沉淀和吸附作用降低底泥中As流动性。

碱性物质对重金属的固定机理有以下三个方面：