[发明专利]修复高负荷重金属污染土壤的淋洗工艺

说明书

本发明公开了一种修复高负荷重金属污染土壤的淋洗工艺，属于重金属污染土壤治理技术领域。本发明为解决现有技术未因地制宜，导致土壤处理量大、处理成本高、重金属去除率低等问题，提供了一种修复高负荷重金属污染土壤的淋洗工艺，包括：根据重金属在污染土壤中的赋存状态选择淋洗剂；采用粒径分级逐级确定淋洗处理粒径范围，再根据重金属在修复过程中赋存状态的变化选择分级淋洗剂。本发明在保障修复目标的同时，最大化降低污染土壤处理量，增大重金属的综合去除率，还能实现了淋洗剂的循环使用，降低了工程成本。

技术领域

本发明属于重金属污染土壤治理技术领域，具体涉及一种修复高负荷重金属污染土壤的淋洗工艺。

背景技术

重金属污染土壤修复方法根据目的不同可分为两大类：第一类以降低重金属对环境的风险为目的，通过改变重金属在土壤中的赋存状态，从而降低其在环境中的毒性、迁移性和生物可利用性；另一类以降低重金属在土壤中含量为目的，通过各种技术手段将重金属从土壤中清除，从而完成土壤的修复与净化。针对重金属污染场地，目前我国主要采用第一类修复方法，虽然简便快速、成本低廉，但不符合行业发展方向，即“永久性处理修复优先于处置，即显著地减少污染物数量、毒性和迁移性。鼓励采用绿色、可持续的和资源化修复”。自此，土壤淋洗技术作为一种快速高效的重金属污染场地修复方法，逐步成为主流研究技术。

结合大量文献及工程应用案例分析，目前淋洗技术主要存在以下三个问题：

一是未因地制宜制定重金属污染土壤减量化方案。根据美国EPA研究表明，绝大部分重金属附着于细粒土壤(小于63～75μm的粉/粘粒)中，证明并非所有粒径的土壤均存在重金属超标现象，而目前淋洗技术研究基本将所有粒径范围土壤均纳入了处理范围，如201110334587.6公开的一种用于重金属污染土壤的化学淋洗修复方法、201210082575.3公开的一种镉铅复合污染石灰性土壤的修复方法、201610447066.4公开的一种修复镉砷铜重金属污染土壤的方法等；此外，EPA研究结论基于美国本土土壤性质，部分工程应用单位未探索我国本地土壤特性，将经费用于追求设备性能以分选出细粒土壤(小于75μm或50μm粉/粘粒)为研究方向，并只对该细粒土壤进行淋洗处理，该方法对砂质土较为有效，然我国土壤类型繁多，加之土壤质地及重金属老化程度等因素对重金属分布及赋存状态影响较大，因此无法一概而论。

二是无法因地制宜选择高效低成本的重金属淋洗剂。Tessier等人对土壤中重金属的赋存形态分为5类，分别为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态；其中可交换态重金属吸附在粘土、腐殖质及其它成分上表面，为非专型吸附，受环境影响大，易迁移，能被中性盐取代；碳酸盐结合态重金属以碳酸盐或被碳酸盐矿物表面吸附/共沉淀形式存在，对pH变化敏感；铁锰氧化物结合态重金属以矿物的外囊物或细散颗粒的形式存在，是被活性铁-锰氧化物吸附或共沉淀而成，在低pH值和还原条件下易被活化；有机结合态重金属是与硫化物或有机物(如动植物残体、腐殖质等)相结合的部分，为专型吸附，氧化条件下易被活化；残渣态重金属一般赋存于硅酸盐、原生和次生矿物等土壤晶格中，正常条件下，极难被活化，稳定性高。此5形态在土壤中的结合强度依次增大，所用淋洗剂作用强度也相应增强。由于重金属赋存状态与多种因素有关(如土壤质地、pH、氧化还原电位、有机质、阳离子交换量、重金属老化时间等)，因此不同污染土壤中重金属应采用不同淋洗剂；然而目前研究的工艺为保障重金属去除率，在不确定重金属形态的条件下直接采用高强淋洗剂(如EDTA、柠檬酸等)，这导致可能出现过度修复，以致增加修复成本。

三是针对高负荷重金属污染土壤，一级淋洗通常难以达到修复目标值。为保障修复效果，虽可增大淋洗剂浓度，但将导致已从土壤中解离进入溶液的重金属被比表面积较大的细粒土再度吸附，转化为可交换态，重金属去除率依旧无法达到预期值。

发明内容

本发明为解决上述现有技术中的问题，提供了一种修复高负荷重金属污染土壤的淋洗工艺，该工艺包括以下步骤：

A、淋洗剂选择：测定污染土壤重金属的赋存形态，并根据赋存形态选择淋洗剂，原则如下：