一種鎘銅鉛污染底泥固化劑及其固化方法技術

本發明專利技術涉及鎘銅鉛污染底泥的固化劑，其特征是由堿性材料和重金屬固定劑組成。所述堿性材料包括水泥、石灰和粉煤灰，所述重金屬固定劑包括磷酸二氫鉀或羥基磷灰石以及二乙基二硫代氨基甲酸鈉。本發明專利技術還涉及一種對鎘銅鉛污染底泥的固化方法。本發明專利技術處理成本低，且能夠顯著降低底泥鎘銅鉛的浸出含量，尤其是采用固體廢物浸出毒性浸出方法醋酸緩沖溶液法(HJT300?2007)浸出的鎘銅鉛含量，顯著低于生活垃圾填埋場污染控制標準(GB16889?2008)的限值。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于環保
，涉及一種鎘銅鉛污染底泥固化劑及其固化方法。
技術介紹
底泥通常是黏土、泥沙、有機質及各種礦物的混合物，經過長時間物理、化學、生物、水體傳輸等作用而沉積于水體底部所形成。工業活動排放的重金屬是底泥重金屬的主要來源，尤其是在一些礦冶活動密集的工礦企業周邊區域，大量重金屬污染物排放進入水體，使得底泥中重金屬的累積量逐漸增加。底泥中重金屬的不斷積累不僅對水生物以及沿河居民飲用水安全構成嚴重威脅，還可能通過食物鏈危害人體健康。因此，對重金屬污染底泥進行安全處置顯得尤為必要。底泥的處理方法主要有原位和異位修復2種技術，其中原位修復技術包括底泥覆蓋、植物修復等；異位修復技術包括固化/穩定化、衛生填埋、干熱式處理(包括污泥干化、焚燒、熔融等)等。當前，利用固化劑固化/穩定化重金屬污染底泥，將其轉化為路基的填料，或作為進入填埋廠的預處理方法，是現階段比較合理的處理方式。固化/穩定化主要是指向土壤中添加固化劑而引起石塊狀固體的形成，并將污染物轉化為不易溶解、遷移能力弱和毒性小的狀態的過程。對此，前人做了大量研究工作，并取得較好的固化效果。然而，由于固化劑對底泥重金屬的固化效果往往因重金屬種類的不同而差異顯著，如能夠提高底泥pH的固化劑大多能夠顯著降低銅、鎘、鋅的浸出濃度，但是pH的提高可能導致其他金屬活性的增加。因此，一種固化劑難以解決所有重金屬污染問題，固化劑的研發應該更加具有針對性。然而，當前的固化劑專利很少進行分類說明(中國專利號201210464084.5、201210506074.3)，使得其應用中存在一定的潛在風險。同時，一些固化劑主要是由一些堿性材料如水泥和粉煤灰組成(中國專利號201010242352.X)，其固化劑用量高達底泥重量的0.4-1.5倍，且對于嚴重污染的底泥其固定效果難以滿足生活垃圾填埋場污染控制標準(GB16889-2008)的標準值。此外，一些固化劑很少考慮固化后底泥對酸的緩沖能力(中國專利號201010594732.X、201210506074.3)，使得應用中存在一定的再釋放風險。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種效果好、耗時短的面向工礦企業周邊鎘、銅和鉛污染底泥的固化劑，尤其是采用固體廢物浸出毒性浸出方法醋酸緩沖溶液法(HJT300-2007)測試，其浸出濃度符合生活垃圾填埋場污染控制標準(GB16889-2008)的標準值，且固化后的底泥具有較好酸緩沖能力；同時，還提供一種操作便捷的固化方法。為了解決上述技術問題，本專利技術采用以下技術方案：一種鎘銅鉛污染底泥固化劑，其特征在于：所述固化劑由堿性材料和重金屬固定劑組成，其中堿性材料包括水泥、石灰和粉煤灰，重金屬固定劑包括磷酸二氫鉀和羥基磷灰石之一以及二乙基二硫代氨基甲酸鈉。所述固化劑優選由水泥、石灰、粉煤灰、磷酸二氫鉀和二乙基二硫代氨基甲酸鈉組成。水泥、石灰、粉煤灰的重量比為10：(5-8)：(5-10)。磷酸二氫鉀和羥基磷灰石之一以及二乙基二硫代氨基甲酸鈉的重量比為(1-3)：(1-3)。所述固化劑中水泥：石灰：粉煤灰：磷酸二氫鉀或羥基磷灰石：二乙基二硫代氨基甲酸鈉的重量比為＝10：(5-8)：(5-10)：(1-3)：(1-3)。所述比例優選為10：8：5：3：3。一種鎘銅鉛污染底泥的固化方法，其特征在于：向鎘銅鉛污染底泥中添加前述固化劑，底泥與固化劑混勻后進行養護，完成固化過程。先向鎘銅鉛污染的底泥中添加堿性材料水泥、石灰、粉煤灰，簡單拌勻后，再加入重金屬固定劑磷酸二氫鉀和羥基磷灰石之一以及二乙基二硫代氨基甲酸鈉，充分混勻，養護7天以上。其中相對于底泥的總重量，所述固化劑的添加比例為35％-43％。本專利技術具有以下優點：(1)石灰、水泥和粉煤灰不僅能夠顯著提高底泥pH，還具有固化重金屬的功能，且原料充足，易于獲取，價格低廉；(2)磷酸二氫鉀或羥基磷灰石能使Cd、Cu、Pb等重金屬礦物化，形成溶度積(KspCd3(PO4)2＝2.5×10-33、KspCu3(PO4)2＝1.3×10-37、KspPb3(PO4)2＝8.0×10-42)較碳酸鹽和硫化物更小的沉淀，具有長期的穩定性和難溶性；(3)二乙基二硫代氨基甲酸鈉是一種有機螯合劑，可以快速的與重金屬反應，形成難溶性的螯合物；(4)本方法先添加水泥、石灰和粉煤灰提高底泥pH，再添加二乙基二硫代氨基甲酸鈉，可以防止由于底泥pH較低產生硫化氫等有害氣體；(5)本專利技術可以持久地降低底泥重金屬的可浸出性，并具有較好的酸緩沖性能。本專利技術所述的固化劑優選針對重度鎘銅鉛污染底泥，所述重度鎘銅鉛污染底泥是指鎘含量大于5mg/kg或銅含量大于2000mg/kg或鉛含量大于2500mg/kg的底泥。附圖說明圖1示出了比較例的固化劑對底泥固化后酸緩沖能力影響的示意圖；圖2示出了實施例的固化劑對底泥固化后酸緩沖能力影響的示意圖。具體實施方式實施例1使用江西貴溪市貴溪冶煉廠渣場下游灌渠底泥為供試樣品，底泥樣品成分分析結果見表1所示。本專利技術的鎘銅鉛污染底泥固化劑，該固化劑包括堿性材料(水泥、石灰和粉煤灰，以及重金屬固定劑(磷酸二氫鉀或羥基磷灰石)，配方組成見表2。按照底泥重量的10％、15％、20％、30％和40％向塑料燒杯中添加固化劑，充分攪拌均勻后，覆蓋保鮮膜于恒溫箱中25℃恒溫培養。培養7天后測定底泥pH、采用固體廢物浸出毒性浸出方法醋酸緩沖溶液方法(HJ/T300-2007)測試重金屬的可浸出性(見表3)。表1為實驗用底泥樣品的成分組成。表1分析項目單位含量含水量％47pH-6.92Cdmg/kg37.4Cumg/kg2141Pbmg/kg1004總Crmg/kg75.8Hgmg/kg0.73表2為固化劑的配方組成。表2表3為采用固體廢物浸出毒性浸出方法醋酸緩沖溶液方法(HJ/T300-2007)所得到的重金屬可浸出性數值。表3由上表3可知，底泥pH隨著固化劑用量的增加而顯著增加，且羥基磷灰石較磷酸二氫鉀與同一比例的水泥、石灰和粉煤灰組合更有利于底泥pH的提高，培養7天后，pH提高0.4-0.5個單位。此外，固體廢物浸出毒性浸出方法醋酸緩沖溶液方法(HJ/T300-2007)提取底泥Cd、Cu、Pb的含量隨著固化劑用量的增加顯著降低，用量為20-40％的C1和C2及15-40％的C3和C4處理底泥Cd、Cu、Pb浸出含量均低于危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別(GB5085.3-2007)限值，但是所有處理中的Cd浸出含量均高于生活垃圾填埋場污染控制標準(GB16889-2008)限值0.15mg/L。以上結果表明，單一的磷酸二氫鉀或羥基磷灰石與水泥、石灰和粉煤灰組合處理嚴重污染土壤時，存在很大的難度。因而，針對重度鎘銅鉛污染底泥，固化劑的用量應該控制在底泥質量的40％左右。實施例2本專利技術的鎘銅鉛污染底泥固化劑，該固化劑包括堿性材料(水泥、石灰和粉煤灰)，和重金屬固定劑(磷酸二氫鉀和羥基磷灰石之一以及有機高分子螯合物二乙基二硫代氨基甲酸鈉)，固化劑具體組成見表4。按照底泥重量的35-43％向塑料燒杯中添加水泥、石灰、粉煤灰，適當攪拌后加入磷酸二氫鉀和羥基磷灰石之一以及二乙基二硫代氨基甲酸鈉，充分攪拌均勻后，覆蓋保鮮膜并養護。培本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鎘銅鉛污染底泥固化劑，其特征在于：所述固化劑由堿性材料和重金屬固定劑組成，其中堿性材料包括水泥、石灰和粉煤灰，重金屬固定劑包括磷酸二氫鉀和羥基磷灰石之一以及二乙基二硫代氨基甲酸鈉。

【技術特征摘要】
1.一種鎘銅鉛污染底泥固化劑，其特征在于：所述固化劑由堿性材料和重金屬固定劑組成，其中堿性材料包括水泥、石灰和粉煤灰，重金屬固定劑包括磷酸二氫鉀和羥基磷灰石之一以及二乙基二硫代氨基甲酸鈉。2.根據權利要求1所述的固化劑，其特征在于：所述水泥、石灰、粉煤灰的重量比為10：(5-8)：(5-10)。3.根據權利要求1所述的固化劑，其特征在于：所述磷酸二氫鉀或羥基磷灰石與二乙基二硫代氨基甲酸鈉的重量比為(1-3)：(1-3)。4.根據權利要求1所述的固化劑，其特征在于：所述固化劑中水泥：石灰：粉煤灰：磷酸二氫鉀或羥基磷灰石：二乙基二硫代氨基甲酸鈉的重量比為10：(5-8)：(5-10)：(1-3)：(1-3)。5.根據權利要求1所述的固化劑，其特征在于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周典海，崔紅標，
申請(專利權)人：江西潔地環境治理生態科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江西;36