專利名稱：一種用于重金屬污染底泥治理的穩定劑的制作方法
技術領域：
本發明屬于環境和水利工程中底泥污染修復領域，特別涉及一種適用于治理地表水體底泥重金屬污染的藥劑的配制方法。
背景技術：
重金屬污染一般指比重大于5. Og/cm3金屬(主要包括汞(Hg)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、鋅(Zn)、銅(Cu)、鎘(Cd)、鎳(Ni)、鋇(Ba)、鈷(Co)、錫(Se)以及類金屬砷(As)等)或其化合物在環境中造成的污染。重金屬污染具有長期性、累積性、隱蔽性、潛伏性和不可逆性等特點。重金屬污染底泥主要是指受鉛、汞、鎘、砷、六價鉻、總鉻、鎳、銅和鋅等重金屬污染的底泥。水體底泥中的重金屬可來自于大氣降塵、大氣降水、土壤沖刷、地表徑流、各類污 水、農藥、固體垃圾等。重金屬通過各種途徑進入水體后，在物理沉淀、化學吸附等作用下迅速由水相轉入固相，沉積于河道底泥中。底泥是河流湖泊等眾多水體生態系統的重要組成部分。當底泥的氧化還原條件發生變化時，長期束縛于底泥中的重金屬重新轉化為溶解狀態而釋放出來，使上覆水體的重金屬濃度增高，出現二次污染，從而對河道水質、人類的健康造成影響。如日本由汞、鎘污染引起的水俁病和骨痛病，以及近期屢傳不止的兒童鉛嚴重超標事件、山東肖家店癌癥村、重金屬污染“菜籃子”等因重金屬污染導致的公共衛生事件屢屢發生。因此，急需解決底泥中的重金屬污染問題。目前國內外對地表水體污染底泥的治理主要分為原位治理和異位治理。原位治理是指底泥不進行疏浚、采挖而直接采用固化/穩定化或生物降解等手段來消除底泥的污染行為；異位治理則是將底泥疏浚后再行處理，利用物理、化學、生物等方法消除其對水體的危害。由于受客觀條件的限制，原位修復技術未能被廣泛應用于實際工程。異位修復中的物理法和生物法具有穩定化效果明顯的特點，但工程量大、投入大、疏浚污泥后續處理處置困難。化學修復方法具有處理速度快、價格低廉等優點，因此被廣泛用于重金屬污染底泥的處理和處置。然而，傳統的化學修復藥劑主要以石灰和生物固體等為材料，成本較高，在修復過程中對單一重金屬污染土壤修復效果比較顯著，而對多種元素伴生的污染現象處理效果并不突出。并且，傳統的穩定化藥劑組分單一，在底泥中的緩沖性能較差，在底泥條件改變時穩定性受到影響。
發明內容
本發明的目的是提供一種治理地表水體底泥重金屬污染的化學穩定化復配藥劑。本發明的技術方案是一種用于重金屬污染底泥治理的穩定劑，它由以下重量份數的原料制成氧化鈣4-10、磷酸鈣2-8、硫化鈉0. 1-5。所述的用于重金屬污染底泥治理的穩定劑優選由以下重量份數的原料制成氧化鈣5-8、磷酸鈣3-6、硫化鈉0. 5-3。
所述的用于重金屬污染底泥治理的穩定劑最有由以下重量份數的原料制成氧化鈣6、磷酸鈣5、硫化鈉2。本發明原料混合均勻后制成粉劑，將該粉劑通過人工或者機械方式直接加入到受污染的底泥中使用，該粉劑與底泥絕干固形物重量比為I :2(T30，穩定12_24h后即可顯著降低底泥中重金屬的浸出濃度。本發明的有益效果是本發明提供一種治理地表水體底泥重金屬污染的化學穩定化復配藥劑，該藥劑中的氧化鈣是堿性化合物，它能夠與水反應生成0H—，使得底泥的pH值升高，從而有效地減少底泥中重金屬的浸出；磷酸鈣能夠誘導重金屬吸附，并且磷酸鹽易與重金屬反應生成沉淀或礦物質；硫化鈉中的硫能夠與底泥中的鎘、汞、鋅等反應生成穩定的礦物成分，三種藥劑的共同作用能夠顯著降低底泥中多種重金屬浸出濃度，從而達到穩定底泥中重金屬的目的。本發明穩定劑對鉛、汞、鎘、砷、六 價鉻、總鉻、鎳、銅和鋅等多種重金屬具有較高的穩定化效果。可以有效地降低底泥中重金屬的浸出濃度，并能夠與底泥中易溶出的重金屬發生反應，生成穩定的礦物成分。并且所用的藥劑廉價易得，成本較低，無二次污染，易于推廣。
圖I為實施例I底泥固定前后XRD圖譜。
具體實施例方式實施例I
蟒河的某條支流底泥受重金屬污染嚴重，主要含有鉛、汞、鎘、鉻、鎳、銅、鋅等，必須進行治理。現采用該發明方法所配制的藥劑對該河道底泥中的重金屬進行穩定化處理。首先取得修復河段重金屬污染的底泥樣品，預處理去除底泥樣品中石塊、根莖及各種新生體和入侵體，經自然風干后，混合均勻，用四分法取部分底泥研磨過100目篩，進行消解，用ICP-AES和原子熒光光度計測定樣品中重金屬的含量。各種重金屬的含量分別為鉛 3780 mg/L、鎘 142 11^/1、鉻48.6 mg/L、汞 5. 11 mg/L、砷 260 mg/L、鎳 27. 5 mg/L、銅 228 mg/L、和鋅 1140mg/L。取500g預處理后未風干的底泥盛于燒杯中，分別取5份氧化鈣，3份磷酸鈣，和I份硫化鈉混合均勻制成本發明藥劑。按照本發明藥劑與底泥絕干固形物重量比為I :20的比例，將本發明藥劑加入到燒杯中，充分攪拌使其混合均勻。穩定24h后，按《固體廢物浸出毒性浸出方法》(GB5086-1997)測定該底泥中重金屬在強酸條件下的浸出情況，結果見表I。同時，為了進一步考察穩定前后底泥成分的變化，本實驗將穩定前后的底泥風干、研磨，測定底泥的晶型在穩定前后的變化情況，結果見圖I所示。表I穩定前后底泥重金屬浸出情況一覽表(mg/L)
樣品名稱I鉛IIS I格I鎮I銅I梓
穩定前底泥浸出液中重金屬濃度32. 8 39. 7 I_ 0. 16 0. 02 161 0. 06
穩定后底泥浸出液中重金屬濃度 |l0. 9 |o. 83 |p. 11 |p. 06 |p. 01 \24. I |p. 02
從表I中可以看出，在實施方式一的實驗條件下，底泥穩定后重金屬浸出濃度明顯下
降，鉛的浸出濃度濃度下降67%，鎘的浸出濃度下降98%，鋅的浸出濃度下降85%。將底泥固定前后左XRD圖譜表征，如圖I所示，將圖I中的主要衍射峰與JCPDS (1976)標準卡相比較，發現在底泥穩定前后，組成底泥的晶型有一定程度的改變，與穩定如的底泥相比，穩定后底泥中有ZnS和PbS晶型的存在。說明底泥中的重金屬通過該發明試劑穩定后，能夠生成一些穩定的礦物成分。實施例2 取修復河段重金屬污染的底泥樣品，預處理去除底泥樣品中石塊、根莖及各種新生體和入侵體，自然風干，混合均勻，四分法取部分底泥研磨后過100目篩，進行消解后，用ICP-AES和原子熒光光度計測定底泥中重金屬的含量，分別為鉛3980mg/L、鎘132mg/L、鉻 37mg/L、汞 6mg/L、砷 282mg/L、鎳 29 mg/L、銅 247 mg/L、和鋅 1347mg/L。結合著修復河段河道的清淤過程，利用泥漿泵輸送過程中的混合作用，按照本發明與底泥絕干固形物重量比為1:20的比例，分別取10份氧化鈣，8份磷酸鈣，和2份硫化鈉混合均勻制成本發明藥劑，將該藥劑加入到河道底泥中，通過泵的沖擊攪拌使之與底泥混合均勻。將混合均勻后的底泥送至滲濾圍堰中反應24h后，取樣按《固體廢物浸出毒性浸出方法》(GB5086-1997)測定底泥中重金屬在強酸中的浸出情況，結果見表2。表2穩定前后底泥重金屬浸出濃度一覽表(mg/L)
樣品名稱I鉛IIS I格I鎮I銅I梓I束
穩定前底泥浸出液中重金屬濃度34. I 35. 8 I_ 0. 21 0. 04 182 0. 07
穩定后底泥浸出液中重金屬濃度 |l3. l|l |p. 14 |p. Q6|o.Ql|26.2|o. 03
從表2中可以看出，在實施方式二的條件下，底泥穩定化后重金屬浸出濃度明顯下降，
鉛的浸出濃度下降62%，鎘的浸出濃度下降97%，鋅的浸出濃度下降86%。實施例3
一種用于重金屬污染底泥治理的穩定劑，它由以下原料制成氧化鈣10 kg、磷酸鈣8kg、硫化鈉5 kgo實施例4
一種用于重金屬污染底泥治理的穩定劑，它由以下原料制成氧化鈣4 kg、磷酸鈣2kg、硫化鈉0. I kgo實施例5
一種用于重金屬污染底泥治理的穩定劑，它由以下原料制成氧化鈣8 kg、磷酸鈣6kg、硫化鈉3 kgo實施例6
一種用于重金屬污染底泥治理的穩定劑，它由以下原料制成氧化鈣5 kg、磷酸鈣3kg、硫化鈉0. 5 kgo實施例7
一種用于重金屬污染底泥治理的穩定劑，它由以下原料制成氧化鈣6 kg、磷酸鈣5kg、硫化鈉2 kgo
權利要求
1.一種用于重金屬污染底泥治理的穩定劑，其特征在于它由以下重量份數的原料制成氧化鈣4-10、磷酸鈣2-8、硫化鈉0. 1-5。
2.根據權利要求I所述的用于重金屬污染底泥治理的穩定劑，其特征在于它由以下重量份數的原料制成氧化鈣5-8、磷酸鈣3-6、硫化鈉0. 5-3。
3.根據權利要求I或2所述的用于重金屬污染底泥治理的穩定劑，其特征在于它由以下重量份數的原料制成氧化鈣6、磷酸鈣5、硫化鈉2。
全文摘要
本發明公開了一種用于重金屬污染底泥治理的穩定劑，它由以下重量份數的原料制成氧化鈣4-10、磷酸鈣2-8、硫化鈉0.1-5。本發明可以有效地降低底泥中重金屬的浸出濃度，并能夠與底泥中易溶出的重金屬發生反應，生成穩定的礦物成分。并且所用的藥劑廉價易得，成本較低，無二次污染，易于推廣。
文檔編號C02F11/00GK102701554SQ20121021779
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月28日 優先權日2012年6月28日
發明者付燕麗, 劉玥, 盧一富, 衛海林, 吳建平, 湯爭爭, 趙小學, 邱坤艷, 閆怡新, 高健磊 申請人:鄭州大學