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CN104098237A - 污泥或土壤处理方法以及重金属成分稳定化药剂 - Google Patents

污泥或土壤处理方法以及重金属成分稳定化药剂 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种对污泥中的重金属成分进行稳定化处理的方法，该方法采用由从铁、锌、铜、锰、铝中选择至少1种酸性金属盐，以及从钙、镁、钠、钾中选择至少1种碱金属或者碱土类金属的碱性化合物所构成的重金属成分稳定化药剂，来对污泥的重金属成分进行稳定化处理；上述重金属成分稳定化药剂与污泥的混合比为：100重量单位的污泥对应0.5～30重量单位的酸性金属盐以及0.5～60重量单位的碱金属、碱土类金属的碱性化合物。使用本发明的方法，可简单地对工厂等产生的污泥中所含的微量重金属铅等有害成分进行稳定化处理，从而可将经过处理的污泥用于填埋等用途，进行稳定化处理后的污泥中的重金属有害成分不会从污泥中溶出，从而保护了环境。

Description

污泥或土壤处理方法以及重金属成分稳定化药剂
技术领域
本发明涉及一种污泥或土壤处理方法以及重金属成分稳定化药剂，具体地说是涉及一种为了将工厂等生成的含重金属成分的污泥或污泥土壤能安全地用于填埋等用途，而将污泥或污泥土壤中含有的砷、铅、镉、镍、铬（六价）等有害物质进行稳定化处理，使其不溶出的方法以及进行这种处理所使用的重金属成分稳定化药剂。
背景技术
在工厂、矿山、炼铁厂等的产品制造、炼制、表面处理、镀金等工序中，会产生含有重金属的废液。其中，浓度高的废液会通过回收工序回收利用，重新成为原料，而浓度低的以及其本身就是不纯物质的废液则会作为废水被排泄。对于废水中含有的重金属物质，一般在废水处理工序中会添加碱性药剂、氧化剂等，在水中将其作为沉淀物溶出，然后添加凝结材料，用沉淀浓缩装置使其浓缩沉淀，然后用压滤机等进行脱水，对浓缩沉淀脱水后的物质作为污泥进行填埋等废弃处理。将污泥进行填埋等废弃处理时，为了防止对周围的污染，必须固化其中的有害物质使其稳定化而不会溶出，同时为了维持其处理时的施工性，还必须有一定程度的施工强度。将含有重金属的污泥或被重金属污染过的土壤进行废弃处理时，为了不让其含有的重金属溶出，需要进行稳定化处理。众所周知，螯合物（Chelate）能够让重金属不溶出，但由于它是在酸性至中性范围中使用的，若在处理时为了维持其施工性而混入便宜的水泥等固化材料，其不溶出性能便会降低。因此，若增加螯合物的添加量，便会有处理成本增加的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够解决上述现有技术问题的可使重金属不溶出的污泥或土壤处理方法以及进行这种处理所使用的重金属成分稳定化药剂。
本发明提供的一种污泥或土壤处理方法是，在100重量单位的污泥或土壤中混合0.5～30重量单位的酸性金属盐，以及混合0.5～60重量单位的碱金属或碱土类金属的碱性化合物，来对污泥或土壤中的重金属成分进行稳定化处理的方法。
上述污泥或土壤中含有的重金属成分，是至少包含砷、铅、镉、镍、铬（六价）、水银、锑、硒、钡中的1种的离子。
本发明还提供一种重金属成分稳定化药剂，该药剂包含0.5～30重量单位的酸性金属盐，以及0.5～60重量单位的碱金属或碱土类金属的碱性化合物。
上述酸性金属盐最好是从氯化铁、硝酸铁、硫酸铁、氯化锌、硫酸锌、氯化铜、硝酸铜、硫酸铜、氯化锰、硫酸锰、氯化铝、硫酸铝中选择的至少1种的金属盐粉末或15～35wt%水溶液。
上述碱金属或碱土类金属的碱性化合物是从氧化钙、氢氧化钙、硅酸钙、氧化镁、氢氧化镁、氢氧化钠、硅酸钠、氢氧化钾、硅酸钾、炼铁矿渣以及水泥中选择的至少1种的粉末。
使用本发明提供的重金属成分稳定化药剂进行污泥或土壤处理或使用本发明提供的污泥或土壤处理方法，便可简单地对污泥或土壤中的重金属成分进行稳定化处理。进行过这种稳定化处理的污泥或土壤，即使被雨水等打湿，其中的重金属成分也不会溶出，可安全地将处理后的污泥或土壤进行填埋等废弃处理。
具体实施方式
使用本发明处理的污泥或土壤主要是化学工厂、矿山、冶炼厂、炼铁厂、镀金工厂等的产品制造、炼制、表面处理、镀金等工序中排放出的无机污泥或这些工厂生产过程中所产生生的污泥土壤。这些污泥或土壤中含有的重金属成分，是至少包含砷、铅、镉、镍、铬（六价）、水银、锑、硒、钡等中的1种的离子。
作为本发明的重金属成分稳定化药剂中使用的酸性金属盐可使用氯化铁、硝酸铁、硫酸铁、氯化锌、硫酸锌、氯化铜、硝酸铜、硫酸铜、氯化锌、硫酸锰、氯化铝、硫酸铝等，此外更适合使用环保且低成本的氯化铁、硫酸铁、氯化铝、硫酸铝。此时的铁盐最好是2价或3价盐。铁盐及铝盐最好是粉末或15～35wt%水溶液。此外，若被处理的污泥中含水率较高时，最好是粉末。
酸性金属盐从铁、锌、铜、锰、铝中选择至少1种使用，如果能获得含有上述金属的高浓度酸性废水，有一个优点便是可以直接将这种废水作为进行污泥处理的材料使用。
作为本发明的重金属成分稳定化药剂中使用的碱金属、碱土类金属的碱性盐可使用氧化钙、氢氧化钙、硅酸钙、氧化镁、氢氧化镁、氢氧化钠、硅酸钠、氢氧化钾、硅酸钾、炼铁矿渣、水泥等，此外更适合使用容易获得且成本较低的氧化钙、氢氧化钙、硅酸钙、氧化镁、氢氧化钠、炼铁矿渣、水泥。碱金属、碱土类金属的碱性盐最好是作为粉末添加在污泥或土壤中。此外，氧化镁与水泥还可兼用做污泥或土壤的固化材料。
使用本发明处理的污泥含有5～95wt%的水分，若该水分含量过低，与重金属成分稳定化药剂的混合会变得困难，若含量过高，获得的稳定化处理废弃物的含水率会变高，容易流动，操作性变低。此外，也可利用本发明中使用的酸性金属盐与碱金属、碱土类金属的碱性化合物的化学反应热、水和反应热，来减少被处理的污泥中的含水率。该情况下，最好用化学反应性高的硫酸铝或硫酸铁与氧化镁或氧化钙的组合。此外，酸性金属盐与碱金属、碱土类金属的碱性化合物既可单独分别加入污泥中，也可事先将两者用粉末混合装置混合成药剂后加入。
上述重金属成分稳定化药剂与污泥或土壤的混合量为：100重量单位的污泥或土壤对应0.5～30重量单位的酸性金属盐以及0.5～60重量单位的碱金属、碱土类金属的碱性化合物。此外，若污泥含有大量水分，最好换算成固体形态来计算重量，污泥含水率在20%以下时，则可直接用来计算重量。
污泥或土壤与重金属成分稳定化药剂的混合应使用混合设备混合几分钟以上，使整体混合均匀。这样获得的稳定化处理废弃物，其酸性金属盐与碱性金属、碱性土类金属的碱性化合物在污泥中产生化学反应，形成活性度高的氢氧化金属，使得污泥中含有的重金属离子吸附在上面，实现其不溶出。即高pH的碱金属、碱土类金属的碱性化合物与水溶性的酸性金属盐在水存在的情况下混合，由于pH值高，添加了金属离子的氢氧化物便会生成沉淀，水溶性的重金属成分被这些生成的氢氧化物牢牢地结合或吸附，变得稳定。因此，无论是将这种稳定化处理废弃物（比如污泥）堆放在室外，还是用于填埋等，废弃物中的重金属有害成分不会从废弃物中溶出，从而保护了环境。
以下，就具体的实施例进行说明。
在下列各实施例（实施例1至8）中，含有重金属的污泥使用化工厂的废水处理工序中产生的脱水粘稠物（含水率45%）（污泥1）。在该污泥1中添加的酸性金属盐可使用从氯化铁、硝酸铁、硫酸铁、氯化锌、硫酸锌、氯化铜、硝酸铜、硫酸铜、氯化锌、硫酸锰、氯化铝、硫酸铝等中选出的1种或2种以上，作为优选方案，可使用更环保且低成本的氯化铁、硫酸铁、氯化铝、硫酸铝。具体来说，按照表1中各实施例所示的添加量，加入作为酸性金属盐的市场上出售的Al2(SO4)3、AlCl3、FeSO4、或FeCl2试剂，以及作为碱性化合物的市场上出售的MgO、CaO、Ca(OH)2试剂，并用混合机混合10分钟。
将所得到的稳定化处理污泥保湿放置1天后按照通用方法进行溶出试验，其结果如表1所示。
表1
另外，在下列各实施例（实施例9至16）中，含有重金属的污泥使用金属加工厂的表面处理工序中产生的脱水粘稠物（含水率40%）（污泥2）。在该污泥2中，按照表2中各实施例所示的添加量，加入作为酸性金属盐的市场上出售的Al2(SO4)3、AlCl3、FeSO4、或FeCl2试剂，以及作为碱性化合物的市场上出售的MgO、CaO、Ca(OH)2试剂，并用混合机混合10分钟。
将所得到的稳定化处理污泥保湿放置1天后按照通用方法进行溶出试验，其结果如表2所示。
表2
另外，在下列各实施例（实施例17至23）中，含有重金属的污泥使用化工厂的废水处理工序中产生的脱水粘稠物（含水率49%）（污泥3）。在该污泥3中，按照表3中各实施例所示的添加量，加入作为酸性金属盐的市场上出售的Al2(SO4)3、AlCl3、FeSO4、或FeCl2试剂，以及作为碱性化合物的市场上出售的MgO、CaO、Ca(OH)2试剂，并用混合机混合10分钟。
将所得到的稳定化处理污泥保湿放置1天后按照通用方法进行溶出试验，其结果如表3所示。
表3
另外，在下列各实施例（实施例24至29）中，含有重金属的土壤使用化工厂旧址中产生的污染土壤（含水率26%）。在该污染土壤中，按照表4中各实施例所示的添加量，加入作为酸性金属盐的市场上出售的Al2(SO4)3试剂，以及作为碱性化合物的市场上出售的MgO试剂，并用混合机混合10分钟。
将所得到的稳定化处理污染土壤保湿放置1天后按照通用方法进行溶出试验，其结果如表4所示。
表4
另外。在以下各实施例（实施例30至37）中使用的污泥或污染土壤中，加入作为酸性金属盐的市场上出售的FeSO4、或Al2(SO4)3试剂，以及作为碱性化合物的市场上出售的MgO、或Ca(OH)2试剂或以雪硅钙石(Tobermorite)(Ca10[Si12O31(OH)6]8H2O)为主成分的硅酸钙粉末，用市场上出售的粉体混合装置按表5所示配合比事先混合制成吸附材，并按表5中各实施例所示添加量添加上述吸附材后用混合机混合10分钟。
将所得到的稳定化处理污泥保湿放置1天后按照通用方法进行溶出试验，其结果如表5所示。
表5
以下，就比较例进行说明。
作为含有重金属的污泥使用与实施例1～8中使用的污泥1相同的污泥，在该污泥中，按照表6中各比较例（比较例1至7）所示的添加量，添加与实施例1～8中所用的相同的酸性金属盐（市场上出售的Al2(SO4)3、AlCl3、FeSO4、或FeCl2试剂）以及碱性化合物（市场上出售的MgO、CaO、Ca(OH)2试剂），并用混合机混合10分钟。
将所得到的稳定化处理污泥保湿放置1天后按照通用方法进行溶出试验，其结果如表6所示。
表6
另外，作为含有重金属的污泥使用与实施例17～23中使用的污泥3相同的污泥，在该污泥中，按照表7中各比较例（比较例8至13）所示的添加量，添加与实施例1～8中所用的相同的酸性金属盐（市场上出售的Al2(SO4)3、AlCl3、FeSO4、或FeCl2试剂）以及碱性化合物（市场上出售的MgO、CaO试剂），并用混合机混合10分钟。
将所得到的稳定化处理污泥保湿放置1天后按照通用方法进行溶出试验，其结果如表7所示。
表7

Claims (7)

1.一种污泥或土壤处理方法，其特征在于，在100重量单位的污泥或土壤中混合0.5～30重量单位的酸性金属盐，以及混合0.5～60重量单位的碱金属或碱土类金属的碱性化合物，来对污泥或土壤中的重金属成分进行稳定化处理。
2.如权利要求1所述的污泥或土壤处理方法，其特征在于，上述酸性金属盐是从氯化铁、硝酸铁、硫酸铁、氯化锌、硫酸锌、氯化铜、硝酸铜、硫酸铜、氯化锰、硫酸锰、氯化铝、硫酸铝中选择的至少1种的金属盐粉末或15～35wt%水溶液。
3.如权利要求1所述的污泥或土壤处理方法，其特征在于，上述碱金属或碱土类金属的碱性化合物是从氧化钙、氢氧化钙、硅酸钙、氧化镁、氢氧化镁、氢氧化钠、硅酸钠、氢氧化钾、硅酸钾、炼铁矿渣以及水泥中选择的至少1种的粉末。
4.如权利要求1至3任一中所述的污泥或土壤处理方法，其特征在于，上述污泥或土壤中含有的重金属成分，是至少包含砷、铅、镉、镍、铬（六价）、水银、锑、硒、钡中的1种的离子。
5.一种用于处理污泥或土壤的重金属成分稳定化药剂，包含0.5～30重量单位的酸性金属盐，以及0.5～60重量单位的碱金属或碱土类金属的碱性化合物。
6.如权利要求5所述的用于处理污泥或土壤的重金属成分稳定化药剂，其特征在于，上述酸性金属盐是从氯化铁、硝酸铁、硫酸铁、氯化锌、硫酸锌、氯化铜、硝酸铜、硫酸铜、氯化锰、硫酸锰、氯化铝、硫酸铝中选择的至少1种的金属盐粉末或15～35wt%水溶液。
7.如权利要求5所述的用于处理污泥或土壤的重金属成分稳定化药剂，其特征在于，上述碱金属或碱土类金属的碱性化合物是从氧化钙、氢氧化钙、硅酸钙、氧化镁、氢氧化镁、氢氧化钠、硅酸钠、氢氧化钾、硅酸钾、炼铁矿渣以及水泥中选择的至少1种的粉末。
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