一種重金屬汙染沉積物的處理方法

2023-10-18 16:27:04

一種重金屬汙染沉積物的處理方法
【專利摘要】本發明公開了一種重金屬汙染沉積物的處理方法，包括如下步驟：將汙染沉積物用泥漿泵送入振動篩進行初步篩分，分離出粒徑1mm以上的砂礫及沙粒，將脫水後砂礫及沙粒直接用作建材或填土材料；小於1mm的泥漿送入水力旋流器進一步分離，分離後大於50μm的泥砂排入板框壓濾機脫水，可直接用作建材或填土材料；小於50μm的細泥漿送入配漿池，配製好的泥漿送入浮選柱進行浮選分離，分離後富集重金屬的上浮泡沫經壓濾、脫水後送垃圾焚燒廠或冶煉廠處理；下沉的輕汙染粘土及細砂粒經脫水後，直接送生活垃圾填埋場填埋處置。本發明可高效低成本地實現沉積物就地分級、分離、減容、減量處理及資源化利用，有效解決疏浚沉積物處理處置過程中所面臨的處理量大，運輸成本高等問題。
【專利說明】一種重金屬汙染沉積物的處理方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種針對重金屬汙染沉積物的修複方法，特別針對長期處於厭氧狀態 的重金屬汙染沉積物。

【背景技術】
[0002] 隨著工業化進程的推進，工業廢水、廢液和生活汙水的排放，水體汙染問題十分突 出。重金屬因具有毒性、不可降解性及生物富集效應，水體的重金屬汙染問題備受關注。我 國相當一部分的河流沉積物受到重金屬的汙染，水體沉積物是重金屬等汙染物的主要貯存 器，部分河流沉積物中Hg、Cd等易揮發性重金屬汙染嚴重。當環境條件發生變化時，沉積物 中的重金屬會再次進入水體，成為二次汙染物。為徹底治理汙染河流，通常對河湖沉積物進 行疏浚，疏浚後的汙染沉積物因其量大、汙染物成分複雜、力學性質差、含水率高而處理困 難。汙染沉積物處理處置也成為困擾我國城市發展的重要環境問題。
[0003] 目前國內外研究涉及到的以及實際處理過程中應用到的汙染土壤/沉積物的修 復技術主要包括：植物修復、電動力學修復、固化/穩定化、淋洗等。植物修復是一種利用 植物及其共存的微生物體系有效清除環境中汙染物的方法，植物修復具有安全和廉價的優 點，該技術目前正處於研發中，尚未大規模應用。電動力學修復法是使汙染物在電場作用下 發生遷移達到去除汙染物的目的，該方法可有效去除金屬離子，但汙染物溶解性和脫附能 力限制其有效應用。固化/穩定化是通過外加藥劑同汙染物發生反應，生成難溶的物質，達 到固定化沉積物的目的。淋洗法是在表面活性劑的輔助下通過淋洗液的解吸、螯合或溶解 等化學作用，達到修復汙染土壤的目的，適合快速修復受高濃度重金屬和有機物汙染的土 壤，日本及歐美發達國家在20世紀90年代進行了工程應用，但該過程中表面活性劑的用量 通常較高，達到土壤質量的〇. 5%?2%。上述技術大部分主要針對汙染土壤修復開發的， 沉積物具有含水率高，粘土、有機質含量高的特徵，與土壤差異較大，不宜簡單套用，更重要 的是這些技術無法及時消納大批量的疏浚沉積物。國內現有的汙染沉積物處理方法如墊 地、填埋等，已經造成了嚴重的汙染及資源浪費。所以，如何在環境友好的前提下、低成本地 實現汙染沉積物的修複利用是亟需解決的關鍵問題。
[0004] 疏浚沉積物是泥沙和水的混和物，主要成分為泥土、砂礫、粘土或沙等，一般泥沙 的粒級不均勻，重金屬在沉積物中分布不僅與其礦物組成有關，還與其粒度有關。一般沉積 物中砂礫、沙粒的粒徑較大，顆粒因其表面相對光滑，吸附重金屬的能力相對較小；泥土、粘 土的粒徑相對較小，比表面越大，而且吸附能力越強，往往富集大部分重金屬。同時，沉積物 中有機物在河道厭氧下容易分解產生的S2-能與Cu和Pb等重金屬離子形成溶解度很小的 硫代礦物。根據文獻，沉積物中重金屬主要出現平均粒徑<45μm的顆粒上。因此，基於 疏浚沉積物中重金屬的分布特性及存在形式，有必要尋找一種高效率、低成本、使用方便的 分離技術將疏浚泥中泥沙進行分離，達到將不同汙染程度的汙染物按照不同的方式處理處 置，實現沉積物的分級、分離、減容、減量處理及資源化利用。
[0005] 水力旋流器是一種應用廣泛的液體非均相混合物的分離設備，它可完成固體顆粒 的分級與分選、液體的澄清、料漿的濃縮、固體顆粒的洗滌、液相除砂等作業。水力旋流器利 用離心力分離不同密度混合物的高效分離設備，具有結構簡單、設備投資少、運行成本低、 安裝與操作方便、體積小、處理能力大、佔用空間小等優點，水力旋流器內產生較高剪切力， 可有效地破壞顆粒間的團聚，有利於固相顆粒的分級與洗滌。水力旋流迄今已經在礦物加 工、化工、石油、輕工及環保等眾多工業部門得到了廣泛應用。
[0006] 泡沫浮選技術是20世紀初發現的一種新型分離技術，具有設備簡單、運行成本 低、操作連續、不需高溫高壓的特點，對分離低濃度組分有獨特的優勢。泡沫浮選尤其適合 50μm以下細顆粒物質的分離處理。同時，根據土壤浮選的經驗，浮選所需表面活性劑的劑 量比土壤淋洗所需劑量低至少一個數量級。泡沫浮選法最初用於選礦，近年來，泡沫浮選技 術已成功應用於有機汙染土壤淨化及溶液中重金屬離子的富集。


【發明內容】

[0007] 本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種重金屬汙染沉積物的修復 方法，其特徵在於，該方法包括如下步驟：（1)泥砂粗篩分：將汙染沉積物用泥漿泵送入振 動篩進行初步篩分，分離出粒徑Imm以上的砂礫及沙粒，將脫水後砂礫及沙粒直接用作建 材或填土材料，脫出的水直接回用振動篩，小於Imm的泥漿送入水力旋流器；(2)水力旋流 進一步分離泥砂：步驟（1)中小於Imm泥漿經水力旋流器分離後，大於50μm的泥砂排入板 框壓濾機脫水，可直接用作建材或填土材料，脫出的水直接回用振動篩，小於50μm的細泥 漿送入浮選柱；（3)浮選分離：步驟（2)中小於50μm的細泥漿送入配漿池，同時在配漿池 中加入捕收劑、起泡劑和無機酸，配製好的泥漿送入浮選柱進行浮選分離，分離後富集重金 屬的上浮泡沫經壓濾、脫水後送垃圾焚燒廠或冶煉廠處理，下沉的輕汙染粘土及細砂粒經 脫水後，直接送生活垃圾填埋場填埋處置，同時脫出的水送入配劑池回用。
[0008] 所述的捕捉劑是柴油、煤油、乙基磺酸鉀中的一種或幾種所組成的混合物，其質量 為所述沉積物幹基質量的〇. 05 %?0. 8%。
[0009] 所述起泡劑為松油、甲基異丁基甲醇中的任意一種，其質量為所述沉積物幹基質 量的 0· 05%?0· 4%。
[0010] 所述無機酸是鹽酸、硝酸中的任一種，泥漿的pH值控制在4?6之間。
[0011] 所述配漿池中泥漿的固液比為1 : 20?1 : 5。
[0012] 本發明具有的優點和積極效果是：經預篩分後的砂礫、沙粒等大顆粒沉積物及浮 選後剩下需進一步異位處置的殘泥體積和毒性大幅度減小，可直接用於建材、填土材料或 直接填埋，達到廢物減量化、資源化利用的目的；浮選後富集重金屬的上浮泡沫脫水後送垃 圾焚燒廠或冶煉廠處理，實現揮發性重金屬在布袋飛灰中的濃集及回收。該發明就地實現 沉積物的減量化處理，不但減少疏浚沉積物的處理量，而且處理處置的針對性更強，可有效 解決疏浚沉積物處理處置過程中所面臨的處理量大，運輸成本高等問題。同時，該方法設 備簡單，處理能力大，投資少，能耗小，運行費用低，並且操作方便、可控性強，極大地降低了 沉積物的處理處置成本。

【具體實施方式】
[0013] 為能進一步了解本發明的
【發明內容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，並配合附圖 詳細說明如下：
[0014] 圖1是實現本發明實施例的處理系統示意圖。
[0015] 本發明的原理是基於重金屬在厭氧沉積物中呈硫化態且易在細顆粒富集的特性， 重金屬硫化物本身表面是疏水的，同時細顆粒沉積物具有較大的比表面積、產率較低、比重 較輕，在浮選過程中優先與氣泡結合而上浮，從而可通過浮選實現重金屬汙染物成從沉積 物中分離。
[0016] 實施例1:
[0017] 在某重金屬汙染河道取沉積物500kg，對該沉積物200μm以下的顆粒進行分析， 該沉積物重金屬含量隨粒度分布見表1。從表可以看出，絕大大部分重金屬富集在Imm的砂礫 及沙粒脫水後可直接用作建材或填土材料， 50μm的泥砂篩除後可直接用作建材或填土材料，剩下< 50μm的細顆粒沉積物 僅相當於原始沉積物質量的1/9左右。
[0018] 表1沉積物中重金屬含量隨粒度分布
[0019]

【權利要求】
1. 一種重金屬汙染沉積物的修複方法，其特徵在於，包括如下步驟： (1) 泥砂粗篩分：將汙染沉積物用泥漿泵送入振動篩進行初步篩分，分離出粒徑1mm以 上的砂礫及沙粒，將脫水後砂礫及沙粒直接用作建材或填土材料，脫出的水直接回用振動 篩，小於1_的泥漿送入水力旋流器； (2) 水力旋流進一步分離泥砂：步驟（1)中小於1mm泥漿經水力旋流器分離後，大於 50 μ m的泥砂排入板框壓濾機脫水，可直接用作建材或填土材料，脫出的水直接回用振動 篩，小於50 μ m的細泥漿送入浮選柱； (3) 浮選分離：步驟（2)中小於50 μ m的細泥漿送入配漿池，同時在配漿池中加入捕收 齊U、起泡劑和無機酸，配製好的泥漿送入浮選柱進行浮選分離，分離後富集重金屬的上浮泡 沫經壓濾、脫水後送垃圾焚燒廠或冶煉廠處理，下沉的輕汙染粘土及細砂粒經脫水後，直接 送生活垃圾填埋場填埋處置，同時脫出的水送入配劑池回用。
2. 根據權利要求1所述的一種重金屬汙染沉積物修複方法，其特徵在於，步驟（3)中所 述的捕捉劑是柴油、煤油、乙基磺酸鉀中的一種或幾種所組成的混合物，其質量為所述沉積 物幹基質量的〇. 05%?0. 8%。
3. 根據權利要求1所述的一種重金屬汙染沉積物修複方法，其特徵在於，步驟（3) 中所述起泡劑為松油、甲基異丁基甲醇中的任意一種，其質量為所述沉積物幹基質量的 0· 05%?0· 4%。
4. 根據權利要求1所述的一種重金屬汙染沉積物修複方法，其特徵在於，步驟（3)中所 述無機酸是鹽酸、硝酸中的任一種，泥漿的pH值控制在4?6之間。
5. 根據權利要求1所述的一種重金屬汙染沉積物修複方法，其特徵在於，步驟（3)所述 配漿池中泥漿的固液比為1 : 20?1 : 5。
【文檔編號】B09B3/00GK104275341SQ201410034831
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年1月22日 優先權日:2014年1月22日
【發明者】魏國俠, 劉漢橋, 周建國, 武振華, 孫磊 申請人:天津城建大學