多硫化鈣修復(fù)Cr(Ⅵ)污染土壤的原理與應(yīng)用

為探索多硫化鈣修復(fù) Cr(Ⅵ) 污染土壤的可應(yīng)用性，以實(shí)際鉻鹽污染場(chǎng)地為依托，分別進(jìn)行了小試、中試試驗(yàn)，對(duì)Cr(Ⅵ) 污染土壤的化學(xué)還原穩(wěn)定化修復(fù)效果進(jìn)行了總結(jié)和機(jī)理分析。結(jié)果表明：小試試驗(yàn)中，隨著多硫化鈣投加比的增加，Cr(Ⅵ) 濃度、Cr(Ⅵ) 浸出濃度、總鉻浸出濃度均降低。當(dāng)藥劑投加比為 20% 時(shí)，各指標(biāo)檢測(cè)濃度均低于方法檢出限。擬合分析結(jié)果表明，浸出指標(biāo)的降低速率與藥劑投加比相關(guān)性明顯。中試試驗(yàn)中，藥劑投加比為12%，反應(yīng)15d后，Cr(Ⅵ) 濃度即降低到較低水平;反應(yīng)50d 后，Cr(Ⅵ) 濃度低于方法檢出限。且在適宜環(huán)境條件下，Cr(Ⅵ) 的還原產(chǎn)物能穩(wěn)定存在。

試驗(yàn)方法

小試試驗(yàn)設(shè)計(jì)取場(chǎng)地污染土壤，測(cè)得Cr(Ⅵ) 濃度為3156.7mg/kg，Cr(Ⅵ) 浸出濃度為72.9mg/L，總鉻浸出濃度為86.0mg /L， pH=10.2。自然風(fēng)干后過(guò) 5 mm 不銹鋼篩，測(cè)定篩下產(chǎn)品含水率，干燥保存待用。取100g上述污染土壤置于聚丙烯罐中，分別按土壤質(zhì)量的0%、10%、15%、20%、30%添加 29%的多硫化鈣水劑，補(bǔ)充蒸餾水，使土壤含水率為其飽和含水率的90% 。攪拌均勻，密封反應(yīng)，在反應(yīng)的第7天取樣送檢，分別測(cè)定Cr(Ⅵ) 濃度、Cr(Ⅵ) 浸出濃度和總鉻浸出濃度。

以小試試驗(yàn)取得的參數(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行工程實(shí)施規(guī)模的中試試驗(yàn)。中試范圍為原廠區(qū)的鉻渣堆場(chǎng)，鉻渣堆積期間沒有采取有效的環(huán)境保護(hù)措施，在多年降水淋溶作用下，場(chǎng)地土壤受到了嚴(yán)重的Cr(Ⅵ)污染，檢測(cè)出Cr(Ⅵ)最高濃度達(dá)5080mg/kg，平均濃度也達(dá)4000mg/kg以上。

在場(chǎng)地合適位置建設(shè)原地異位修復(fù)反應(yīng)池，防滲及結(jié)構(gòu)按GB 18599—2001《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中二類固體廢物貯存考慮。挖取150m3場(chǎng)地污染土壤，按土壤濕重的12%添加多硫化鈣水劑，補(bǔ)充水分至土壤飽和含水率的90%，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝竺芊夥磻?yīng)，在反應(yīng)的第15、30、50 天檢測(cè)參數(shù)變化，考察反應(yīng)效果。添加硫酸亞鐵，調(diào)節(jié)土壤pH在6.0～9.0，在調(diào)節(jié)完成后第4、9、18個(gè)月進(jìn)行取樣檢測(cè)，判斷修復(fù)效果的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

試驗(yàn)結(jié)果

1、 小試試驗(yàn)中Cr(Ⅵ)及TCr的浸出濃度變化

2、 現(xiàn)場(chǎng)中試試驗(yàn)以及長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)下Cr(Ⅵ) 的濃度變化

分析與結(jié)論

鉻鹽污染場(chǎng)地遺留的污染土壤，Cr(Ⅵ)濃度高、pH高、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量低，Cr(Ⅵ)還原穩(wěn)定化主要依賴化學(xué)作用。小試試驗(yàn)中，多硫化鈣對(duì)Cr(Ⅵ)濃度、Cr(Ⅵ) 浸出濃度、TCr浸出濃度均有較好的處理效果，污染物濃度降低率嚴(yán)格依賴于藥劑投加比，當(dāng)藥劑投加比>20%時(shí)，3種檢測(cè)指標(biāo)均無(wú)檢出。多硫化鈣是一種高效的Cr( Ⅵ) 還原穩(wěn)定化藥劑，具有明確的反應(yīng)機(jī)理，可進(jìn)行嚴(yán)格的反應(yīng)控制。

中試測(cè)試中，Cr(Ⅵ)最高濃度達(dá)5080mg/kg，理論藥劑投加比為10.1%，實(shí)際投加比為12%。反應(yīng)15d后，Cr(Ⅵ)還原率達(dá)99.9%以上，50d后，Cr(Ⅵ)無(wú)檢出，還原率達(dá)到100%，實(shí)際應(yīng)用效果良好，可應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。

Cr(Ⅵ)還原后的再氧化稱為“返黃”，是鉻污染場(chǎng)地修復(fù)治理中普遍存在的問題。中試試驗(yàn)中，添加藥劑調(diào)節(jié)土壤pH在6～9時(shí)，18個(gè)月跟蹤監(jiān)測(cè)結(jié)果表明 Cr(Ⅵ)濃度持續(xù)保持在較低水平，多硫化鈣處理Cr(Ⅵ)污染具有相對(duì)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。