一种受污染土壤中六价铬的生物解毒方法

摘要

本发明提供一种受污染土壤中六价铬的生物解毒方法，该方法是将受污染土壤通过土工膜封闭堆存，堆存土壤的初期湿度为60%-85%，封闭后不再补水，在该封闭系统中土壤会产生厌氧条件，产生沼气，微生物厌氧活动产生厌氧气氛，其中沼气中的硫化氢或沼气产生过程的有机酸会与土壤中的六价铬反应，将六价铬还原为三价铬，依靠污染物长期堆存后还原气体的均匀扩散与昼夜温差产生的水汽循环，使六价铬的全部还原并使土壤解毒。本发明依靠污染物长期堆存后还原气体的均匀扩散与昼夜温差产生的水汽循环，就能够保证六价铬的全部还原并使土壤解毒，无需借助其它材料，过程简单，处理成本低。

权利要求

1.一种受污染土壤中六价铬的生物解毒方法，其特征是，将受污染土壤封闭堆存，具体过程如下所述：

先在底层基础上铺设防渗材料，将受污染土壤堆在底层基础的防渗材料上，形成堆场，在堆场的上表面堆成一系列倒梯形沟槽，沟槽两侧斜面的水力坡度为0.1，相邻沟槽的上部形成垄，在垄上钻有排气孔，排气孔上覆盖封土，倒梯形沟槽的底部形成排水沟，排水沟的水力坡度为0.05，堆场的上表面及四周侧面均用防渗材料封闭；使堆存土壤的初期相对湿度为60%-85%，封闭后不再补水，夏季或雨季应随时检查排气孔的封土状态，保持维护封土结构；在该封闭系统中土壤会产生厌氧条件，在20-50℃下产生沼气，土壤微生物菌群厌氧活动产生厌氧气氛，其中的硫化氢或沼气产生过程的有机酸会与土壤中的六价铬反应，将六价铬还原为三价铬，依靠污染物长期堆存后还原气体的均匀扩散与昼夜温差产生的水气循环，使六价铬全部还原并使土壤解毒。

说明书

一种受污染土壤中六价铬的生物解毒方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种生物解毒受污染土壤中六价铬的方法，属于六价铬的生物解毒技术领域。

背景技术

[0002] 铬元素是生产生活中的重要的重金属元素之一，由于其六价铬元素在土壤、水体中易迁移性质和高生物毒性而备受重视。现有的去除六价铬元素的工艺均基于六价铬的还原解毒机理。

[0003] 中国专利文献CN2007100492538公开了一种《利用还原性气体对铬渣进行解毒的方法》，该方法将铬渣加热至 350～750℃后通入还原性气体，保持5秒钟以上，最后将铬渣进行冷却。利用还原性气体的还原性与铬渣中六价铬的氧化性在高温下发生氧化还原反应，使六价铬变为三价或更低化合物的铬，从而解除铬渣中水溶性六价铬和酸溶性六价铬的毒性。

[0004] CN 2009100944820公开了一种《利用湖泊底泥微波解毒铬渣的方法》， 是在反应器(陶瓷坩埚)中按一定比例装入铬渣和底泥，并混合均匀，然后将坩埚放入微波炉中，坩埚周围用矿渣棉保温材料保温，采用带屏蔽的铠式热电偶测量微波场中的温度，待温度升到 800～1100度后，保温25～40min关闭微波炉，10min后打开炉门，待物料冷却后，将物料浸入蒸馏水中，浸泡24h后过滤。

[0005] CN2010102191861公开了一种《利用垃圾渗滤液进行铬渣无害化处理的方法》，利用垃圾渗滤液作为添加剂，将铬渣与垃圾渗滤液按一定比例混合后，送入外热式回转炉干燥，然后送入内热式热解炉进行热解反应，内热式热解炉中的高温热还原气体从还原燃烧炉引入，还原处理后的热解产品经水淬后排放。内热式热解炉的尾气经稀释槽与空气混合后，进入外热式回转炉用以间接干燥垃圾渗滤液与铬渣的混合物。

[0006] CN2009102183468公开了一种 《解毒铬渣的方法》，将铬渣与核桃壳经过干燥和磨碎，在陶瓷坩埚中按一定比例装入铬渣和核桃壳，并混合均匀，然后将坩埚放入微波炉中，坩埚周围用矿渣棉保温材料保温，采用带屏蔽的铠式热电偶测量微波场中的温度，待温度升到700～1000℃后，保温10～20min关闭微波炉，5～10min后打开炉门，待物料冷却后，将物料浸入蒸馏水中，浸泡24h后过滤，并将滤液定容至250ml，用二苯碳酰二肼分光光6+
度法测定滤液中的Cr 浓度，并折算为浸出的六价铬质量占样品铬渣质量的百分数，从而计算出解毒率。

[0007] 上述几种方法都需要高温处理，并且需要借助其它材料，过程复杂，运行成本高。

[0008] CN2008100996638公开了一种《利用污水厂污泥治理铬污染的方法》，是采用污水处理厂排放的污泥与六价铬污染物料经过配比、粉碎、混合、搅拌、解毒反应，达到六价铬污染治理的目的。

[0009] CN200910043841X公开了一种《铬渣堆场污染土壤微生物修复方法》，挑取 Pannonibacter phragmitetus BB单菌落于含50～250mg/L Cr(VI)液体培养基中培养，直到培养液未检出到Cr(VI)时，选取该瓶中的菌株进行转接，逐步提高Cr(VI)浓度进行梯度驯化；将驯化后的Pannonibacter phragmitetus BB的菌液加入污染土壤中，菌液添加量为土壤与菌液的质量体积比(g∶mL)为1∶2，于30℃下培养4～5 天后，土壤得到修复。

[0010] CN2011101201748公开了一种《脱除水溶液中微量铬的方法》，该方法通过对在铬环境下生长植物的培养和剖析，用酸或碱调节含铬水溶液的pH值，同时或分别加入含钙试剂和碳酸盐，经过静置，沉淀后，分离出含铬渣的水经检测其所含铬含量小于0.01mg/L。

[0011] CN2010101760687公开了一种《铬渣堆场污染土壤生化回灌修复方法及装置》，包括装有待处理土壤的土壤处理槽、中间池、生化池和培菌池，各部分由水管连接，铬污染土壤经破碎过2cm筛、装入土壤处理槽筑堆，土堆高度小于0.8m，用Cr(VI)还原菌培养液喷淋土壤，喷淋强度为0.008-0.015m3/h.m2。从土壤槽底部收集淋滤液到中间池，中间池的菌液用耐碱泵抽入生化池，生化池菌液重新循环喷淋土壤。如此循环喷淋5-7天，直至土壤淋滤液中没有Cr(VI)为止。

[0012] 上述几种方法虽然不需要高温处理，但是仍然需要借助污泥、还原菌等材料，并且工序多、过程复杂高，特别是难以适应于大规模工程的应用。

发明内容

[0013] 本发明针对现有解毒六价铬技术存在的不足，提供一种操作简单、运行成本低、解毒效果好的受污染土壤中六价铬的生物解毒方法，该方法适用于受污染土壤、铬渣等较低毒性的大宗污染物的生物解毒。

[0014] 本发明的受污染土壤中六价铬的生物解毒方法，是将受污染土壤封闭堆存，具体过程如下所述：

[0015] 先在底层基础上铺设防渗材料，将受污染土壤堆在底层基础的防渗材料上，形成堆场，在堆场的上表面堆成一系列倒梯形沟槽，沟槽两侧斜面的水力坡度为0.1，相邻沟槽的上部形成垄，在垄上钻有排气孔，排气孔上覆盖封土，倒梯形沟槽的底部形成排水沟，排水沟的水力坡度为0.05，堆场的上表面及四周侧面均用防渗材料封闭；使堆存土壤的初期相对湿度为60%-85%，封闭后不再补水，夏季或雨季应随时检查排气孔的封土状态，保持维护封土结构；在该封闭系统中土壤会产生厌氧条件，在20-50℃下产生沼气，土壤微生物菌群厌氧活动产生厌氧气氛（如少量沼气），其中的硫化氢或沼气产生过程的有机酸会与土壤中的六价铬反应，将六价铬还原为三价铬，依靠污染物长期堆存后还原气体的均匀扩散与昼夜温差产生的水气循环，使六价铬的全部还原并使土壤解毒。

[0016] 防渗材料可以采用土工膜。

[0017] 本发明只需将受污染的大宗土壤堆存封闭系统中，在该封闭系统中微生物厌氧活动产生厌氧气氛，依靠污染物长期堆存后还原气体的均匀扩散与昼夜温差产生的水气循环，就能够保证六价铬的全部还原并使土壤解毒，不需要专门的Cr(VI)还原菌，只需要土壤中具有活力的厌氧菌，无需借助其它材料，过程简单，处理成本低，是一种环保处理方法。

附图说明

[0018] 图1是本发明六价铬生物解毒方法的原理示意图。

[0019] 图2为堆场实际堆存后含铬土壤中六价铬浸出浓度随时间变化状况的示意图，图中1，2，3，4为堆场中不同位置取样点中的土样编号。

[0020] 其中：1、堆场，2、斜面，3、垄，4、排气孔，5、排水沟。

具体实施方式

[0021] 如图1所示，本发明的受污染土壤中六价铬的生物解毒方法就是将受污染土壤依据地形封闭堆存。先在底层基础上铺设防渗材料土工膜，将受污染土壤堆放在底层基础的土工膜上，形成堆场1。每一个堆场1可以定为厚度2.5m、宽度1.2m、长度15.6米。在堆场1的上表面堆出两个尖顶，相邻尖顶之间形成倒梯形沟槽。梯形沟槽两侧斜面的水力坡度为
0.1，每个尖顶上面形成宽度0.3m的垄3。在垄3上向下钻出多个排气孔4，排气孔4也可用于取样。在倒梯形沟槽的底面形成纵向的水力坡度0.05的排水斜沟道。排气孔4上覆盖20厘米后的封土，夏季或雨季应随时检查排气孔的封土状态，及时维护封土结构。堆场的上表面及四周侧面均用土工膜封闭。堆存土壤的初期湿度为60%-85%，封闭后不再补水。

[0022] 在该封闭系统中土壤会产生厌氧条件，在20-50℃下产生沼气，微生物厌氧活动产生厌氧气氛，其中沼气中的硫化氢或沼气产生过程的有机酸会与土壤中的六价铬反应，将六价铬还原为三价铬，依靠污染物长期堆存后还原气体的均匀扩散与昼夜温差产生的水汽6+
循环，使六价铬的全部还原并使土壤解毒。封闭后的堆场土壤或铬渣由最高Cr 浸出浓度
67mg/L，变为在2年内完成六价铬的完全解毒，可低于《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》（GB5085.3-2007）标准附录D固体废物 金属元素 火焰原子吸收光谱法的检出限。

[0023] 图2是含铬土壤实际堆存后其六价铬浸出浓度随时间变化情况，给出了堆场中1、2、3、4四个不同位置取样点中的土样在堆存初始（2010年4月20日）、2011年3月15日和
2012年7月13日三个时间的检测结果。由图2可以看出，封闭后的堆场土壤或铬渣由最高
6+
Cr 浸出浓度67mg/L，在3年内即可完成六价铬的完全解毒。