复合淋洗剂柱淋洗法修复工业废弃地铬污染土壤

为了更好地修复铬污染土壤,以盐酸、柠檬酸为初始淋洗剂,配合去离子水、石灰水、氯化钙、碳酸钠和磷酸钠,制定了20种复合淋洗剂的淋洗方案对某工业废弃地铬污染土壤进行柱淋洗实验,研究复合淋洗剂对土壤pH、总铬和Cr(Ⅵ)去除效果及对各形态铬变化的影响。结果表明:(1)各淋洗方案对土壤总铬和Cr(Ⅵ)的去除量分别为197.4~1 671.6、113.2~316.8mg/kg,其中初始淋洗剂盐酸、柠檬酸结合使用对总铬有较好的去除效果。(2)石灰水和磷酸钠可以将淋洗后的土壤pH调至接近中性并固定尚未淋洗出的Cr(Ⅵ)。(3)当0.2mol/L柠檬酸、0.1mol/L盐酸、0.2mol/L盐酸、1%(质量分数)石灰水用量分别为2、2、1、2mL/g进行淋洗时,土壤pH为7.37,总铬和Cr(Ⅵ)去除量分别为1 659.8、316.8mg/kg,去除率分别为34.6%、72.7%,水溶态铬、可交换态铬和碳酸盐态铬已被大量淋出,有机态铬与残渣态铬占比较其他淋洗方案低,为最佳淋洗方案。     

基于粒径分布的不同异位修复工艺除Cr特性

以我国某铬盐厂的铬污染土壤为研究对象,采用改进的BCR顺序提取法研究了粒径对不同修复工艺(异位淋洗、异位稳定化、湿法解毒)去除土壤中各形态Cr的影响。实验结果表明:粒径是影响铬渣污染土壤总铬和Cr(VI)去除的关键影响因素之一,粒径越细,越有利于3种异位修复工艺对土壤中Cr(Ⅵ)的去除或还原,粒径越细越有利于异位淋洗工艺对总铬的消减。粒径对水溶态Cr、酸溶态Cr的去除影响显著,粒径越细,水溶态Cr、酸溶态Cr的去除率越高,水溶态Cr和酸溶态Cr的分离或去除是不同异位修复工艺实现铬渣污染土壤中Cr(Ⅵ)高效去除的有效手段;粒径对可还原态Cr的去除影响不显著,pH是影响可还原态Cr去除的主要影响因素;粒径对可氧化态Cr含量提升显著,尤其是对异位稳定化和湿法解毒工艺,粒径越细,可氧化态Cr增大倍数越高;粒径对残渣态Cr的去除影响不显著。     

铬污染土壤的还原稳定化修复

以湖南某工业场地的铬污染土壤为修复对象,投加不同比例的Fe SO4·7H2O、Fe SO4·7H2O和Ca(OH)2混合物及Na HSO3,通过测定土壤及浸出液中六价铬、总铬以及铬的形态,比较3种稳定剂对该污染土壤的还原稳定化作用。结果表明,Fe SO4·7H2O和Na HSO3对铬污染土壤的还原稳定效果都较好,可以有效还原土壤中六价铬并能降低土壤中总铬的浸出浓度。当Fe SO4·7H2O投加量为2%时,土壤六价铬和总铬浸出浓度降幅分别达到99.0%和57.5%;当Na HSO3投加量为0.8%时,六价铬和总铬浸出浓度降幅分别达到97.7%和42.2%,与前二者相比,Fe SO4·7H2O和Ca(OH)2混合物还原稳定化效果较差。投加Fe SO4·7H2O能够将土壤中活性大的可交换态和碳酸盐态铬转化为稳定的有机态和残渣态铬;而Na HSO3主要将可交换态和碳酸盐态铬转化为相对稳定的铁锰氧化态铬,其稳定化效果要差于Fe SO4·7H2O。     

不同化学淋洗剂对复合重金属污染土壤的修复机理

化学淋洗技术是一种常用的重金属污染土壤修复技术,化学淋洗剂的选择尤为重要。以乙二胺四乙酸二钠(EDTA),柠檬酸(CA)和三氯化铁(FeCl_3)为化学淋洗剂,采用振荡淋洗法研究淋洗时间与淋洗剂浓度对Cu、Zn、Pb和Cd去除效果的影响,分析重金属污染土壤淋洗前后重金属形态与基本理化性质的变化。结果表明:3种化学淋洗剂对重金属的快速反应阶段基本在60 min内,在240 min达到淋洗平衡,对Pb和Cd的淋洗主要是非均相扩散过程;EDTA、柠檬酸和FeCl_3对重金属的去除能力依次为PbCdCuZn,CdZnCuPb与Pb≈CdCuZn,EDTA的淋洗效率最高,Cd的解吸能力最强;EDTA和FeCl_3可有效去除弱酸可溶态与可还原态重金属,柠檬酸能有效去除弱酸可溶态重金属,修复后的土壤仍有环境风险;3种淋洗剂修复后的土壤中总有机碳与粒径分布无明显变化,FeCl_3会酸化土壤。综合考虑,EDTA、柠檬酸和FeCl_3均为淋洗效果好的环境友好型化学淋洗剂,该研究成果可用于现场淋洗去除土壤中重金属的小试。     

醇类淋洗剂淋洗修复多环芳烃污染土壤

异位土壤淋洗技术是一种有效的污染土壤修复技术。以菲和苯并[a]芘为目标污染物,选取醇类作为淋洗剂,考察了醇种类及浓度、淋洗剂用量、淋洗时间、淋洗温度、淋洗次数对污染土壤(菲和苯并[a]芘质量浓度分别为82.5、4.3mg/kg)淋洗效果的影响。结果表明:修复的最佳条件为正丙醇体积分数40%、淋洗剂用量20mL、淋洗温度20℃、淋洗时间60min、重复淋洗2次,此时菲和苯并[a]芘的去除率分别达到93.05%、86.85%。     

基于硫酸亚铁的机械化学还原法处理六价铬污染土壤

通过机械化学还原法对六价铬污染土壤进行固化稳定化处理,采用《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T 299-2007)对处理效果进行评价,以及使用激光粒度仪、SEM和XPS对处理前后土壤样品的粒径、形貌以及铬的价态变化等性质进行表征。分析结果显示,机械化学还原法处理可以有效降低土壤中六价铬的浸出浓度。当未添加七水合硫酸亚铁时,土壤中六价铬的浸出浓度由115 mg·L~(-1)降低至2.0 mg·L~(-1);而添加七水合硫酸亚铁作为还原剂时,六价铬浸出浓度由115 mg·L~(-1)降至0.16 mg·L~(-1)。另外,经过机械化学还原处理后的土壤样品颗粒变细并形成致密的团聚体以及发生六价铬向三价铬的转化。     

城市典型屋面径流的排污特征

对城市中典型的2种材料(油毡和水泥)屋面降雨径流中颗粒物(SS)、氮(N)和磷(P)污染物排放特征进行了研究。结果表明,屋面径流中颗粒物主要是以10~100μm粒径范围的颗粒物为主(约占75%),氮主要是以溶解态形式排放(80%~95%),且主要形式是以硝态氮和氨态氮为主,水泥屋面增加了径流中硝态氮的比例,而沥青屋面增加了氨态氮和溶解态有机氮的比例。而磷主要是以颗粒物形态排放(约占40%~70%,平均57.5%),且主要结合10~50μm粒径范围的颗粒物。去除10~50μm粒径颗粒物可以降低屋面径流中50%颗粒物和47.9%磷的排放,而氮却需采用不同处理方法。同时,EC和TSS与TN和TP相关关系表明,EC和TSS可分别作为屋面降雨径流溶解态氮和颗粒态磷污染程度检测和评价指示指标。研究结果为有效地去除降雨径流中污染物、降低城市面源污染对水环境的影响,提供了一定的科学依据。     

环境友好型淋洗剂对重金属污染土壤的修复效果

以广西某废弃铅锌冶炼企业重金属复合污染土壤为对象,采用土柱淋洗的方法,分别将自制的茶皂素、柠檬酸和EDTA 3种淋洗剂进行复合淋洗,并对复合淋洗的最佳配比、淋洗剂添加方式和淋洗时间进行研究,得到对环境友好且淋洗效果好的复合淋洗剂。最后,对淋洗前后土壤中Cu、Pb和Zn的赋存形态进行研究,探讨淋洗机理。研究结果表明,茶皂素和柠檬酸复合时对重金属Cu、Pb、Zn的去除率分别达到了77.00%、52.09%和58.66%,综合考虑淋洗效率以及经济环保等因素,选择将茶皂素和柠檬酸复合进行淋洗。复合淋洗实验结果表明,柠檬酸和茶皂素体积比为3∶1复合方式淋洗30 h,淋洗效果最佳,对重金属Cu、Pb和Zn的去除率分别达到82.77%、65.49%和78.12%。茶皂素和柠檬酸复合淋洗能有效的去除土壤中酸可提取态和有机结合态的重金属,氧化物结合态的Pb和Zn也有较大程度的降低,同时还发现,茶皂素和柠檬酸共同作用对残余态的Pb去除效果也较好,可达到50%以上。从茶籽饼中提取茶皂素与天然有机酸柠檬酸复合淋洗,用于修复污染面积小、污染浓度高且污染比较集中的重金属污染土壤,效果好且对环境友好。     

离子型稀土尾矿除铵效果对比

离子型稀土尾矿存在氨氮残留污染问题,分析尾矿中氨氮的赋存形式能更有效地处理尾矿中的氨氮。通过室内柱浸实验、浸泡除铵实验和淋洗除铵实验,分析稀土尾矿中氨氮残留的赋存形式,并根据色层塔板理论计算和比较2种除铵方式下的除铵效率。结果表明,尾矿中氨氮残留赋存形式包括离子交换态氨氮、不可流动溶液残留氨氮、物理吸附氨氮和化学吸附氨氮。其中主要以化学吸附氨氮为主,占尾矿氨氮残留量的30.47%～40.73%;物理吸附氨氮含量最少,占尾矿氨氮残留量的4.86%～5.34%。3种硫酸铵单耗下淋洗方式的单位体积清水除铵效率为53.84%、54.05%和75.77%;浸泡方式的单位体积清水除铵效率为14.4%、20.66%和23.10%;淋洗方式效率相比浸泡方式更有效。在处理尾矿氨氮中使用淋洗方式能有效地解决尾矿残留氨氮污染。     

土壤中铬电动修复过程及影响因素

实验筛选出阳极pH、阴极pH、电压梯度、电极形状4种影响因素,以黏土为研究对象,设计正交实验和对比实验研究铬的电动修复过程。结果表明,最重要的影响因素为电压梯度,其他影响因素重要性排序为阳极pH、阴极pH、电极形状;在电压梯度为1.5 V·cm~(-1)下,以去离子水作为电解质,分别控制阴极和阳极pH在11和3,取得很好的去除效果,144 h后铬迁移率达到80.9%。总铬和六价铬分布规律类似,从阳极到阴极呈现逐渐下降的趋势。经过电动修复后土壤中水溶态铬比例减少,可氧化态和残渣态比例增大。铬电动修复控制系统在微电流范围内可取得很好的去除效果。     

表面活性剂对焦化污染土壤中多环芳烃淋洗修复研究

异位土壤淋洗是一种高效修复污染土壤技术。以孝义市某焦化厂污染土壤为研究对象,采用批处理实验,探究表面活性剂曲拉通-100(TX-100)、吐温80(TW80)、烷基糖苷(APG)作为淋洗剂对土壤中16种多环芳烃(PAHs)的淋洗效果,并以TW80为代表,考察了淋洗剂浓度、淋洗时间、pH以及淋洗方式对污染土壤中PAHs的去除效果。结果表明,TW80、TX-100和APG对土壤中16种PAHs的总去除率分别为25.67%、18.89%和16.77%。TW80作为淋洗剂,3环PAHs的去除率低于高环(3环)PAHs,主要与焦化污染土壤中以3环PAHs为主有关;高环PAHs随着环数的增加,去除率降低。焦化污染土壤中PAHs的去除在240min达到平衡;大部分PAHs去除率随TW80浓度的增加而增大;pH可不作调整;在TW80用量相同情况下,建议采用单次淋洗。     

西安市城市主干道路面径流初期冲刷效应

以西安市城市主干道南二环太白路高架桥为路面径流采样区域,采用人工等时间间隔采样方法,在桥梁排水立管对2010年9—11月的3场径流事件进行全程采样,测试径流过程SS、COD、溶解性COD、NH3-N、Pb、溶解性Pb、Zn和溶解性Zn的浓度变化,研究路面径流的初期冲刷效应及其影响因素。结果表明,西安市城市主干道路面径流污染严重,降雨数小时后的末期径流仍具有较高的污染水平;径流过程污染物浓度变化规律与其赋存形态有关,SS、COD、Pb等以颗粒态为主的污染物的浓度随雨强变化剧烈波动,NH3-N、溶解态COD、溶解态Zn等以溶解态为主的污染物浓度变化受雨强影响较小,随径流过程呈逐渐减小趋势;路面径流初期冲刷现象并非普遍存在,与污染物的赋存状态和场次降雨特征密切相关,溶解态污染物易于出现初期冲刷现象,颗粒态污染物是否出现初期冲刷与场次降雨特征有关;测试的3场径流事件初期30%的径流携带的SS、COD、溶解性COD、NH3-N、Pb、Zn和溶解性Zn的负荷占场次径流总负荷的比例分别为21.8%～50.0%、25.5%～49.3%、36.3%～52.6%、52.6%～66.7%、26.8%～45.0%、27.2%～63.4%和36.2%～62.6%,表明仅对初期径流进行治理无法实现对西安市路面径流污染的有效控制。     

天然有机酸和DTPA组合工艺对Cr(Ⅵ)污染土壤的淋洗修复

针对重庆市某工业废弃地Cr(Ⅵ)污染土壤,分别采用不同浓度草酸、柠檬酸、乙酸组合二乙基三胺五乙酸(DTPA)对其进行淋洗处理,结合XRD和SEM-EDS电镜扫描分析,探究组合淋洗剂对土壤Cr(Ⅵ)残留量和淋洗机理的影响。结果表明:有机酸单一淋洗优劣顺序为草酸柠檬酸乙酸(P0.05),DTPA在5 g·L~(-1)时达到最大淋洗量;组合淋洗顺序对Cr(Ⅵ)去除率具有显著影响(P0.05),5 g·L~(-1) DTPA与0.2 mol·L~(-1)草酸顺序淋洗在液固比10∶1、淋洗60 min时效果最佳,粒级2 mm和粒级2 mm土壤Cr(Ⅵ)残留含量分别为35.42和45.57 mg·kg~(-1),去除率达到89.20%和86.99%。ExpDec1、Elovich和双常数模型均适用于Cr(Ⅵ)淋洗动力学过程(R20.98)。经组合淋洗后,土壤表面Cr元素含量减少,且未检出Cr(Ⅵ)化合物,矿物学形态变化明显。草酸和DTPA组合顺序淋洗可作为较好的复配淋洗剂,该研究结果可为异位淋洗修复Cr(Ⅵ)污染土壤的实际应用提供参考。     

不同粒径生物炭和泥鳅对人工湿地植物根系形态及基质硝化与反硝化能力的影响

向人工湿地中加入2种粒径(粒径1~2 mm和粒径1 mm)生物炭和泥鳅,研究了不同粒径生物炭和泥鳅对湿地植物根系形态和基质硝化与反硝化强度的影响。结果表明,向人工湿地中加入泥鳅和生物炭,降低了基质的氨态氮含量,增加基质的硝态氮含量、硝化强度和反硝化强度;与粒径小(1 mm)的生物炭相比,添加粒径大(1~2 mm)的生物炭后,湿地基质的氨态氮含量、硝态氮含量和反硝化强度分别降低了46.6%、51.1%和35.4%。加入生物炭和泥鳅均增加了湿地植物总根长和总根体积,然而与粒径小的生物炭相比,添加粒径大的生物炭后,人工湿地中植物总根长和总根体积分别降低了15.1%和6.8%。基质硝态氮含量与人工湿地中植物总根长和总根体积分别呈显著相关关系(α=0.01)。结果表明,生物炭提高了人工湿地基质硝化强度,有利于硝态氮的生成,促进人工湿地中植物根的生长,增加了总根长和总根体积。     

电化学联合H_2O_2氧化淋洗修复典型化工厂遗留地铬污染土壤

选取的济南某化工厂遗留地土壤主体为褐土类,年均降水量在685 mm左右,铬污染场地面积约34万m2,土量约105.4万m3。为筛选出最佳氧化条件,研究了4个厂区铬污染土壤的理化性质和污染状况,探讨了通电时间、通电电压、氧化剂质量分数、土液比和pH对Cr(Ⅲ)转化成Cr(Ⅵ)比率和总铬去除率的影响。结果表明:4个厂区土壤酸碱性不同;万吨铬盐生产车间和北部厂区有机质含量较高,其他2个厂区较低;总铬含量在863.3~14 403.8 mg·kg-1之间,均严重超出国家标准;铬污染活性指数I在0.007 8~0.292 9之间,铬污染活性指数均较低;最佳通电时间选择为20 min,通电电压为10 V,H2O2质量分数为1%,土液比为2:3,pH为8。经修复,4个厂区剩余总铬浓度分别为363.68、258.09、6 938.31和495.45 mg·kg-1,最大总铬去除率分别可达到87.59%、73.95%、51.83%和42.61%,其中万吨铬盐生产车间土壤中总铬残留值可达到国家土壤环境质量二级标准(GB 15618-2008)修订稿中的居住用地标准,铬盐生产车间和北部厂区可达到修订稿中的商业用地标准。     

超声强化淋洗修复Pb、Cd、Cu复合污染土壤

针对传统淋洗法修复土壤中重金属效率较低的问题,研究了超声强化淋洗技术以提高重金属去除率。以铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)为目标污染物,在0.05 mol·L~(-1)柠檬酸、0.05 mol·L~(-1)EDTA和0.05 mol·L~(-1)皂角苷作为淋洗剂条件下,使用传统振荡、超声强化以及超声波加振荡3种不同的作用方式,对Pb、Cd、Cu的去除率进行比较,并对3种不同淋洗方式后Pb、Cd、Cu的形态变化进行了探讨。结果表明,当使用柠檬酸和皂角苷作为淋洗剂进行振荡淋洗时,重金属洗脱效果不理想。超声对于强化柠檬酸洗脱效果并不明显,而对于强化皂角苷洗脱重金属效果明显,平均去除率提高了120.47%。当淋洗剂为EDTA时,土壤样品在传统振荡2 h作用下,对Pb、Cd、Cu的去除率依次为50.33%、76.65%和47.35%,而在超声波30 min条件下对Pb、Cd、Cu的去除率依次为82.19%、83.31%和53.89%,平均去除率高出28.60%,可显著提高重金属去除率,缩短淋洗时间。但超声波30 min加传统振荡2 h相较于单纯超声强化效果提升不明显。通过对比3种淋洗方式后土壤中的Pb、Cd、Cu形态发现,酸可提取态的重金属在超声强化作用后有明显降低,同时超声强化对于铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态也具有较好的去除能力。因此,超声强化在化学淋洗中的应用具有一定的可行性,是一种简单、极快速去除污染场地中重金属Pb、Cd、Cu的增效手段。     

腐殖质纳米颗粒对镉污染土壤的修复

外源腐殖质可改变土壤镉(Cd)的含量和状态。以风化煤为原料制备的不溶性胡敏酸为吸附剂,对比研究了其对冶炼厂周边污染土壤及人工模拟污染土壤中Cd的钝化效果。再以泥炭为原料,制备富里酸钾为主的水溶性腐殖酸钾为淋洗剂,用于活化、去除上述2种土壤中的Cd。结果表明,胡敏酸在砂质的人工模拟污染土壤中钝化效果更好,2%的剂量可使土壤中Ca Cl2提取态Cd的浓度(0.103 mg·L~(-1))降低19.7%。腐殖酸钾去除土壤Cd的效率随淋洗剂浓度增加而提高,在10 g·L~(-1)的浓度时,单次淋洗可去除高达38.1%的Cd。傅里叶变换红外光谱分析表明,腐殖质与Cd反应后形成了羧酸盐。因此,腐殖质纳米颗粒既可以钝化土壤中的Cd,也可以活化土壤中的Cd,从而达到修复Cd污染土壤的目的。其关键在于根据钝化或活化的目标,选择溶解度适当的腐殖质材料。     

湖南某铀尾矿库中铀的赋存形态及其活性研究

以湖南某铀尾矿库为例,在采集6份矿渣试样进行铀含量分析的基础上,利用逐级化学提取法进行了铀赋存形态研究,并定量评价了其潜在的环境活性。结果表明,各矿渣试样的总含铀量(按逐级化学提取法测定)在68.40~108.59μg/g,平均值约为85.96μg/g,远高于地表一般岩石、土壤的铀含量,是环境中潜在的放射性污染源;各矿渣试样中可交换态(包括水溶态)、碳酸盐结合态、有机质结合态、无定型铁锰氧化物/氢氧化物结合态、晶质铁锰氧化物/氢氧化物结合态、残渣态的铀平均所占比例分别为13.26%、6.54%、4.86%、4.85%、12.15%、58.35%,残渣态铀是铀尾矿中铀的主要赋存形式;矿渣试样中有约40%左右的铀对环境构成威胁或具有潜在威胁;用逐级化学提取法查清铀尾矿库中铀的不同赋存形态,并定量分析其环境活性及在环境中的释放潜力,可为后续的放射性环境质量评价和环境治理提供依据。     

纳米铁的制备及去除废水中的Cr(Ⅵ)

铬离子(Ⅵ)是水体、土壤中的一类重要污染物,对人体及其他动物有毒害和致癌作用。主要来源于采矿、冶金和电镀等工业排放的废水。为了寻求一种更好的铬离子(Ⅵ)处理方法,实验以三价铁盐为原料,制备了一种具有高比表面积和高反应活性的新型水处理剂———纳米铁,其广泛的应用于难降解的氯代有机物、重金属离子和染料等的处理以及对受污染地下水的原位修复等领域,通过其对六价铬离子的吸附与还原过程的研究。提出了最佳去除条件:即当投加量为0.02 g/L,pH为8,温度为30℃时,纳米铁对六价铬离子的去除效果最好,去除率大于90%。     

中试规模IC反应器处理大豆蛋白废水的颗粒污泥培养和启动

实验研究了中试规模下,以城市剩余污泥接种IC反应器处理大豆蛋白废水时,厌氧颗粒污泥的驯化和反应器的启动过程。控制反应器内废水的温度在30~38℃、p H在6.8~7.5和挥发性脂肪酸(VFA)不高于600~800 mg/L的条件下,经过98 d运行,IC反应器对COD去除率达到80%~90%,容积负荷达到9.5 kg COD/(m3·d)。成熟厌氧颗粒污泥为黑色,边界清晰,呈椭球形,平均粒径d50为1.5 mm,粒径1 mm的颗粒占92.3%。扫描电镜观察发现,颗粒污泥中产甲烷鬓毛菌(Methanosaetaceae)占优势。