一种重金属污染晶化包封稳定化剂及其使用方法技术领域
本发明属于资源环境技术领域，具体的涉及一种土壤修复技术，尤其是涉及一种重金属污染晶化包封稳定化剂及其使用方法。
背景技术
土壤是人类赖以生存的物质基础，随着我国工业化、城市化进程的加快，城镇工业企业搬迁后以遗留大量的污染土地，其中，土壤中重金属污染是土壤中典型的污染物类型，主要有铬、铅、汞，砷、铜、锌等是较常见的重金属污染，土壤中的有害金属积累到一定程度就会对土壤、植物系统产生毒害，不仅仅导致土壤质量的下降，更重要的是影响到农产品的安全，并通过食物链对人类和动物健康构成严重威胁。
土壤中重金属的污染治理和修复的难度较大，现有技术中，有关治理土壤污染的方法有限，常见的如，重金污染土壤淋洗法、植物种植富集法、水泥类固定化法等。虽然上述方法在一定程度上取得了一定的成效，但是仍然存在着花费费用较高、土壤肥力降低、实施过程复杂且周期较长、固化资源再利用难等问题。因此，经济、快速、有效地解决土壤重金属污染、防止重金属进入食物链、提高人类的生活质量成为当今社会十分迫切的一项任务。
重金属晶化包封技术(CCT)是基于化学氧化还原、沉淀、吸附和晶化等原理，将土壤或底泥中的重金属失活、捕捉、并包封于稳定存在的晶状体中。该技术可原位或异位应用于含水率为0～40％的重金属污染土壤、矿渣、预处理后的河流底泥、建筑垃圾等的固化/稳定化安全处理，治理后的土壤可基本不改变其土壤形态，也可以形成具有1MPa以上的抗压强度的固化材料，或作为路基材料。
由于不同污染物具有不同的毒性、沉淀特性、螯合特性和迁移能力，因此要针对不同的污染物采取不同的稳定/固化剂。尤其当污染物为变价金属时，稳定/固化处理则要考虑更多的因素，因为它们的价态将显著影响它们的沉淀和迁移特性。本发明中的重金属晶化包封稳定化剂针对土壤中存在两种或两种以上重金属污染，采用预判断并预处理的方式，达到了对多种重金属污染均取得优异的稳定化效果。
发明内容
本发明正是针对现有技术土壤中重金属污染难以解决的技术问题，提供一种成本低、效果好，实施简单、利于推广的重金属污染晶化包封稳定化剂及其使用方法
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种重金属污染晶化包封稳定化剂，简称CCT01，其特征在于：该稳定化剂由以下质量比的成分组成，磷酸盐或硫酸盐15—25%，重金属螯合剂1%—5%，胶凝材料20—40%，粘土矿物30-60%，其原料总和为100%。
作为本发明的一种改进，所述胶凝材料为硅酸盐水泥或铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥中的一种或者几种，所述粘土矿物为蒙脱石或海泡石或伊利石中的一种或者几种。
作为本发明的一种改进，所述磷酸盐或硫酸盐20—22%，重金属螯合剂3%—5%，胶凝材料30—35%，粘土矿物40—50%，其原料总和为100%。
本发明的另一种技术方案为，一种重金属污染晶化包封稳定化剂，简称CCT02，其特征在于：该稳定化剂由以下质量比的成分组成，铁系盐类10—30%，氧化剂30—50%，粘土矿物30—60%，其原料总和为100%。
作为本发明的一种改进，所述氧化剂为氧化锰或双氧水或过氧化钙。
作为本发明的一种改进，所述粘土矿物为蒙脱石或海泡石或伊利石中的一种或者几种。
作为本发明的一种改进，该稳定化剂由以下质量比的成分组成，铁系盐类20—25%，氧化剂35—45%，粘土矿物35—50%，其原料总和为100%。
本发明的另一种技术方案为，简称CCT03，其特征在于：该稳定化剂由以下质量比的成分组成，铁系盐类30—50%，多硫化物15—30%，粘土矿物30—60%，其原料总和为100%。
作为本发明的一种改进，所述粘土矿物为蒙脱石或海泡石或伊利石中的一种或者几种。
作为本发明的一种改进，该稳定化剂由以下质量比的成分组成，铁系盐类35—45%，多硫化物20—25%，粘土矿物35—55%，其原料总和为100%。
本发明的实施方法为，一种适用于重金属污染土壤的稳定剂的使用方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤：
（1）利用机械设备对需要修复的污染区域进行挖掘，并将污染土壤破碎筛分后均匀分布在场地防渗层上；
（2）根据前期调查结果对污染土壤进行预判断，预判结果和相应预处理如下：
A）如果不含有变价重金属污染，则直接进入步骤（3）;
B）如果污染土壤中含有三价砷等变价重金属，将CCT02砷特效剂直接添加至污染土壤，并加水混合搅拌均匀，CCT02添加比例占土壤重量的2-15%,养护半天;
C）如果污染土壤中含有六价铬等变价重金属，将CCT03铬特效剂直接添加至污染土壤，并加水混合搅拌均匀，CCT03添加比例占土壤重量2-10%，养护半天;
（3）将CCT01普适稳定化剂直接添加至污染土壤，并加水混合搅拌均匀，CCT01添加比例占土壤重量的3-20%
（4）充分搅拌混合后，养护3—10天，进行采样检测，并检测土壤中重金属的浸出毒性。
作为本发明的一种改进，所述步骤（2）中的步骤 B）中，CCT02添加比例占土壤重量的3-10%。
作为本发明的一种改进，所述步骤（2）中的步骤 C）中，CCT03添加比例占土壤重量的3-8%。
作为本发明的一种改进，所述步骤（3）中CCT01添加比例占土壤重量的5-15%。
相对于现有技术，本发明的技术方案简单，效果较好，并且成本较低，实施方法易于操作，实施该方案后土壤中重金属的浸出毒性达到国家的相关标准，且处理后的土壤可资源化再利用。本发明采用预判断并预处理的方式，达到了对多种重金属污染均取得优异的稳定化效果。
稳定化药剂效果评价采用浸出毒性试验。目前，我国还没有专门的统一的稳定化效果浸出评价标准，推荐方法如下：按照我国的《固体废物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》（HJ/T 299-2007）或者参照美国环保部（USEPA）毒性浸出标准Toxicity characteristic leaching procedure (TCLP)的具体要求和程序进行，处理后污染土壤的浸出浓度首先应小于《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)，可按照《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GB 18599-2001）进行处置。如果稳定化修复后土壤作为路基材料资源化利用或一般工程渣土利用，因为其过程中会可能受到雨水或地下水淋溶，其浸出液应满足《GB/T 14848-93地下水质量标准》IV类水质标准（推荐）。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面针对该发明的技术方案做详细的说明。
实施例1：
CCT01：该稳定化剂由以下质量比的成分组成，磷酸盐15%，重金属螯合剂3%，硫铝酸盐水泥22%，海泡石60%，其原料总和为100%。
实施例2：
CCT01：该稳定化剂由以下质量比的成分组成，磷酸盐23%，重金属螯合剂4%，铝酸盐水泥25%，蒙脱石48%，其原料总和为100%。
实施例3：
CCT02：该稳定化剂由以下质量比的成分组成，铁系盐类优选硫酸铁10%，过氧化钙50%，海泡石40%，其原料总和为100%。
实施例4：
CCT02：该稳定化剂由以下质量比的成分组成，铁系盐类优选硫酸铁15%，氧化锰40%，伊利石45%，其原料总和为100%。
实施例5：
CCT02：该稳定化剂由以下质量比的成分组成，铁系盐类优选硫酸铁28%，双氧水36%，蒙脱石36%，其原料总和为100%。
实施例6：
CCT03：该稳定化剂由以下质量比的成分组成，铁系盐类优选硫酸亚铁30%，硫化纳30%，海泡石40%，其原料总和为100%。
实施例7：
CCT03：该稳定化剂由以下质量比的成分组成，铁系盐类优选硫酸亚铁40%，硫化钙15%，蒙脱石45%，其原料总和为100%。
实施例8：
CCT03：该稳定化剂由以下质量比的成分组成，铁系盐类优选硫酸亚铁45%，硫化钠18%，伊利石37%，其原料总和为100%。
实施例9：
一种适用于重金属污染土壤的稳定剂的使用方法：
步骤如下：
（1）利用机械挖掘对需要修复的污染区域进行挖掘，并将污染土壤破碎筛分后均匀分布在场地防渗层上；
（2）根据前期调查结果对污染土壤进行预判断，预判结果和相应预处理如下：
A）不含有变价重金属污染，则直接进入步骤（3）;
（3）将CCT01普适稳定化剂直接添加至污染土壤，并加水混合搅拌均匀，CCT01添加比例占土壤重量的3-15%；
（4）充分搅拌混合后，养护3—10天，进行采样检测，并检测土壤中重金属的浸出毒性。结果如下表所示：
实施例10：
一种适用于重金属污染土壤的稳定剂的使用方法：
步骤如下：
（1）利用机械挖掘对需要修复的污染区域进行挖掘，并将污染土壤破碎筛分后均匀分布在场地防渗层上；
（2）根据前期调查结果对污染土壤进行预判断，预判结果和相应预处理如下：
A）不含有变价重金属污染，则直接进入步骤（3）;
（3）将CCT01普适稳定化剂直接添加至污染土壤，并加水混合搅拌均匀，CCT01添加比例占土壤重量的3-15%；
（4）充分搅拌混合后，养护3—10天，进行采样检测，并检测土壤中重金属的浸出毒性。结果如下表所示：
实施例11：
一种适用于重金属污染土壤的稳定剂的使用方法，步骤如下：
（1）利用机械挖掘对需要修复的污染区域进行挖掘，并将污染土壤破碎筛分后均匀分布在场地防渗层上；
（2）根据前期调查结果对污染土壤进行预判断，预判结果和相应预处理如下：
B）如果污染土壤中含有三价砷等变价重金属，将CCT02砷特效剂直接添加至污染土壤，并加水混合搅拌均匀，CCT02添加比例占土壤重量的3-15%,养护半天;
（3）将CCT01普适稳定化剂直接添加至污染土壤，并加水混合搅拌均匀，CCT01添加比例占土壤重量的3-20%
（4）充分搅拌混合后，养护3—10天，进行采样检测，并检测土壤中重金属的浸出毒性。结果如下表示：
实施例12：
一种适用于重金属污染土壤的稳定剂的使用方法，步骤如下：
（1）利用机械挖掘对需要修复的污染区域进行挖掘，并将污染土壤破碎筛分后均匀分布在场地防渗层上；
（2）根据前期调查结果对污染土壤进行预判断，预判结果和相应预处理如下：
B）如果污染土壤中含有三价砷等变价重金属，将CCT02砷特效剂直接添加至污染土壤，并加水混合搅拌均匀，CCT02添加比例占土壤重量的3-15%,养护半天;
（3）将CCT01普适稳定化剂直接添加至污染土壤，并加水混合搅拌均匀，CCT01添加比例占土壤重量的3-20%
（4）充分搅拌混合后，养护3—10天，进行采样检测，并检测土壤中重金属的浸出毒性。结果如下表示：
实施例13：
一种适用于重金属污染土壤的稳定剂的使用方法，步骤如下：
（1）利用机械挖掘对需要修复的污染区域进行挖掘，并将污染土壤破碎筛分后均匀分布在场地防渗层上；
（2）根据前期调查结果对污染土壤进行预判断，预判结果和相应预处理如下：
C）如果污染土壤中含有六价铬等变价重金属，将CCT03铬特效剂直接添加至污染土壤，并加水混合搅拌均匀，CCT03添加比例占土壤重量2-10%，养护半天;
（3）将CCT01普适稳定化剂直接添加至污染土壤，并加水混合搅拌均匀，CCT01添加比例占土壤重量的3-20%
（4）充分搅拌混合后，养护3—10天，进行采样检测，并检测土壤中重金属的浸出毒性。结果如下表示：
实施例14：
一种适用于重金属污染土壤的稳定剂的使用方法，步骤如下：
（1）利用机械挖掘对需要修复的污染区域进行挖掘，并将污染土壤破碎筛分后均匀分布在场地防渗层上；
（2）根据前期调查结果对污染土壤进行预判断，预判结果和相应预处理如下：
C）如果污染土壤中含有六价铬等变价重金属，将CCT03铬特效剂直接添加至污染土壤，并加水混合搅拌均匀，CCT03添加比例占土壤重量2-10%，养护半天;
（3）将CCT01普适稳定化剂直接添加至污染土壤，并加水混合搅拌均匀，CCT01添加比例占土壤重量的3-20%
（4）充分搅拌混合后，养护3—10天，进行采样检测，并检测土壤中重金属的浸出毒性。结果如下表示：
可以看出，采用本发明的技术方案后，重金属的浸出浓度均达到相关的标准，并且实施方式简单，便于操作。
需要说明的是，上述实施例仅仅是本发明的较佳实施方式，并没有用来限定本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。