一種高濃度重金屬污染建筑廢物的處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高濃度重金屬污染建筑廢物的處理方法。先將建筑廢物表層剝離，破碎，洗滌，固液分離，得到去除了水溶性重金屬的清洗后建筑廢物，再將草甘膦異丙胺鹽溶液加入清洗后建筑廢物中，洗脫重金屬，然后調(diào)節(jié)pH值至中性，固液分離，最后用水洗滌洗脫后廢物，固液分離，風(fēng)干后建筑廢物中重金屬含量均低于土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995)三級標(biāo)準(zhǔn)閾值，用HJ/T229浸出方法對風(fēng)干后建筑廢物進行浸出實驗，浸出液中重金屬濃度低于危險廢物標(biāo)準(zhǔn)(GB5085.3-2007)閾值，對其直接填埋、堆置均不會造成土壤污染，也可用作再生路基材料和混凝土骨料。本發(fā)明工藝簡便，能夠徹底消除被污染建筑廢物的危害，具有良好的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會效益。
【專利說明】一種高濃度重金屬污染建筑廢物的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種高濃度重金屬污染建筑廢物的處理方法，涉及一種受多種高濃度重金屬(Cu/Zn/Cr/Ni)污染建筑廢物的洗脫凈化方法，屬于建筑廢物處理處置和資源化利用【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]中國作為最大的發(fā)展中國家，在過去三十年內(nèi)經(jīng)歷了快速工業(yè)化和城市化，環(huán)境污染問題日益突出。原處市區(qū)或市郊的化工廠、冶金廠等污染企業(yè)陸續(xù)搬遷，特別是近幾年來發(fā)生嚴(yán)重霧霾以后，國務(wù)院決定淘汰煤化工、鋼鐵、水泥等產(chǎn)能過剩的行業(yè)，這將會產(chǎn)生大量的建筑廢物，其中包含大量受重金屬污染的建筑廢物。工業(yè)生產(chǎn)活動導(dǎo)致高濃度的重金屬在建筑物上富集，不論對其直接堆置、填埋還是再生利用都可能造成環(huán)境危害。對生態(tài)環(huán)境潛在的破壞風(fēng)險是限制受污染建筑廢物再生利用的主要因素。因此，如何去除或者降低受污染建筑廢物的重金屬含量已成為建筑廢物處理處置和資源化利用首需解決的問題。
[0003]目前重金屬污染修復(fù)方法主要包括工程治理、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)等。與其他修復(fù)方法相比，化學(xué)修復(fù)周期較短，效果穩(wěn)定，治理徹底，因此進行化學(xué)洗脫是最為有效的修復(fù)方法。污染物洗脫技術(shù)通常是促進污染物溶解遷移，使吸附或固定在建筑廢物上的重金屬污染物脫附去除。污染物洗脫技術(shù)的關(guān)鍵是開發(fā)針對性強，成本合理且無二次污染的洗脫齊?，并制定合理有效的修復(fù)工藝。目前化學(xué)洗脫法常用于土壤修復(fù)領(lǐng)域，但是還沒有針對受多種重金屬(Cu/Zn/Cr/Ni)污染建筑廢物的洗脫修復(fù)方法的公開報道。因此，研究用于建筑廢物中Cu、Zn、Cr、Ni等多種重金屬的洗脫劑，開發(fā)建筑廢物洗脫工藝流程是該發(fā)明技術(shù)的核心內(nèi)容。
[0004]傳統(tǒng)洗脫法采用的洗脫劑主要有螯合劑、表面活性劑、無機淋洗劑、有機酸等，但若要達到良好的洗脫效果，往往成本較高或者易產(chǎn)生嚴(yán)重的二次污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是公開一種高濃度重金屬污染建筑廢物的處理方法。該方法針對化學(xué)洗脫法在受多種重金屬(Cu/Zn/Cr/Ni)污染的建筑廢物污染修復(fù)領(lǐng)域上的空白，克服了以EDTA、無機鹽、無機酸和有機酸為洗脫劑的現(xiàn)有洗脫技術(shù)成本高、破壞大、且易產(chǎn)生二次污染等問題，使處理后的建筑廢物重金屬含量均低于土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995)三級標(biāo)準(zhǔn)閾值(由于在建筑廢物重金屬總含量方面尚無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn))，用HJ/T229浸出方法對處理后建筑廢物進行浸出實驗，浸出液中重金屬濃度低于危險廢物標(biāo)準(zhǔn)(GB5085.3-2007)閾值。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明采用草甘膦異丙胺鹽溶液作為洗脫劑，草甘膦異丙胺鹽完全溶于水，最終可通 過清水洗滌完全洗脫，不會殘留在建筑廢物中。其中草甘膦分子結(jié)構(gòu)中含有磷酸基、羧基、氨基等，這些基團能與重金屬形成比例不同、電荷不同的絡(luò)合物，如草甘膦的胺基與Cu2+有較強的親和力，這些基團的含量將決定其絡(luò)合能力，即使草甘膦分解，其降解產(chǎn)物氨甲基膦酸仍然具有較強的重金屬絡(luò)合能力，因此草甘膦是一種很強的重金屬絡(luò)合劑。而且多數(shù)重金屬離子會被草甘膦螯合形成無效態(tài)和穩(wěn)定態(tài)，這將大大降低其毒性。草甘膦與三價金屬離子絡(luò)合力最強，二價次之，一價最弱。二價金屬離子中，與Cu2+絡(luò)合能力最強，Ca2+絡(luò)合能力最弱，大部分重金屬離子居于之間。
[0007]具體工藝如下:
[0008]第一步，表層剝離
[0009]將受高濃度重金屬污染的建筑廢物表層進行剝離，表層剝離深度為3?6mm ;直接交下一步破碎，或?qū)冸x下來的表層建筑廢物浸入市售工業(yè)級2-8M燒堿溶液中，建筑廢物:燒堿溶液=1:5體積，攪拌，將被燒堿溶液浸出的含重金屬的浸出液進行電解處理，回收重金屬，再將建筑廢物交下一步破碎；
[0010]第二步，破碎，將表層剝離后的建筑廢物，以及經(jīng)過燒堿溶液浸出了重金屬的建筑廢物破碎至粒徑小于4?5mm ；
[0011]第三步，洗滌和固液分離
[0012]將破碎后的建筑廢物用水洗滌，液固比5:1，建筑廢物中水溶性重金屬溶解于水，然后進行固液分離，得到含水溶性重金屬的洗滌廢水和清洗后建筑廢物；洗滌廢水中加納米鐵粉(20nm)對重金屬進行去除處理，廢水達標(biāo)后回用；清洗后的建筑廢物用草甘膦溶液洗脫；
[0013]第四步，用草甘膦溶液洗脫和固液分離
[0014]在清洗后建筑廢物中加入草甘膦溶液，液固比2:1，洗滌1-3次，清洗后建筑廢物中重金屬離子被草甘膦螯合形成無效態(tài)和穩(wěn)定態(tài)絡(luò)合物，然后將PH值調(diào)節(jié)至中性后進行固液分離，得到洗脫后建筑廢物和洗脫廢水；洗脫廢水經(jīng)重金屬去除處理，達標(biāo)后回用；洗脫后建筑廢物繼續(xù)用水進行洗滌；
[0015]上述草甘膦溶液是草甘膦異丙胺鹽溶液，配置方法是，將市售工業(yè)級草甘膦異丙胺鹽加水或達標(biāo)后回用水，制成質(zhì)量百分比濃度為5%的草甘膦異丙胺鹽溶液；或?qū)⑸a(chǎn)草甘膦產(chǎn)生的草甘膦母液中回收的草甘膦溶解在氨水中，再與異丙胺溶液反應(yīng)制成草甘膦異丙胺鹽溶液，再進行配制，得到質(zhì)量百分比濃度為5%的草甘膦異丙胺鹽溶液；
[0016]第五步，洗滌洗脫后建筑廢物和固液分離
[0017]將洗脫后建筑廢物用清水或達標(biāo)后回用水洗滌(液固比5:1)，再固液分離，得到和建筑廢物固體，清洗廢水經(jīng)重金屬去除處理，達標(biāo)后回用；建筑廢物固體風(fēng)干，經(jīng)檢測風(fēng)干的建筑廢物固體中重金屬含量均低于土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995)三級標(biāo)準(zhǔn)閾值，用HJ/T229浸出方法對風(fēng)干后建筑廢物進行浸出實驗,浸出液中重金屬濃度遠(yuǎn)低于危險廢物標(biāo)準(zhǔn)(GB5085.3-2007)閾值，可直接進行填埋，或用作再生建筑材料或混凝土骨料；
[0018]所述的第三步的廢水、第四步的洗脫廢水和第五步的清洗廢水經(jīng)重金屬去除處理的方法是，先將它們收集在一起，再加入市售的納米鐵粉(20nm)，納米鐵粉的加入質(zhì)量是三種廢水質(zhì)量的0.5%，攪拌3小時，混合均勻，經(jīng)過檢測，廢水中重金屬含量達到國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)。
[0019]所述的第三、四、五步中的廢水經(jīng)重金屬去除處理，達標(biāo)后回用的方法是，將CaCl2作為沉淀劑加入到去除了重金屬的廢水中，攪拌，CaCl2的加入量是以草甘膦含量為O為準(zhǔn)，回收草甘膦同時，廢水也可回用。
[0020]本發(fā)明的有益效果在于:[0021]1.由于本發(fā)明是先將受高濃度重金屬污染的建筑廢物表層進行剝離，然后可將剝離下來的表層建筑廢物浸入市售工業(yè)級2-8M燒堿溶液中，攪拌，最后將被燒堿溶液浸出的含重金屬的浸出液進行電解處理，回收了重金屬。
[0022]2.本發(fā)明先用水洗滌建筑廢物，將其中水溶性重金屬溶解于水，然后進行固液分離，得到含水溶性重金屬的廢水和清洗后建筑廢物；廢水中加入市售納米鐵粉(20nm)對重金屬進行去除處理，廢水達標(biāo)后回用。再用草甘膦溶液洗滌，建筑廢物中重金屬離子被草甘膦螯合形成無效態(tài)和穩(wěn)定態(tài)污染物，處理后的建筑廢物采用HJ/T229浸出方法進行毒性浸出實驗，浸出液中重金屬濃度低于危險廢物標(biāo)準(zhǔn)(GB5085.3-2007)閾值，消除了重金屬污染建筑廢物的危害。
[0023]3.本發(fā)明所用的草甘膦溶液是質(zhì)量百分比濃度為5%的草甘膦異丙胺鹽溶液，或者將草甘膦母液(每生產(chǎn)I噸草甘膦將產(chǎn)生約五噸母液)中回收的草甘膦溶解在氨水中，再與異丙胺溶液反應(yīng)制成草甘膦異丙胺鹽溶液，再進行配制，得到質(zhì)量百分比濃度為5%的草甘膦異丙胺鹽溶液，可以實現(xiàn)以廢治廢。
[0024]4.本發(fā)明利用少量的清水和質(zhì)量百分比濃度為5%的草甘膦溶液處理高濃度重金屬污染的建筑廢物，洗脫后的建筑廢物重金屬含量均低于土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995)三級標(biāo)準(zhǔn)閾值(由于在建筑廢物重金屬總含量方面尚無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn))，同時處理后的建筑廢物采用HJ/T229浸出方法進行毒性浸出實驗，浸出液中重金屬濃度低于危險廢物標(biāo)準(zhǔn)(GB5085.3-2007)閾值，對其直接填埋、堆置均不會造成土壤污染，也可以用作再生路基材料和混凝土骨料，徹底消除污染建筑廢物的危害，無后續(xù)的處置問題。
[0025]5.由于本發(fā)明用具有較大比表面積的納米鐵粉，對第三步的廢水、第四步的洗脫廢水和第五步的清洗廢水中的重金屬具有很好的去除效果，再將CaCl2作為沉淀劑加入到去除了重金屬的廢水中，去除其中的草甘膦，因此本發(fā)明工藝簡單，不產(chǎn)生二次污染，同時回收了有價金屬，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0027]實施例1
[0028]對電鍍廠受污染建筑廢物的洗脫凈化處理
[0029]以治理廣東某電鍍廠不同車間建筑廢物為例，該電鍍廠運行13年，目前幾個常規(guī)車間墻體和磚塊受到嚴(yán)重污染。本實施例所用的建筑廢物為鍍鋅、鍍銅、鍍鉻、鍍鎳四個不同車間的墻體混凝土塊和磚塊，表層剝離后的建筑廢物具體重金屬濃度為:鍍鋅車間(Zn) 2122.3lmg/kg、鍍銅車間(Cu) 594:34.02mg/kg、鍍鉻車間(Cr)75IL 03mg/kg、鍍鎳車間(Ni) 2867.77mg/kg (表 1.a)。
[0030]按下述步驟進行處理:
[0031]第一步，首先將墻體混凝土塊和磚塊進行表層剝離，分離出表層高重金屬含量建筑廢物。用市售工業(yè)級2-8M燒堿溶液(固液比為1:5)對表層高重金屬含量的建筑廢物進行堿性浸出，浸出液進行電解處理，回收金屬鋅。[0032]第二步，采用破碎機將將表層剝離后的建筑廢物，以及堿性浸出后的建筑廢物破碎至粒徑小于4?5mm,粒徑大于5_的樣品進行篩分后返回繼續(xù)破碎。
[0033]第三步，破碎后的建筑廢物的細(xì)料放入清水洗滌設(shè)備，在清水:建筑廢物=5:1體積比的條件下進行混合攪拌洗滌一次，用時I小時，固液分離后，得到含重金屬的廢水和清洗后建筑廢物；其中，廢水中加入市售納米鐵粉(20nm)混合攪拌3小時，納米鐵粉的加入質(zhì)量是廢水質(zhì)量的0.5%，使廢水中重金屬含量達到國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)；清洗后建筑廢物用草甘膦溶液洗脫。
[0034]第四步，用草甘膦溶液洗脫和固液分離
[0035]在清洗后建筑廢物中加入草甘膦異丙胺鹽洗脫溶液，液固比2: 1，洗滌三次，每次I小時。采用有效成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))為5%的草甘膦異丙胺鹽溶液進行洗滌，清洗后建筑廢物中重金屬離子被草甘膦螯合形成無效態(tài)和穩(wěn)定態(tài)絡(luò)合物，然后將PH值調(diào)節(jié)至中性后進行固液分離，得到洗脫后建筑廢物和洗脫廢水；洗脫廢水經(jīng)納米鐵粉(20nm)混合攪拌3小時，納米鐵粉的加入質(zhì)量是廢水質(zhì)量的0.5%，使得廢水中重金屬含量達到國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)后，加入CaCl2沉淀劑，CaCl2的加入量是以廢水中草甘膦含量為O為準(zhǔn)，回收草甘膦同時，廢水也可回用；洗脫后建筑廢物繼續(xù)用水進行洗滌。
[0036]上述草甘膦是草甘膦異丙胺鹽溶液，配置方法是，將市售工業(yè)級草甘膦異丙胺鹽加水，制成質(zhì)量百分比濃度為5%的草甘膦異丙胺鹽溶液。
[0037]第五步，洗滌洗脫后建筑廢物和固液分離
[0038]將洗脫后建筑廢物用清水洗滌(液固比5:1)，再固液分離，得到清洗廢水和建筑廢物固體，清洗廢水經(jīng)納米鐵粉(20nm)混合攪拌3小時，納米鐵粉的加入質(zhì)量是廢水質(zhì)量的0.5%，使得廢水中重金屬含量達到國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)，并且殘余的草甘膦經(jīng)CaCl2沉淀，處理后廢水可回用。建筑廢物固體風(fēng)干,經(jīng)檢測風(fēng)干的建筑廢物固體中重金屬含量均低于土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995)三級標(biāo)準(zhǔn)閾值，并使用HJ/T299浸出方法，浸出液的重金屬濃度低于危險廢物標(biāo)準(zhǔn)(GB5085.3-2007)閾值后，進行回填利用，或用作再生混凝土骨料。
[0039]液固分離后，廢水草甘膦異丙胺鹽洗脫廢水經(jīng)處理后中補充草甘膦異丙胺鹽至其有效成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為5%后再回用于草甘膦洗脫裝置。
[0040]洗脫結(jié)果:
[0041]對受污染建筑廢物混凝土塊及紅磚砌塊洗脫后進行分析測試，重金屬總量變化和洗脫率結(jié)果如表I (a)和(b)所示。洗脫后建筑廢物重金屬含量均低于土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995)三級標(biāo)準(zhǔn)閾值。采用HJ/T299進行浸出毒性測試，測得結(jié)果見表I (c)所示:鍍鋅車間(Zn) 25.37mg/L、鍍銅車間(Cu) 19.08mg/L、鍍鉻車間(Cr) 9.12mg/L、鍍鎳車間(Ni) 1.21mg/L，均低于危險廢物標(biāo)準(zhǔn)(GB5085.3-2007)閾值。
[0042]表I (a):不同車間建筑廢物洗脫前后重金屬總量變化(mg/kg)
【權(quán)利要求】
1.一種高濃度重金屬污染建筑廢物的處理方法，其特征在于: 第一步，表層剝離 將受高濃度重金屬污染的建筑廢物表層進行剝離，表層剝離深度為3?6mm ;直接交下一步破碎，或?qū)冸x下來的表層建筑廢物浸入市售工業(yè)級2-8M燒堿溶液中，建筑廢物:燒堿溶液=I: 5體積，攪拌，將被燒堿溶液浸出的含重金屬的浸出液進行電解處理，回收重金屬，再將建筑廢物交給下一步破碎； 第二步，破碎，將表層剝離后的建筑廢物，以及經(jīng)過燒堿溶液浸出了重金屬的建筑廢物破碎至粒徑小于4?5mm ； 第三步，洗滌和固液分離 將破碎后的建筑廢物用水洗滌，液固比5:1，建筑廢物中水溶性重金屬溶解于水，然后進行固液分離，得到含水溶性重金屬的洗滌廢水和清洗后建筑廢物；洗滌廢水經(jīng)重金屬去除處理，廢水達標(biāo)后回用；清洗后建筑廢物用草甘膦洗脫； 第四步，用草甘膦溶液洗脫和固液分離 在清洗后建筑廢物中加入草甘膦溶液，液固比2:1，洗滌1-3次，清洗后建筑廢物中重金屬離子被草甘膦螯合形成無效態(tài)和穩(wěn)定態(tài)絡(luò)合物，然后將PH值調(diào)節(jié)至中性后進行固液分離，得到洗脫后建筑廢物和洗脫廢水；洗脫廢水經(jīng)重金屬去除處理，達標(biāo)后回用；洗脫后建筑廢物繼續(xù)用水進行洗滌； 上述草甘膦溶液是草甘膦異丙胺鹽溶液，是將市售工業(yè)級草甘膦異丙胺鹽加水或達標(biāo)后回用水，制成質(zhì)量百分比濃度為5%的草甘膦異丙胺鹽溶液；或?qū)⑸a(chǎn)草甘膦產(chǎn)生的草甘膦母液中回收的草甘膦溶解在氨水中，再與異丙胺溶液反應(yīng)制成草甘膦異丙胺鹽溶液，再進行配制，得到質(zhì)量百分比濃度為5%的草甘膦異丙胺鹽溶液； 第五步，清洗洗脫后建筑廢物和固液分離 將洗脫后建筑廢物用清水或達標(biāo)后回用水清洗(液固比5:1)，再固液分離，得到清洗廢水和建筑廢物固體,清洗廢水經(jīng)重金屬去除處理,達標(biāo)后回用；建筑廢物固體風(fēng)干,經(jīng)檢測風(fēng)干的建筑廢物固體中重金屬含量均低于土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995)三級標(biāo)準(zhǔn)閾值，用HJ/T229浸出方法對風(fēng)干后建筑廢物進行浸出實驗,浸出液中重金屬濃度低于危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)(GB5085.3-2007)閾值，可將其直接進行填埋或堆置，或用作再生路基材料或混凝土骨料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高濃度重金屬污染建筑廢物的處理方法，其特征在于:所述的第三步的洗滌廢水、第四步的洗脫廢水和第五步的清洗廢水經(jīng)重金屬去除處理的方法是，先將它們收集在一起，再加入市售的納米鐵粉(20nm)，納米鐵粉的加入質(zhì)量是三種廢水質(zhì)量的0.5%，攪拌3小時，混合均勻，經(jīng)過檢測，廢水中重金屬含量達到國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高濃度重金屬污染建筑廢物的處理方法，其特征在于:所述的第三、四、五步中的廢水經(jīng)重金屬去除處理，達標(biāo)后回用的方法是，將CaClJt為沉淀劑加入到去除了重金屬的廢水中，攪拌，CaCl2的加入量是以草甘膦含量為O為準(zhǔn)，回收草甘膦同時，廢水也可回用。
【文檔編號】B09B3/00GK103978013SQ201410199598
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】趙由才, 高小峰, 謝田, 黃晟, 劉陽, 羅安然, 孫艷秋, 柴曉利, 牛冬杰 申請人:同濟大學(xué)