[發明專利]一種高濃度重金屬污染建筑廢物的處理方法

有效

• 申請號: 201410199598.1
• 申請日: 2014-05-13
• 公開（公告）號: CN103978013A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 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（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00;B09B5/00
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 陳龍梅

技術領域

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領域。

背景技術

中國作為最大的發展中國家，在過去三十年內經歷了快速工業化和城市化，環境污染問題日益突出。原處市區或市郊的化工廠、冶金廠等污染企業陸續搬遷，特別是近幾年來發生嚴重霧霾以后，國務院決定淘汰煤化工、鋼鐵、水泥等產能過剩的行業，這將會產生大量的建筑廢物，其中包含大量受重金屬污染的建筑廢物。工業生產活動導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境危害。對生態環境潛在的破壞風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。

目前重金屬污染修復方法主要包括工程治理、化學修復、生物修復等。與其他修復方法相比，化學修復周期較短，效果穩定，治理徹底，因此進行化學洗脫是最為有效的修復方法。污染物洗脫技術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。污染物洗脫技術的關鍵是開發針對性強，成本合理且無二次污染的洗脫劑，并制定合理有效的修復工藝。目前化學洗脫法常用于土壤修復領域，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，開發建筑廢物洗脫工藝流程是該發明技術的核心內容。

傳統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生嚴重的二次污染。

發明內容

本發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領域上的空白，克服了以EDTA、無機鹽、無機酸和有機酸為洗脫劑的現有洗脫技術成本高、破壞大、且易產生二次污染等問題，使處理后的建筑廢物重金屬含量均低于土壤環境質量標準(GB15618-1995)三級標準閾值(由于在建筑廢物重金屬總含量方面尚無相關標準)，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準(GB5085.3-2007)閾值。

為了達到上述目的，本發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。其中草甘膦分子結構中含有磷酸基、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合能力，即使草甘膦分解，其降解產物氨甲基膦酸仍然具有較強的重金屬絡合能力，因此草甘膦是一種很強的重金屬絡合劑。而且多數重金屬離子會被草甘膦螯合形成無效態和穩定態，這將大大降低其毒性。草甘膦與三價金屬離子絡合力最強，二價次之，一價最弱。二價金屬離子中，與Cu²⁺絡合能力最強，Ca²⁺絡合能力最弱，大部分重金屬離子居于之間。

具體工藝如下：

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，或將剝離下來的表層建筑廢物浸入市售工業級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；

第二步，破碎，將表層剝離后的建筑廢物，以及經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；洗滌廢水中加納米鐵粉(20nm)對重金屬進行去除處理，廢水達標后回用；清洗后的建筑廢物用草甘膦溶液洗脫；

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和穩定態絡合物，然后將pH值調節至中性后進行固液分離，得到洗脫后建筑廢物和洗脫廢水；洗脫廢水經重金屬去除處理，達標后回用；洗脫后建筑廢物繼續用水進行洗滌；