UV/H2O2氧化—淋洗联合修复铬污染场地技术参数研究

来源 :山东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:q496712523
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由于铬在工业生产中的大量应用,尤其是在金属制品和有色金属压延等行业,铬作为原材料被广泛的使用加工,产生了大量的工业废水和废渣,由于后续处理不当,不能合理的排放和治理,导致了严重的土壤铬污染问题[1]。本论文以济南某化工厂铬污染场地土壤为研究对象,使用UV/H2O2氧化-淋洗联合修复技术去除污染土壤中的重金属铬。实验通过单因素实验和正交优化实验的方法,研究不同条件下紫外光照强度、紫外光照时间、氧化剂浓度、土液比、粒径和土壤pH值对总铬去除率的影响。根据单因素实验结果,设计合理的正交优化实验方案,并根据正交优化结果,综合考虑修复效果和治理成本,最终确定针对不同污染现状场地的最佳实验工程参数。对最佳参数方案进行相对合理的效益评估,得出以下结论:(1)该化工厂采样点的四个场地铬含量均严重超标(Cr全量≤400mg·kg-1),Pi值(Pi=2643)取国家二级质量标准,场区属于重度污染,急需治理。东铬渣总铬含量最高,为9703.33mg·kg-1,其次为铬盐生产车间,总铬含量为8072.75mg·kg-1,万吨铬盐生产车间总铬含量为7283.75mg·kg-1,北部厂区总铬含量最低的,为6665.87mg·kg-1。铬盐生产车间、万吨铬盐生产车间、东铬渣堆和北部厂区的六价铬含量分别为19.43mg·kg-1、3.92mg·kg-1、709.69mg·kg-1和449.51mg·kg-1。四个场地活性指数I有较大差异,铬盐生产车间和万吨铬盐生产车间的活性指数较低,分别为0.0024和0.0005,土壤中铬形态稳定性,治理难度较大;东铬渣堆和北部厂区的活性指数相对较高,分别为0.0731和0.0670,土壤中少部分铬可以通过淋洗的方式去除,但剩余总铬含量仍然很高。(2)采用单因素实验方法对UV/H2O2氧化-淋洗联合修复技术参数进行研究,结果表明:随着UV光照强度的增加和光照时间的增长,四个场地(铬盐生产车间、万吨铬盐生产车间、东铬渣堆、北部厂区)的总铬去除率总体均呈上升的趋势,但后期增幅缓慢,说明紫外光照对H2O2的氧化起到协同作用,但作用效果不明显。氧化剂浓度为9%时总铬去除率最大,四个场区分别为9.93%、12.64%、35.13%和22.58%。土液比和粒径对总铬的影响较大,随着土液比增加以及粒径减小,去除效率增大,土液比1:4过100目筛时,四个场区总铬去除率分别为28.66%、25.53%、52.95%和59.40%,考虑工程操作难度仍选择20目筛。pH与总铬去除率的关系,中性和偏碱性比酸性条件下去除效果要好,pH建议调节范围为pH=810。综合考虑,根据单因素实验结果,总铬去除效果最佳的因素组合为:光照强度700w、光照时间40min、氧化剂浓度9%、土液比1:4、土壤粒径20目以及pH=810,总铬去除率最大为14.53%、15.33%、46.29%和42.72%。(3)在单因素实验的结果基础上进行正交优化实验,得到针对四个场地的最佳工程参数:确定治理铬盐生产车间最佳参数水平为:紫外光照700w,紫外光照时间20min,氧化剂浓度9%,土液比1:4,pH=10。总铬去除率达到14.86%。确定治理万吨铬盐生产车间最佳参数水平为:光照条件700w,氧化剂浓度9%,光照时间40min,土液比1:5,pH为6。总铬去除率达到16.75%。确定治理东铬渣堆最佳参数水平为:紫外光照700w,紫外光照时间20min,氧化剂浓度9%,土液比1:4,pH=10。总铬去除率达到46.72%。确定治理北部厂区最佳参数水平为:紫外光照700w,紫外光照时间20min,氧化剂浓度9%,土液比1:4,pH=10。总铬去除率达到43.66%。(4)对四个场区的最佳治理方案进行效益分析,计算得出使用UV/H2O2氧化-淋洗联合修复技术每吨铬渣治理成本约在700900元,主要费用来源为氧化剂,进一步证实了紫外辅助氧化可以减少过氧化氢的用量,降低治理成本的技术优势。与传统土壤修复技术以及化学氧化-淋洗联合修复技术对比,UV/H2O2氧化-淋洗联合修复技术对高浓度铬污染场地的治理有明显的优势,其治理效果更佳,费用更合理。综上所述,根据污染场地的理化性质和污染情况不同,综合考虑修复效果和治理成本,可以有针对性的选择合适的治理方案。本文的研究结果为为济南某化工厂污染场地修复提供了依据。
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