一种使受多种重金属污染的建筑废物稳定化方法

摘要

本发明涉及一种使受多种重金属污染的建筑废物稳定化方法。先对受重金属污染的建筑废物干燥-破碎，再用柠檬酸酸洗，使建筑废物表层重金属溶解，23～25h后固液分离，得到洗脱液和固体，洗脱液重金属回收处理达标排放；固体中添加重金属固化剂，再加水调和稳定，搅拌或震荡24小时，再静置稳定一周后分离，得到上清液和酸洗-稳定后的建筑废物，上清液回到酸洗工序；酸洗-稳定后的建筑废物按照HJ/T299-2007方法测定浸出毒性，结果表明，符合国标污水综合排放一级标准。本发明工艺步骤简单，废液经处理后循环利用，使用的药剂安全环保，对重金属的稳定效果明显，保证了受重金属污染建筑废物填埋或资源化利用中的环境安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种使受多种重金属污染的建筑废物稳定化方法。属于建筑废物中重金属处理技术领域。

背景技术

随着我国经济的迅速发展和城市化进程的快速推进，拆迁、改扩建及新建项目产生大量建筑废物，据估计每年产生建筑垃圾为24亿吨左右，其中包括大量化工、冶金、轻工加工企业的拆迁或改建产生的受污染建筑废物。例如，取自深圳某电镀厂电镀车间受重金属污染的建筑废物，其锌含量高达2885mg/kg，铜含量47553mg/kg，铬含量7095mg/kg。这类受到重金属的污染的建筑废物，若不进行适当的处理，任意堆放将会对周边的土壤、地表地下水等环境产生严重的影响，在酸雨、强降雨等冲刷下，受重金属污染的建筑废物中各类重金属的释放导致了长期的环境风险。

近年来，国内外对重金属污染治理的研究颇多，其中土壤、灰飞中重金属的处理及稳定化方法，如《一种重金属Cd污染土壤的处理方法》(申请号CN201210374993.X，公开号CN102886375A)，采用电动修复+可渗透反应墙实现土壤中重金属的富集及去除；《一种化学稳定处理城市垃圾焚烧飞灰的方法》(申请号200610007581.7，公开号CN1810395A)采用硅酸盐化学稳定剂稳定城市垃圾焚烧飞灰，使其浸出毒性低于危险废物鉴别标准；但均不适用于受重金属建筑废物的处理及稳定化。然而，关于受重金属污染建筑废物处理方法的研究甚少，相关文献及专利《一种铬污染建筑废物的处理方法》(申请号201210116994.4，申请公布号CN102652953A)中先用清水洗涤含铬建筑废物，脱水后采用0.1-0.2mol/L柠檬酸清洗铬污染建筑废物，去除率达95％以上，浸出毒性检测总铬＜1.5mg/L。该方法仅针对受铬污染建筑废物的处理，未对柠檬酸用量与建筑废物中重金属总量进行核算，且对建筑废物的破碎要求较高，将质地坚硬的建筑废物破碎至10目(约2mm)的能量消耗较大，同时较小的粒径限制了建筑废物的后续使用，如果将清洗后的建筑废物直接进行填埋，仍然存在一定的环境风险此外，未见受其他重金属如锌、铜、铅等多种重金属污染建筑废物的处理及稳定方法的相关报道。

发明内容

本发明的目的是将建筑废物中多种重金属进行清除及稳定化处理，以便消除其对环境的污染风险，使拆迁、改扩建及新建项目产生的大量建筑废物利用风险降低到符合国际容许的标准。

为达上述目的，本发明针对受重金属污染的建筑废物中重金属的存在特点，先进行干燥-破碎预处理，然后采用柠檬酸洗脱建筑废物表层的重金属，最后通过添加重金属固定剂稳定重金属，显著降低受重金属污染的建筑废物堆填或回用等过程中的潜在环境风险。具体步骤如下：

一种使受多种重金属污染的建筑废物稳定化方法，首先，取受重金属污染的建筑废物，放在自然通风条件下进行干燥并破碎至粒径小于2cm；然后，加入柠檬酸进行酸洗，使建筑废物表层重金属溶解，23～25h后固液分离，得到洗脱液和固体，洗脱液集中处理回收重金属达标排放。固体中添加重金属固化剂，再加水调和稳定，水的加入量为固体和重金属固化剂总重量的40～50wt％，搅拌或震荡24小时，再静置稳定一周后分离，得到上清液和酸洗-稳定后的建筑废物，上清液回到酸洗工序，与受多种重金属污染的建筑废物一起，添加柠檬酸，进行表层重金属的洗脱，酸洗-稳定后的建筑废物按照HJ/T299-2007方法测定浸出毒性，结果表明，符合国标污水综合排放一级标准；

上述柠檬酸为市售工业级商品，柠檬酸的计量方法为，先检测受污染建筑废物中重金属摩尔浓度，再用水配置柠檬酸溶液，柠檬酸溶液浓度:建筑废物中重金属浓度＝1:1～2:1摩尔浓度比，柠檬酸溶液的用量是，建筑废物:柠檬酸溶液＝1:9～1:11质量比；

上述的重金属固化剂为磷酸二氢钙或石灰，添加量为每公斤固体添加20～25克重金属固化剂；

上述受重金属污染的建筑废物的重金属是锌、铜、铅、铬。

所述的23～25h后固液分离步骤为先重力沉降30min，然后插入泵管，抽取上清液以达到分离效果。

所述的受重金属污染建筑废物的干燥-破碎方法是：将受重金属污染建筑废物平铺于自然通风条件下，至表面水分消失；采用破碎机对建筑废物样品进行破碎，至粒径小于或等于2cm；。

所述的加水调和稳定时的搅拌或震荡速度为30±5rpm。

本发明的有益效果在于：

由于本发明选用廉价安全的药剂进行酸洗及稳定处理，有效将受重金属污染的建筑废物表层重金属去除，并固定不可溶出的重金属于建筑废物固体中，减小了经过酸洗处理的建筑废物释放重金属的可能性，显著降低受重金属污染建筑废物经处理后填埋或资源化利用中的潜在环境风险；本发明对建筑废物的破碎粒径要求低，设备投资少、能源使用量小，并保证了建筑废物的后续使用。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

实施例1

(1)取源于某工业厂房作业车间的受多种重金属污染建筑废物，平铺于自然通风条件下，至表观水分消失，然后，采用颚式破碎机对建筑废物样品进行破碎，破碎至粒径小于2cm；

(2)用柠檬酸洗脱建筑废物表层重金属，接触时间为23～25h后固液分离，得到的洗脱液经过重金属回收达标后排放，固体中添加重金属固化剂磷酸二氢钙20～25g/kg，并按待稳定的建筑废物质量加入40～50wt％的水调和，在30±5rpm搅拌或震荡24小时后，静置于自然条件下，稳定一周，得到酸洗-稳定后的建筑废物和上清液，上清液回到酸洗工序，与受多种重金属污染的建筑废物一起，用柠檬酸洗脱表层重金属，酸洗-稳定后的建筑废物按照HJ/T299-2007方法测定浸出毒性结果，符合国标污水综合排放一级标准(mg/L)，见表1。

柠檬酸的计量方法为，先检测受污染建筑废物中重金属摩尔浓度，再用水配置柠檬酸溶液，柠檬酸溶液浓度:建筑废物中重金属浓度＝1:1～2:1摩尔浓度比，柠檬酸溶液的用量是，建筑废物:柠檬酸溶液＝1:9～1:11质量比；

受污染建筑废物中重金属摩尔浓度的检测方法为取0.1～0.3g干燥的建筑废物粉末于聚四氟乙烯坩埚内，加入9mL王水，浸泡10分钟后加入1mL40％氢氟酸，在180℃电热板上消解后定容，采用ICP-OES检测定溶液中重金属含量，并计算建筑废物中重金属摩尔浓度。

表1实施例1测试结果

实施例2

(1)取源于某工业厂作业车间的受多种重金属污染建筑废物，平铺于自然通风条件下，至表观水分消失，然后，采用颚式破碎机对建筑废物样品进行破碎，破碎至粒径小于2cm；

(2)用柠檬酸洗脱建筑废物表层重金属，接触时间为23～25h后固液分离，得到的洗脱液经过重金属回收达标后排放，固体中添加重金属固化剂石灰20～25g/kg，并按待稳定的建筑废物质量加入40～50wt％的水调和，在30±5rpm搅拌或震荡24小时后，静置于自然条件下，稳定一周，得到酸洗-稳定后的建筑废物和上清液，上清液回到酸洗工序，与受多种重金属污染的建筑废物一起，用柠檬酸洗脱表层重金属，酸洗-稳定后的建筑废物按照HJ/T299-2007方法测定浸出毒性结果，符合国标污水综合排放一级标准(mg/L)，见表2。

柠檬酸的计量方法为，先检测受污染建筑废物中重金属摩尔浓度，再用水配置柠檬酸溶液，柠檬酸溶液浓度:建筑废物中重金属浓度＝1:1～2:1摩尔浓度比，柠檬酸溶液的用量是，建筑废物:柠檬酸溶液＝1:9～1:11质量比；

受污染建筑废物中重金属摩尔浓度的检测方法为取0.1～0.3g粒径小于180μm的建筑废物干燥粉末于聚四氟乙烯坩埚内，加入9mL王水，浸泡10分钟后加入1mL40％氢氟酸，在180℃电热板上消解后定容，采用ICP-OES检测溶液中重金属含量，并计算建筑废物中重金属摩尔浓度。

表2：实例2测试结果

由表1、表2结果可看出，本发明对受重金属污染建筑废物的酸洗处理降低了固体中重金属含量，受重金属污染建筑废物经固化剂稳定后降低了其可浸出性，说明该发明方法对受重金属污染的建筑废物中重金属的洗脱和稳定处理效果好，保证受重金属污染建筑废物在填埋和资源化利用中的环境安全性。