江苏省技术产权交易市场

技术推荐:盛装启航——魔改洗化原料跨界土壤修复领域

2023-02-02

截止2019年12月,研究机构整理得到全国473个场地的污染信息,其中277个为有机污染场地,占半数以上。有机污染物种类分布中多环芳烃类污染场地最多占54.9%,其次为总石油烃和苯系物,占比分别为49.5%和36.8%(引自《我国有机污染场地现状分析及展望》(葛锋,张转霞,扶恒,等。土壤,2021,53(6):1132-1141)。

 

有机污染物具有来源广泛、种类繁多、迁移性强和污染持久等特点。通常,有机污染土壤一般通过开挖后水泥窑协同处置、原/异位热脱附、化学氧化等方法处置。其中,水泥窑协同技术采用频次较多且处理较为彻底、验收边界清晰,但其价格昂贵,对原住土壤亦会造成不可逆破坏同时带来大气的二次污染,另外,原/异位热脱附技术同样面临能耗高、土壤有机质二次破坏的问题。

 

有机污染土壤的化学氧化修复技术因工艺成熟度高、修复效果显著、场地适应力强、修复价格适中,原住土壤特性可控等特点,一直为众多修复企业所青睐。化学氧化剂的选择成为化学氧化修复技术成功的核心。

 

目前,市场上使用较多的化学氧化剂多为高锰酸钾、过硫类、芬顿类等产品,上述产品在国内外的相关研究时间久,氧化机理较为清晰,效果稳定。然而,近年来受国际和国内化工原材料价格波动和生产企业产能调控的影响,多数化学氧化剂如高锰酸钾、过硫酸钠、双氧水等系列产品价格一路飙升,并且生产-运输-使用过程中的安全监管越来越严。更值得关注的,经上述氧化剂反应后产生的硫富集、锰残留、氧化稳定性不足、液体药剂运输保存不便等问题逐渐被行业领域专家剖析质疑,支持力度低。此外,过硫类产品、芬顿产品在使用后仍会造成二次污染,且影响土体和地下水的酸碱性。

 

盛装启航

我国《土壤污染防治法》明确提出:修复活动不得造成新的危害。土壤修复市场急需系列低碳、环保、高效清洁型的化学氧化产品推出。

 

江苏中宜生态土研究院有限公司(以下简称“中宜生态”)联合浙江金科日化原料有限公司(简称“金科日化”)与山东智土生态环境研究院有限公司(简称“智土环境”)基于传统化学氧化剂的优缺点,研发出一种新型土壤修复药剂材料——Fe-SP复合氧化剂,与传统化学氧化剂相比,性能可增加近十倍,无二次污染,缓释效果长且成本更低。

 

新型修复药剂材料优选过碳酸钠(SPC)、过一硫酸氢钾复合盐(PMS)为氧系基底反应材料,构建Fe基共价有机框架材料(Fe-MOFs)作为负载结构,将SPC和PMS负载搭接,形成Fe-SP复合氧化剂,在Fe-MOFs电位激发的条件下,负载在框架孔隙中的SPC和PMS不断释放羟基自由基和活性氧,充分发挥两者的氧化能力。

过碳酸钠(SPC,2Na2CO3·3H2O2)又称过氧碳酸钠、过氧化碳酸钠水合物,俗称固体双氧水,是碳酸钠和过氧化氢的加成物,是一种无机盐,呈白色颗粒状粉末,无味,其溶于水形成碳酸钠和过氧化氢,显碱性,具有氧化性,可以作洗衣剂的漂白助剂。

 

过硫酸氢钾(PMS,KHSO5,Peroxymonosulfate)又称过一硫酸氢钾,是一种无机过氧化物,具有强氧化性。PMS吸潮或溶于水中会迅速分解为氧气和硫酸钾,因此工业上并不存在PMS单剂,而是将PMS与硫酸氢钾、硫酸钾结合制成过硫酸氢钾复合盐使用。

 

 

跨界也可出类拔萃

 

◉ 无环境毒害

Fe-SP复合氧化剂对土壤中菌群的丁酸盐代谢等扰动小,因此对环境特别是微生物,藻类的影响很小。

 

◉ 氧化性显著

Fe-SP复合氧化剂中有效活性氧含量相当于29%体积浓度的双氧水,具有强氧化性(常用的双氧水消毒液一般是医用双氧水,其浓度不高于3%,如果双氧水的浓度高于8%,则属于危险品,因为高浓度双氧水是爆炸性强氧化剂和腐蚀品,购买需要提前备案)。

 

◉ 无毒副产物

Fe-SP复合氧化剂中含有多种效成分,且在氧化反应中缓慢释放,氧化成分均可作用在污染物上,不会产生污泥。(芬顿法反应迅速,极易造成土壤的快速氧化,形成污泥;芬顿法也极易快速氧化地下水中的沉淀物)

 

◉ 适用范围广

Fe-SP复合氧化剂可以在较宽的pH范围内有效,而芬顿法适用于偏酸环境,过硫类药剂适用于偏碱环境。

 

◉ 处理效率高

Fe-SP复合氧化剂处理彻底,极大降低拖尾效应。

 

◉ 节省成本

Fe-SP复合氧化剂用量少,在修复中的成本仅为传统氧化方式药剂费用的30%。

 

 

多场景可用

 

Fe-SP复合氧化剂除了适用于有机类污染土壤、有机类污染地下水外,在地表水、市政污水、黑臭河道底泥、废弃污泥、落地油泥等领域均可适用。

 

 

多案例中崭露头角

 

◉ 河北某化工园区有机复合污染场地示范项目

河北某化工园区属于高毒复合污染,示范项目采用原地异位化学氧化(有机污染物)+稳定化(重金属)综合修复技术工艺,在化学氧化剂遴选阶段,采用芬顿、铁基过硫盐、高锰酸钾、Fe-SP复合氧化剂进行测试效果比对,测试发现Fe-SP复合氧化剂氧化效果最优,同时掺加量可降低20%,反应后的土壤有机质含量稳定,酸碱度偏弱酸性,环境效益良好。确定Fe-SP复合氧化剂后,进行大量复配生产进行现场应用,取得了良好效果,受到业主好评。

河北某高化工园区有机复合污染场地

 

◉ 浙江某高毒复合污染土壤原位修复工程

浙江某高毒复合污染场地为废渣填埋场,存在多种重金属、多环芳烃等多种污染,同时由于场地填埋了大量印染污泥,氨氮、COD、BOD等超标严重,伴随着填埋气的间断外溢。针对上述污染情况,采用原位氧化固化+抽取处理+通风排气等联合修复方法,化学氧化剂选用Fe-SP复合氧化剂,效果显著,除污染物被降解消除外,污泥有机质得到重新调配,外溢异味消失,同时该地块在作为绿化观景用地使用过程中可以保持周边环境的长期安定。

浙江某高毒复合污染土壤原位修复工程

 

◉ Fe-SP复合氧化剂配套设备推荐

 

 

新型S-TRD低净空环保修复装备(紫竹高科)

 

1、低净空。动力底盘及机械链条机操作灵活,可适应限高、狭窄的施工空间。

2、操作灵活。链条刀具为多段连接,便于针对不同阻隔深度拆装施工。

3、自适应刀头。链条可变角刀片进行切削势能最优化设计,可在不同地层和土质条件下自动调整刀片角度,以实时适应地层土质条件。

智能化氧化修复剂加注系统。

 

 

关于中宜生态

中宜生态为苏南国家自主创新示范区重大产学研创新平台,中宜生态一直以污染泥-土-渣-水的安全处置与资源化利用为主要研究方向,业务范围涵盖污染场地的环境风险调查、评估与修复、河湖底泥、市政污泥、工业固废、市政及农村生活污水、高浓度有机废水的生态效应与污染控制工程的设计与技术咨询以及关键设备及环保药剂研制等6个领域,是国内污染泥-土-渣-水安全处置与资源化利用一站式整体技术解决方案服务单位。研究院研创平台共申请专利85项,其中授权发明专利26项,实用新型专利35项,5项国家及行业标准,12项省级施工工法,1项环保技术国际智汇平台百强环保技术;1项中国专利优秀奖;配备大型分析测试仪器30余台,拥有自主研发的污染物传输多场耦合测试分析系统和污染土动态腐蚀仪;承担了江苏省重大创新平台(400万)、宜兴陶都团队(1600万)、江苏双创人才等科技项目10项。获中国产学研合作创新成果奖一等奖、先进公共服务单位等多项荣誉称号。中宜生态累计承接国内外包括吉尔吉斯、雄安新区、内蒙古、江苏、浙江等地30余项工程项目、300余项检测项目项目遍及全国15个省份,持续稳步发展。