CN101879520B - 修复重金属污染土壤的两级泡沫分离设备 - Google Patents
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Abstract
为修复受重金属污染的土壤，本发明提供一种修复重金属污染土壤的两级泡沫分离设备。整个泡沫分离设备设有两级泡沫分离塔，先将待处理土壤置于一级泡沫分离塔内，表面活性剂混合液通过环形布水装置均匀喷洒将土壤浸没，同时通过布气板曝气，通过气提作用使土壤中重金属与表面活性剂充分接触络合，并将络合物附着在气泡上与土壤分离；待一级反应结束后，将布气板打开，土壤颗粒进入二级泡沫分离塔内进一步分离处理并清洗。本发明二次污染小，重金属的去除率高。
Description
技术领域：
本发明属于污染土壤修复技术领域，具体涉及一种修复重金属污染土壤的两级泡沫分离设备。
背景技术：
目前国内外针对于修复重金属污染土壤的技术种类繁多，主要分为物理修复、化学修复和生物修复三种。生物修复法是近20年发展起来的一种有效用于修复重金属污染土壤的方法，但修复时间相对较长。而在工程实践中常用物理修复法，但其投入成本较高。化学修复法则见效快、成本低，但引入的化学试剂易造成二次污染，所以针对这一缺点提出一种处理重金属污染土壤的新方法即泡沫分离法。
泡沫分离法在20世纪兴起，主要是基于溶质间表面活性的差异，对溶质进行分离。它以气泡为介质，通过向溶液中鼓泡形成泡沫层，由于表面活性物质聚集在泡沫层内，可以达到浓缩表面活性物质或净化液相主体的目的。近30年来该技术的应用领域不断扩大，尤其是对金属离子，矿物，蛋白质等物质的泡沫分离备受人们关注。泡沫分离法修复重金属污染土壤所采用的表面活性剂可分为三种：阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、非离子表面活性剂，反应机理各有不同。阳离子型表面活性剂去除土壤重金属的作用机制是通过改变土壤表面性质，来促进金属阳离子从固相转移到液相中，这种转移是通过离子交换作用来实现的。阴离子型表面活性剂去除土壤重金属的作用机制是先通过吸附作用吸附到土壤颗粒表面再与金属发生络合作用，使金属溶于土壤溶液中。而非离子表面活性剂对去除土壤重金属的作用机制是通过表面活性剂直接与重金属发生络合作用，所以其去除重金属效率不高。泡沫分离技术具有能耗低、投资少，操作和维修方便，分离效果好等特点，目前已被广泛应用于选矿，污水处理，生物工程等领域，但是将泡沫分离装置应用于土壤中重金属的去除并未见相关报道。
发明内容：
本发明针对以上不足，提出一种修复重金属污染土壤的两级泡沫分离设备，其主要由：一级空气压缩机(1)、二级空气压缩机(21)、一级布气板(3)、二级布气板(19)、表面活性剂混合液储液灌(4)、清水储备灌(17)、一级泡沫分离塔(6)、二级泡沫分离塔(13)、泡沫收集装置(7)、土壤回收装置(8)、土壤进料口(10)、电动执行装置(11)、表面活性剂剩余液收集装置(12)、一级环形均匀布水装置(14)和二级环形均匀布水装置(25)构成；其特征是：整个泡沫分离设备设有两级泡沫分离塔，先将待处理土壤通过设置于一级泡沫分离塔(6)顶部的土壤进料口(10)投至一级泡沫分离塔(6)内，表面活性剂混合液通过设置于一级泡沫分离塔(6)上部的一级环形布水装置(14)均匀喷洒将土壤浸没，同时通过外置的一级空气压缩机(1)向一级泡沫分离塔(6)底部的一级布气板(3)曝气，通过气提作用使土壤中重金属与表面活性剂充分接触络合，并将络合物附着在气泡上与土壤分离；待一级反应结束后，将一级布气板(3)翻转打开，土壤颗粒落入二级泡沫分离塔(13)内，清水通过设置于二级泡沫分离塔(13)上部的二级环形布水装置(25)均匀喷洒土壤进一步清洗；由一级泡沫分离塔(6)和二级泡沫分离塔(13)流出的泡沫分别通过一级泡沫分离塔(6)内的泡沫液出口C和二级泡沫分离塔(13)内的泡沫液出口D收集至泡沫收集装置(7)，处理后的土壤通过土壤回收装置(8)收集，而剩余的表面活性剂混合液通过表面活性剂剩余液收集装置(12)收集。
在一级泡沫分离塔(6)中，表面活性剂混合液从投配口(B)经一级环形布水装置(14)均匀喷洒，同时通过一级布气板(3)曝气，将附着重金属络合物的泡沫从泡沫液出口(C)进入泡沫收集装置(7)，当清洗完成后通过控制一级电动执行装置(11)使布气板(3)翻转，土壤落入二级泡沫分离设备(13)进一步处理。
在二级泡沫分离塔(13)中，通过投配口(A)经二级环形布水装置(25)将清水均匀喷洒至二级泡沫分离设备内，使土壤浸没，同时通过二级布气板(19)曝气，将一级处理后残余在土壤中的表面活性剂清洗分离，清洗液从出口(D)进入泡沫收集装置(7)，当清洗完成后通过控制二级电动执行装置(23)使布气板(19)翻转，将清洗后的土壤落入土壤回收装置(8)。
一级布气板(3)和二级布气板(19)均为圆形，其中间设有转轴，可通过电动执行装置对布气板进行翻转控制。
该设备可以根据土壤的不同污染情况进行表面活性剂的选择，表面活性剂混合液可以是十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠的一种或组合。
本发明有益效果：
(1)减小表面活性剂的二次污染；
(2)土壤颗粒与加入的表面活性剂分离效果好，可根据重金属污染土壤情况不同，即单金属或是复合金属污染，选择一种或两种表面活性剂进行重金属去除，以提高重金属的去除率；
(3)该设备结构简单，成本低廉。
附图说明：
图1为一种修复重金属污染土壤的两级泡沫分离设备的示意图
图中编号说明：
1、一级空气压缩机；21、二级空气压缩机；2、22转子流量计；3、一级布气板；19、二级布气板；4、表面活性剂储液灌；5、18计量泵；6、一级泡沫分离塔；7、泡沫收集装置；8、土壤回收装置；9、26止回阀；10、土壤进料口；11、一级电动执行装置；23、二级电动执行装置；12、表面活性剂剩余液收集装置；13、二级泡沫分离塔；14、一级环形布水装置；25、二级环形布水装置；15、16、20、24阀门；17、清水储备罐；A、清水投配口；B、表面活性混合液投配口；C、D泡沫液出口；E、剩余表面活性剂出料口。
具体实施方式：
结合图1具体说明本发明实施方式如下：
待清洗土壤由土壤进料口(10)进入一级泡沫分离塔(6)中。打开阀门(15)，表面活性剂混合液通过计量泵(5)提升到投配口B，经由一级环形布水装置(14)均匀喷洒在土壤上并浸没。同时由一级空气压缩机(1)通入空气，经由转子流量计(2)、逆止阀(9)，最后通过一级布气板(3)均匀布气后，使得表面活性剂与重金属充分接触络合，将附着重金属络合物的泡沫从泡沫液出口C进入泡沫收集装置(7)中收集。待一级分离反应结束后，关闭阀门(15)以及一级空气压缩机，并通过控制一级电动执行装置(11)使一级布气板(3)翻转，使得土壤落入二级泡沫分离塔(13)进一步分离处理。
二级泡沫分离塔主要去除在一级分离反应过程中残留于土壤中的表面活性剂。打开阀门16清水通过计量泵(18)提升到投配口A，经由二级环形布水装置(25)均匀喷洒在土壤上并浸没。同时由二级空气压缩机(21)通入空气，经由转子流量计(22)、逆止阀(26)，最后通过二级布气板(19)均匀布气后，进行二级分离反应。打开阀门(24)，反应过程产生的泡沫在泡沫收集装置(7)中收集。待二级分离反应结束后，打开阀门(20)，表面活性剂残留液在其收集装置(12)中收集。通过控制二级电动执行装置(23)使二级布气板(19)翻转，使得经过二级分离反应后的土壤在土壤回收装置(8)中收集。
Claims (5)
1.一种修复重金属污染土壤的两级泡沫分离设备，主要由：一级空气压缩机(1)、二级空气压缩机(21)、一级布气板(3)、二级布气板(19)、表面活性剂混合液储液灌(4)、清水储备灌(17)、一级泡沫分离塔(6)、二级泡沫分离塔(13)、泡沫收集装置(7)、土壤回收装置(8)、土壤进料口(10)、一级电动执行装置(11)、表面活性剂剩余液收集装置(12)、一级环形均匀布水装置(14)和二级环形均匀布水装置(25)构成；其特征是：整个泡沫分离设备设有两级泡沫分离塔，先将待处理土壤通过设置于一级泡沫分离塔(6)顶部的土壤进料口(10)投至一级泡沫分离塔(6)内，表面活性剂混合液通过设置于一级泡沫分离塔(6)上部的一级环形布水装置(14)均匀喷洒将土壤浸没，同时通过外置的一级空气压缩机(1)向一级泡沫分离塔(6)底部的一级布气板(3)曝气，通过气提作用使土壤中重金属与表面活性剂充分接触络合，并将络合物附着在气泡上与土壤分离；待一级反应结束后，将一级布气板(3)翻转打开，土壤颗粒落入二级泡沫分离塔(13)内，清水通过设置于二级泡沫分离塔(13)上部的二级环形布水装置(25)均匀喷洒土壤进一步清洗；由一级泡沫分离塔(6)和二级泡沫分离塔(13)流出的泡沫分别通过一级泡沫分离塔(6)内的泡沫液出口C和二级泡沫分离塔(13)内的泡沫液出口D收集至泡沫收集装置(7)，处理后的土壤通过土壤回收装置(8)收集，而剩余的表面活性剂混合液通过表面活性剂剩余液收集装置(12)收集。
2.根据权利要求1所述的修复重金属污染土壤的两级泡沫分离设备，其特征是：在一级泡沫分离塔(6)中，表面活性剂混合液从投配口B经一级环形布水装置(14)均匀喷洒，同时通过一级布气板(3)曝气，将附着重金属络合物的泡沫从泡沫液出口C进入泡沫收集装置(7)，当清洗完成后通过控制一级电动执行装置(11)使一级布气板(3)翻转，土壤落入二级泡沫分离设备(13)进一步处理。
3.根据权利要求1所述的修复重金属污染土壤的两级泡沫分离设备，其特征是：在二级泡沫分离塔(13)中，通过投配口A经二级环形布水装置(25)将清水均匀喷洒至二级泡沫分离设备内，使土壤浸没，同时通过二级布气板(19)曝气，将一级处理后残余在土壤中的表面活性剂清洗分离，清洗液从泡沫液出口D进入泡沫收集装置(7)，当清洗完成后通过控制二级电动执行装置(23)使二级布气板(19)翻转，将清洗后的土壤落入土壤回收装置(8)。
4.根据权利要求1所述的修复重金属污染土壤的两级泡沫分离设备，其特征是：一级布气板(3)和二级布气板(19)均为圆形，其中间设有转轴，通过电动执行装置能对布气板进行翻转控制。
5.根据权利要求1所述的修复重金属污染土壤的两级泡沫分离设备，其特征是：根据土壤的不同污染情况进行表面活性剂的选择，表面活性剂混合液是十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠的一种或组合。
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