CN103331298B - 一种修复土壤方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于污染土壤的处理以及再生领域，具体涉及一种湿热脱污修复土壤方法及其设备。所述处理有机污染土壤的系统包括：一洗土设备，一泥浆抽提设备，一泥浆沉淀设备，一淤泥加热设备，一尾气处理设备；处理方法具体包括以下步骤：(1)使用洗土设备冲洗有机污染土壤，制备得到泥浆；(2)通过泥浆抽提设备将上述泥浆输送至泥浆沉淀设备中，使泥浆沉淀为淤泥，淤泥层上的水回收利用，重新用来冲洗有机污染土壤；(3)将步骤(2)所得淤泥转移至淤泥加热设备，使淤泥中的水分和有机污染物蒸发为气体脱离淤泥，淤泥还原后回填。本发明可降低处理成本，改善处理效果，增大处理量，适用范围广，最大程度降低二次污染率。

Description

一种修复土壤方法及其系统

技术领域

本发明属于污染土壤的处理以及再生领域，具体涉及一种湿热脱污修复土壤方法及其设备。

背景技术

有机物体都会有一种气味，当人们感觉到时，就会想到身处的环境是否健康。化学、农药、医药都是人们生存中缺少不可的东西，用之得当，收益于已，一旦过量或用错了地方，即变成毒害。化学、农药、医药产品都是工业、农业化工生产和人们生活中不可缺少的物品。但是生产过程中的跑、冒、滴、漏以及残留下来的渣、水、气进入自然界的水、土壤、空气中就成了毒害，污染环境，危害生命。

建国以来，从落后的旧中国发展到新中国，工业生产不断升级改造，更新换代，城里搬到城外，有用的搬走了，没用的留下了，当人们要用时，这些没用的就成了障碍，用了污染自己，不用了污染大家，社会在发展，人们在进步，国家发达了，百姓也富有了，政府也安排了，污染治理，土壤修复，净化环境，让人们过更好的生活。

目前发达地区已计划或动手治理污染场地与土壤修复工作。据说，国务院也将土壤修复纳入“十三五”国家重大项目。土壤修复技术较为复杂，也比较缺乏。早期都是外国人入境支持，国人做的较少，技术处于初级阶段，工艺不成熟，质量不稳定，国家与地方都没有相应的规范与标准，土壤修复处于呆滞状态。

现有技术中，有机污染土壤的修复方法主要包括热处理法、土壤 气提法、生物修复法和土壤淋洗修复法等方法。

例如，专利号为201110071340.X的中国发明专利公开了一种污染土水泥窑协同处理的方法，包括如下步骤:1)先对污染土进行均化、破碎，使污染土粒径至<100mm，得到破碎后的污染土；2)将破碎后的污染土计量、打散后，进入回转烘干机烘干；3)回转烘干机产生的废气部分进入分解炉煅烧、脱毒；回转烘干机产生的另一废气部分回至热风炉，与三次风高温废气混合，再进入回转烘干机；4)冷却储存:从回转烘干机出来的污染土经冷却机冷却，最后进入储库储存；冷却机产生的废气部分回至热风炉，与三次风高温废气混合，再进入回转烘干机；冷却机产生的废气的另一部分进入窑头废气处理系统。

专利号为201210015615.2的中国发明专利公开了一种土壤修复系统，包括一级螺旋输送机、振动筛、二级螺旋输送机、热解析炉回转窑、三级螺旋输送机、破碎机、第一水冷凝器、旋风除尘器、焚烧炉、气体冷凝器和第二水冷凝器组成的冷凝器组、布袋除尘器、引风机、冷却塔。利用这套土壤修复系统进行土壤修复时，土壤修复方法包括如下步骤：1)一级螺旋输送机将待修复土壤(湿度<20%)输送到振动筛过筛，二级螺旋输送机以100kg/h的输送速度将过筛土壤(粒径<10mm)输送到热解析炉回转窑中加热解析，热解析炉回转窑内物料温度保持在450℃-800℃的范围，热解析炉回转窑中的压力为-60Pa到-40Pa。2)三级螺旋输送机将经过加热解析的土壤以100kg/h的输送速度输送至破碎机破碎，经过破碎的土壤即可作为商业用地土壤循环利用；3)从热解析炉回转窑出来的废气以420m³/h的流量经过第一 水冷凝器，降温至280-320℃；4)经过第一水冷凝器的废气再以420m³/h的流量进入旋风除尘器，分离出颗粒粉尘和液态汞；5)从旋风除尘器出来的废气以420m³/h的流量进入焚烧炉燃烧(焚烧炉内温度为1000-1200℃)，从焚烧炉出来的废气(400-500℃)以850m³/h的流量再进入气体冷凝器与第二水冷凝器，使废气的温度降至180℃，废气再以500m³/h的流量经过布袋除尘器除尘，除尘后的气体通过引风机外排。

上述热处理方法的缺点是：1)需要在高温/高压的条件下将土壤颗粒中的有机物蒸馏/解脱附，由于土壤不是热的良导体，传热慢，因此热的利用率不高；2)高温处理/火烧等处理过程将会破坏土壤中的有机营养成分。

使用生物方法处理有机污染的土壤一般会采用微生物、植物等材料，例如：

专利号为200810053506.3的中国发明专利公开了一种用于石油及石油产品污染的土壤的微生物修复产品及修复方法。该产品由:石油烃类化合物的降解菌，生物营养素，生物表面活性剂，土壤活化剂组成，四种组分单独保存。其修复方法按照一定的比例和步骤投加上述四种物质，同时搅拌，完成生物修复的接种，随后定期喷洒生物营养素和土壤活化剂的稀释液，同时增补水分并进行土壤的翻耕曝氧，直至达到要求的指标为至。

专利号为200910184200.6的中国发明专利公开了一种受菲、芘或五氯苯酚污染土壤的植物修复方法，其步骤为:(A)测量土壤中菲和芘或五氯苯酚的含量；(B)将金丝垂柳插种或者种植深根性植物辣根或者 同时插种金丝垂柳和种植深根性植物辣根。

上述生物方法处理有机污染土壤的缺点主要是：生物材料的选择、培养、保存面临较大的困难和挑战。

专利号为201110122950.8的中国发明专利公开了一种修复有机污染土壤的超声波淋洗方法:以重量百分比为1～4的磺化硫杂杯[4]芳烃水溶液为土壤淋洗液，采用硝酸调节淋洗液pH值为3～4；将土壤淋洗液和有机污染土壤置于离心管中，将离心管置于超声波清洗器中，控制温度为10℃，频率为40千赫，功率为250瓦，超声15～20分钟；取出离心管，置于离心机中，在6000转/分钟速率下离心分离5分钟，倒去上清液；向离心管中加入与土壤淋洗液等体积的水，置于超声波清洗器中，频率为40千赫，功率为250瓦，超声5分钟；然后放入离心机中，在6000转/分钟速率下离心分离5分钟，倒去上清液，得到洗净土壤。

上述土壤淋洗法的缺点主要是：需要使用离心设备和超声设备，难以处理大规模的有机污染土壤，局限于实验室中使用，适用范围不广。

发明人于2002年参与上海浦江化工厂铬渣处理处置工作研究，随后发明了湿法解毒铬渣处理技术，至今年底基本上完成了国内铬渣处理（全国累计800多万吨）。也做了一些污土修复工作。2012年春天，发明人在苏州的污泥低温炭化处理制炭，炭燃烧处理污泥，炉渣做砖处理了污泥项目投产运行时，开始研究苏州原化工厂的土壤污染修复工作，力图研发一种适用范围广，高效低成本的，而且可以处理大量有机污染土壤的方法及其系统。

发明内容

本发明的发明目的在于：克服现有技术的缺点，提供一种处理有机污染土壤的方法及其系统，可降低处理成本，改善处理效果，增大处理量，适用范围广，最大程度降低二次污染率。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种处理有机污染土壤的系统，包括：一洗土设备，一泥浆抽提设备，一泥浆沉淀设备，一淤泥加热设备，一尾气处理设备。

上述技术方案中，所述洗土设备可将待处理有机污染土壤转化成泥浆，最大程度地将土壤中的有机污染物释放出来，也可以将不溶于水的固体污染物和有机污染的土壤分开。优选地，所述洗土设备可以选自但不限于水枪。

上述技术方案中，所述泥浆抽提设备可将上述泥浆抽提至泥浆沉淀设备。所述泥浆抽提设备选自但不限于泥浆泵，并且所述泥浆泵的端部设有一过滤设备，可将固体污染物和泥浆分离。

上述技术方案中，所述泥浆沉淀设备可将泥浆沉淀为淤泥。处理过程中，可将泥浆沉淀池中的淤泥加入到淤泥加热设备，而淤泥层上层的水仍然可以反复利用，可以用于冲洗污染的土壤，使土壤转化成泥浆；所述泥浆沉淀设备可以选自但不限于：由土围坝而成的泥浆沉淀池，或者其他板材围设而成的泥浆沉淀池。

上述技术方案中，所述淤泥加热设备可将淤泥中的水分、有机污染物蒸发为气体。该部分气体进入尾气处理设备，而经淤泥加热设备处理后的淤泥检测后如果不含固体污染物（一般为碱性的含钙固体污 染物）则可直接堆存晾干然后回填，如果经检测含有固体污染物则需要添加氧化剂处理。优选的技术方案中，所述淤泥加热设备内的温度为240～250℃，一方面可以保证有效地蒸发出淤泥中的有机污染物和水分，另一方面也不会破坏其有机营养价值。

上述技术方案中，所述尾气处理设备包括一分离有机污染物气体和水气的分离设备以及一等离子设备。分离出来的有机污染物气体作为燃料和氧气混合之后燃烧，可以给所述淤泥加热设备供热；分离出来的水分首先经过除臭处理，然后经过等离子设备将水气切割为微米或纳米级别的粒子排放到大气中，从而保证最终排放的尾气无烟化。

进一步的技术方案中，所述处理有机污染土壤的系统还包括一界定设备，所述界定设备包括一封底和一圈界定围墙，所述界定设备可将处理后回填的土壤和相邻的未处理的土壤隔离开来，防止未处理的土壤中的成分通过渗透作用进入处理过的土壤；所述界定设备选自但不限于：隔离膜或/和混凝土。

本发明同时要求保护一种处理有机污染土壤的方法，具体包括以下步骤：

(1)使用洗土设备冲洗有机污染土壤，制备得到泥浆；

(2)通过泥浆抽提设备将上述泥浆输送至泥浆沉淀设备中，使泥浆沉淀为淤泥，淤泥上的水回收利用，重新用来冲洗有机污染土壤；

(3)将淤泥转移至淤泥加热设备，使淤泥中的水分和有机污染物蒸发为气体，然后气体进入尾气处理设备；经淤泥加热设备处理后的淤泥检测后如果不含固体污染物则可直接堆存晾干然后回填，如果经 检测含有固体污染物则需要添加氧化剂处理。

优选的技术方案中，所述泥浆抽提设备为端部设有一过滤设备的泥浆泵，可将固体污染物和泥浆分离。

优选的技术方案中，所述泥浆抽提设备为一由土围坝而成的泥浆沉淀池。

优选的技术方案中，通过挖土机或推土机等搬运设备将将淤泥转移至淤泥加热设备。

优选的技术方案中，所述淤泥加热设备为桨叶式干燥机，工作的温度为240～250℃，一方面可以保证有效地蒸发出淤泥中的有机污染物和水分，另一方面也不会破坏其有机营养价值。所述浆叶式干燥机是一种在设备内部设置搅拌浆，使湿物料在桨叶的搅动下，与热载体以及热表面充分接触，从而达到干燥目的的低速搅拌干燥机，结构形式一般为卧式，双轴或四轴。浆叶式干燥机又可以分为热风式和传导式。

进一步的技术方案中，所述尾气处理设备包括一分离有机污染物气体和水气的分离设备，分离出来的有机污染物气体作为燃料和氧气混合之后燃烧，可以给所述淤泥加热设备供热；分离出来的水分首先经过除臭处理，然后经过等离子设备将水气切割为微米或纳米级别的粒子排放到大气中，从而保证最终排放的尾气无烟化。

进一步的技术方案中，将待处理区域中的一处有机污染土壤处理完毕，合格的土壤回填之后，可以接着继续处理相邻的有机污染土壤，并在相应的位置设置一由土围坝而成的泥浆沉淀池，直到待处理区域 中的有机污染土壤被处理完。

进一步的技术方案中，将待处理区域中的有机污染土壤被处理完后，在处理后的土壤底部和四周设置一层界定设备，即一封底和一圈界定围墙，所述界定设备可将处理后回填的土壤和相邻的未处理的土壤隔离开来，防止未处理的土壤中的成分通过渗透作用进入处理过的土壤；所述界定设备选自但不限于：隔离膜或/和混凝土。

进一步的技术方案中，在处理后的土壤中埋管一圈，用以检测处理后的土壤是否合格。

由于上述技术方案的应用，本发明和现有技术相比具有以下优点：

(1)本发明采用水冲洗污染土壤制成泥浆，抽泥浆沉淀，沉淀水回用，沉淀泥浆成淤泥，淤泥经低温≤250℃的导热载体设备间接加热，有机物转化成气体脱离淤泥，淤泥再经添加氧化药剂搅拌堆放反应还原，还原后的土壤再复位，恢复生态，该方法称之为湿热脱污修复土壤的方法。本发明所述湿热脱污修复土壤的方法处理效果好，质量稳定，而且不需要500～600℃的高温，因此处理成本低。

(2)本发明所述处理有机污染土壤方法中决定处理量的因素为淤泥加热设备的处理量，没有其他限定因素，而淤泥加热设备已经较为成熟，因此，本发明所述处理有机污染土壤方法处理量大而且适用范围广。

(3)本发明所述处理有机污染土壤的系统设备占地面积小，而且可以就地产生泥浆，就地利用场地原地的土壤设置泥浆沉淀池，因此具有灵活易操作的特点，而且方便原位处理污染。

附图说明：

图1是实施例中的工艺流程图；

图2A～2D是实施例的过程示意图；

其中，1、待处理区域；2、泥浆沉淀设备；3、淤泥加热设备；4、淤泥堆积区域。

具体实施方式:

一设备

1．导热载体设备采用空心双轴卧式导热油桨叶式干燥机，一级或多级加热淤泥；材质可根据污染物的要求设计，例如不锈钢或碳钢；

2．导热油炉，导热油炉的燃料可根据地域环保要求设计，燃煤、燃气或燃油。

3．搅拌机，卧式双轴桨叶式搅拌机；

4．药剂，药剂采用氧化药剂水溶液，桶装滴加设备；

5．淤泥输送设备，无轴或有轴螺旋输送机；

6．淤泥中转设备，方形或圆锥形料斗；

7．洗土设备，水枪；

8．抽泥设备，泥浆泵。

9．搬运设备，挖土机、推土机

二设施

1．界线墙，混凝土防水墙

2．沉淀池，就地就土围坝沉淀

3.水电气工艺设施

三施工方案

1.界定地点，布置平面图纸，厂房、基坑和机座同步进行，先进主体设备再封顶，装修厂房安装设备同步进行；

2.水、电、气实施建设与厂房同步建设同步到位；

3.安装调试设备期间同时修建围坝，建设尾气处理设施，做到无二次污染，无可视性烟带。

4.生产时先制淤泥再生产，先取有机气体燃烧处理再处理臭气、白烟带。

5.先配兑药剂储备再添加，先做场地再堆存，先还原再复位，先稳定再验收。

四具体处理步骤

(1)如图1和图2A～2D所示，在待处理区域1使用洗土设备冲洗该区域的有机污染土壤，制备得到泥浆；

(2)通过泥浆抽提设备将上述泥浆输送至附近的泥浆沉淀设备2中，使泥浆沉淀为淤泥，淤泥上的水回收利用，重新用来冲洗有机污染土壤；所述泥浆抽提设备为端部设有一过滤设备的泥浆泵，可将固体污染物和泥浆分离；所述泥浆抽提设备为一由土围坝而成的泥浆沉淀池；泥浆沉淀池和待处理区域A的距离应该考虑泥浆泵的提升能力；

(3)通过挖土机或推土机等搬运设备将将淤泥转移至方形或圆锥形料斗，然后通过无轴或有轴螺旋输送机将淤泥转移至淤泥加热设备3空心双轴卧式导热油桨叶式干燥机，设定淤泥加热设备的工作的温 度为240～250℃，一方面可以保证有效地蒸发出淤泥中的有机污染物和水分，另一方面也不会破坏其有机营养价值；使淤泥中的水分和有机污染物蒸发为气体，然后气体进入尾气处理设备；经淤泥加热设备处理后的淤泥检测后如果不含固体污染物则可直接堆存晾干堆积成堆4，然后回填，如果经检测含有固体污染物则需要搅拌机然后添加氧化剂处理。

所述尾气处理设备包括一分离有机污染物气体和水气的分离设备，分离出来的有机污染物气体作为燃料和氧气混合之后燃烧，可以给所述淤泥加热设备供热；分离出来的水分首先经过除臭处理，然后经过等离子设备将水气切割为微米或纳米级别的粒子排放到大气中，从而保证最终排放的尾气无烟化。

进一步地，如图2A～2D所示，将待处理区域1中的一处有机污染土壤处理完毕，合格的土壤回填之后，可以接着继续处理相邻的待处理区域中的有机污染土壤，并在相应的位置设置一由土围坝而成的泥浆沉淀池2，直到待处理区域中的有机污染土壤被处理完。

进一步地，将待处理区域中的有机污染土壤被处理完后，在处理后的土壤底部和四周设置一层界定设备，即一封底和一圈界定围墙，所述界定设备可将处理后回填的土壤和相邻的未处理的土壤隔离开来，防止未处理的土壤中的成分通过渗透作用进入处理过的土壤；所述界定设备选自但不限于：隔离膜或/和混凝土。

进一步地，在处理后的土壤中埋管一圈，用以检测处理后的土壤是否合格。

Claims (2)

1.一种处理有机污染土壤的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1) 使用洗土设备冲洗有机污染土壤，制备得到泥浆；

(2) 通过泥浆抽提设备将上述泥浆输送至泥浆沉淀设备中，使泥浆沉淀为淤泥，淤泥层上的水回收利用，重新用来冲洗有机污染土壤；

(3) 将步骤(2)所得淤泥转移至淤泥加热设备，使淤泥中的水分和有机污染物蒸发为气体，然后气体进入尾气处理设备；经淤泥加热设备处理后的淤泥检测后如果不含固体污染物则直接堆存晾干然后回填，如果经检测含有固体污染物则需要添加氧化剂处理; 所述淤泥加热设备为浆叶式干燥机，工作的温度为240~250℃；所述泥浆抽提设备为端部设有一过滤设备的泥浆泵；所述泥浆沉淀设备为一泥浆沉淀池；所述尾气处理设备包括一分离有机污染物气体和水气的分离设备以及等离子设备；还包括以下步骤：将待处理区域中的有机污染土壤被处理完后，在处理后的土壤底部和四周设置一层界定设备。

2.一种处理有机污染土壤的系统，其特征在于，包括：一洗土设备，一泥浆抽提设备，一泥浆沉淀设备，一淤泥加热设备，一尾气处理设备；所述洗土设备为水枪；所述泥浆抽提设备为端部设有一过滤设备的泥浆泵；所述泥浆沉淀设备为由泥浆沉淀池；所述淤泥加热设备为桨叶式干燥机；所述处理有机污染土壤的系统还包括一界定设备，所述界定设备包括一封底和一圈界定围墙。