CN103722006B - 一种有机氯农药污染土壤增效洗脱系统 - Google Patents

Abstract

本发明专利公开了一种有机氯农药污染土壤增效洗脱系统，属于土壤洗脱设备领域。它包括系统框架，系统框架上设置有若干个洗脱装置，洗脱装置包括洗脱桶，洗脱桶顶部设置有搅拌装置和管路系统；搅拌装置采用机械搅拌方式；管路系统包括清洗管路、进料管路和加药管路，进料管路的管道上分出的支管作为返送管路，该返送管路的另一端接入洗脱桶的底部，返送管路上设置有渣浆泵，加药管路的另一端与加药桶连接，加药桶里的药剂中含有表面活性剂，加药管路上设置有计量加药泵；洗脱桶的侧壁上从上至下依次安装有上层清液溢流管、中层清液溢流管和采样管。本发明的一种有机氯农药污染土壤增效洗脱系统，它结构简单且可达到土壤的洗脱要求。

Description

一种有机氯农药污染土壤增效洗脱系统

技术领域

本发明属于土壤洗脱设备领域，更具体地说，涉及一种有机氯农药污染土壤增效洗脱设备系统。

背景技术

有机氯污染场地中，污染物在土壤不同粒径上的浓度分布是不同的，一般规律是，土壤粒径越小，富集的污染物浓度越大。同时由于石块、砖块、混凝土块、砂砾的质地坚硬，结构紧凑，土壤中的污染物很难进入到这些物质内部，仅附着在这些物质表面。在对农药类污染场地的土壤采用淋洗进行修复时，需要先对土壤根据粒径大小分级。在分级的过程中，采用喷淋水洗的方式使石块、砖块、混凝土块、砂砾表面附着的农药类污染物大部分转移到筛分设备下面的泥浆水中。

为了保护环境，不造成二次污染，需要快速地把有机氯农药类污染物从土相转移到水相中去。由于有机氯农药水溶性较差，用普通的水洗无法将大部分污染物从土壤中洗脱出来。此外，现有技术中对有机氯农药类污染物的洗脱还存在以下问题：

一、修复场地内一般不具备完善的水、电及交通条件，因此，现场施工受限制因素很多。这就要求修复设备或系统高度集成，且对外界依存度要小；二、修复设备或系统要经常转场，修复设备或系统的尺寸过大，不便于交通运输，并且修复设备或系统现场安装及拆卸的工作量较大；三、同一洗脱装置内只有机械搅拌，当装置内存在搅拌不到的死角位置时，日积月累，这些区域会逐渐增大，影响处理效果甚至会导致事故；四、在实际工程过程中，有时候污染土壤经过一次增效洗脱往往不能达到污染物去除效果，但现有的洗脱装置却无法进行多次洗脱；五、在洗脱桶内细粒混合液静止存放时间过长时，下面沉淀的细粒粘粒会堵塞出料口管道和出料管路上的电磁阀，因此需要对管道和电磁阀进行清理，但现有的洗脱装置清理十分不便；六、为了快速实现农药类污染物从土相到水相的转移，需要添加表面活性剂，并且需要与药剂相适应的搅拌，现有的装置无法满足这一要求；七、土壤洗脱后，盛放泥浆水的洗脱桶在搅拌时有死角，导致物料堆积，同时，搅拌过度易形成泥浆胶体，给泥水分离带来困难。

中国专利申请号：201020601482.3，申请日：2010-11-11，公开号201848424U的专利申请文件公开了一种污染土壤的淋洗修复设备污染土壤的淋洗修复设备。它包括依次相连的土壤破碎筛分设备、淋洗搅拌设备、振动筛、沉淀池、泥水储槽、泥水分离设备、淋洗液回收槽、淋洗液过滤设备、淋洗液净化设备、淋洗液储槽。振动筛具有两级筛网，第一级筛网孔隙大于第二级筛网孔隙、小于土壤破碎筛分设备筛网孔隙。该实用新型土壤淋洗设备的淋洗液的选择、搅拌时间、搅拌速度、水土比及土壤粒径等参数均可调整，有利于对淋洗方案的调整，适用于各种有机物污染土壤的化学淋洗处理。其不足之处在于，该装置结构复杂，不利于工程实现。

发明内容

1、要解决的技术问题

针对现有技术中土壤污染物洗脱设备结构复杂且洗脱效果不佳的问题，本发明提供了一种有机氯农药污染土壤增效洗脱系统，它结构简单且可达到土壤的洗脱要求。

2、技术方案

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种有机氯农药污染土壤增效洗脱系统，它包括系统框架，所述的系统框架上设置有若干个洗脱装置，所述的洗脱装置包括洗脱桶，所述的洗脱桶顶部设置有搅拌装置和管路系统；

所述的搅拌装置采用机械搅拌方式，即驱动电机、减速机共同带动驱动轴上的螺旋桨叶进行搅拌；在修复现场采用此种结构设计，只需要把外部电源、管路系统连接好即可工作，现场系统安装工作量只有吊装一项，与外部连接的工作量也很小，对外界的依存度小；需要转场时，只需要拆掉这些外部管路系统，吊装装车即可，非常方便转场及运输。

所述的管路系统包括用于接入清水的清洗管路、用于接入细粒混合液的进料管路和用于接入洗脱药剂的加药管路，所述的进料管路的管道上分出的支管作为返送管路，该返送管路的另一端接入所述的洗脱桶的底部，所述的返送管路上设置有渣浆泵，所述的加药管路的另一端与加药桶连接，所述的加药桶里的药剂中含有表面活性剂，所述的加药管路上设置有计量加药泵；

所述的洗脱桶的侧壁上从上至下依次安装有上层清液溢流管、中层清液溢流管和采样管；在洗脱桶的另一侧面安装有和洗脱桶等高的观察镜。

优选地，所述的搅拌装置的搅拌速度为60-70转/分钟。

优选地，所述的搅拌装置为双层搅拌装置，即有两层螺旋桨叶，下层搅拌桨叶在洗脱桶底部以上300mm处，上层搅拌桨叶在洗脱桶底部以上8000mm处。

优选地，所述的洗脱桶为圆柱状，且圆柱状内中底部安装有10mm厚的钢板，圆柱状的外侧壁下部设置有出水管路，所述的洗脱桶底部安装在支架上。

优选地，所述的洗脱桶的观察镜是用双层自制U形法兰内夹10mm厚有机玻璃制成，并用橡胶密封。

优选地，所述的洗脱桶侧壁靠近底部的位置设置有DN400的检修口，并用盲板法兰密封。

优选地，还包括电控系统，所述的清洗管路、进料管路和加药管路通向洗脱桶的管路上各设置有一个与电控系统连接的电磁阀，电磁阀通过电控系统进行电气控制。

优选地，所述的洗脱桶上的进料管路的电磁阀前，设置有一个球阀或蝶阀。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)国内尚没有能够适用有机氯农药污染粘性土壤淋洗反应设备，本发明解决了此问题。增效洗脱系统设置的细粒混合液的返送管路，可以实现细粒混合液在洗脱桶内的机械搅拌(由洗脱桶上自带的机械搅拌装置完成)和通过由进料管路、返送管路和渣浆泵所组成的管路自下而上的液体输送搅拌的双重搅拌。与此同时，还可以通过由细粒混合液的进料管路、返送管路和渣浆泵所组成的管路自下而上的液体输送实现若干个洗脱桶内的细粒混合液固液比达到一致(输送到每个洗脱桶的细粒混合液进料管路上各设置一个电磁阀)；

(2)每个洗脱桶的细粒混合液进料管路上也各设置一个电磁阀，可以通过控制这些电磁阀的开启/关闭实现此段管路的开启/关闭)；也可以通过由细粒混合液进料管路、细粒混合液返送管路和渣浆泵所组成的管路自下而上的液体输送实现由一个洗脱桶向另一个洗脱桶输送细粒混合液，为实现第二次洗脱作业做准备；

(3)洗脱桶上细粒混合液的进料管路的电磁阀前，设置有一个球阀或蝶阀，以便于细粒混合液在洗脱桶内静止沉淀时间过长而导致出料管发生堵塞时，拆下电磁阀对管道进行清堵作业；也便于电磁阀发生堵塞时进行清堵(此时关闭电磁阀前面的阀门)，更有利于保护电磁阀，避免电磁阀的电磁组件因进水而发生损坏；

(4)本发明的加药桶添加表面活性剂，配合机械搅拌装置的作用。表面活性剂添加到细粒混合液后搅拌时容易起泡，因此必须采用机械搅拌方式(即驱动电机+减速机带动驱动轴上的螺旋桨叶进行搅拌)。为了保证搅拌具有一定的强度，且不造成洗脱桶的磨损，搅拌速度为60-70转/分钟效果最佳；

(5)为了保证机械搅拌没有死角，洗脱桶设计成圆柱状。为了避免搅拌时搅拌桨正下方不形成真空而引起的对洗脱桶底板的磨损，洗脱桶底部用不锈钢螺栓固定一块10mm厚的钢板，螺栓位于钢板的四个角处；

(6)根据处理量的大小、满足运输的需要及出于节能、尽可能减少材料加工、运输方便、整体集成在系统框架内以及达到最佳搅拌效果等方面的考虑，洗脱桶采用双层搅拌装置(即有二层螺旋桨叶)，底部搅拌桨叶在洗脱桶底部上面300mm处，上面搅拌桨叶在洗脱桶底部上面8000mm处；

(7)洗脱桶上侧面设计有基本贯穿洗脱桶高度的用双层自制U形法兰内夹10mm厚有机玻璃，且用橡胶密封的观察镜，这样可有充分空间及光线观察到洗脱桶内的泥浆液位、泥浆沉淀程度、泥浆水在添加增溶药剂且在搅拌条件下的适时状态；

(8)根据洗脱桶盛放细粒混合液的有效高度的大小自上而下设计有两道溢流管路，溢流管路下方设计有采样管路，这些管路均方便操作人员进行作业，在任何时候，只要有需要，操作人员都可以通过采样管路进行采样；同时，上层清液可通过此管路流出洗脱桶，大大减少了后续泥水分离设备的负荷，当搅拌装置停止作业且泥浆水中的泥沉淀后，上层清液通过溢流管路溢流到相应洗脱桶，再通过相应处理后进行回用；

(9)洗脱桶顶部设置有接入清水的清洗管路、接入洗脱药剂的加药管路、接入细粒混合液的进料管路，底部设置有出水管路。当达到水土比要求的泥浆水进入到洗脱桶内时，搅拌装置开始作业，药剂通过加药管路加入到洗脱桶内进行反应；反应完成后，细粒混合液通过细粒混合液进料管路进入到下一道工序；细粒混合液排出后，洗脱桶内加入清水对洗脱桶进行清洗作业。当水过多时，上层清夜通过溢流管路排出；当土过多时，补充清水以降低洗脱桶内土的含量；

(10)洗脱桶侧面高度方向靠近底部设置有DN400的检修口，并用盲板法兰密封，在设备需要检修时，可方便地通过检修口对设备进行检修；为了防止外部雨水或污染水腐蚀洗脱桶，洗脱桶底部设计有槽钢制作的井字支架，洗脱桶安装在支架上。

附图说明

图1为增效洗脱系统外形图；

图2为洗脱桶的放大示意图；

图3为图2的A向视图。

图中：1、系统框架；2、电控系统；3、洗脱装置；4、渣浆泵；5、计量加药泵；6、加药桶；7、加药管路；8、返送管路；9、进料管路；10、清洗管路；11、检修口；12、搅拌装置；13、上层清液溢流管；14、中层清液溢流管；15、采样管；16、洗脱桶；17、支架；18、出水管路；19、观察镜。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。

实施例1

本装置应用于武汉某有机氯农药污染场地土壤修复工程中。在该工程中，如图1，增效洗脱系统包括系统框架1。系统框架1尺寸：10500mm(长)×2438mm(宽)×2864mm(高)，由100mm×100mm×8mm的方钢管焊接而成。系统框架1内部安装有3个的洗脱桶16、1个加药桶6。为了保证洗脱桶16在制造工艺及经济上的可行性，洗脱桶16采用碳钢材料制作，且内部喷涂两道环氧沥青漆。加药桶6尺寸：洗脱桶16顶部设置有搅拌装置12和管路系统。

搅拌装置12采用机械搅拌方式，即驱动电机、减速机共同带动驱动轴上的螺旋桨叶进行搅拌。搅拌速度为60-70转/分钟。洗脱桶16搅拌采用有两层螺旋桨叶的机械搅拌装置12，底部搅拌桨叶在洗脱桶16底部上面300mm处，上面搅拌桨叶在洗脱桶16底部上面8000mm处。

如图1、2，管路系统包括用于接入清水的清洗管路10、用于接入细粒混合液的进料管路9和用于接入洗脱药剂的加药管路7，进料管路9的管道上分出的支管作为返送管路8(返送管路8上设置有渣浆泵4，1台)，该返送管路8的另一端接入各个洗脱桶16的底部，返送管路8上设置有渣浆泵4，加药管路7的另一端与加药桶6连接，加药桶6里的药剂中含有增效洗脱剂(曲拉通X-100)，加药管路7上设置有计量加药泵5。

DN50的清水清洗管路10包括1个DN50的电磁阀。DN25的洗脱药剂加药管路7包括1个DN25的电磁阀。DN50的细粒混合液进料管路9包括1个DN50的电磁阀，该电磁阀前设置有1个DN50的球阀或蝶阀。

电控系统2的电路控制对象包括各个管路上的电磁阀、计量加药泵5、渣浆泵4，其中计量加药泵5、渣浆泵4为变频控制。

如图3，洗脱装置3侧面有基本贯穿洗脱桶16高度的U形观察镜19(10mm厚有机玻璃制成，并用橡胶密封)，洗脱装置3的另一侧面还自上而下设计有两道溢流管路(即上层清液溢流管13、中层清液溢流管14)，一道采样管15；洗脱桶16的外侧壁下部设置有出水管路18，侧面接近底部有DN400的检修口11，并用盲板法兰密封。洗脱装置3安装在10#槽钢制作的井字支架17上。在整个洗脱装置3工作过程中，可适时观察到洗脱装置3内部的情况，可方便地调节水土比。同时，可通过采样确定加药量以保证洗脱达到要求。

由于进入到洗脱装置3内的每批次的细粒混合液的污染物类型、浓度及水土质量比各不相同，因此要求添加的增效洗脱药剂的种类和浓度也不同，药剂添加后的搅拌强度及时间也不同。在自动控制系统内部，洗脱装置3上设置有变频器可定量调节驱动电机的转速；还设置有计时器可确定搅拌时间的长度，这些在操作界面上很方便地确定，细粒混合液与增效洗脱药剂的搅拌完全达到自动化。当反应完成后，可通过采样管15的取样口取样检测后再确定是否需要再次洗脱作业或进入到下一步工序。

以该农药厂六六六和滴滴涕污染土壤为对象，将土壤经过10mm及2mm筛湿法振动筛分后，将收集的<2mm土壤泥浆通过渣浆泵4输送至洗脱桶16，调节洗脱泥浆的液固比为3:1，增效洗脱剂曲拉通X-100添加浓度为2％，通过电控系统2控制面板设置搅拌装置12的转速为70转/分钟，开启洗脱装置3的自循环搅拌；连续处理2h后，经取样分析，土壤中主要目标污染物的洗脱率为85％以上。

以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。

Claims (4)

1.一种有机氯农药污染土壤增效洗脱系统，它包括系统框架(1)，所述的系统框架(1)上设置有若干个洗脱装置(3)，其特征在于，所述的洗脱装置(3)包括洗脱桶(16)，所述的洗脱桶(16)顶部设置有搅拌装置(12)和管路系统；洗脱装置(3)上设置有定量调节驱动电机的转速的变频器和确定搅拌时间长度的计时器；

所述的搅拌装置(12)采用机械搅拌方式，即驱动电机、减速机共同带动驱动轴上的螺旋桨叶进行搅拌；

所述的管路系统包括用于接入清水的清洗管路(10)、用于接入细粒混合液的进料管路(9)和用于接入洗脱药剂的加药管路(7)，所述的进料管路(9)的管道上分出的支管作为返送管路(8)，该返送管路(8)的另一端接入所述的洗脱桶(16)的底部，所述的返送管路(8)上设置有渣浆泵(4)，所述的加药管路(7)的另一端与加药桶(6)连接，所述的加药桶(6)里的药剂中含有表面活性剂，所述的加药管路(7)上设置有计量加药泵(5)；

所述的洗脱桶(16)的侧壁上从上至下依次安装有上层清液溢流管(13)、中层清液溢流管(14)和采样管(15)；在洗脱桶(16)的另一侧面安装有和洗脱桶(16)等高的观察镜(19)。

2.根据权利要求1所述的有机氯农药污染土壤增效洗脱系统，其特征在于，所述的搅拌装置(12)为双层搅拌装置，即有两层螺旋桨叶，下层搅拌桨叶在洗脱桶(16)底部以上300mm处，上层搅拌桨叶在洗脱桶(16)底部以上8000mm处。

3.根据权利要求1所述的有机氯农药污染土壤增效洗脱系统，其特征在于，所述的洗脱桶(16)的观察镜(19)是用双层自制U形法兰内夹10mm厚有机玻璃制成，并用橡胶密封。

4.根据权利要求3所述的有机氯农药污染土壤增效洗脱系统，其特征在于，还包括电控系统(2)，所述的清洗管路(10)、进料管路(9)和加药管路(7)通向洗脱桶(16)的管路上各设置有一个与电控系统(2)连接的电磁阀，电磁阀通过电控系统(2)进行电气控制。