CN104226678A - 一种重金属污染土壤修复方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重金属污染土壤修复方法及其设备，重金属污染土壤修复方法包括破碎、过筛、清洗、沉淀、加药反应和静置养护这些步骤。方法中的设备包括依次相连的破碎设备、振动筛分设备、洗石设备、沉淀池、脱滤设备、加药设备和搅拌设备。本发明的重金属污染土壤修复方法具有高度的系统性和连续作业性，有利于污染土壤治理过程的全面控制和管理，减少施工作业面，减少环境的二次污染，系统内提高资源的利用率，并能够提高土壤修复效果和修复效率，降低土壤修复成本。

Description

一种重金属污染土壤修复方法及其设备

技术领域

本发明涉及污染土壤的修复治理技术领域，特别是涉及一种重金属污染土壤的修复方法及其所用设备。

背景技术

据国家环保部和国土资源部2014年4月份发布的《全国土壤污染调查公报》显示，全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废气土地环境问题突出。污染类型以无机为主，主要包括铬、镉、汞、砷、铅、铜、锌、镍等。土壤污染不仅对生态环境、人体健康造成严重危害，也阻碍了我国经济的发展。

重金属土壤污染的分布范围广、污染量大，且治理费用高，治理周期长。治理过程中对于土壤中夹杂的混凝土、砖块、石块等杂物如果没有进行有效处理，杂物上附着的污染土壤容易造成土壤堆放区、运输区以及再利用时的二次污染。混凝土、砖块、石块等杂物的人工分拣效率低下，各处理步骤分开单独进行，一方面造成修复时工作面多，修复施工工艺缺乏系统性和连续性，各工艺衔接容易出现差错；另一方面由于各修复工艺单元分开进行，需要更大的修复作业区来满足修复工程的需要，这些都增加了修复成本和管理成本，增加了管理难度，同时也降低了修复处理的效率。

目前在重金属污染土壤的稳定化治理中用到的设备一般系统工作和连续工作的能力差，不能实现对污染土壤的连续性处理，处理效果和效率不够。土壤中的杂物没有采取有效的二次污染防治措施，容易引起新的环境问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种重金属污染土壤修复方法，该重金属污染土壤修复方法解决现有重金属污染土壤处理工艺中将污染土壤破碎、杂质筛分、筛分杂质处理、药剂添加、混合、水处理分开进行的不足，该修复方法具有高度的系统性和连续性，有利于污染土壤治理过程的全面控制，减少环境的二次污染，并且实现废弃杂质资源的二次利用，减少了污染土壤的排出量，能够有效提高土壤修复效果和修复效率，降低土壤修复成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种重金属污染土壤修复方法，包括以下步骤：

(1)设置土壤暂存区，将土壤暂存区的底部夯实并铺设防渗膜或防渗布，将挖掘出的待修复的污染土壤放置在土壤暂存区的防渗膜或防渗布上；

(2)使用破碎设备对待修复土壤的土块进行破碎；

(3)将破碎后的土壤送入振动筛分设备，将土壤中的杂物与土壤分离开，过筛后的土壤落在振动筛分设备的下部，土壤中的混凝土、砖块、石块等杂物则被分隔在筛网上部；

(4)将土壤中的杂物送入洗石设备进行水洗，将附着在杂物上的土壤洗脱；

(5)将步骤(4)中土壤洗脱的泥水排入沉淀池中，通过沉淀的作用，将泥沙和水分离，沉淀池中沉淀后的上清液排入污水管网或接入污水处理设备进行进一步处理，沉淀池下部的沉泥送入脱滤设备进行脱水和过滤形成滤渣，脱滤后的水排放到沉淀池中进行循环利用；

(6)将步骤(5)脱水和过滤后的滤渣以及步骤(3)过筛后的污染土壤一起送入搅拌设备中，在搅拌设备中加入重金属稳定剂和清水，将污染土壤、滤渣和重金属稳定剂搅拌混匀，使重金属稳定剂与污染土壤进行反应；

(7)对步骤(6)处理后的土壤进行养护，养护时用编织袋、塑料膜、土工布或草垫对土壤进行覆盖静置，养护时间大于等于2天，养护期间保持土壤湿润。

在本发明一个较佳实施例中，步骤(3)中所述的振动筛分设备为振动筛分机，所述振动筛分机的筛网网孔直径为1-15cm。

在本发明一个较佳实施例中，步骤(4)中水洗后的清洁杂质置于晾晒场，晾干后用于原土壤挖掘基坑回填、路基基础、坝体内部材料、河道湖泊护坡填料。

在本发明一个较佳实施例中，步骤(6)中污染土壤、滤渣和重金属稳定剂的搅拌混合时间大于等于20分钟。

在本发明一个较佳实施例中，步骤(6)中水份在污染土壤、滤渣和重金属稳定剂混合物中的重量百分比大于等于20％。

在本发明一个较佳实施例中，步骤(6)中重金属稳定剂与污染土壤的质量百分比为1％-25％。

在本发明一个较佳实施例中，步骤(7)中湿润土壤中的水份重量含量大于等于20％。

本发明一个较佳实施例中，所述的重金属稳定剂为钙基氧化物、微米级铁粉、硫化物、膨润土、和磷酸盐的混合物，钙基氧化物为氧化钙或氢氧化钙中的至少一种，硫化物为硫化钠、硫化钾、硫化钙中的至少一种，磷酸盐为磷酸钙、磷酸钾、磷酸二氢钙、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵、磷酸三钾中的至少一种，其成分质量百分比为钙基氧化物占25％-50％、微米级铁粉占1％-5％、硫化物占10％-35％、膨润土占5％-15％、磷酸盐占5％-35％，其中微米铁粉的粒径为50-500微米，其余成分的粒径为50-250目。

本发明还提供一种用于上述重金属污染土壤修复方法中的设备，其包括依次相连的破碎设备、振动筛分设备、洗石设备、沉淀池、脱滤设备和搅拌设备，所述破碎设备的输出端与振动筛分设备的输入端相连接，所述振动筛分设备的输出端与洗石设备的输入端相连接，所述洗石设备的输出端与沉淀池的输入端相连接，所述沉淀池的输出端与脱滤设备的输入端相连接，所述脱滤设备的输出端与搅拌设备的输入端相连接，所述搅拌设备的输入端同时与振动筛分设备的输出端相连接。

优选地，上述设备还包括加药仓，所述加药仓的输出端与所述搅拌设备的输入端相连接。

本发明的有益效果是：本发明的重金属污染土壤修复方法可以对重金属污染土壤进行有效的破碎处理，通过分层筛选，剔除土壤中的杂物，并可对杂物进行处理和再利用，各个工序连续进行，使破碎、筛分、加入药剂、混合、水处理各步骤一体化，避免了现有工艺方法中各处理步骤分开进行的不足，具有很好的系统性和连续性，有利于污染土壤治理过程的全面控制，减少环境的二次污染，并且实现废弃杂质资源的二次利用，减少污染土壤的排出量，能够有效提高土壤修复效果和修复效率，降低土壤修复成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明的重金属污染土壤修复方法的示意图；

图2是用于本发明的重金属污染土壤修复方法中的设备的实施例示意图。

附图中各部件的标记如下：101、破碎设备，102、振动筛分设备，103、洗石设备，104、沉淀池，105、脱滤设备，106、加药仓，107、搅拌设备。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例包括：

请参阅图1，本发明的重金属污染土壤修复方法包括以下步骤：

(1)设置土壤暂存区，将土壤暂存区的底部夯实并铺设防渗膜或防渗布，将挖掘出的待修复的污染土壤放置在土壤暂存区的防渗膜或防渗布上；

(2)使用破碎设备101对待修复土壤的土块进行破碎；

(3)将破碎后的土壤送入振动筛分设备102，即用振动筛分机将土壤中的杂物与土壤分离开，将杂物与土壤在振动筛分机的筛网上过筛，过筛后的土壤落在振动筛分设备102的下部，土壤中的混凝土、砖块、石块等杂物则被分隔在筛网上部，振动筛分机的筛网网孔直径为1-15cm；

(4)将土壤中的杂物送入洗石设备103进行水洗，将附着在杂物上的土壤洗脱；

(5)将步骤(4)中土壤洗脱的泥水排入沉淀池104中，通过沉淀的作用，将泥沙和水分离，沉淀池104中沉淀后的上清液排入污水管网或接入污水处理设备进行进一步处理，沉淀池104下部的沉泥送入脱滤设备105进行脱水和过滤形成滤渣，脱滤后的水排放到沉淀池104中进行循环利用；

(6)将步骤(5)脱水和过滤后的滤渣以及步骤(3)过筛后的污染土壤一起送入搅拌设备107中，在搅拌设备107中加入重金属稳定剂和清水，清水在与污染土壤、滤渣和重金属稳定剂混合的混合物中的重量占比大于等于20％，将污染土壤、滤渣和重金属稳定剂搅拌混匀，使重金属稳定剂与污染土壤进行充分的反应，污染土壤、滤渣和重金属稳定剂一起的搅拌混合时间大于等于20分钟；其中重金属稳定剂与污染土壤的质量百分比为1％-25％；向搅拌设备107中加入重金属稳定剂时，使用PLC或其他控制器件控制的加药仓106进行加药，即将重金属稳定剂置入加药仓106内，通过加药仓106向搅拌设备107中精确加入所需重量的重金属稳定剂，保证污染土壤的处理效果；

(7)对步骤(6)处理后的土壤进行养护，养护时用编织袋、塑料膜、土工布或草垫对土壤进行覆盖静置，养护时间大于等于2天，养护期间保持土壤湿润，土壤中的水份重量含量大于等于20％。

步骤(4)中水洗后的清洁杂质置于晾晒场，晾干后可以用于原土壤挖掘基坑回填、路基基础、坝体内部材料、河道湖泊护坡填料等。

优选地，所述的重金属稳定剂为钙基氧化物、微米级铁粉、硫化物、膨润土、和磷酸盐的混合物，钙基氧化物为氧化钙或氢氧化钙中的至少一种，硫化物为硫化钠、硫化钾、硫化钙中的至少一种，磷酸盐为磷酸钙、磷酸钾、磷酸二氢钙、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵、磷酸三钾中的至少一种，其成分质量百分比为钙基氧化物占25％-50％、微米级铁粉占1％-5％、硫化物占10％-35％、膨润土占5％-15％、磷酸盐占5％-35％，其中微米铁粉的粒径为50-500微米，其余成分的粒径为50-250目。这些成分的组合能够有效地去除土壤中的铬、镉、汞、砷、铅、铜、锌、镍等重金属污染。

请参阅图2，本发明还提供一种用于上述重金属污染土壤修复方法中的设备，其包括依次相连的破碎设备101、振动筛分设备102、洗石设备103、沉淀池104、脱滤设备105和搅拌设备107，所述破碎设备101的输出端与振动筛分设备102的输入端相连接，所述振动筛分设备102的输出端与洗石设备103的输入端相连接，所述洗石设备103的输出端与沉淀池104的输入端相连接，所述沉淀池104的输出端与脱滤设备105的输入端相连接，所述脱滤设备105的输出端与搅拌设备107的输入端相连接，所述搅拌设备107的输入端同时与振动筛分设备102的输出端相连接。

优选地，上述设备还包括加药仓106，加药仓106是一种加药装置，用于向搅拌设备107中加药即加入重金属稳定剂，所述加药仓106的输出端与所述搅拌设备107的输入端相连接，实现精确地向搅拌设备107中加入重金属稳定剂。

正常工作时，污染土壤被传输机构送入到破碎设备101进行破碎。破碎后的土壤从破碎设备101的输出端送到振动筛分设备102内进行过筛，过筛分离后的土壤送入搅拌设备107，过筛分离后的石块等杂物从振动筛分设备102的输出端送入洗石设备103进行洗脱。洗脱下来的污染土壤的泥水从洗石设备103的输出端排到沉淀池104内进行沉淀，沉淀后的沉泥进入脱滤设备105进行脱水和过滤形成滤渣，滤渣从脱滤设备105的输出端进入搅拌设备107中，与搅拌设备107中的污染土壤、重金属稳定剂和加入的清水等一起搅拌混合，进行反应。

上述设备能够系统地、连续地对污染土壤进行处理，处理的效率高、效果好。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种重金属污染土壤修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)设置土壤暂存区，将土壤暂存区的底部夯实并铺设防渗膜或防渗布，将挖掘出的待修复的污染土壤放置在土壤暂存区的防渗膜或防渗布上；

(2)使用破碎设备对待修复土壤的土块进行破碎；

(3)将破碎后的土壤送入振动筛分设备，将土壤中的杂物与土壤分离开，过筛后的土壤落在振动筛分设备的下部，土壤中的混凝土、砖块、石块等杂物则被分隔在筛网上部；

(4)将土壤中的杂物送入洗石设备进行水洗，将附着在杂物上的土壤洗脱；

(5)将步骤(4)中土壤洗脱的泥水排入沉淀池中，通过沉淀的作用，将泥沙和水分离，沉淀池中沉淀后的上清液排入污水管网或接入污水处理设备进行进一步处理，沉淀池下部的沉泥送入脱滤设备进行脱水和过滤形成滤渣，脱滤后的水排放到沉淀池中进行循环利用；

(6)将步骤(5)脱水和过滤后的滤渣以及步骤(3)过筛后的污染土壤一起送入搅拌设备中，在搅拌设备中加入重金属稳定剂和清水，将污染土壤、滤渣和重金属稳定剂搅拌混匀，使重金属稳定剂与污染土壤进行反应；

(7)对步骤(6)处理后的土壤进行养护，养护时用编织袋、塑料膜、土工布或草垫对土壤进行覆盖静置，养护时间大于等于2天，养护期间保持土壤湿润。

2.根据权利要求1所述的重金属污染土壤修复方法，其特征在于，步骤(3)中所述的振动筛分设备为振动筛分机，所述振动筛分机的筛网网孔直径为1-15cm。

3.根据权利要求1所述的重金属污染土壤修复方法，其特征在于，步骤(4)中水洗后的清洁杂质置于晾晒场，晾干后用于原土壤挖掘基坑回填、路基基础、坝体内部材料、河道湖泊护坡填料。

4.根据权利要求1所述的重金属污染土壤修复方法，其特征在于，步骤(6)中污染土壤、滤渣和重金属稳定剂的搅拌混合时间大于等于20分钟。

5.根据权利要求1所述的重金属污染土壤修复方法，其特征在于，步骤(6)中水份在污染土壤、滤渣和重金属稳定剂混合物中的重量百分比大于等于20％。

6.根据权利要求1所述的重金属污染土壤修复方法，其特征在于，步骤(6)中重金属稳定剂与污染土壤的质量百分比为1％-25％。

7.根据权利要求1所述的重金属污染土壤修复方法，其特征在于，步骤(7)中湿润土壤中的水份重量含量大于等于20％。

8.根据权利要求1或4-6中任一项所述的重金属污染土壤修复方法，其特征在于，所述的重金属稳定剂为钙基氧化物、微米级铁粉、硫化物、膨润土、和磷酸盐的混合物，钙基氧化物为氧化钙或氢氧化钙中的至少一种，硫化物为硫化钠、硫化钾、硫化钙中的至少一种，磷酸盐为磷酸钙、磷酸钾、磷酸二氢钙、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵、磷酸三钾中的至少一种，其成分质量百分比为钙基氧化物占25％-50％、微米级铁粉占1％-5％、硫化物占10％-35％、膨润土占5％-15％、磷酸盐占5％-35％，其中微米铁粉的粒径为50-500微米，其余成分的粒径为50-250目。

9.一种用于权利要求1所述的重金属污染土壤修复方法中的设备，其特征在于，包括依次相连的破碎设备、振动筛分设备、洗石设备、沉淀池、脱滤设备和搅拌设备，所述破碎设备的输出端与振动筛分设备的输入端相连接，所述振动筛分设备的输出端与洗石设备的输入端相连接，所述洗石设备的输出端与沉淀池的输入端相连接，所述沉淀池的输出端与脱滤设备的输入端相连接，所述脱滤设备的输出端与搅拌设备的输入端相连接，所述搅拌设备的输入端同时与振动筛分设备的输出端相连接。

10.根据权利要求9所述的用于重金属污染土壤修复方法中的设备，其特征在于，还包括加药仓，所述加药仓的输出端与所述搅拌设备的输入端相连接。