CN104874599A - 一种土壤异位淋洗系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种土壤异位淋洗系统及方法，该系统主要包括依次设置的土壤预处理单元、物理分离单元、增效洗脱单元、废水处理及回用单元、控制单元，该方法主要包括土壤预处理、土壤分离分级处理、直接洗脱或增效洗脱处理、最后进入污泥脱水系统，泥饼根据污染性质选择相应的处理处置方法。采用本发明技术方案，可以针对含重金属及半挥发性有机污染物、难挥发性有机污染物的土壤进行淋洗处理，并且单位面积淋洗成本低，处理周期短，运行维护和监测方便。
Description
技术领域
本发明涉及土壤环境工程领域，具体涉及一种土壤异位淋洗系统及方法。
背景技术
被污染土壤的污染物主要集中分布于较小的土壤颗粒上，影响土壤洗脱修复效果的关键技术参数包括：土壤细粒含量、污染物的性质和浓度、水土比、洗脱时间、洗脱次数、增效剂的选择、增效洗脱废水的处理及药剂回用等。
其中，土壤细粒含量指土壤细粒的百分含量，它是决定土壤洗脱修复效果和成本的关键因素，细粒一般是指粒径小于63-75μm的粉/粘粒，通常异位土壤洗脱处理对于细粒含量达到25%以上的土壤不具有成本优势。
本发明主要用于处理土壤细粒（粘/粉粒）含量低于25%的土壤，通过多级连续洗脱和循环回流洗脱的方式降低了成本，并且洗脱效果进一步提升；并且处理含挥发性有机物污染土壤时，采取合适的气体收集处理设施，避免二次污染。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种土壤异位淋洗系统及方法。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种土壤异位淋洗系统，该系统主要包括依次设置的土壤预处理单元、物理分离单元、增效洗脱单元、废水处理及回用单元、控制单元，其中，对于含有挥发性重金属或有机污染物的污染土壤，在增效洗脱单元处还设置有挥发气体控制单元，用于废气收集，并对收集的废气进行处理。
一种土壤异位淋洗方法，该方法主要包括以下步骤：
步骤1）前期污染土壤基础参数检测并依据参数制定场地修复目标，其检测参数包括土壤粒径组成、土壤类型、物理状态和湿度、污染物类型和浓度、土壤有机质含量、土壤阳离子交换量、土壤pH 及缓冲容量；
步骤2）污染土壤挖掘及通过土壤预处理单元进行预处理，预处理主要包括粗筛分和破碎，剔除超尺寸的大块杂物并进行清洗；
步骤3）预处理后的土壤进入物理分离单元，采用湿法筛分或水力分选，分离出尺寸小于2mm的细粒、尺寸大于10mm的粗料和尺寸在2mm至10mm之间的砂砾，通过脱水筛脱水后得到清洁物料；
步骤4）分级后的细粒直接通入泥浆暂存池中，分级后的粗料通入滚筒洗石机中并通入洗脱液进行清洗，清洗完成后将清洗干净的粗料堆放起来，分级后的砂砾通入螺旋洗砂机中并通入洗脱液进行清洗，清洗完成后将清洗干净的砂砾堆放起来；
步骤5）通过高频振动筛将泥浆暂存池中细粒筛分成尺寸小于0.3mm的粘粒和尺寸大于0.3mm的细砂，其中，将粘粒通入增效洗脱单元中并通入洗脱液和增效剂进行搅拌增效洗脱，同时将细砂通入步骤4）中的螺旋洗砂机中进行清洗，清洗完成后将清洗干净的细砂与清洗干净的砂砾堆放在一起；
步骤6）上述增效洗脱单元中搅拌洗脱停止后，静置20min至2h，然后将上部的上清液通入废水处理及回用单元中，下部的粘粒通过泥水分离装置和相应的絮凝剂分离成废水和污泥，废水通入废水处理及回用单元中；
步骤7）对上述步骤6）中分离出的污泥进行脱水处理，脱水处理后形成的泥饼根据污染性质选择相应的污染土壤处理技术。
进一步的，所述土壤预处理单元包括破碎机和筛分机。
进一步的，所述物理分离单元包括湿法振动筛、滚筒筛或水力旋流器中的一种或多种组合。
进一步的，所述增效洗脱单元为增效洗脱装置，其由洗脱搅拌罐、滚筒清洗机、水平振荡器和加药配药设备组成。
进一步的，所述废水处理及回用单元包括泥水分离及脱水设备、以及废水处理系统，所述泥水分离及脱水设备主要由沉淀池、浓缩池、脱水筛、压滤机和离心分离机构成，所述废水处理系统主要由废水收集箱、沉淀池和物化处理系统构成。
进一步的，该系统还包括有输送单元，所述输送单元包括土壤输送系统和泥浆输送系统，土壤输送系统由皮带机或螺旋输送机构成，泥浆输送系统由泥浆泵及相应的管道构成。
进一步的，所述滚筒洗石机和螺旋洗砂机中皆通过表面粘粒和集水箱设置有连通泥浆暂存池的洗脱液回收通道，所述废水处理及回用单元中连通装有洗脱液的加药配药设备形成另一条洗脱液回收通道，在洗脱液回收通道中，对于土壤重金属洗脱废水，采用铁盐+碱沉淀的方法去除水中重金属，加酸回调后可回用增效剂，对于有机物污染土壤的表面活性剂洗脱废水采用溶剂增效等方法去除污染物并实现增效剂回用。
进一步的，所述步骤5）中，对于含有挥发性重金属或有机污染物的污染土壤，在增效洗脱单元处还设置有挥发气体控制单元，用于废气收集，并对收集的废气进行处理。
进一步的，所述步骤5）中，增效洗脱单元的水土比为3:1至20:1之间，对于有机污染选择的增效剂为表面活性剂，对于重金属污染选择的增效剂可为无机酸、有机酸或络合剂，对于有机物和重金属复合污染，选择两类增效剂的复配。
本发明的有益效果是:
1、采用本发明技术方案，可以针对含重金属及半挥发性有机污染物、难挥发性有机污染物的土壤进行淋洗处理，经过洗脱处理，可以有效地减少污染土壤的处理量，实现减量化。
2、单位面积淋洗成本低、处理周期短，依土壤类型、污染物类型、修复目标不同约为600-3000元/m3，处理周期一般为3-12个月。
3、本发明系统的运行可通过自动控制系统控制，操作简单、效果稳定，并可实时观测运行过程中设备负荷、运行功率、运行状态等，易检查出设备是否有漏液、漏料、堵料等异常状况。
附图说明
图1为本发明系统的结构及流程框图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
参照图1所示，一种土壤异位淋洗系统，该系统主要包括依次设置的土壤预处理单元、物理分离单元、增效洗脱单元、废水处理及回用单元、控制单元，其中，对于含有挥发性重金属或有机污染物的污染土壤，在增效洗脱单元处还设置有挥发气体控制单元，用于废气收集，并对收集的废气进行处理。
继续参照图1，一种土壤异位淋洗方法，该方法主要包括以下步骤：
步骤1）前期污染土壤基础参数检测并依据参数制定场地修复目标，其检测参数包括土壤粒径组成、土壤类型、物理状态和湿度、污染物类型和浓度、土壤有机质含量、土壤阳离子交换量、土壤pH 及缓冲容量，依据上述参数，评估异位土壤洗脱技术是否适合于特定场地的修复，初步证实技术可行后，可根据需要进行中试试验，为修复工程设计提供基础参数；
步骤2）污染土壤挖掘及通过土壤预处理单元进行预处理，预处理主要包括粗筛分和破碎，剔除超尺寸的大块杂物并进行清洗，在本实施例中剔除大于100mm的大块杂物；
步骤3）预处理后的土壤进入物理分离单元，采用湿法筛分或水力分选，分离出尺寸小于2mm的细粒、尺寸大于10mm的粗料和尺寸在2mm至10mm之间的砂砾，通过脱水筛脱水后得到清洁物料；
步骤4）分级后的细粒通过滑槽直接通入泥浆暂存池中，分级后的粗料通过传送带通入滚筒洗石机中并通入洗脱液进行清洗，清洗完成后将清洗干净的粗料堆放起来，分级后的砂砾通过传送带通入螺旋洗砂机中并通入洗脱液进行清洗，清洗完成后将清洗干净的砂砾堆放起来；
步骤5）通过高频振动筛将泥浆暂存池中细粒筛分成尺寸小于0.3mm的粘粒和尺寸大于0.3mm的细砂，其中，将粘粒通入增效洗脱单元中并通入洗脱液和增效剂进行搅拌增效洗脱，同时将细砂通入步骤4）中的螺旋洗砂机中进行清洗，清洗完成后将清洗干净的细砂与清洗干净的砂砾堆放在一起；
步骤6）上述增效洗脱单元中搅拌洗脱停止后，静置20min至2h，然后将上部的上清液通入废水处理及回用单元中，下部的粘粒通过泥水分离装置和相应的絮凝剂分离成废水和污泥，废水通入废水处理及回用单元中；
步骤7）对上述步骤6）中分离出的污泥进行脱水处理，脱水处理后形成的泥饼根据污染性质选择相应的污染土壤处理技术。
在本实施例中，若一次分级或增效洗脱不能达到既定土壤修复目标时，可继续分离分级进行多级连续洗脱和循环洗脱。
所述土壤预处理单元包括破碎机和筛分机。
所述物理分离单元包括湿法振动筛、滚筒筛或水力旋流器中的一种或多种组合。
所述增效洗脱单元为增效洗脱装置，其由洗脱搅拌罐、滚筒清洗机、水平振荡器和加药配药设备组成。
所述废水处理及回用单元包括泥水分离及脱水设备、以及废水处理系统，所述泥水分离及脱水设备主要由沉淀池、浓缩池、脱水筛、压滤机和离心分离机构成，所述废水处理系统主要由废水收集箱、沉淀池和物化处理系统构成。
该系统还包括有输送单元，所述输送单元包括土壤输送系统和泥浆输送系统，土壤输送系统由皮带机或螺旋输送机构成，泥浆输送系统由泥浆泵及相应的管道构成。
所述滚筒洗石机和螺旋洗砂机中皆通过表面粘粒和集水箱设置有连通泥浆暂存池的洗脱液回收通道，在本实施例中表面粘粒通过滤孔或溢流口连通集水箱，所述废水处理及回用单元中连通装有洗脱液的加药配药设备形成另一条洗脱液回收通道，在洗脱液回收通道中，对于土壤重金属洗脱废水，采用铁盐+碱沉淀的方法去除水中重金属，加酸回调后可回用增效剂，对于有机物污染土壤的表面活性剂洗脱废水采用溶剂增效等方法去除污染物并实现增效剂回用。
所述步骤5）中，对于含有挥发性重金属或有机污染物的污染土壤，在增效洗脱单元处还设置有挥发气体控制单元，用于废气收集，并对收集的废气进行处理。
所述步骤5）中，增效洗脱单元的水土比为3:1至20:1之间，对于有机污染选择的增效剂为表面活性剂，对于重金属污染选择的增效剂可为无机酸、有机酸或络合剂，对于有机物和重金属复合污染，选择两类增效剂的复配。
依据本发明的上述实施例，增效洗脱土壤修复系统总体处理能力为50 吨/天，筛分系统设计处理能力10 吨/小时，增效洗脱装置单体容积12 m3，增效洗脱液固比为3:1至4:1，洗脱时间2小时，系统设备的电耗约为36kWh/m3土，增效剂表面活性剂和废水处理药剂、絮凝剂，整体成本只有240元/m3左右。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种土壤异位淋洗系统，其特征在于，该系统主要包括依次设置的土壤预处理单元、物理分离单元、增效洗脱单元、废水处理及回用单元、控制单元，其中，对于含有挥发性重金属或有机污染物的污染土壤，在增效洗脱单元处还设置有挥发气体控制单元，用于废气收集，并对收集的废气进行处理。
2.一种土壤异位淋洗方法，其特征在于，该方法主要包括以下步骤：
步骤1）前期污染土壤基础参数检测并依据参数制定场地修复目标，其检测参数包括土壤粒径组成、土壤类型、物理状态和湿度、污染物类型和浓度、土壤有机质含量、土壤阳离子交换量、土壤pH 及缓冲容量；
步骤2）污染土壤挖掘及通过土壤预处理单元进行预处理，预处理主要包括粗筛分和破碎，剔除超尺寸的大块杂物并进行清洗；
步骤3）预处理后的土壤进入物理分离单元，采用湿法筛分或水力分选，分离出尺寸小于2mm的细粒、尺寸大于10mm的粗料和尺寸在2mm至10mm之间的砂砾，通过脱水筛脱水后得到清洁物料；
步骤4）分级后的细粒直接通入泥浆暂存池中，分级后的粗料通入滚筒洗石机中并通入洗脱液进行清洗，清洗完成后将清洗干净的粗料堆放起来，分级后的砂砾通入螺旋洗砂机中并通入洗脱液进行清洗，清洗完成后将清洗干净的砂砾堆放起来；
步骤5）通过高频振动筛将泥浆暂存池中细粒筛分成尺寸小于0.3mm的粘粒和尺寸大于0.3mm的细砂，其中，将粘粒通入增效洗脱单元中并通入洗脱液和增效剂进行搅拌增效洗脱，同时将细砂通入步骤4）中的螺旋洗砂机中进行清洗，清洗完成后将清洗干净的细砂与清洗干净的砂砾堆放在一起；
步骤6）上述增效洗脱单元中搅拌洗脱停止后，静置20min至2h，然后将上部的上清液通入废水处理及回用单元中，下部的粘粒通过泥水分离装置和相应的絮凝剂分离成废水和污泥，废水通入废水处理及回用单元中；
步骤7）对上述步骤6）中分离出的污泥进行脱水处理，脱水处理后形成的泥饼根据污染性质选择相应的污染土壤处理技术。
3.根据权利要求1所述的土壤异位淋洗系统，其特征在于，所述土壤预处理单元包括破碎机和筛分机。
4.根据权利要求1所述的土壤异位淋洗系统，其特征在于，所述物理分离单元包括湿法振动筛、滚筒筛或水力旋流器中的一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述的土壤异位淋洗系统，其特征在于，所述增效洗脱单元为增效洗脱装置，其由洗脱搅拌罐、滚筒清洗机、水平振荡器和加药配药设备组成。
6.根据权利要求1所述的土壤异位淋洗系统，其特征在于，所述废水处理及回用单元包括泥水分离及脱水设备、以及废水处理系统，所述泥水分离及脱水设备主要由沉淀池、浓缩池、脱水筛、压滤机和离心分离机构成，所述废水处理系统主要由废水收集箱、沉淀池和物化处理系统构成。
7.根据权利要求1所述的土壤异位淋洗系统，其特征在于，该系统还包括有输送单元，所述输送单元包括土壤输送系统和泥浆输送系统，土壤输送系统由皮带机或螺旋输送机构成，泥浆输送系统由泥浆泵及相应的管道构成。
8.根据权利要求2所述的土壤异位淋洗方法，其特征在于，所述滚筒洗石机和螺旋洗砂机中皆通过表面粘粒和集水箱设置有连通泥浆暂存池的洗脱液回收通道，所述废水处理及回用单元中连通装有洗脱液的加药配药设备形成另一条洗脱液回收通道，在洗脱液回收通道中，对于土壤重金属洗脱废水，采用铁盐+碱沉淀的方法去除水中重金属，加酸回调后可回用增效剂，对于有机物污染土壤的表面活性剂洗脱废水采用溶剂增效等方法去除污染物并实现增效剂回用。
9.根据权利要求2所述的土壤异位淋洗方法，其特征在于，所述步骤5）中，对于含有挥发性重金属或有机污染物的污染土壤，在增效洗脱单元处还设置有挥发气体控制单元，用于废气收集，并对收集的废气进行处理。
10.根据权利要求2所述的土壤异位淋洗方法，其特征在于，所述步骤5）中，增效洗脱单元的水土比为3:1至20:1之间，对于有机污染选择的增效剂为表面活性剂，对于重金属污染选择的增效剂可为无机酸、有机酸或络合剂，对于有机物和重金属复合污染，选择两类增效剂的复配。
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