CN105195506B - 土壤有机物-重金属污染一体化修复系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土壤有机物‑重金属污染一体化修复系统及方法，所述系统包括进料口、热解析设备、淋洗设备和出料口，热解析设备包括电动机、传动齿轮、卧式滚筒和加热装置，传动齿轮设置在滚筒端部，电动机驱动传动齿轮进而带动滚筒转动，加热装置设置在滚筒外周，滚筒上还设有烟囱；淋洗设备包括淋洗主体单元和淋洗液投配单元，淋洗主体单元内上端部设有与淋洗液投配单元相连的若干喷头；进料口与滚筒的进料端口相连，滚筒的出料端口与淋洗主体单元的进料端口相连，出料口设置在淋洗主体单元的底部。本发明提供的系统能够同时去除土壤中的有机物污染物和重金属污染物，连续化工艺，集中化处置，占地面积小，大大降低了土壤修复的成本。

Description

土壤有机物-重金属污染一体化修复系统及方法

技术领域

本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种土壤有机物-重金属污染一体化修复系统及方法。

背景技术

近年来，我国重金属污染警钟频频敲响，从“血铅事件”到震惊全国的“镉米风波”，接连不断如果放任土壤重金属污染的持续发生，按照现在的发展趋势，若干年后土壤重金属污染积累将进一步加剧，一旦重金属含量达到致病程度，情况就将不可收拾。现有土壤修复技术不但建设费用、运行费用高昂，操作手段繁复，而且修复效果不高。

有机物污染土壤的修复一直是土壤修复领域关注的热点和重点，许多相关修复技术应运而生，如生物修复、土壤淋洗、土壤焚烧、超声降解、溶剂萃取和电动修复技术等。

土壤污染，尤其是土壤的复合污染即重金属和有机污染的双重污染的土地更是加剧了土壤处理的难度和成本。目前尚缺少能够同时去除土壤有机和重金属污染的有效系统。

发明内容

本发明目的在于针对上述现有技术中对土壤重金属-有机复合污染修复的效率低下，而且处理成本高等问题，提供了一种土壤有机物-重金属污染一体化修复系统，该系统能够有效修复土壤，而且大大降低处理成本。

为了实现上述的目的，本发明的技术方案如下：

本发明涉及一种土壤有机物-重金属污染一体化修复系统，包括进料口、热解析设备、淋洗设备和出料口，所述热解析设备包括电动机、传动齿轮、烟囱、卧式滚筒和加热装置，所述传动齿轮设置在卧式滚筒的端部，所述电动机驱动传动齿轮进而带动卧式滚筒转动，所述加热装置设置在卧式滚筒的外周，所述卧式滚筒上设有与烟囱连通的排气口；所述淋洗设备包括淋洗主体单元和淋洗液投配单元，所述淋洗主体单元内上端部设有若干喷头，所述淋洗液投配单元与喷头相连；所述进料口与卧式滚筒的进料端口相连，所述卧式滚筒的出料端口与淋洗主体单元的进料端口相连，所述出料口设置在淋洗主体单元的底部。

优选的，所述卧式滚筒与地面的倾角为0.5°～3.5°；所述卧式滚筒的转动速率为0.3～2.4 r/min。

优选的，所述加热装置设置在卧式滚筒主体工作区域的外周，工作区域设计温度为1000℃；所述加热装置的额定加热功率为24KW。

优选的，所述加热装置外包覆有保温层，所述保温层由酚醛泡沫层、EPG胶粉聚苯颗粒层和BH胶粉聚苯颗粒层组成，所述保温层厚度为80～100mm。

优选的，所述加热装置为若干硅钼棒材质加热元件，所述加热元件均匀环设在卧式滚筒外周，所述加热元件的轴向与卧式滚筒的轴向相平行。

优选的，所述淋洗液投配单元包括依次相连的淋洗液投配器和输送泵，所述输送泵与淋洗主体单元顶部的进液口通过淋洗液输送管相连。

优选的，所述淋洗液投配器内设有搅拌装置。

优选的，所述淋洗设备还包括废液回收罐，所述废液回收罐的进液口与淋洗主体单元的出液口通过废液输送管道相连，所述废液输送管道上设有废液输送阀门。

优选的，所述进料口和卧式滚筒的进料端口通过输土管连接，所述输土管与地面的倾角为45°。

优选的，所述喷头选用下垂型洒水喷头；所述滚筒选用310S耐热钢材质。

本发明还涉及一种应用本发明的系统进行土壤有机物-重金属污染一体化修复的方法，所述方法包括如下步骤：

A、热解析处理：受污染的土壤通过进料口进入卧式滚筒中，通过电动机驱动传动齿轮使得土壤在卧式滚筒内部翻转混合；同时，加热装置通电加热至卧式滚筒内温度维持在900～950℃；此时，滚筒内土壤中的有机污染物在高温下分解成CO₂、水蒸气从烟囱释放；

B、淋洗处理：经热解析处理过的土壤进入淋洗主体单元底部，淋洗液通过淋洗液投配单元输送到淋洗主体单元的顶部，通过喷头浇灌在所述热解析处理过的土壤上面；

C、淋洗处理结束，排出废弃淋洗液，处理后的土壤经出料口排出。

优选的，排出的废弃淋洗液经废液回收罐回收。

优选的，回收罐中的废液经燃烧处理；同时，处理完后干净的土壤集中处置，并在上面种上植物进行进一步的植物修复。

与现有技术相比，本发明具有如下有益成果：1、本发明创新地实现了土壤有机-重金属复合污染一体化修复，弥补了现有技术的不足，极大的减少了土壤修复的成本和时间，并且提高了处理效率；

2、本发明由于整个工艺都是机械化操作，减少人力成本，有利于推向市场，而且占地面积少，不会产生二次污染；

3、本发明提供的系统能够同时去除土壤中的有机物污染物和重金属污染物，连续化工艺，集中化处置，大大降低了土壤修复的成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的土壤有机物-重金属污染一体化修复系统结构示意图；

其中，1、进料口；2、传动齿轮；3、电动机；4、支撑平台；5、烟囱；6、保温层；7、加热元件；8、卧式滚筒；9、土壤输送管；10、湿土；11、淋洗主体单元；12、出料口；13、淋洗液输送管；14、淋洗液投配器；15、输送泵；16、淋洗液；17、喷头；18、传送带；19、废液回收罐；20、废液输送阀门；21、修复后的土壤。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例

本实施例涉及一种土壤有机物-重金属污染一体化修复系统，如图1所示，包括进料口1、热解析设备、淋洗设备和出料口12；

所述热解析设备包括电动机3、传动齿轮2、支撑平台4、卧式滚筒8、烟囱5、加热元件7和保温层6；电动机3、卧式滚筒8分别设置在支撑平台4上，传动齿轮2设置在卧式滚筒8外周前端，电动机3驱动传动齿轮2进而带动卧式滚筒8翻转；若干加热元件7均匀布设在卧式滚筒8中间工作区域的外周，加热元件7外整体包覆保温层6；烟囱5设置在卧式滚筒8端部与中间工作区域之间，卧式滚筒8的产生气体通过烟囱5对外排气，所述进料口1通过输土管与卧式滚筒8的进料端口相连，卧式滚筒8的出料端口通过土壤输送管9与淋洗设备的进料端口相连；

所述淋洗设备包括淋洗主体单元11、淋洗液输送管13、淋洗液投配器14、输送泵15、喷头17、传送带18、废液回收罐19和废液输送阀门20；卧式滚筒8的出料端口通过土壤输送管9与淋洗主体单元11的进料端口相连，输送进来的湿土10堆积在淋洗主体单元11底部；淋洗主体单元11内上端设有喷头17，淋洗液投配器14内的淋洗液16通过输送泵15、淋洗液输送管13（连接输送泵15和淋洗主体单元11顶部的进液口），经喷头17喷洒到湿土10上；淋洗过的湿土从出料口12释放，经过传送带18输送到设备外场地，形成修复后的土壤21；打开设置在连接废液回收罐19进口与淋洗主体单元11出液口的输液管道上的废液输送阀门20，进行淋洗废液的回收。

本实施例中，污染土壤从进料口进入，进料口上口径d₁=1200mm，下口径d₂=840mm，深度h₁=540mm；进料口和卧式滚筒的进料端口通过输土管连接，输土管倾斜，倾角θ=45°。

本实施例所述的热解析设备采用电加热回转式技术，利用电动机带动主动传动齿轮，然后再带动从动齿轮使得滚筒翻转；装置主体（包括卧式滚筒）尺寸3m*1.3m*1.5m；滚筒材质为310S耐热钢，滚筒规格为Φ0.2m*2.5m，滚筒转动速率和倾角分别在0.3～2.4 r/min和0.5°～3.5°内可调；本实施例中设置滚筒转动速率和倾角分别在2r/min和1.8°。

本实施例所述的热解析设备中滚筒四周表面均匀布满加热元件，每排25个，共35排，加热元件选用硅钼棒材质，炉膛设计温度1000℃，额定加热功率24KW，进而使得滚筒内温度维持在900～950℃，保温层如图1所示加在滚筒外侧，保温主要包括三种材料，酚醛泡沫、EPG胶粉聚苯颗粒和BH胶粉聚苯颗粒三层，厚度分别为20mm、30mm和30mm。所述加热元件选用硅钼棒材质。

本实施例所述的热解析设备前端（传动齿轮和主体工作区域之间）设置的烟囱，烟囱高h₂=2500mm，厚度d₃=30mm。滚筒内产生的废气通过烟囱排出。

本实施例所述的淋洗主体单元自上而下进出料，设备上端设置5个下垂型喷淋头，每个喷淋头都设置开关，控制喷洒量和喷洒速度；淋洗液通过淋洗液投配器进行配料，投配器内部设备搅拌转子。搅拌强度设置1、2和3三个等级；淋洗液种类根据具体土壤中的重金属不同有所差异。

本实施例所述的淋洗设备通过输送泵将淋洗液从投配器底部传送到淋洗主体单元中，泵流量Q=3m³/min；淋洗过的湿的土壤从出料口释放，经过传送带输送到设备外场地，所述的传送带设置加热装置，温度T=65℃。

本实施例还包括处理土壤后的淋洗废液的回收，处理后的废液经废水回收罐收集，回收液通过燃烧法进行最终处置，灰渣进行回收利用。此外，经一种土壤有机物-重金属污染一体化修复工艺修复的土壤集中放置，混合一些有机肥料，然后种上植物进行后期修复。

在本实施例实行的过程中，定期检测出料口土壤内部污染物含量。

进一步，应用本实施例的系统进行土壤有机物-重金属污染一体化修复工艺，其步骤为:

A、受污染的土壤通过进料口进入热解析设备的卧式滚筒中，通过电动传动齿轮使得土壤在卧式滚筒内部翻转混合；加热元件通电加热，土壤中的有机污染物在高温下分解成CO₂、水蒸气从烟囱释放；

B、经热解析处理过的土壤再经过淋洗设备，淋洗液通过投配器按一定的比例配好料通过输送泵送到淋洗设备的顶部，通过淋洗喷头浇灌在土壤上面，一段时间后，打开废液输送阀门，排出的废弃淋洗液经废液回收罐回收，干净的土壤经出料口出来；

C、回收罐中的废液经燃烧处理；同时，处理完后干净的土壤集中处置，并在上面种上植物进行进一步的植物修复。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种土壤有机物-重金属污染一体化修复系统，其特征在于，由进料口、热解析设备、淋洗设备和出料口组成，所述热解析设备包括电动机、传动齿轮、烟囱、卧式滚筒和加热装置，所述传动齿轮设置在卧式滚筒的端部，所述电动机驱动传动齿轮进而带动卧式滚筒转动，所述加热装置设置在卧式滚筒的外周，所述卧式滚筒上设有与烟囱连通的排气口；所述淋洗设备包括淋洗主体单元和淋洗液投配单元，所述淋洗主体单元内上端部设有若干喷头，所述淋洗液投配单元与喷头相连；所述进料口与卧式滚筒的进料端口相连，所述卧式滚筒的出料端口与淋洗主体单元的进料端口相连，所述出料口设置在淋洗主体单元的底部；

滚筒材质为310S耐热钢，滚筒规格为Φ0.2m*2.5m；所述卧式滚筒与地面的倾角为0.5°～3.5°；所述卧式滚筒的转动速率为0.3～2.4 r/min；所述加热装置设置在卧式滚筒主体工作区域的外周，工作区域设计温度为1000℃；所述加热装置的额定加热功率为24KW；所述加热装置为若干硅钼棒材质加热元件，所述加热元件均匀环设在卧式滚筒外周，所述加热元件的轴向与卧式滚筒的轴向相平行，所述加热元件每排25个，共35排；所述烟囱高h₂=2500mm，厚度d₃=30mm，滚筒内产生的废气通过烟囱排出；

所述加热装置外包覆有保温层，所述保温层由酚醛泡沫层、EPG胶粉聚苯颗粒层和BH胶粉聚苯颗粒层组成，所述保温层厚度为80～100mm。

2.根据权利要求1所述的土壤有机物-重金属污染一体化修复系统，其特征在于，所述淋洗液投配单元包括依次相连的淋洗液投配器和输送泵，所述输送泵与淋洗主体单元顶部的进液口通过淋洗液输送管相连。

3.根据权利要求2所述的土壤有机物-重金属污染一体化修复系统，其特征在于，所述淋洗液投配器内设有搅拌装置。

4.根据权利要求1所述的土壤有机物-重金属污染一体化修复系统，其特征在于，所述淋洗设备还包括废液回收罐，所述废液回收罐的进液口与淋洗主体单元的出液口通过废液输送管道相连，所述废液输送管道上设有废液输送阀门。

5.根据权利要求1所述的土壤有机物-重金属污染一体化修复系统，其特征在于，所述进料口和卧式滚筒的进料端口通过输土管连接，所述输土管与地面的倾角为45°。

6.一种应用如权利要求1所述的系统进行土壤有机物-重金属污染一体化修复的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

A、热解析处理：受污染的土壤通过进料口进入卧式滚筒中，通过电动机驱动传动齿轮使得土壤在卧式滚筒内部翻转混合；同时，加热装置通电加热至卧式滚筒内温度维持在900～950℃；滚筒内土壤中的有机污染物在高温下分解成CO₂、水蒸气从烟囱释放；

B、淋洗处理：经热解析处理过的土壤进入淋洗主体单元底部，淋洗液通过淋洗液投配单元输送到淋洗主体单元的顶部，通过喷头浇灌在所述热解析处理过的土壤上面；

C、淋洗处理结束，排出废弃淋洗液，处理后的土壤经出料口排出。