CN105750316A - 一种工程化的多级筛分式异位土壤淋洗修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种工程化的多级筛分式异位土壤淋洗修复方法，步骤为：污染土壤经进料计量后进入粗筛分系统；污染土壤在滚筒制泥机进行高压清洗液喷淋，经解离、给湿及清洗后，进入三级高频振动筛；粒径大于10mm的物料直接从高效振动筛上层滑入皮带机，完成砾石物料的出料；中层筛分的粒径为2～10mm的物料进入螺旋洗砂机，完成粗砂出料；下层筛分的物料进一步洗涤处理，粒径小于2mm物料进入泥浆池缓存，经三级脱水筛处理，完成中粗砂出料；粒径小于1mm物料经三级脱水筛、水力旋流器处理，完成土壤粒径进一步分级；物料根据污染物性质进行加药处理，处理后的混合液通过泥渣泵提升到板框压滤机，进行泥水分离。

Description

一种工程化的多级筛分式异位土壤淋洗修复方法

技术领域

本发明涉及一种工程化的多级筛分式异位土壤淋洗修复方法，属于土壤淋洗修复方法技术领域。

背景技术

土壤是人类赖以生存、兴国安邦、文明建设的基础资源。近30年来，随着社会经济高速发展和高强度的人类活动，我国土壤污染的面积和范围不断扩大，土壤恶化趋势呈现加速的状态。事实上，土壤污染修复治理技术已成为我国环境保护和生态文明建设的重要内容。与此同时，我国的土壤污染治理技术落后于欧美发达国家几十年，急需可工程化的技术突破。

土壤淋洗技术是当前国外应用较广的土壤修复方法之一，欧美、日本等发达国家已经集成、且工程化应用于污染场地修复。以英国为例，ArtKins在2012年主导的伦敦奥运公园场地(主要污染物为石油烃和重金属)修复项目，采用土壤淋洗技术共处理土方量200万吨。土壤淋洗技术，是利用淋洗液的流动性和淋洗液自身与污染物的反应特性来去除土壤污染物的方法，其实际就是通过分离或解吸作用实现污染物从固相向液相的转移过程。国外的经验及案例表明，土壤淋洗技术可同时处理无机或有机污染土壤，属于少数几个可永久性处理重金属污染的修复方法。

按照处理土壤的位置，土壤淋洗技术分为原位土壤淋洗技术、异位土壤淋洗技术两大类。其中，异位土壤淋洗技术把污染土壤挖掘出来，通过筛分去除超大的组分并把土壤分为粗料和细料，然后用淋洗剂来清洗、去除污染物，再处理含有污染物的淋出液，并将洁净的土壤回填或运到其他地点。当前，国内的土壤淋洗技术停留在小试中试层面居多，工程化案例极少。从土壤淋洗的技术层面来看，制约其工程化应用的核心问题的难点有三个：

(1)污染物的洗脱：污染物的存在形态、土壤颗粒的粒径均会影响洗脱效率；

(2)淋洗废液的回收利用：淋洗剂有效成分损失较大、回收时间长、回收浓缩的污染物难以彻底消除，易导致污染物再次进入环境系统，造成二次污染。

(3)泥饼处理；污染物浓缩至泥饼中，如何进行安全、有效的处理处置，是土壤淋洗技术的后端关键环节。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，即污染物的存在形态、土壤颗粒的粒径均会影响洗脱效率；淋洗剂有效成分损失较大、回收时间长、回收浓缩的污染物难以彻底消除，易导致污染物再次进入环境系统，造成二次污染；污染物浓缩至泥饼中，如何进行安全、有效的处理处置。进而提供一种工程化的多级筛分式异位土壤淋洗修复方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种工程化的多级筛分式异位土壤淋洗修复方法，包括以下步骤：

1、进料计量：污染土壤经进料计量后进入粗筛分系统；

2、粗筛分：污染土壤在滚筒制泥机进行高压清洗液喷淋，经解离、给湿及清洗后，进入三级高频振动筛；其中，粒径大于10mm的物料直接从高效振动筛上层滑入皮带机，完成砾石物料的出料；高效振动筛中层筛分的粒径为2～10mm的物料进入螺旋洗砂机，完成粗砂出料；

3、细筛分：高效振动筛下层筛分的物料进一步洗涤处理，粒径小于2mm物料进入泥浆池缓存，经三级脱水筛处理，完成中粗砂出料；粒径小于1mm物料经三级脱水筛、水力旋流器处理，完成土壤粒径进一步分级，完成土壤物料出料，分为中粗砂、细砂；水力旋流器组处理的粒径0.65mm以下的泥浆混合物则进入稳定一体化设备；至此，污染土壤减量化基本完成；

4、泥水分离和稳定化：污染土壤根据污染物性质进行加药处理，处理后的混合液通过泥渣泵提升到板框压滤机，进行泥水分离；泥饼浓缩后，外运处置，进一步采用化学氧化、固化稳定化技术完成无害化处置；

5、淋洗废液、水处理：根据淋洗废液、水中污染物(重金属或有机物)的存在情况，投加混凝剂或氧化药剂，污水进入多级过滤系统，进一步净化处理，最终进入回用水箱；回用水箱的水持续应用于前面的淋洗工序中。

本发明采用粗筛分、细筛分淋洗将土壤颗粒层层分级，以水为介质，实现污染土壤减量化处理；进一步，泥水混合物经固液分离，实现土壤污染物成分与体积的浓缩，处理后的泥饼外运处理，可采用化学氧化或固化稳定化技术处理，与此同时，液相即淋洗废液进入水处理单元，经混凝、沉淀、加药处理，淋洗废液重新进入回用管路作为淋洗液使用，回用率达到90％以上，每小时处理污染土壤10～20吨，均可达到处理要求。本发明的工艺设计合理，区别于传统的土壤淋洗设计理念，处理成本低且使用范围广。

附图说明

图1为本发明工程化的多级筛分式异位土壤淋洗修复方法的流程示意图。

图2为本发明工程化的多级筛分式异位土壤淋洗修复方法使用的稳定一体化设备结构示意图。

图2中的附图标记，1为反应罐搅拌器，2为药剂储罐搅拌器；3为一号反应罐，4为二号反应罐，5为三号反应罐，6为四号反应罐，7为一号药剂储罐，8为二号药剂储罐，9为计量泵。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例所涉及的一种工程化的多级筛分式异位土壤淋洗修复方法，包括以下步骤：

1、进料计量：污染土壤经进料计量后进入粗筛分系统；

2、粗筛分：污染土壤在滚筒制泥机进行高压清洗液喷淋，经解离、给湿及清洗后，进入三级高频振动筛；其中，粒径大于10mm的物料直接从高效振动筛上层滑入皮带机，完成砾石物料的出料；高效振动筛中层筛分的粒径为2～10mm的物料进入螺旋洗砂机，完成粗砂出料；

3、细筛分：高效振动筛下层筛分的物料进一步洗涤处理，粒径小于2mm以下物料进入泥浆池缓存，经三级脱水筛处理，完成中粗砂出料；粒径小于1mm以下物料经三级脱水筛、水力旋流器处理，完成土壤粒径进一步分级，完成土壤物料出料，分为中粗砂、细砂；水力旋流器组处理的粒径0.65mm以下的泥浆混合物则进入稳定一体化设备；至此，污染土壤减量化基本完成；

4、泥水分离和稳定化：污染土壤根据污染物性质进行加药处理，处理后的混合液通过泥渣泵提升到板框压滤机，进行泥水分离；泥饼浓缩后，外运处置，进一步采用化学氧化、固化稳定化技术完成无害化处置；

5、淋洗废液、水处理：根据淋洗废液、水中污染物(重金属或有机物)的存在情况，投加混凝剂或氧化药剂，污水进入多级过滤系统，进一步净化处理，最终进入回用水箱；回用水箱的水持续应用于前面的淋洗工序中。

所述步骤4中，污染土壤根据污染物性质进行加药处理比例如下：

重金属(砷、铬、铅或多种共存)污染：以污染土壤体积的0.05％～5％的比例投加稳定化药剂,可将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的物质过程，降低其对生态系统危害性的风险。

多环芳烃、氯代烃类有机污染：以污染土壤体积的0.05％～3％的比例先后投加硫酸亚铁(质量浓度0.01～2％)、投加双氧水(质量浓度为5～10％)，利用氧化剂本身或所产生的自由基的氧化能力氧化土壤中的污染物，使得污染物转变为无害的或毒性更小的物质。

重金属与有机复合污染：基于污染特征，先投加氧化药剂，比例为污染土壤体积的0.05～3％，反应完全后再投加稳定化药剂，比例为污染土壤体积的0.05％～5％，完成有机物的氧化、重金属沉淀或稳定化处理。

实施例2

如图2所示，本实施例所涉及的一种工程化的多级筛分式异位土壤淋洗修复方法使用的稳定一体化设备，包括：反应罐搅拌器1、药剂储罐搅拌器2、一号反应罐3、二号反应罐4、三号反应罐5、四号反应罐6、一号药剂储罐7、二号药剂储罐8和计量泵9，所述一号药剂储罐7和二号药剂储罐8并排设置在中间位置，一号药剂储罐7的外侧并排设置有一号反应罐3和二号反应罐4，二号药剂储罐8的外侧并排设置有三号反应罐5和四号反应罐6，所述一号反应罐3、二号反应罐4、三号反应罐5和四号反应罐6内均设有一台反应罐搅拌器1，所述一号药剂储罐7和二号药剂储罐8内均设有一台药剂储罐搅拌器2，所述一号药剂储罐7和二号药剂储罐8内均设有一台计量泵9。

所述一号反应罐3和二号反应罐4设为一组；三号反应罐5和四号反应罐6设为一组。

所述一号药剂储罐7和二号药剂储罐8均通过计量泵、电控阀和管道分别与一号反应罐3、二号反应罐4、三号反应罐5和四号反应罐6相连通。

实施例3

以辽宁省某化工厂遗留场地多环芳烃污染土壤为处理目标，污染土壤中粒径为>100mm和≤0.06mm的土壤颗粒质量百分比较大分别为20％和30.8％。土壤淋洗工艺中主要是使用清水作为淋洗液，依靠物理淋洗将污染土壤按照其粒径分开将砾石、砂子和粘土等组分分开，将粗颗粒土壤表面松散附着的污染物洗除。

1、进料计量：污染土壤经进料斗、称量皮带机、大倾角皮带机进入筛分模块单元。

2、粗筛分：滚筒制泥机进行高压清洗液喷淋，经解离、给湿及清洗后，进入三级高频振动筛，出料为砾石、粗砂和中粗砂。

3、细筛分：高效振动筛下层筛分的物料进一步洗涤处理，2mm以下物料进入泥浆池缓存，经三级脱水筛处理，完成中粗砂出料；1mm以下物料经三级脱水筛、水力旋流器组处理，完成土壤粒径进一步分级，完成土壤物料出料，分为中粗砂、细砂；水力旋流器组处理的0.65mm以下的泥浆混合物则进入稳定一体化设备；至此，污染土壤减量化高达90％以上。

4、泥水分离：泥浆进入稳定一体机装置、经加药处理反应后，由泥渣泵抽至板框压滤机进行固液分离处理，从而产生含水率较低的泥饼；其中，先后投加药剂为硫酸亚铁、过氧化氢，投加比例分别为3％、0.5％。

5、稳定化：泥饼外运处理，化学氧化处理其中的多环芳烃，固化稳定化使得泥饼中重金属达到浸出标准。

6、淋洗废液/水处理：基于淋洗废液/水中污染物(重金属或有机物)的存在情况，适当投加混凝剂或氧化药剂，污水进入多级过滤系统，进一步净化处理，最终进入回用水箱；回用水箱的水可持续应用于前面的淋洗工序中。淋洗废液回用率高于90％。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种工程化的多级筛分式异位土壤淋洗修复方法，其特征在于，

(1)进料计量：污染土壤经进料计量后进入粗筛分系统；

(2)粗筛分：污染土壤在滚筒制泥机进行高压清洗液喷淋，经解离、给湿及清洗后，进入三级高频振动筛；其中，粒径大于10mm的物料直接从高效振动筛上层滑入皮带机，完成砾石物料的出料；高效振动筛中层筛分的粒径为2～10mm的物料进入螺旋洗砂机，完成粗砂出料；

(3)细筛分：高效振动筛下层筛分的物料进一步洗涤处理，粒径小于2mm物料进入泥浆池缓存，经三级脱水筛处理，完成中粗砂出料；粒径小于1mm物料经三级脱水筛、水力旋流器处理，完成土壤粒径进一步分级，完成土壤物料出料，分为中粗砂、细砂；水力旋流器组处理的粒径0.65mm以下的泥浆混合物则进入稳定一体化设备；至此，污染土壤减量化完成；

(4)泥水分离和稳定化：污染土壤根据污染物性质进行加药处理，处理后的混合液通过泥渣泵提升到板框压滤机，进行泥水分离；泥饼浓缩后，外运处置，进一步采用化学氧化、固化稳定化技术完成无害化处置；

(5)淋洗废液、水处理：根据淋洗废液、水中污染物的存在情况，投加混凝剂或氧化药剂，污水进入多级过滤系统，进一步净化处理，最终进入回用水箱；回用水箱的水持续应用于前面的淋洗工序中。

2.根据权利要求1所述的工程化的多级筛分式异位土壤淋洗修复方法，其特征在于，重金属污染：以污染土壤体积的0.05％～5％的比例投加稳定化药剂。

3.根据权利要求1所述的工程化的多级筛分式异位土壤淋洗修复方法，其特征在于，多环芳烃、氯代烃类有机污染：以污染土壤体积的0.05％～3％的比例先后投加硫酸亚铁和双氧水。

4.根据权利要求1所述的工程化的多级筛分式异位土壤淋洗修复方法，其特征在于，重金属与有机复合污染：基于污染特征，先投加氧化药剂，比例为污染土壤体积的0.05～3％，反应完全后再投加稳定化药剂，比例为污染土壤体积的0.05％～5％。