CN106238451A - 一种含重金属的废渣或土壤的淋洗工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含重金属的废渣或土壤的淋洗工艺及装置。该淋洗工艺包括：破碎、筛选、淋洗、淋洗液自动收集导排、动态监测、重复淋洗等步骤。该淋洗装置包括：破碎机、运输装置、筛分机、淋洗场、喷淋装置、至少两个收集池和沉淀池等。本发明不受设备处理能力的限制，极大的缩短施工工期。同时本发明的淋洗修复工艺操作简单，淋洗液自动收集导排，免去了土壤与废水分离的困难，能够极大的缩短工期、节省成本、避免二次污染的产生。

Description

一种含重金属的废渣或土壤的淋洗工艺及装置

技术领域

本发明属于环境修复领域，具体涉及一种含重金属的废渣或土壤的淋洗工艺和装置。

背景技术

目前针对含重金属废渣及重金属污染土壤的修复技术主要有化学淋洗法、生物修复法、电动力学修复法、安全填埋法、固定化/稳定化法等。但这些方法都具有各自的局限性：如固定化/稳定化法成本较高，也不能从根本上去除重金属。电动修复法对土壤条件要求苛刻、修复成本昂贵，适用小面积污染，而且现场不易操作。生物修复包括植物修复和微生物修复法，该技术主要表现在处置时间长，难以满足快速修复污染土壤的需求，对于植物修复法还存在植物的处理问题。化学淋洗法包括原位淋洗和异位淋洗法，原位土壤淋洗修复技术适用于水力传导系数大于10^-3cm/s的多孔隙、易渗透的土壤，在操作过程中应注意对地下水流场和污染物迁移的控制。传统的异位淋洗技术则是将受污染土壤挖掘至容器中，用淋洗液清洗，使土壤中的重金属污染物转移至淋洗剂所在的液相中，再对混合物进行泥水分离，淋洗液中的污染物经处置后，可再次用于淋洗步骤中，淋洗后的土壤如符合控制标准，则可以进行回填或安全利用，但处理能力受设备的局限，无法大规模的开展淋洗工艺，且面临着泥水分离的巨大问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种含重金属的废渣或土壤的快速淋洗修复工艺和装置，尤其是针对需处理的含重金属废渣量大且工期紧张的情况，能够快速高效的实现含重金属废渣的修复目标，且处理规模不受设备处理能力的限制，并省去了传统工艺中必须的固液分离步骤，能够极大的缩短工期、节省成本、避免二次污染的产生。

本发明提供了一种含重金属的废渣或土壤的淋洗工艺，包括如下步骤：

1）含重金属的废渣或土壤经破碎机破碎后，由第一运输装置运送到筛分机上进行筛分；

2）筛分机的筛上产物由第二运输装置运输返回破碎机进行再破碎，筛分机的筛下产物由第三运输装置运输到淋洗场进行堆筑，形成废渣堆；

3）废渣堆上方布设喷淋装置对废渣进行淋洗，喷淋装置连接至少两个收集池的淋洗液出口，所述至少两个收集池含有淋洗剂溶液以提供淋洗液给喷淋装置，淋洗后，淋洗液经淋洗场设置的导排盲沟和收集导排管道流入所述至少两个收集池的淋洗液入口进行收集；

4）对所述至少两个收集池中的部分收集池内的淋洗液进行动态监测，当部分收集池内的淋洗液的重金属含量不再增加时，关闭部分收集池的淋洗液入口和淋洗液出口， 其余收集池继续提供淋洗液给喷淋装置且淋洗场的导排盲沟和管道输送淋洗液给其余收集池；

5）向所述部分收集池中加入沉淀药剂，反应完成后，将所述部分收集池中的溶液引入沉淀池进行沉淀；沉淀池的上清液输送回所述部分收集池中，补充淋洗药剂后作为淋洗液使用；

6）开启所述部分收集池的淋洗液入口和淋洗液出口同时关闭其余收集池的淋洗液入口和淋洗液出口，向所述其余收集池中加入沉淀药剂，反应完成后，将所述其余收集池中的溶液引入沉淀池进行沉淀；沉淀池的上清液输送回所述其余收集池中，经补充淋洗药剂后作为淋洗液使用；

7）重复步骤4）~6），当动态监测到淋洗液中的重金属含量达标时，对废渣堆进行取样检测，按照相关验收标准要求进行浸出试验，当废渣浸出溶液中重金属含量达标时，停止淋洗。

优选地，步骤5）~7）中的沉淀池中沉淀的污泥脱水后，输送至危险废物处置中心处理或经固化/稳定化处理后安全填埋。

优选地，废渣堆的筑堆高度为2~10m。

其中，淋洗场按照危险废物填埋场的标准设置双层防渗结构。

其中，步骤3）中的淋洗强度为10~40L/m²·h。

本发明还提供一种含重金属的废渣或土壤的淋洗装置，包括：破碎机、筛分机、淋洗场、喷淋装置、至少两个收集池和沉淀池，

其中，破碎机和筛分机之间设置有将破碎机的破碎产物运送至筛分机的第一运输装置和将筛分机的筛上产物运送至破碎机的第二运输装置；筛分机和淋洗场之间设置有将筛分机的筛上产物运送至淋洗场的第三运输装置；

淋洗场上设置有导排盲沟和收集导排管道，在淋洗场上筑堆废渣堆，废渣堆上方设置喷淋装置；喷淋装置通过设有阀门的管道与至少两个收集池的淋洗液出口连接；淋洗场的导排盲沟和管道通过设有阀门的管道与至少两个收集池的淋洗液入口连接；

至少两个收集池通过设有阀门的管道与沉淀池连通，沉淀池的上清液通过设有阀门的管道与至少两个收集池连通。

优选地，所述第一运输装置、第二运输装置和第三运输装置是胶带运输机。

优选地，淋洗场按照危险废物填埋场的标准设置双层防渗结构，所述至少两个收集池中设置有搅拌装置。

优选地，上述的淋洗装置，还包括：加药装置，通过管道与所述至少两个收集池连通。

优选地，上述的淋洗装置，还包括：通过管道与所述沉淀池底部连通的污泥池和用于干燥污泥的干燥装置。

本发明针对现有的异位淋洗技术存在的处理能力受设备限制无法大规模运行、泥水分离困难等问题，提出了一种重金属污染废渣或土壤的淋洗修复工艺能实现大规模处理，不受设备处理能力的限制，极大的缩短施工工期。同时本发明的淋洗修复工艺操作简单，淋洗液自动收集导排，免去了土壤与废水分离的困难，能够极大的缩短工期、节省成本、避免二次污染的产生。

附图说明

图1是本发明的含重金属的废渣或土壤的淋洗装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明提供的含重金属的废渣或土壤的淋洗装置，包括：料仓1，破碎机2、筛分机4、淋洗场5、至少两个收集池（在具体实施方式中以两个收集池为例进行说明，第一收集池8和第二收集池9）、沉淀池11、污泥池12、加药装置13和干燥装置14。

料仓1用于储备含重金属的废渣或土壤。

破碎机2和筛分机4之间设置有将破碎机2的破碎产物运送至筛分机4的第一运输装置31和将筛分机4的筛上产物运送至破碎机2的第二运输装置32；筛分机4和淋洗场5之间设置有将筛分机4的筛上产物运送至淋洗场5的第三运输装置33。在优选实施方式中，第一运输装置31、第二运输装置32和第三运输装置33是胶带运输机，胶带运输机能够保证运输物品的疏松和分散性，如此可保证淋洗场5的废渣堆的疏松堆筑，从而废渣更易于淋洗。

淋洗场5上设置有导排盲沟和管道（图中未示出），淋洗场5地面上筑堆废渣堆6（废渣堆的筑堆高度为2~10m），废渣堆6上方设置喷淋装置7（喷淋管），淋洗场5按照危险废物填埋场的标准设置双层防渗结构（如：可按照《GB18598-2001危险废物填埋污染控制标准》和《危险废物安全填埋处置工程项目建设技术要求——环发（2004）75 号》等设置防渗结构），防止污染物的渗透；围绕废渣堆6设置有拦渣坝50，以防止淋洗中废渣滑落；以喷淋装置7通过设有泵（图中未示出）和阀门的管道与第一收集池8和第二收集池9的淋洗液出口连接；淋洗场5的导排盲沟和管道通过设有阀门的管道与第一收集池8和第二收集池9的淋洗液入口连接。

第一收集池8和第二收集池9通过设有泵（图中未示出）和阀门的管道与沉淀池11连通，沉淀池11的上清液通过设有泵（图中未示出）和阀门的管道分别连通第一收集池8和第二收集池9。

污泥池12通过设有泵（图中未示出）的管道与沉淀池11底部连通。

干燥装置14（压滤机），接收污泥池12的污泥并将其干燥。

加药装置13，通过管道连通第一收集池8和第二收集池9。

第一收集池8和第二收集池9中设有搅拌装置10。

本发明的含重金属的废渣或土壤的淋洗工艺，包括如下步骤：

1）含重金属的废渣或土壤从料仓1下口给料，经破碎机2破碎后，由第一运输装置31运送到筛分机4上进行筛分；

2）筛分机4的筛上产物由第二运输装置32运输返回破碎机2进行再破碎，筛分机4的筛下产物由第三运输装置33运输到淋洗场5进行堆筑，形成废渣堆6（废渣堆的筑堆高度为2~10m。根据废渣性质，可以选择一次性筑堆10m淋洗，也可以采用每批筑堆2~3m，完成一批淋洗后，再将合格废渣清理后继续筑堆淋洗）。淋洗场5按照危险废物填埋场的标准设置双层防渗结构（由于淋洗液重金属含量超标，为防止污染泄漏产生二次污染，需建设防渗系统，防渗系统的建设标准参考危险废物填埋场的建设要求，采用双层防渗结构），围绕废渣堆6设置有拦渣坝50，以防止淋洗中废渣滑落。

3）废渣堆上方布设喷淋装置7对废渣进行淋洗，喷淋装置7连接第一收集池8和第二收集池9的淋洗液出口，第一收集池8和第二收集池9含有淋洗剂溶液以提供淋洗液给喷淋装置（所用淋洗剂为经实验室确定的淋洗剂溶液；淋洗方式为在废渣堆体上布置喷液管路，采用喷淋或滴淋的方式进行，淋洗强度为10~40L/m²·h），淋洗后，淋洗液经淋洗场5设置的导排盲沟和管道流入第一收集池8和第二收集池9的淋洗液入口进行收集。

4）对第一收集池8内的淋洗液进行动态监测，当第一收集池8内的淋洗液的重金属含量不再增加时，关闭第一收集池8的淋洗液入口和淋洗液出口， 第二收集池9继续提供淋洗液给喷淋装置7且淋洗场5的导排盲沟和管道输送淋洗液给第二收集池9；

5）向第一收集池8中加入沉淀药剂，絮凝沉淀后泵送到沉淀池11进行沉淀；沉淀1小时后，沉淀池11的上清液输送回第一收集池8中，经补充淋洗药剂后作为淋洗液使用；沉淀池11中沉淀的污泥输送至污泥池12暂存，污泥经干燥装置14脱水后，输送至危险废物处置中心处理或经固化/稳定化处理后安全填埋。

6）开启第一收集池8的淋洗液入口和淋洗液出口同时关闭第二收集池9的淋洗液入口和淋洗液出口，向所述其余收集池中加入沉淀药剂，反应完成后，将所述其余收集池中的溶液引入沉淀池进行沉淀；沉淀池的上清液输送回所述其余收集池中，经补充淋洗药剂后作为淋洗液使用；沉淀池中沉淀的污泥脱水后，输送至危险废物处置中心处理或经固化/稳定化处理后安全填埋。

7）重复步骤4）~6），当动态监测到淋洗液中的重金属含量达标时，对废渣堆进行取样检测，按照相关验收标准要求进行浸出试验，当废渣浸出溶液中重金属含量达标时，停止淋洗。

以下以含铬废渣为例对本发明的工艺进行进一步说明：

实验室准备工作：现场取样到实验室进行检测分析及小试试验，在实验室对含铬废渣的渗透系数进行检测，并确定最佳淋洗剂、淋洗强度及淋洗周期等指标指导后期工程实施。实验中对某项目含铬建筑垃圾原样浸出（浸出方法参照项目验收要求的浸出标准），浸出液中六价铬含量为249.33mg/L，该含铬建筑垃圾渗透系数大于10^-3cm/s。通过小试实验综合考虑项目成本，最终确定淋洗剂为水溶液（pH值调节为3~5），含铬建筑垃圾破碎到粒度小于5cm，淋洗强度为30L/m²·h，淋洗处理18天后，对建筑垃圾取样，采用硫酸-硝酸法浸出，检测到浸出液中六价铬浓度低于0.5mg/L，达到项目验收标准。

淋洗场及溶液池建设：为防止污染泄漏产生二次污染，淋洗场及溶液池必须建设防渗系统，防渗系统的建设标准参考危险废物填埋场的建设要求，采用双层防渗结构。为实现含铬建筑垃圾与淋洗液的自动分离，在淋洗场内设置淋洗液的收集导排盲沟（含管道），其建设要求参照《生活垃圾填埋场防渗系统工程技术规范 CJJ112-2007》。实例项目需处理含铬建筑垃圾2万m³，设计废渣堆平均堆高3m，淋洗场建设占地面积1万m²。

物料准备：设置破碎筛分系统对含铬建筑垃圾进行预处理，破碎筛分系统采用闭路工艺流程，含铬建筑垃圾经破碎机2破碎后，由第一运输机（胶带运输机）31运到筛分机4上筛分，筛分机4的筛上产物由第二运输机（胶带运输机）32运输返回到破碎机2中进行再破碎，最终合格的物料控制为粒度小于5cm。

筑堆：筛分机4筛分符合要求的筛下产物由第三运输机（胶带运输机）33运输到淋洗场5上筑堆，以胶带运输机代替自卸车运输筑堆，确保废渣堆6的渗透系数大于10^-3cm/s。

淋洗系统设置及淋洗运行：在废渣堆6上的布置喷淋装置（管道）7，淋洗的方式可以选择喷淋或滴淋等形式，实例中采用喷淋，喷淋强度为30L/m²·h。淋洗剂贮存在第一收集池8和第二收集池9，两个收集池内的淋洗剂依次对废渣堆进行淋洗，穿过废渣堆的淋洗液经淋洗场5内设置的收集导排盲沟及管道输送到相应的收集池中。对收集池内的淋洗液进行动态监测，当第一收集池8内淋洗液六价铬含量不再增加（或增加缓慢）时，改由第二收集池9中的淋洗剂对废渣堆进行淋洗，如此依次循环进行。

废水处理：采用还原沉淀法对第一收集池8中的含铬废水进行处理，此时的第一收集池8作为废水处理的反应池。通过加药装置13向第一收集池8中加入焦亚硫酸钠，并调节pH为3~4，用搅拌装置10搅拌反应30min后，加入NaOH溶液调节pH为8~10，然后加入PAM并搅拌反应30min后泵送到沉淀池11中进行沉淀；沉淀1小时后将上清液泵送到第一收集池（兼作反应池）8中，经调节pH后作为淋洗剂循环使用。沉淀池11内的污泥泵送到污泥池12中暂存，待污泥贮存到一定量后，用干燥装置（压滤机）14脱水，产生的滤饼外运至危险废物处置中心处置。

动态监测：对收集池内的淋洗液进行动态监测，当监测到淋洗液中六价铬含量低于验收标准时，对废渣进行取样检测，当废渣浸出溶液中六价铬含量达到验收标准时，停止淋洗。

实例中采用本发明的淋洗修复工艺处理含铬建筑垃圾2万m³，运行1个月后检测到含铬建筑垃圾的浸出六价铬浓度低于0.5mg/L，达到验收标准。在较短的时间内完成了大量含铬建筑垃圾的处理，不受设备处理能力的限制，其淋洗周期只与其处理对象的浸出速度有关。本淋洗修复工艺操作简单，生产成本低，自动实现含铬建筑垃圾与淋洗液的分离，避免了二次污染的产生。

本发明针对需处理的含铬废渣量大且工期紧张的情况，能够快速高效的实现含铬废渣的修复目标，且处理规模不受设备处理能力的限制，并省去了传统工艺中必须的固液分离步骤，能够极大的缩短工期、节省成本、避免二次污染的产生。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种含重金属的废渣或土壤的淋洗工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1）含重金属的废渣或土壤经破碎机破碎后，由第一运输装置运送到筛分机上进行筛分；

2）筛分机的筛上产物由第二运输装置运输返回破碎机进行再破碎，筛分机的筛下产物由第三运输装置运输到淋洗场进行堆筑，形成废渣堆；

3）废渣堆上方布设喷淋装置对废渣进行淋洗，喷淋装置连接至少两个收集池的淋洗液出口，所述至少两个收集池含有淋洗剂溶液以提供淋洗液给喷淋装置，淋洗后，淋洗液经淋洗场设置的导排盲沟和收集导排管道流入所述至少两个收集池的淋洗液入口进行收集；

4）对所述至少两个收集池中的部分收集池内的淋洗液进行动态监测，当部分收集池内的淋洗液的重金属含量不再增加时，关闭部分收集池的淋洗液入口和淋洗液出口， 其余收集池继续提供淋洗液给喷淋装置且淋洗场的导排盲沟和管道输送淋洗液给其余收集池；

5）向所述部分收集池中加入沉淀药剂，反应完成后，将所述部分收集池中的溶液引入沉淀池进行沉淀；沉淀池的上清液输送回所述部分收集池中，补充淋洗药剂后作为淋洗液使用；

6）开启所述部分收集池的淋洗液入口和淋洗液出口同时关闭其余收集池的淋洗液入口和淋洗液出口，向所述其余收集池中加入沉淀药剂，反应完成后，将所述其余收集池中的溶液引入沉淀池进行沉淀；沉淀池的上清液输送回所述其余收集池中，经补充淋洗药剂后作为淋洗液使用；

7）重复步骤4）~6），当动态监测到淋洗液中的重金属含量达标时，对废渣堆进行取样检测，按照相关验收标准要求进行浸出试验，当废渣浸出溶液中重金属含量达标时，停止淋洗。

2.根据权利要求1所述的淋洗工艺，其特征在于，步骤5）~7）中的沉淀池中沉淀的污泥脱水后，输送至危险废物处置中心处理或经固化/稳定化处理后安全填埋。

3.根据权利要求1所述的淋洗工艺，其特征在于，废渣堆的筑堆高度为2~10m。

4.根据权利要求1所述的淋洗工艺，其特征在于，淋洗场按照危险废物填埋场的标准设置双层防渗结构。

5.根据权利要求1所述的淋洗工艺，其特征在于，步骤3）中的淋洗强度为10~40L/m²·h。

6.一种含重金属的废渣或土壤的淋洗装置，其特征在于，包括：破碎机、筛分机、淋洗场、喷淋装置、至少两个收集池和沉淀池，

其中，破碎机和筛分机之间设置有将破碎机的破碎产物运送至筛分机的第一运输装置和将筛分机的筛上产物运送至破碎机的第二运输装置；筛分机和淋洗场之间设置有将筛分机的筛上产物运送至淋洗场的第三运输装置；

淋洗场上设置有导排盲沟和收集导排管道，在淋洗场上筑堆废渣堆，废渣堆上方设置喷淋装置；喷淋装置通过设有阀门的管道与至少两个收集池的淋洗液出口连接；淋洗场的导排盲沟和管道通过设有阀门的管道与至少两个收集池的淋洗液入口连接；

至少两个收集池通过设有阀门的管道与沉淀池连通，沉淀池的上清液通过设有阀门的管道与至少两个收集池连通。

7.根据权利要求6所述的淋洗装置，其特征在于，所述第一运输装置、第二运输装置和第三运输装置是胶带运输机。

8.根据权利要求6所述的淋洗装置，其特征在于，淋洗场按照危险废物填埋场的标准设置双层防渗结构，所述至少两个收集池中设置有搅拌装置。

9.根据权利要求6所述的淋洗装置，其特征在于，还包括：加药装置，通过管道与所述至少两个收集池连通。

10.根据权利要求6所述的淋洗装置，其特征在于，还包括：通过管道与所述沉淀池底部连通的污泥池和用于干燥污泥的干燥装置。