CN108356067A - 一种利用焦粉吸附-矿物浮选修复焦化厂污染土壤的方法 - Google Patents

一种利用焦粉吸附-矿物浮选修复焦化厂污染土壤的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用焦粉吸附‑泡沫浮选修复焦化厂污染土壤的方法，先将土壤进行筛分，配以非离子表面活性剂和丙酮分别作为脱附剂和助脱剂，脱附土壤中的有机污染物并分离出大块土壤；接着利用分级旋流器组分离粗粒土壤；最后以细粒焦粉作为吸附剂，吸附从土壤中脱附的有机污染物，采用泡沫浮选工艺分离出细粒土壤，吸附有机物的焦粉返回焦化厂作为热源继续利用。本发明利用焦化厂产品中附加值较低的焦粉，有效地解决了焦化厂附近土壤的污染问题，使附加值较低的焦粉得到了高效利用。本发明具有流程简单、处理成本低、资源利用率高等优点。

Description

一种利用焦粉吸附-矿物浮选修复焦化厂污染土壤的方法
技术领域
本发明属于土壤修复技术领域，涉及一种焦化厂污染土壤修复的方法，具体涉及一种利用焦粉吸附-泡沫浮选修复焦化厂污染土壤的方法。
背景技术
近年来，我国的经济发展水平迅速提高，城市化进程加快，工业化的模式发生较大的改变，大量的工矿用地受到了较大的污染。污染程度最严重的是工业用地，其污染的范围比较集中，污染的深度达到底下数十米，地下水以及土壤都受到了严重的污染。土壤污染以后使得生物资源多样性日益减少，土地资源日益短缺，这严重威胁人体的健康、生态环境的稳定以及社会和谐等。虽然，我国虽然制定了相应的规范污染场地环境管理的文件，但是对环境土壤修复研究比较少，因此，对土壤污染修复情况进行研究具有重要的现实意义。
针对土壤修复问题，本发明对焦化厂土壤污染情况进行调查时发现，苯系物、多环芳烃是焦化厂中最重要的污染物，焦化厂在生产过程中通过有组织以及无组织的排放将污染物体排放到空气或土壤中，污染物迅速扩散，另外，在在储存、运输以及加工物料的过程中，物料渗漏从而造成土壤污染，遗漏的污染物料主要分布的车间包括：炼焦、煤气净化以及焦油产品回收车间，污染的土层主要位于0—5m的粉土层区域。对土壤的污染物进行实验研究，发现土壤中的多环芳烃含量的差异比较大。在观察地下水的污染物时，应着重关注苯的浓度。总之，在对焦化厂土壤修复过程中，要确定选择恰当的修复对策。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种利用焦粉吸附-泡沫浮选修复焦化厂污染土壤的方法，以实现焦化厂有机污染土壤的修复。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种利用焦粉吸附-泡沫浮选修复焦化厂污染土壤的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤a，将被焦化厂污染的土壤进行除杂与除铁，除去其中非土壤部分以及含铁物质，得到土壤物质；
步骤b，将所得到的土壤物质进行筛分，并在筛分过程中加入含有脱附剂以及助脱剂的循环水，将有机污染物从土壤中进行一级脱附，破碎筛分后的土壤进入后续处理，分离出粒径13mm及以上的大块土壤；其中，循环水中，脱附剂的浓度为100-300g/t，助脱剂的浓度为25-75g/t；
步骤c，再将步骤b破碎筛分后的土壤利用分级旋流器进行分级，分离出粒径6mm以上粗粒土壤，粒径小于等于6mm的细粒级的土壤进入下一步处理；
步骤d，将步骤c得到的细粒级土壤加入搅拌桶进行一级搅拌，并在其中通入与步骤b 相同的含有脱附剂和助脱剂的循环水以及外加超声波进行二级脱附；
步骤e，步骤d得到的产物中加入焦粉，进行二级搅拌，对土壤中的有机物进行吸附；步骤f，将步骤e的产物加入三级搅拌桶中，进行调浆，若吸附的有机物有对焦粉捕收以及对矿浆有气泡作用，则不需加入药剂，否则，需加入药剂，所加的药剂包括起泡剂、捕收剂；
步骤g，将步骤f得到的物料通入浮选柱；吸附有机物的细粒焦粉与气泡碰撞、粘附、升浮至液面处，得到泡沫产品以及浮选过后的矿浆；
步骤h，将步骤g得到的泡沫产品进行压滤、干燥，将压滤、干燥过后的焦粉作为热源继续利用；滤液以及离心液通入循环水系统进行重复利用；
步骤i，在步骤g得到的矿浆中加入凝聚剂与絮凝剂，通入浓缩池进行沉降浓缩；溢流进入循环系统，与循环水系统一起再利用；将尾流粒径小于等于6mm的细粒土壤送入压滤机进行脱水得到处理后产品；
步骤j，监测循环水池中脱附剂和助脱剂的浓度，若脱附剂的浓度低于100g/t，助脱剂的浓度低于25g/t，则配制含有脱附剂和助脱剂的水溶液加入其中，使脱附剂浓度恢复至100-300g/t，助脱剂浓度恢复至25-75g/t；
步骤k，如循环水量少于初始水量的80％，则需要加入清水。
进一步的，所述步骤b中，脱附剂为非离子表面活性剂Tween80、DNP10，阴离子捕收剂SDS，阳离子捕收剂CTAB的一种，或者为非离子表面活性剂TX-100和EDTA 的混合物。
进一步的，所述步骤b中，助脱剂为丙酮。
进一步的，所述步骤e中，所加入的焦粉的质量百分比浓度为1％-5％，焦粉的粒径小于等于0.5mm，比表面积为15-100m2/g。
进一步的，所述步骤f中，起泡剂为杂醇或仲辛醇类物质，捕收剂为非极性烃类油.
进一步的，所述步骤f中，捕收剂的加入量为0-3kg/t，起泡剂的加入量为0-0.6kg/t。
进一步的，所述步骤i中的凝聚剂为三氯化铁，絮凝剂为聚硅酸铁，其中，絮凝剂的加入量为10-30g/t，凝聚剂的加入量为1-5g/t。
本发明的有益效果为：本发明利用焦化厂产品中附加值较低的细粒焦粉作为吸附剂，这种吸附剂廉价易得，并且吸附过后作为热源可直接进行利用。此外，本发明对吸附过后的细粒焦粉和土壤利用泡沫浮选的方法进行分离回收。处理过后的土壤可以达到脱附有机物的效果。
本发明将选矿技术运用到污染土壤修复，工艺流程简单，实现土壤修复的产业化。利用焦粉吸附土壤中有机物，成功的将富集在土壤中的污染物转移到碳基材料中，并且吸附效率高，有机物的去除率好。
所用焦粉来自于污染源焦化厂附加值较低的产品，使其得到了高效利用。采用浮选技术将吸附完有机物的焦粉进行回收，充分利用焦粉易浮的性能。使用过后的吸附材料可以直接作为热源继续利用。具有流程简单、处理成本低、资源利用率高、没有二次污染，环境友好等优点。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明所用的焦粉的SEM图片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示为发明的工艺流程图，本发明的一种利用焦粉吸附-泡沫浮选修复焦化厂污染土壤的方法，包括以下步骤：
步骤a，将被焦化厂污染的土壤进行除杂与除铁，除去其中非土壤部分以及含铁物质。
步骤b，将所得到的土壤物质进行筛分，并在筛分过程中加入含有脱附剂以及助脱剂的循环水，将有机污染物从土壤中进行一级脱附，破碎筛分后的土壤进入后续处理，分离出粒径13mm以上的大块土壤，破碎筛分后的土壤为粒径小于等于13mm的土壤，作为这一步的产物；其中，脱附剂为非离子表面活性剂Tween80、DNP10，阴离子捕收剂SDS，阳离子捕收剂CTAB的一种，或者为非离子表面活性剂TX-100和EDTA的混合物；助脱剂为丙酮；循环水中，脱附剂的浓度为100-300g/t，助脱剂的浓度为25-75g/t；
步骤c，再将步骤b破碎筛分后的土壤(即上一步得到的粒径小于等于13mm的土壤)利用分级旋流器进行分级，分离出粒径6mm以上的粗粒土壤，粒径小于等于6mm 的细粒级的土壤进入下一步处理；
步骤d，将步骤c得到的细粒级土壤加入搅拌桶进行一级搅拌，并在其中通入与步骤b相同的含有脱附剂和助脱剂的循环水以及外加超声波进行二级脱附；
步骤e，步骤d得到的产物中加入焦粉，进行二级搅拌，对土壤中的有机物进行吸附；其中，所加入的焦粉的质量百分比浓度为1％-5％，焦粉的粒径小于等于0.5mm，比表面积为15-100m2/g；焦粉SEM图片如图2所示；
步骤f，将步骤e的产物加入三级搅拌桶中，进行调浆，若吸附的有机物有对焦粉捕收以及对矿浆有气泡作用，则不需加入药剂，否则，需加入药剂，所加的药剂包括起泡剂、捕收剂；其中，起泡剂为杂醇或仲辛醇类物质，捕收剂为非极性烃类油；捕收剂的加入量为0-3kg/t，起泡剂的加入量为0-0.6kg/t
步骤g，将步骤f得到的物料通入浮选柱；吸附有机物的细粒焦粉与气泡碰撞、粘附、升浮至液面处，得到泡沫产品以及浮选过后的矿浆；
步骤h，将步骤g得到的泡沫产品进行压滤、干燥，将压滤、干燥过后的焦粉作为热源继续利用；滤液以及离心液通入循环水系统进行重复利用；
步骤i，在步骤g得到的矿浆中加入凝聚剂与絮凝剂，通入浓缩池进行沉降浓缩；溢流进入循环系统，与循环水系统一起再利用；将尾流粒径小于等于6mm的细粒土壤送入压滤机进行脱水得到处理后产品；其中，凝聚剂为三氯化铁，絮凝剂为聚硅酸铁PSAF；絮凝剂的加入量为10-30g/t，凝聚剂的加入量为1-5g/t；
步骤j，监测循环水池中脱附剂和助脱剂的浓度，若脱附剂的浓度低于100g/t，助脱剂的浓度低于25g/t，则配制含有浓度大于100g/t的脱附剂和浓度大于25g/t的助脱剂的水溶液加入其中，使脱附剂浓度恢复至100-300g/t，助脱剂浓度恢复至25-75g/t；
步骤k，如循环水量少于初始水量的80％，则需要加入清水。
上述步骤中，输送、循环水、补水、检测、控制、电气等是常规技术，这里不再叙述。
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例
污染源土壤来自徐州某焦化厂周边1km以内地区土壤，将所得到的土壤物质进行筛分，并在筛分过程中加入不同浓度的含有脱附剂CTAB以及助脱剂丙酮的循环水，然后有机污染物从土壤中进行一级脱附，破碎筛分后的土壤进入后续处理，分离出粒径13mm 以上的大块土壤；再将破碎筛分后的土壤利用分级旋流器进行分级，分离出粒径6mm 以上粗粒土壤，粒径小于等于6mm的细粒级土壤进入下一步处理；将细粒级土壤加入搅拌桶进行一级搅拌，并在其中通入含有之前步骤相同浓度脱附剂和助脱剂的循环水，以及外加超声波进行二级脱附；得到的产物中加入不同体积分数的细粒焦粉，细粒焦粉的粒径小于等于0.5mm，之后进行二级搅拌，对土壤中的有机物进行吸附；得到的产物加入三级搅拌桶中，进行调浆加药，所用的起泡剂为杂醇，加入量为0.2kg/t，所加入的捕收剂为柴油，加入量为0.6kg/t，将得到的物料通入浮选柱；吸附有机物的焦粉与气泡碰撞、粘附、升浮至液面处，得到泡沫产品以及浮选过后的矿浆；泡沫产品进行压滤、干燥，将压滤、干燥过后的焦粉作为热源继续利用；滤液以及离心液通入循环水系统进行重复利用；得到的矿浆中加入凝聚剂三氯化铁，加入浓度为2.0g/t与絮凝剂聚硅酸铁 PSAF，加入浓度为15g/t，通入浓缩池进行沉降浓缩；溢流进入循环系统，与循环水系统一起再利用；将尾流0-6mm的细粒土壤送入压滤机进行脱水得到处理后产品。
实验探究结果如下表1所示：
表1
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种利用焦粉吸附-泡沫浮选修复焦化厂污染土壤的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤a，将被焦化厂污染的土壤进行除杂与除铁，除去其中非土壤部分以及含铁物质，得到土壤物质；
步骤b，将步骤a所得到的土壤物质进行筛分，并在筛分过程中加入含有脱附剂以及助脱剂的循环水，将有机污染物从土壤中进行一级脱附，破碎筛分后的土壤进入后续处理，分离出粒径13mm以上的大块土壤；其中，循环水中，脱附剂的浓度为100-300g/t，助脱剂的浓度为25-75g/t；
步骤c，再将步骤b破碎筛分后的土壤利用分级旋流器进行分级，分离出粒径6mm以上粗粒土壤，粒径小于等于6mm的细粒级土壤进入下一步处理；
步骤d，将步骤c得到的细粒级土壤加入搅拌桶进行一级搅拌，并在其中通入与步骤b相同的含有脱附剂和助脱剂的循环水以及外加超声波进行二级脱附；
步骤e，步骤d得到的产物中加入焦粉，进行二级搅拌，对土壤中的有机物进行吸附；
步骤f，将步骤e的产物加入三级搅拌桶中，进行调浆，若吸附的有机物有对焦粉捕收以及对矿浆有气泡作用，则不需加入药剂，否则，需加入药剂，所加的药剂包括起泡剂、捕收剂；
步骤g，将步骤f得到的物料通入浮选柱；吸附有机物的细粒焦粉与气泡碰撞、粘附、升浮至液面处，得到泡沫产品以及浮选过后的矿浆；
步骤h，将步骤g得到的泡沫产品进行压滤、干燥，将压滤、干燥过后的焦粉作为热源继续利用；滤液以及离心液通入循环水系统进行重复利用；
步骤i，在步骤g得到的矿浆中加入凝聚剂与絮凝剂，通入浓缩池进行沉降浓缩；溢流进入循环系统，与循环水系统一起再利用；将尾流粒径小于等于6mm的细粒土壤送入压滤机进行脱水得到处理后产品；
步骤j，监测循环水池中脱附剂和助脱剂的浓度，若脱附剂的浓度低于100g/t，助脱剂的浓度低于25g/t，则配制含有脱附剂和助脱剂的水溶液加入其中，使脱附剂浓度恢复至100-300g/t，助脱剂浓度恢复至25-75g/t；
步骤k，如循环水量少于初始水量的80％，则需要加入清水。
2.根据权利要1所述的利用焦粉吸附-泡沫浮选修复焦化厂污染土壤的方法，其特征在于：所述步骤b中，脱附剂为非离子表面活性剂Tween80、DNP10，阴离子捕收剂SDS，阳离子捕收剂CTAB的一种，或者为非离子表面活性剂TX-100和EDTA的混合物。
3.根据权利要1所述的利用焦粉吸附-泡沫浮选修复焦化厂污染土壤的方法，其特征在于：所述步骤b中，助脱剂为丙酮。
4.根据权利要1所述的利用焦粉吸附-泡沫浮选修复焦化厂污染土壤的方法，其特征在于：所述步骤e中，所加入的焦粉的质量百分比浓度为1％-5％，焦粉的粒径小于等于0.5mm，比表面积为15-100m2/g。
5.根据权利要1所述的利用焦粉吸附-泡沫浮选修复焦化厂污染土壤的方法，其特征在于：所述步骤f中，起泡剂为杂醇或仲辛醇类物质，捕收剂为非极性烃类油。
6.根据权利要1或5所述的利用焦粉吸附-泡沫浮选修复焦化厂污染土壤的方法，其特征在于：所述步骤f中，捕收剂的加入量为0-3kg/t，起泡剂的加入量为0-0.6kg/t。
7.根据权利要1所述的利用焦粉吸附-泡沫浮选修复焦化厂污染土壤的方法，其特征在于：所述步骤i中，凝聚剂为三氯化铁，絮凝剂为聚硅酸铁。
8.根据权利要1或7所述的利用焦粉吸附-泡沫浮选修复焦化厂污染土壤的方法，其特征在于：所述步骤i中，絮凝剂的加入量为10-30g/t，凝聚剂的加入量为1-5g/t。
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