CN108672483A - 有机无机复合污染土壤的流体输送反应一体化修复方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有机无机复合污染土壤的流体输送反应一体化修复方法，在配料系统中，将有机无机复合污染土壤制成浆液后，利用螺杆泵将土壤浆液输入到管路反应系统中。在管路反应系统中，主管路的不同位置设置有多个旁路。在土壤浆液流动过程中，药剂通过加药旁路注入主管路，与管路中流动的土壤浆液混合，和其中的复合物污染物进行反应，将污染物降解或固化，从而实现土壤修复的目的。出管路的浆液进入固液分离系统，利用固液分离设备实现固液分离。其中，分离后的土壤风干后回填或造粒，分离后的液体处理后循环至配料系统回用。该方法具有操作简单，成本低廉，高效节能的优点。

Description

有机无机复合污染土壤的流体输送反应一体化修复方法和 系统

技术领域

本发明涉及有机无机复合污染土壤修复工艺和设备领域，具体涉及混合，流 体输送，化学反应，固液分离等操作过程。

技术背景

土壤污染问题给人类健康和生态安全带来的危害日益凸显，已经不容忽视。 《全国土壤污染状况调查公报》(2014年)显示，我国土壤污染总超标率高达 16.1％。土壤修复行动刻不容缓。目前针对有机污染土壤，开发的技术方法有热 脱附，土壤气相抽提，化学氧化，土壤淋洗，生物修复等。针对有机污染土壤开 发的技术有稳定固化，电动修复以及植物修复等。然而，对于有机无机复合土壤， 现有的单一方法往往不能有效修复。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机无机复合污染土壤的流体输送反应一体修复 方法。该方法将复合污染土壤与液体混合配制成浆液，在螺杆泵的作用下将泥浆 输送至反应主管路中。主管路的不同位置处设置有加药旁路。药剂通过旁路注入 反应主管路后，利用泥浆在管路中的流动特性，和泥浆混合均匀，与其中的有机 无机污染物之间充分反应，从而实现污染物的降解或固定。该方法具有操作简单， 成本低廉以及绿色高效的特点。

本发明的技术如下：

一种有机无机复合污染土壤的流体输送反应一体化修复方法，其特征在于： 包括配料系统、管路反应系统以及固液分离系统；其中，有机无机混合污染土壤 在配料系统中配制成土壤浆液后经螺杆泵打入主管路；主管路反应系统中，药剂 通过加药旁路注入到主管路中，药剂与土壤浆液在主管路中发生反应，将土壤中 的污染物降解或固化；经过主管路反应系统处理的土壤浆液送至固液分离系统进 行分离；分离后的土壤干燥后进行回填或造粒，分离后的液体经处理后进行回用。

而且，所述有机无机复合污染土壤中污染物包含有机污染物、重金属污染物、 盐等的一类或多类混合物。

而且，所述土壤浆液的液固体积比为1:1～10:1。

而且，所述土壤浆液由螺杆泵打入主管路，主管路中浆液流速范围为 0.05～2m/s。

而且，主管路不同位置设置有加药旁路，用于注入药剂。

而且，所述药剂包括有机溶剂、氧化剂和重金属稳定剂等的一种或几种的混 合物。

而且，所述药剂的加入量为土壤有机物质量含量的0.01～5倍。

而且，主管路设有加热管套，操作过程中温度区间为0～150℃。

而且，固液分离系统包括板框压滤机、离心机、沉降槽、土工管带。

一种有机无机复合污染土壤的流体输送反应一体修系统，其特征在于：包括 打浆槽，螺杆泵，反应主管路，药剂储罐，过滤机，打浆槽的出料口通过螺杆泵 连接主管路进料口，主管路出料口连接过滤机，过滤机的液体出口连接液体处理 池，液体处理池通过回收管道连接打浆槽，主管路并联连通多个药剂储罐。

与现有有机无机复合污染土壤相比，该发明的独到之处有：

1、有机污染物和无机污染物能够在同一设备中同时进行处理，能够显著缩 短修复周期，减少设备投资；

2、土壤制浆后，在管道输运过程中实现药剂与污染物的混合反应。避免了 传统的机械搅拌，从而降低修复过程能耗。

3、在土壤浆液流动过程中，药剂通过加药旁路注入主管路，与管路中流动 的土壤浆液混合，和其中的复合物污染物进行反应，将污染物降解或固化，从而 实现土壤修复的目的。出管路的浆液进入固液分离系统，利用固液分离设备实现 固液分离。其中，分离后的土壤风干后回填或造粒，分离后的液体处理后循环至 配料系统回用。该方法具有操作简单，成本低廉，高效节能的优点。

附图说明

图1一种有机无机复合污染土壤的修复系统示意图。

1、污染土壤，2、溶剂(或新鲜水)，3、打浆槽，4、螺杆泵，5、反应主管 路6-9、药剂储罐，10、板框压滤机，11、土壤颗粒，12、液体处理池，13、水 或溶剂循环。

具体实施方式

下面结合附图对本发明涉及的技术和设备运行特性进行进一步说明。

一种有机无机复合污染土壤的流体输送反应一体修复方法，主要包括配料系 统，管路反应系统，固液分离系统。在配料系统中，有机无机复合污染土壤和液 体在打浆槽中进行混合，制备成混合浆液，液固比为1～10:1.推荐是2-10:1。

出打浆槽的浆液在螺杆泵的作用下输送至管路反应系统。在管路反应系统中， 主管路中浆液流速为0.05～0.5m/s。主管路上设置有多个加药旁路，主管路内衬 采用防腐处理，以防止药剂对主管路管材的腐蚀。此外，主管路上设有加热管套， 加热温度区间为0～80℃。在土壤浆液输送过程中，药剂(包括稳定剂或氧化剂 等但不限于此)从加药旁路注入主管路，与土壤浆液中的复合污染物充分反应， 使得其中的污染物降解或稳定，从未达到土壤修复的目的。

主管路反应系统的土壤泥浆输送至固液分离系统，利用固液分离设备(包括 板框压滤机，离心机，沉降槽，土工管袋等但不限于此)实现固液分离。分离后 的土壤干燥后回填或造粒。分离后的液体经处理循环至配料系统重复利用。

一种有机无机复合污染土壤的流体输送反应一体修系统，主要包括配料系统， 主管路反应系统和固液分离系统。主要的设备包括打浆槽3，螺杆泵4，反应主 管路5，药剂储罐(6、7、8、9)，板框过滤机10，打浆槽的出料口通过螺杆泵 连接主管路进料口，主管路出料口连接板框过滤机，板框过滤机的液体出口连接 液体处理池，液体处理池通过回收管道13连接打浆槽。打浆槽上设置有土壤入 口和溶剂入口，主管路并联连通多个药剂储罐。

在配料系统中，污染土壤和液体在打浆槽中混合配制成土壤浆液。在螺杆泵 的作用下，土壤浆液进入反应主管路。在反应管路上设置有多个加药旁路，药剂 储罐中药剂经加料旁路进入反应主管路与土壤浆液混合，将其中的污染物降解或 固化。处理后的土壤浆液进入固液分离系统。在固液分离系统中，泥浆固液分离 设备进行脱水。脱水后的土壤干燥后回填或造粒。分离出的液体进处理后循环至 配料系统进行回用。

实施例1

某焦化厂污染土壤中为粘性土壤，主要污染物为重金属铬(CrⅥ)和苯系物 (苯，甲苯，乙苯)，采用所述的有机无机复合污染土壤修复方法进行处理。

在配料系统中，污染土壤和水混合制备土壤浆液，液固体积比为5:1。其中， 水流量为60m³/h。混合后的浆料在螺杆泵的作用下进入管路反应系统。

在管路反应系统中，土壤泥浆在反应管路中的流速为0.05～0.08m/s，。反应 管路总长度为70m，管路上设置4个(1#，2#，3#，4#)加料旁路，每个旁路加 料点之间间隔15m。其中1#和2#加料旁路加入重金属稳定剂(主要成分为 FeSO₄·7H₂O)，3#和4#加料旁路加入氧化剂(主要成分为芬顿试剂，即H₂O₂和 Fe²⁺的混合溶液)。在泥浆输送过程中，药剂与土壤中的污染物充分反应，将污 染物降解或稳定固化。处理后的土壤，金属铬(Cr,Cr)浸出浓度低于10mg/kg， 苯系物含量低于1mg/kg。

在固液分离系统中，反应后的土壤浆液进入板框压滤机进行固液分离，分离 出的土壤滤饼干燥后回填。分离出的液体进入水处理池，经过处理后循环至配料 系统回用。

实施例2

某危化品储运库发生爆炸，导致危化品泄漏，造成土壤污染。经分析土壤类 型为砂性土壤，主要污染物为氰化钠和甲基叔丁基醚，采用所述的有机无机复合 污染土壤修复方法进行处理。

在配料系统中，污染土壤和水混合制成浆液，液固体积比为2:1。其中，水 流量为90m³/h。混合后的浆料在螺杆泵的作用下进入管路反应系统。

在管路反应系统中，土壤泥浆在反应管路中的流速为0.3～0.5m/s，。反应管 路总长度为50m，管路上设置3个(1#，2#，3#)加料旁路，每个旁路加料点之 间间隔10m。其中1#加料旁路加入过氧化氢，将土壤中的氰化钠氧化。2#和3# 加料旁路加入氧化剂(主要成分为臭氧)。在泥浆输送过程中，药剂与土壤中的 污染物充分反应，将污染物降解。处理后的土壤中氰化钠浓度低于0.5mg/kg，甲 基叔丁基醚浓度低于10mg/kg。

在固液分离系统中，反应后的土壤浆液进入工程管袋进行固液分离，分离出 的土壤滤饼干燥后回填。分离出的液体进入水处理池处理后循环至配料系统回用。

实施例3

某油田开采过程中产生了大量的钻井岩屑固废。经分析土壤类型为黏性土壤， 主要污染物为重金属铬(CrⅥ)和原油，采用所述的有机无机复合污染土壤修复 方法进行处理。

在配料系统中，污染土壤和可逆溶剂(N,N二甲基环己胺)混合制备成浆液， 液固体积比为4:1。其中，可逆溶剂流量为150m³/h。混合后的浆料在螺杆泵的 作用下进入管路反应系统。

在管路反应系统中，土壤泥浆在反应管路中的流速为0.08～0.1m/s。反应管 路总长度为120m，管路上设置3个(1#，2#，3#)加料旁路，每个旁路加料点 之间间隔10m。1#，2#和3#加料旁路加入重金属稳定剂(主要成分为主要成分 为FeSO₄·7H₂O)。在泥浆输送过程中，保持管路中浆液温度为70℃，使得药剂 与土壤中的污染物充分反应。

在固液分离系统中，反应后的土壤浆液进入板框压滤机进行固液分离，分离 出的土壤滤饼干燥后排放。分离出的液体进入液体处理池，并向其中通入二氧化 碳，实现油水分离。分离后的水相通入适量的氮气后循环至配料系统回用。通过 以上处理，钻井岩屑中金属铬含量低于8mg/kg，土壤含油率油含量低于0.5％。

实施例4

某油田开采过程中产生了大量的钻井岩屑固废。经分析土壤类型为黏性土壤， 主要污染物为重金属铬(CrⅥ)和原油(含油量25.4％)，采用所述的有机无机复 合污染土壤修复方法进行处理。

在配料系统中，污染土壤和有机溶剂(如甲苯)混合制备成浆液，液固体积 比为2.5:1(溶剂与有机污染物比例约为10:1)。其中，溶剂流量为100m³/h。混 合后的浆料在螺杆泵的作用下进入管路反应系统。

在管路反应系统中，土壤泥浆在反应管路中的流速为1～1.5m/s。管路上设置 3个(1#，2#，3#)加料旁路，每个旁路加料点之间间隔10m。1#，2#和3#加料 旁路加入重金属稳定剂(主要成分为主要成分为FeSO₄·7H₂O)。在泥浆输送过程 中，保持管路中浆液温度为70℃，使得药剂与土壤中的污染物充分反应。

在固液分离系统中，反应后的土壤浆液进入板框压滤机进行固液分离，分离 出的土壤滤饼干燥后排放。分离出的液体进入液体处理池，实现油水分离。分离 后的水相通入适量的氮气后循环至配料系统回用。通过以上处理，钻井岩屑中金 属铬含量低于4mg/kg，土壤含油率油含量低于0.3％。

本发明提出的一种有机无机复合污染土壤的流体输送反应一体修复方法已 通过实施案例进行描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围 内对本文所述的结构和设备进行改动和适当变更与组合来实现本发明技术。特别 需要指出，所有类似的替换和改动对本领域的技术人员来说是显而易见的，他们 都被视为包括在本发明精神、范围和内容。

Claims (5)

1.一种有机无机复合污染土壤的流体输送反应一体化修复系统，其特征在于：包括配料系统、管路反应系统以及固液分离系统；其中，有机无机混合污染土壤在配料系统中配制成土壤浆液后经螺杆泵打入主管路；主管路反应系统中，药剂通过加药旁路注入到主管路中，药剂与土壤浆液在主管路中发生反应，将土壤中的污染物降解或固化；经过主管路反应系统处理的土壤浆液送至固液分离系统进行分离；分离后的土壤干燥后进行回填或造粒，分离后的液体经处理后进行回用。

2.根据权利要求1所述的有机无机复合污染土壤的流体输送反应一体化修复系统，其特征在于：所述土壤浆液由螺杆泵打入主管路，主管路中浆液流速范围为0.05～2m/s。

3.根据权利要求1所述的有机无机复合污染土壤的流体输送反应一体化修复系统，其特征在于：包括打浆槽，螺杆泵，反应主管路，药剂储罐，过滤机，打浆槽的出料口通过螺杆泵连接主管路进料口，主管路出料口连接过滤机，过滤机的液体出口连接液体处理池，液体处理池通过回收管道连接打浆槽，主管路并联连通多个药剂储罐。

4.根据权利要求1所述的有机无机复合污染土壤的流体输送反应一体化修复系统，其特征在于：所述固液分离系统包括板框压滤机、离心机、沉降槽。

5.根据权利要求1所述的有机无机复合污染土壤的流体输送反应一体化修复系统，其特征在于：：主管路不同位置设置有加药旁路，用于注入药剂。