CN109013683B - 一种受重金属污染土壤的土壤修复装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种受重金属污染土壤的土壤修复装置，将受污染土壤挖掘后利用自来水配制成泥浆，将泥浆通入淋洗罐中，然后向泥浆中投加淋洗药剂进行淋洗，淋洗后的土壤进行泥水分离，分离后的土壤进入干湿混合器，与污泥脱水干化装置产出的污泥混合后，排出进行好氧堆肥，最终形成富含有机质的土壤，可以回填到污染区域或者作为营养土壤进行出售。

Description

一种受重金属污染土壤的土壤修复装置

技术领域

本发明涉及一种土壤修复装置，具体涉及一种受重金属污染土壤的土壤修复装置。

背景技术

当前治理重金属污染问题已成为全球亟待解决的一个环境问题。其中水污染主要指水体(包括河流、湖泊、水库、海洋以及工业用水、排放水和生活饮用水等)遭到重金属类污染物的污染，包括镉、铅、汞、铬、砷等，污染来源主要是工业废水，如选矿厂、电镀厂、钢铁厂等排放的废水。

土壤中的重金属除本身含有的重金属外，其余则是由于污染使重金属进入土壤中。土壤重金属污染主要来自3各方面：大气中重金属的沉降，例如，工业生产排放的废气、含铅汽车尾气等通过自然沉降和雨淋沉降进入土壤；采用含重金属的污水进行灌溉，导致土壤重Cd、As、Cu等含量的增加；另外，日常生活用的塑料簿膜、农业应用的化肥农药也导致土壤污染。

化学方法会对土壤性质产生破坏性影响，土壤中氮、磷及有机质随着淋洗等步骤流失，难以作为正常土壤回填，若大面积使用，难免造成水土流失现象产生。

近年来，植物修复技术在重金属污染修复方面已成为研究热点之一，相对于其它修复技术，它具有费用低、易于操作管理、不产生二次污染等特点，但是目前发现的大多数重金属富集植物繁殖能力弱、生长缓慢、地上部生物量小等，在实际应用中受到限制；加之土壤中大部分重金属呈与固相结合且难于被修复植物吸收利用的状态，造成修复效率的低下以及修复时间较长，不适合长久的发展和使用。

为此，在不影响土壤持续使用的前提下，我们提供一种受重金属污染土壤的土壤修复装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种受重金属污染土壤的土壤修复装置，将受污染土壤挖掘后利用自来水配制成泥浆，将泥浆通入淋洗罐中，然后向泥浆中投加淋洗药剂进行淋洗，淋洗后的土壤进行泥水分离，分离后的土壤进入干湿混合器，与污泥脱水干化装置产出的污泥混合后，排出进行好氧堆肥，最终形成富含有机质的土壤，可以回填到污染区域或者作为营养土壤进行出售。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

本土壤修复装置，包括泥浆罐1、淋洗罐2、干湿混合器3、污泥脱水干化装置4；底座5以及泥浆进管601、泥浆回流管602、污泥双向管603、淋洗污泥出泥管604、污泥脱水干化污泥管605；

待处理土壤投加入泥浆罐1中，泥浆制备完成后，通过泥浆进管601进入淋洗罐中进行淋洗，淋洗后的污泥通过淋洗污泥出泥管604排入干湿污泥混合器3；

经过污泥脱水干化装置处理后的剩余污泥经过脱水干化污泥管605进入干湿污泥混合器3与淋洗后的污泥进行混合，混均后的污泥排出。

进一步地，所述淋洗罐内上部设置横置式滤网一202，设置在淋洗罐顶部的泥浆进管201将泥浆通入淋洗罐时，滤网一对其进行初步过滤，在滤网一的下方设置有柱状筛网209，所述柱状筛网顶部开口，所述开口为上大下小的喇叭状，用于承接经滤网一过滤的泥浆，所述柱状筛网中由上至下设置若干横置筛网，对泥浆进行逐层过滤，实现泥浆颗粒分级淋洗，所述淋洗罐上部设置搅拌装置205，所述搅拌装置的桨叶设置在柱状筛网内部；所述淋洗罐底部设置柱状筛网驱动装置208用于驱动柱状筛网的转动；

进一步地，所述淋洗罐顶盖与滤网一之间设置加药管206，所述柱状筛网中设置的若干横置筛网对应设置若干出泥管207，用于分级排出经过淋洗的泥浆进入淋洗污泥出泥管604中；所述出泥管207上设置检测装置，用于检测污泥中污染物浓度；

进一步地，所述筛网一孔径为10-20mm；

进一步地，所述若干横置筛网包括筛网二203、筛网三204；所述筛网二孔径为2mm-10mm、筛网三孔径为0.5mm-2mm，柱状筛网孔径小于0.5mm；

进一步地，所述检测装置检测后的污染物浓度满足后续处理工序，经过淋洗污泥出泥管604将合格泥浆经混合污泥进泥管603通入干湿混合器3中，在合格泥浆进入干湿混合器3的同时，将经过污泥脱水干化装置处理后的剩余污泥经过脱水干化污泥管605通入干湿混合器3中，实现合格泥浆和剩余污泥的混合。所述干湿混合器中设置搅拌器301，所述搅拌器301设置多个搅拌桨叶；

所述淋洗罐内设置的横置筛网的孔径由上至下逐步变小，所述淋洗罐底部为锥形底，且锥形底设置出泥管连通淋洗污泥出泥管604，所述锥形底设置的出泥管上设置检测装置；

进一步地，所述检测装置检测污泥中污染物浓度不符合后续浓度要求，则将不合格泥浆经淋洗污泥出泥管604通入泥浆回流管602中回流至泥浆进管201进行进一步淋洗处理；

进一步地，污染土壤与剩余污泥按照干重1:1比例混合；

进一步地，所述土壤修复装置设置有自控系统，所述自控系统包括：设置在泥浆罐、淋洗罐、干湿混合器及污泥脱水干化装置上水分测定仪、温度仪，自控系统连接加药管206上的加药装置；所述泥浆进管601、泥浆回流管602、混合污泥进泥管603、淋洗污泥出泥管604、设置有污泥泵以及脱水干化污泥管605上设置螺旋出泥设备；所述自控系统包括信号输出控制单元，信号输出控制单元经过数据分析后对污泥泵、加药装置、螺旋出泥设备进行控制，自控系统通过多个测定指标实现对土壤修复装置的自动控制；

进一步地，依据受污染的重金属元素种类，选用不同的淋洗剂种类和浓度：对含有Cd、Cu、Pb或Zn的土壤，采用浓度为0.05mol/L的有机络合剂EDTA来淋洗，然后再添加浓度为0.1-0.3mol/L的柠檬酸淋洗；对含有As的土壤，先加入浓度0.05-0.15mol/L的有机络合剂EDTA淋洗，然后再添加浓度0.20-0.30mol/L的草酸淋洗；对含有汞的土壤，采用浓度0.2mol/L的有机络合剂EDTA、浓度0.15-0.23mol/L的草酸、0.1-0.25mol/LKI溶液三种淋洗剂按顺序淋洗。

进一步地，所述淋洗罐顶部设置富含有重金属的淋洗液，并进行重金属回收处理；并回收淋洗液通入加药管加药。

由以上方案可见，本发明是一种以土壤淋洗及剩余污泥混合堆肥实现土壤重金属去除并提高土壤有机质含量的装置，可广泛应用于受重金属污染的土壤修复场地。与传统处理工艺相比，具有如下优势：

1、以土壤淋洗为核心，结合剩余污泥脱水干化后的剩余污泥，将混合后的泥浆和污泥进行堆肥处理，既可以降低泥浆水分含量，还可以提高土壤有机质含量和土壤肥力；

2、堆肥处理过程中，可以有效降低混合物的水分、有害微生物活性，大幅度降低了后续泥浆脱水的脱水工艺的功耗，处理效率得到了显著的提高；

3、工艺运行过程中，只需投加淋洗剂这些较为廉价的药剂，运行成本低，经济性好；

4、EDTA作为化学淋洗剂，在较大的pH值范围内能和土壤中的绝大多数阳离子重金属形成络合物，大大增加重金属的去除率，同时对底泥的理化性质影响较小。EDTA具有低生物可降解性，可以回收并重复利用。当含有多种重金属时，利用EDTA对Cd、Cu、Pb、Zn的去除，草酸对As、Cd、Cu、Zn的去除，KI对汞的去除来实现对污染底泥各种重金属的修复。

此外，该装置可以模块化组装，将底座设置在机动车车厢上，可以依据土壤污染状况移动化处理，大大提高了装备机动能力，且不会对周边环境造成二次污染。

附图说明

图1为本发明土壤修复装置示意图；

图2为柱状筛网示意图：

1泥浆罐；2淋洗罐；201泥浆进管；202筛网一；203筛网二；204筛网三；205；搅拌装置；206加药管；207出泥管；208柱状筛网驱动装置；209柱状筛网；3干湿混合器；301搅拌器；4污泥脱水干化装置；5底座；601泥浆进管；602泥浆回流管；603混合污泥进泥管；604淋洗污泥出泥管；605脱水干化污泥管。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”，“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

实施例1

参阅图1，本发明包括泥浆罐1、淋洗罐2、干湿混合器3、污泥脱水干化装置4；底座5以及泥浆进管601、泥浆回流管602、污泥双向管603、淋洗污泥出泥管604、污泥脱水干化污泥管605；待处理土壤投加入泥浆罐1中，泥浆制备完成后，通过泥浆进管601进入淋洗罐中进行淋洗，淋洗后的污泥通过淋洗污泥出泥管604排入干湿污泥混合器3；经过污泥脱水干化装置处理后的剩余污泥经过脱水干化污泥管605进入干湿污泥混合器3与淋洗后的污泥进行混合，混均后的污泥排出；

所述淋洗罐内上部设置横置式滤网一202，设置在淋洗罐顶部的泥浆进管201将泥浆通入淋洗罐时，滤网一对其进行初步过滤，在滤网一的下方设置有柱状筛网209，所述柱状筛网顶部开口，所述开口为上大下小的喇叭状，用于承接经滤网一过滤的泥浆，所述柱状筛网中由上至下设置若干横置筛网，对泥浆进行逐层过滤，实现泥浆颗粒分级淋洗，所述淋洗罐上部设置搅拌装置205，所述搅拌装置的桨叶设置在柱状筛网内部；所述淋洗罐底部设置柱状筛网驱动装置208用于驱动柱状筛网的转动；

所述淋洗罐顶盖与滤网一之间设置加药管206，所述柱状筛网中设置的若干横置筛网对应设置若干出泥管207，用于分级排出经过淋洗的泥浆进入淋洗污泥出泥管604中；所述出泥管207上设置检测装置，用于检测污泥中污染物浓度；

所述若干横置筛网包括筛网二203、筛网三204；所述筛网一孔径为20mm；所述筛网二孔径为10mm、所述筛网三孔径为2mm，所述柱状筛网孔径0.5mm；

所述检测装置检测后的污染物浓度满足后续处理工序，经过淋洗污泥出泥管604将合格泥浆经混合污泥进泥管603通入干湿混合器3中，在合格泥浆进入干湿混合器3的同时，将经过污泥脱水干化装置处理后的剩余污泥经过脱水干化污泥管605通入干湿混合器3中，实现合格泥浆和剩余污泥的混合。所述干湿混合器中设置搅拌器301，所述搅拌器301设置多个搅拌桨叶；

所述淋洗罐内设置的横置筛网的孔径由上至下逐步变小，所述淋洗罐底部为锥形底，且锥形底设置出泥管连通淋洗污泥出泥管604，所述锥形底设置的出泥管上设置检测装置；

所述检测装置检测污泥中污染物浓度不符合后续浓度要求，则将不合格泥浆经淋洗污泥出泥管604通入泥浆回流管602中回流至泥浆进管201进行进一步淋洗处理。

污染土壤与剩余污泥按照干重1:1比例混合。

将含有六价铬(0.24-0.35g/kg)、铅(0.48-0.53g/kg)的重金属污染土壤采用上述土壤修复装置处理，经过1h淋洗后并混合剩余污泥堆肥处理后，处理后的土壤中六价铬的去除率达到86.5％，铅的去除率84.4％。

实施例2

具体实施方式与实施例1相同，区别在于土壤受到镉(0.08-0.15g/kg)污染，采用浓度0.2mol/L的有机络合剂EDTA、浓度0.15-0.23mol/L的草酸、0.1-0.25mol/LKI溶液三种淋洗剂按顺序淋洗处理，与剩余污泥混合堆肥后，土壤中汞离子浓度降低86.8％。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种受重金属污染土壤的土壤修复装置，其特征在于：包括泥浆罐、淋洗罐、干湿混合器、污泥脱水干化装置；底座以及泥浆进管、泥浆回流管、污泥双向管、淋洗污泥出泥管、污泥脱水干化污泥管；

待处理土壤投加入泥浆罐中，泥浆制备完成后，通过泥浆进管进入淋洗罐中进行淋洗，淋洗后的污泥通过淋洗污泥出泥管排入干湿污泥混合器；

经过污泥脱水干化装置处理后的剩余污泥经过脱水干化污泥管进入干湿污泥混合器与淋洗后的污泥进行混合，混均后的污泥排出；

所述淋洗罐内上部设置横置式滤网一，设置在淋洗罐顶部的泥浆进管将泥浆通入淋洗罐时，滤网一对其进行初步过滤，在滤网一的下方设置有柱状筛网，所述柱状筛网顶部开口，所述开口为上大下小的喇叭状，用于承接经滤网一过滤的泥浆，所述柱状筛网中由上至下设置若干横置筛网，对泥浆进行逐层过滤，实现泥浆颗粒分级淋洗，所述淋洗罐上部设置搅拌装置，所述搅拌装置的桨叶设置在柱状筛网内部；所述淋洗罐底部设置柱状筛网驱动装置用于驱动柱状筛网的转动；

所述淋洗罐顶盖与滤网一之间设置加药管，所述柱状筛网中设置的若干横置筛网对应设置若干出泥管，用于分级排出经过淋洗的泥浆进入淋洗污泥出泥管中；所述出泥管上设置检测装置，用于检测污泥中污染物浓度；

所述检测装置检测后的污染物浓度满足后续处理工序，经过淋洗污泥出泥管将合格泥浆经混合污泥进泥管通入干湿混合器中，在合格泥浆进入干湿混合器的同时，将经过污泥脱水干化装置处理后的剩余污泥经过脱水干化污泥管通入干湿混合器中，实现合格泥浆和剩余污泥的混合，所述干湿混合器中设置搅拌器，所述搅拌器设置多个搅拌桨叶；

所述淋洗罐内设置的横置筛网的孔径由上至下逐步变小，所述淋洗罐底部为锥形底，且锥形底设置出泥管连通淋洗污泥出泥管，所述锥形底设置的出泥管上设置检测装置；

所述土壤修复装置设置有自控系统，所述自控系统包括：设置在泥浆罐、淋洗罐、干湿混合器及污泥脱水干化装置上水分测定仪、温度仪，自控系统连接加药管上的加药装置；所述泥浆进管、泥浆回流管、混合污泥进泥管、淋洗污泥出泥管、设置有污泥泵以及脱水干化污泥管上设置螺旋出泥设备；所述自控系统包括信号输出控制单元，信号输出控制单元经过数据分析后对污泥泵、加药装置、螺旋出泥设备进行控制，自控系统通过多个测定指标实现对土壤修复装置的自动控制。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述若干横置筛网包括筛网二、筛网三。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述检测装置检测污泥中污染物浓度不符合后续浓度要求，则将不合格泥浆经淋洗污泥出泥管通入泥浆回流管中回流至泥浆进管进行进一步淋洗处理。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述筛网一孔径为10-20mm；所述筛网二孔径为2mm-10mm、所述筛网三孔径为0.5mm-2mm，所述柱状筛网孔径小于0.5mm。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：依据受污染的重金属元素种类，选用不同的淋洗剂种类和浓度：对含有Cd、Cu、Pb或Zn的土壤，采用浓度为0.05mol/L的有机络合剂EDTA来淋洗，然后再添加浓度为0.1-0.3mol/L的柠檬酸淋洗；对含有As的土壤，先加入浓度0.05-0.15mol/L的有机络合剂EDTA淋洗，然后再添加浓度0.20-0.30mol/L的草酸淋洗；对含有汞的土壤，采用浓度0.2mol/L的有机络合剂EDTA、浓度0.15-0.23mol/L的草酸、0.1-0.25mol/LKI溶液三种淋洗剂按顺序淋洗。