CN110369472A - 一种用于铬污染土壤的处理系统以及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土壤处理领域，具体而言，涉及一种用于铬污染土壤的处理系统以及处理方法。该用于铬污染土壤的处理系统包括筛分单元、清洗单元、浓缩单元、污水处理单元以及清水回用单元；筛分单元的细料出口与清洗单元的入口连通；清洗单元的多个浓水出口均与浓缩单元的入口连通；浓缩单元的污水出口与污水处理单元的入口连通；污水处理单元的第二软水出口与清水回用单元连通；清水回用单元的第一净水出口与筛分单元连通，第二净水出口与清洗单元连通。其能够快速、稳定、有效地去除土壤中的六价铬，使土壤得到良好的修复；且其环保节能，能够实现污水零排放。该用于铬污染土壤的处理方法，其操作简单、成本低廉，能够有效地去除土壤中的六价铬。

Description

一种用于铬污染土壤的处理系统以及处理方法

技术领域

本发明涉及土壤处理领域，具体而言，涉及一种用于铬污染土壤的处理系统以及处理方法。

背景技术

由于工业的迅猛发展，有许多历史遗留铬污染场地亟需修复治理。铬的毒性与其价态及水溶性有关。六价铬毒性最强，是三价铬毒性的100倍。六价铬通过不同的途径进入人体，对人体皮肤、呼吸系统和内脏造成损害。同时铬在植物体和生物体中的积蓄会沿着食物链进行迁移，最终危害人类。由于六价铬易水溶，雨水将可能造成六价铬化合物的迁移、转化和积累，造成土壤进一步污染，加剧生态环境的恶化，受污染的土壤以及地下水将对村民生活安全以致生命安全构成威胁。因此铬污染土壤若不及时进行整治，深层土壤、地下水及周边大气环境污染将得不到控制，随着时间的推移，势必加重连续累积的环境破坏后果。

鉴于此特提出本申请。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于铬污染土壤的处理系统，其能够快速、稳定、有效地去除土壤中的六价铬，使土壤得到良好的修复；且其环保节能，能够实现污水零排放。

本发明的另一目的在于提供一种用于铬污染土壤的处理方法，该处理方法总流程短、操作简单、成本低廉，能够有效地去除土壤中的六价铬。

本发明的实施例是这样实现的：

一种用于铬污染土壤的处理系统，其包括筛分单元、清洗单元、浓缩单元、污水处理单元以及清水回用单元；筛分单元具有细料出口和粗料出口，细料出口与清洗单元的入口连通；清洗单元具有第一软水出口以及多个浓水出口，第一软水出口与清水回用单元连通，多个浓水出口均与浓缩单元的入口连通；浓缩单元具有污水出口和第一污泥出口，污水出口与污水处理单元的入口连通；污水处理单元具有第二软水出口和第二污泥出口，第二软水出口与清水回用单元连通；清水回用单元具有第一净水出口和第二净水出口，第一净水出口与筛分单元连通，第二净水出口与清洗单元连通。

在本发明较佳的实施例中，筛分单元包括料仓、计量进料装置以及滚筒洗石机，料仓的出口与计量进料装置的入口连通，计量进料装置的出口与滚筒洗石机的入口连通，滚筒洗石机具有细料出口和粗料出口，第一净水出口与滚筒洗石机连通。

在本发明较佳的实施例中，清洗单元包括搅拌溶出反应槽和清洗机组，细料出口与搅拌溶出反应槽的入口连通，搅拌溶出反应槽的出口与清洗机组的入口连通，清洗机组具有第一软水出口以及多个浓水出口，第二净水出口分别与搅拌溶出反应槽以及清洗机组连通。

在本发明较佳的实施例中，清洗机组包括多个串联的螺旋清洗机，搅拌溶出反应槽的出口与第一个螺旋清洗机的入口连通，最后一个螺旋清洗机具有第一软水出口，除最后一个以外的每一个螺旋清洗机均具有一个浓水出口，第二净水出口分别与清洗机组中的每一个螺旋清洗机连通。

在本发明较佳的实施例中，浓缩单元包括浓密机，多个浓水出口均与浓密机的入口连通，浓密机具有污水出口和第一污泥出口。

在本发明较佳的实施例中，污水处理单元包括污水处理池和沉淀池，污水出口与污水处理池的入口连通，污水处理池的出口与沉淀池的入口连通，沉淀池具有第二软水出口和第二污泥出口。

一种用于铬污染土壤的处理方法，其使用上述任意一项的用于铬污染土壤的处理系统，包括如下步骤：

将铬污染土壤通过筛分单元筛分为粗料和细料；

将细料通过清洗单元将铬溶出并清洗。

本发明实施例的有益效果是：

本发明提供了一种用于铬污染土壤的处理系统，其通过筛分单元、清洗单元、浓缩单元、污水处理单元以及清水回用单元之间的连通，实现了良好的铬污染土壤净化效果和污水零排放的环保效果，并且使得部分水源回用，节约处理成本。

本发明还提供了一种用于铬污染土壤的处理方法，其通过具体步骤以及参数的限定，进一步提升了土壤中铬的处理效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的用于铬污染土壤的处理系统的第一种示意图；

图2为本发明实施例提供的用于铬污染土壤的处理系统的第二种示意图；

图3为本发明实施例提供的用于铬污染土壤的处理系统的第三种示意图；

图4为本发明实施例提供的用于铬污染土壤的处理系统的第四种示意图。

图标：1-用于铬污染土壤的处理系统；10-筛分单元；101-料仓；102-计量进料装置；103-滚筒洗石机；20-清洗单元；201-搅拌溶出反应槽；2011-第一加药装置；202-清洗机组；2021-第一螺旋清洗机；2022-第二螺旋清洗机；2023-第三螺旋清洗机；30-浓缩单元；40-污水处理单元；401-污水处理池；4011-第二加药装置；402-沉淀池；50-粗料收集槽；60-污泥池；70-清水回用单元；801-第一加压泵；802-第二加压泵；803-第三加压泵。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参照图1，本发明实施例提供了一种用于铬污染土壤的处理系统1，其包括筛分单元10、清洗单元20、浓缩单元30、污水处理单元40以及清水回用单元70。

其中，筛分单元10具有细料出口和粗料出口，筛分单元10的细料出口与清洗单元20的入口连通。筛分单元10用于将加入其中的铬污染土壤进行分离，分离根据土壤粒径，粒径0-20毫米的为细料，粒径＞20毫米的为粗料，细料输入至清洗单元20进行接下来的清洗作业。

清洗单元20具有第一软水出口以及多个浓水出口，清洗单元20的第一软水出口与清水回用单元70连通，多个浓水出口均与浓缩单元30的入口连通。清洗单元20用于溶出土壤中的六价铬，并对其进行多次清洗，使土壤中含有的有害的六价铬完全溶出，修复土壤，使其恢复无毒无害的自然状态。溶出、清洗过程中将产生含有高浓度六价铬的浓水，其依次通过清洗单元20的多个浓水出口排入浓缩单元30进行接下来的浓缩以及固液分离；溶出、清洗过程的末尾将产生含有极低浓度六价铬的软水，其通过清洗单元20的第一软水出口排入清水回用单元70，用于实现部分水源的循环利用，节约成本。

浓缩单元30具有污水出口和第一污泥出口，浓缩单元30的污水出口与污水处理单元40的入口连通。浓缩单元30用于将清洗单元20通过多个浓水出口排出的含有高浓度六价铬的浓水进行浓缩和固液分离，进而分离为含有高浓度六价铬的污水以及悬浮固体颗粒，其中，含有高浓度六价铬的污水通过浓缩单元30的污水出口排入污水处理单元40进行处理。

污水处理单元40具有第二软水出口以及第二污泥出口，污水处理单元40的第二软水出口与清水回用单元70连通。污水处理单元40用于将通过浓缩单元30的污水出口排出的含有高浓度六价铬的污水中的六价铬还原为三价铬后使其形成沉淀，继而沉淀和污泥与上清液分层，上清液通过第二软水出口排入清水回用单元70，用于实现部分水源的循环利用，节约成本。

清水回用单元70具有第一净水出口和第二净水出口，第一净水出口与筛分单元10连通，第二净水出口与清洗单元20连通。清水回用单元70用为筛分单元10和清洗单元20提供水源，同时，用于回收清洗单元20的第一软水出口、污水处理单元40的第二软水出口排出的不含六价铬的软水，实现部分水源的循环利用，实现废水零排放。

进一步地，用于铬污染土壤的处理系统1还包括粗料收集槽50，筛分单元10的粗料出口与粗料收集槽50连通。筛分单元10分筛得到的粒径＞20毫米的粗料通过粗料出口排入粗料收集槽50内，继而被收集作为废料处理。

进一步地，用于铬污染土壤的处理系统1还包括污泥池60，浓缩单元30的第一污泥出口与污水处理单元40的第二污泥出口均与污泥池60连通。浓缩单元30固液分离得到的悬浮固体颗粒通过第一污泥出口进入污泥池60；污水处理单元40内分层后的沉淀和污泥通过第二污泥出口进入污泥池60，沉淀、污泥以及悬浮固体颗粒在污泥池60内富集，而后通过压滤机压滤后进行固化以及稳定化处理。

请参照图2，进一步地，筛分单元10包括料仓101、计量进料装置102以及滚筒洗石机103，料仓101的出口与计量进料装置102的入口连通，计量进料装置102的出口与滚筒洗石机103的入口连通，滚筒洗石机103具有细料出口和粗料出口，清水回用单元70的第一净水出口与滚筒洗石机103连通。料仓101用于盛放铬污染土壤，装入料仓101内的铬污染土壤通过料仓101的出口进入计量进料装置102，计量进料装置102用于对铬污染土壤进行质量称量，并以均匀的速度将铬污染土壤不断运送至滚筒洗石机103内，滚筒洗石机103对铬污染土壤进行初步清洗，去除其中的大颗粒杂质与非土废料，并将铬污染土壤进行初步分离，使粒度0-20毫米的铬污染土壤与水形成的泥浆、即细料通过细料出口排入清洗单元20。

进一步地，清洗单元20包括搅拌溶出反应槽201和清洗机组202，搅拌溶出反应槽201的出口与清洗机组202的入口连通，经滚筒洗石机103的细料出口排出的铬污染土壤泥浆通过搅拌溶出反应槽201的入口进入搅拌溶出反应槽201内，搅拌溶出反应槽201内盛放有用于溶出铬污染土壤中含有的六价铬的溶出剂，搅拌溶出反应槽201对铬污染泥浆进行搅拌，使其中的六价铬被溶出剂大量溶出，而后含有少量六价铬的泥浆排入清洗机组202内，对其用水进行多次清洗，彻底去除其中含有的六价铬。

请参照图3，进一步地，清洗机组202包括多个串联的螺旋清洗机，串联是指多个螺旋清洗机的入口和出口依次首尾连通。搅拌溶出反应槽201的出口与第一个螺旋清洗机的入口连通，最后一个螺旋清洗机具有第一软水出口，除最后一个以外的每一个螺旋清洗机均具有一个浓水出口，清水回用单元70的第二净水出口分别与清洗机组202中的每一个螺旋清洗机连通。本实施例中以三个螺旋清洗机为例，分别为第一螺旋清洗机2021、第二螺旋清洗机2022以及第三螺旋清洗机2023，第一螺旋清洗机2021的入口与搅拌溶出反应槽201的出口连通，第二螺旋清洗机2022的入口与第一螺旋清洗机2021的出口连通，第三螺旋清洗机2023的入口与第二螺旋清洗机2022的出口连通，第三螺旋清洗机2023具有第一软水出口，其通过第一软水出口与清水回用单元70连通，第一螺旋清洗机2021与第二螺旋清洗机2022均各具有一个浓水出口，两个浓水出口均与浓缩单元30的入口连通。经搅拌溶出反应槽201去除六价铬后的含有少量六价铬的泥浆排入第一螺旋清洗机2021，依次通过第一螺旋清洗机2021、第二螺旋清洗机2022以及第三螺旋清洗机2023进行清洗，使土壤中含有的有害的六价铬完全溶出。

进一步参照图2、图3，浓缩单元30包括浓密机，第一螺旋清洗机2021与第二螺旋清洗机2022的浓水出口均与浓密机的入口连通，该浓密机具有污水出口和第一污泥出口，第一污泥出口与污泥池60连通。浓密机的作用即为对多个浓水出口排出的含有高浓度六价铬的浓水进行浓缩和固液分离，进而分离为含有高浓度六价铬的污水以及悬浮固体颗粒，悬浮固体颗粒通过第一污泥出口排入污泥池60。

进一步地，污水处理单元40包括污水处理池401和沉淀池402，浓密机的污水出口与污水处理池401的入口连通，污水处理池401的出口与沉淀池402的入口连通，沉淀池402具有第二软水出口和第二污泥出口，沉淀池402的第二软水出口与清水回用单元70连通，沉淀池402的第二污泥出口与污泥池60连通。其中，污水处理池401内采用还原沉淀法使浓密机的污水出口排出的含有六价铬的污水中的六价铬形成沉淀，而后将污水整体排入沉淀池402内，并在沉淀池402内完成沉淀，上清液与沉淀和污泥分层，上清液通过第二软水出口排入清水回用单元70，沉淀与污泥通过第二污泥出口排入污泥池60。

请参照图4，进一步地，搅拌溶出反应槽201包括第一加药装置2011，第一加药装置2011的出口与搅拌溶出反应槽201连通，其用于为搅拌溶出反应槽201提供所需的溶出剂，避免搅拌溶出反应槽201内的溶出剂达到饱和。

进一步地，污水处理池401包括第二加药装置4011，第二加药装置4011的出口与污水处理池401连通，其用于为污水处理池401提供所需的还原剂。

进一步地，污水处理单元40还包括第一加压泵801、第二加压泵802以及第三加压泵803，第一加压泵801的输入端与污水处理池401的出口连通，输出端与沉淀池402的入口连通；第二加压泵802的输入端与沉淀池402的第二软水出口连通，输出端与清水回用单元70连通，第三加压泵803的输入端与沉淀池402的第二污泥出口连通，输出端与污泥池60连通。第一加压泵801、第二加压泵802以及第三加压泵803均用于增压，防止沉淀、污泥的堆积甚至堵塞。

本发明实施例还提供了一种用于铬污染土壤的处理方法，其使用上述任意一项实施例提供的用于铬污染土壤的处理系统1，包括如下步骤：

S1、筛分：

将铬污染土壤通过上述筛分单元10筛分为粗料和细料。

具体地，将铬污染土壤加入料仓101内，继而通过计量进料装置102进行质量称量并输送至滚筒洗石机103内，通过滚筒洗石机103对铬污染土壤进行初步清洗，去除其中的大颗粒杂质与非土废料，并将铬污染土壤进行初步分离，使粒径＞20毫米的粗料通过粗料出口排入粗料收集槽50内，同时使粒度0-20毫米的铬污染土壤与水形成的泥浆、即细料通过细料出口排入清洗单元20。

S2、清洗：

将细料通过清洗单元20将铬溶出并清洗。

具体地，进入清洗单元20的铬污染土壤与水形成的泥浆、即细料先进入搅拌溶出反应槽201内，搅拌溶出反应槽201对铬污染泥浆进行搅拌，使其中的六价铬被溶出剂大量溶出，而后含有少量六价铬的泥浆排入清洗机组202内，依次通过串联的每个螺旋清洗机进行清洗，使土壤中含有的六价铬完全溶出。最后一个螺旋清洗机通过第一软水出口排出的软水排入清水回用单元70内用于回用。

进一步地，溶出剂为柠檬酸、草酸、EDTA、磷酸以及碳酸钠中的任意一种。上述溶出剂均能够提供优秀的溶出六价铬的效果，进一步降低进入清洗机组202的泥浆中的六价铬的浓度。

S3、污水处理-固液分离-还原沉淀：

由清洗单元20经多个浓水出口排出的浓水均通过浓缩单元30进行固液分离；由浓缩单元30经污水出口排出的污水通过污水处理单元40进行还原沉淀。

具体地，除最后一个以外的多个螺旋清洗机通过各自的浓水出口排出的浓水进入浓缩单元30包括的浓密机内，浓密机将排入的浓水进行固液分离，使浓水分离为含有高浓度六价铬的污水以及悬浮固体颗粒，悬浮固体颗粒排入污泥池60，含有高浓度六价铬的污水排入污水处理单元40包括的污水处理池401内，污水处理池401内采用还原沉淀法使含有六价铬的污水中的六价铬形成沉淀，而后将污水整体排入沉淀池402内，并在沉淀池402内完成沉淀，使上清液与沉淀和污泥分层，上清液排入清水回用单元70循环回用，沉淀与污泥排入污泥池60，沉淀、污泥以及悬浮固体颗粒在污泥池60内富集，而后通过压滤机压滤后进行固化以及稳定化处理。

进一步地，上述还原沉淀步骤具体为，使用稀硫酸调节污水处理池401的PH为2-3，向污水处理池401加入还原剂并搅拌，而后使用氢氧化钠调节污水处理池401的PH为8-9，反应30-40分钟，而后将污水排入沉淀池402内进行沉淀。调节PH为2-3，并加入还原剂能够将六价铬还原为三价铬，待反应完全后，调节PH为8-9能使三价铬形成氢氧化铬沉淀，从而将铬分离。

进一步地，还原剂为硫酸亚铁、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠以及硫代硫酸钠中的任意一种。

综上，本发明实施例提供了一种用于铬污染土壤的处理系统，其通过筛分单元、清洗单元、浓缩单元、污水处理单元以及清水回用单元之间的连通，实现了良好的铬污染土壤净化效果和污水零排放的环保效果，并且使得部分水源回用，节约处理成本。通过搅拌溶出反应槽与清洗机组的设置，进一步提升了除铬的效率和效果；通过污水处理池以及沉淀池的设置，进一步增强了对含铬污水的处理效果，从而降低对环境的污染。本发明还提供了一种用于铬污染土壤的处理方法，其通过具体步骤以及参数的限定，进一步提升了土壤中铬的处理效果。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于铬污染土壤的处理系统，其特征在于，其包括筛分单元、清洗单元、浓缩单元、污水处理单元以及清水回用单元；

所述筛分单元具有细料出口和粗料出口，所述细料出口与所述清洗单元的入口连通；

所述清洗单元具有第一软水出口以及多个浓水出口，所述第一软水出口与所述清水回用单元连通，多个所述浓水出口均与所述浓缩单元的入口连通；

所述浓缩单元具有污水出口和第一污泥出口，所述污水出口与所述污水处理单元的入口连通；

所述污水处理单元具有第二软水出口和第二污泥出口，所述第二软水出口与所述清水回用单元连通；

所述清水回用单元具有第一净水出口和第二净水出口，所述第一净水出口与所述筛分单元连通，所述第二净水出口与所述清洗单元连通。

2.根据权利要求1所述的用于铬污染土壤的处理系统，其特征在于，所述筛分单元包括料仓、计量进料装置以及滚筒洗石机，所述料仓的出口与所述计量进料装置的入口连通，所述计量进料装置的出口与所述滚筒洗石机的入口连通，所述滚筒洗石机具有所述细料出口和所述粗料出口，所述第一净水出口与所述滚筒洗石机连通。

3.根据权利要求1所述的用于铬污染土壤的处理系统，其特征在于，所述清洗单元包括搅拌溶出反应槽和清洗机组，所述细料出口与所述搅拌溶出反应槽的入口连通，所述搅拌溶出反应槽的出口与所述清洗机组的入口连通，所述清洗机组具有所述第一软水出口以及多个所述浓水出口，所述第二净水出口分别与所述搅拌溶出反应槽以及所述清洗机组连通。

4.根据权利要求3所述的用于铬污染土壤的处理系统，其特征在于，所述清洗机组包括多个串联的螺旋清洗机，所述搅拌溶出反应槽的出口与第一个所述螺旋清洗机的入口连通，最后一个所述螺旋清洗机具有所述第一软水出口，除最后一个以外的每一个所述螺旋清洗机均具有一个所述浓水出口，所述第二净水出口分别与所述清洗机组中的每一个所述螺旋清洗机连通。

5.根据权利要求1所述的用于铬污染土壤的处理系统，其特征在于，所述浓缩单元包括浓密机，多个所述浓水出口均与所述浓密机的入口连通，所述浓密机具有所述污水出口和所述第一污泥出口。

6.根据权利要求1所述的用于铬污染土壤的处理系统，其特征在于，所述污水处理单元包括污水处理池和沉淀池，所述污水出口与所述污水处理池的入口连通，所述污水处理池的出口与所述沉淀池的入口连通，所述沉淀池具有所述第二软水出口和所述第二污泥出口。

7.一种用于铬污染土壤的处理方法，其特征在于，其使用权利要求1-6中任意一项所述的用于铬污染土壤的处理系统，包括如下步骤：

将铬污染土壤通过所述筛分单元筛分为粗料和细料；

将所述细料通过所述清洗单元将铬溶出并清洗。

8.根据权利要求7所述的用于铬污染土壤的处理方法，其特征在于，将所述细料通过搅拌溶出反应槽进行搅拌溶出，而后依次通过多个串联的螺旋清洗机进行清洗。

9.根据权利要求7所述的用于铬污染土壤的处理方法，其特征在于，还包括如下步骤：

由所述清洗单元经多个所述浓水出口排出的浓水均通过所述浓缩单元进行固液分离；

由所述浓缩单元经所述污水出口排出的污水通过所述污水处理单元进行还原沉淀。

10.根据权利要求9所述的用于铬污染土壤的处理方法，其特征在于，所述还原沉淀步骤为，经所述污水出口排出的污水经污水处理池进行还原，调节污水处理池的PH为2-3，向污水处理池加入还原剂并搅拌，而后调节污水处理池的PH为8-9，反应30-40分钟，而后将污水排入沉淀池内进行沉淀。