CN111701996A - 一种污染土壤修复的预处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种污染土壤修复的预处理方法，包括污染土壤挖运阶段，污染土壤筛分破碎阶段，污染土壤含水率调节阶段和污染渣块冲洗阶段；污染土壤从污染区域开挖后，运输至预处理车间，采用筛分破碎机对运入预处理车间的污染土壤进行筛分破碎处理；筛分分级产生的粒径≥50mm的污染渣块和粒径＜50mm的污染土壤分开堆置；对粒径＜50mm的污染土壤调节含水率≤20％后进入热脱附处理设备处理，对粒径≥50mm的污染渣块进行冲洗，以去除附着在大粒径渣块上的各类污染物；清洗干净的渣块在检测合格后资源化利用或进行基坑回填；本发明将污染土壤按粒径进行分类预处理，提高了污染土壤的修复效率和修复质量，降低了施工成本，具备推广的价值。

Description

一种污染土壤修复的预处理方法
技术领域
本发明涉及土壤治理技术领域，特别地是一种污染土壤修复的预处理方法。
背景技术
土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分；随着环境中无机污染物和有机污染物排放量的增加，土壤污染的形势也越来越严峻；土壤污染不但影响农产品产量与质量，而且涉及大气和水环境质量，可通过食物链危害动物和人类的生命和健康；土壤污染后需要进行修复，土壤修复是指利用物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解和转化土壤中的污染物，使其浓度降低到可接受水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质；对原工业用地转化二类居住用地、服务设施用地(幼儿园)、商业用地商务用地、公园绿地以及供水用地要进行环境调查和风险评估，经环境调查和风险评估属于被污染场地的，编制治理修复方案，并开展修复工作，以保障人体健康、维护正常的生产建设活动，防治场地性质变化带来新的环境问题；原工业用地的土壤中主要污染物为萘、苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽。随着科技的发展，很多土壤修复材料被研制出来；通过人工喷撒修复剂、种菌溶液等对污染土壤进行修复，存在修复效果较差、修复效率较低的不足；因此，设计一种污染土壤的预处理方法，使得污染土壤修复效果较好、修复效率较高，成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有效提高污染土壤修复效果和修复效率的污染土壤修复的预处理方法。
本发明通过以下技术方案实现的：
一种污染土壤修复的预处理方法，包括以下步骤：
(1)污染土壤挖运阶段；污染土壤从污染区域开挖后，运输至预处理车间；
(2)污染土壤筛分破碎阶段；采用筛分破碎机对运入预处理车间的污染土壤进行筛分破碎处理；筛分分级产生的粒径≥50mm的污染渣块和粒径＜50mm的污染土壤分开堆置；粒径＜50mm的污染土壤进入热脱附处理设备处理，粒径≥50mm的污染渣块进行后续冲洗处理；
(3)污染土壤含水率调节阶段；对粒径＜50mm的污染土壤调节含水率≤20％；
(4)污染渣块冲洗阶段；对粒径≥50mm的污染渣块进行冲洗，以去除附着在大粒径渣块上的各类污染物；清洗干净的渣块在检测合格后资源化利用或进行基坑回填。
进一步地，所述步骤(1)中，污染土壤挖运阶段采用挖机将特定污染土壤挖出，再利用运输车将污染土壤运输至异位热脱附修复区。
进一步地，所述步骤(4)中，污染渣块冲洗阶段中，筛分后的污染渣块由卡车运至污染渣块暂存区统一堆置、冲洗；由卡车或装载机进行冲洗后的污染渣块清理，并运输至待检区域进行堆置待检。
进一步地，污染渣块的堆料厚度为单层堆料，采用挖掘机搅动、平铺；冲洗区周边设置挡水墙，防止冲洗水溅出；冲洗水经冲洗区四周排污沟收集后排入沉淀池；冲洗过后的清洁渣块，由装载机进行场内物料倒运，每批次清洗渣块量为5～8m3，冲洗时间不少于15min。
进一步地，所述步骤(4)中，污染渣块冲洗阶段产生的废水进入污水处理站进行处理后，循环利用。
进一步地，污水处理站包括调节池、初沉池、化学氧化反应器、二沉池、砂滤罐、碳滤罐、污泥浓缩池和清水池；废水通过收集，集中在调节池中，调节池通过提升泵将废水输送至初沉池，将污水中的部分有机物及SS去除；废水经过初沉池后，由重力自留至化学氧化反应器，化学氧化反应器可根据不同废水，加入不同类型的氧化剂，经过化学氧化器后，废水中的大部分有机物将被氧化去除；氧化后废水，通过重力自留，进入二沉池，二沉池投加混凝剂及絮凝剂，进一步去除废水中的有机物；二沉池出水流入中间水箱，通过提升泵将水提升至石英砂过滤器及活性炭过滤器，进一步过滤和吸附废水中的污染物质，经处理后的废水根据场地需求进行回用。
进一步地，污水处理站处理污水过程中，随着污染物不断去除，部分污染物转变为污泥；在初沉池和二沉池中实现泥水分离，将泥定期排到污泥浓缩池，沉淀后，上清液排到调节池，污泥经过压泥机脱水后当作污染土修复。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种污染土壤修复的预处理方法，先对污染土壤进行预处理，污染土壤从污染区域开挖后，运输至预处理车间，进行筛分破碎处理，筛分下来的渣块，集中收集至冲洗系统进行清洗，以去除附着在大粒径渣块上的各类污染物；清洗干净的渣块在检测合格后资源化利用或进行基坑回填；预处理后的污染土壤经过计量后，污染土壤通过输送设备送入由热脱附阶段设置的热脱附处理设备进行热脱附修复处理。本发明将污染土壤按粒径进行分类预处理，提高了污染土壤的修复效率和修复质量，降低了施工成本，具备推广的价值。
附图说明
图1为本发明实施例污染土壤总体修复技术路线图；
图2为本发明实施例污染土壤预处理工艺流程图；
图3为本发明实施例污染土壤的异位热脱附修复工艺流程图；
图4为本发明实施例污染土壤预处理前后物料属性表；
图5为本发明实施例热脱附设备主要技术性能参数表；
图6为本发明实施例污水处理站出水指标数据表；
图7为本发明实施例废水处理工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意性实施例及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1、图2和图3所示，一种污染土壤修复的预处理方法，包括以下步骤：
(1)污染土壤预处理；污染土壤预处理包括污染土壤挖运阶段、污染土壤筛分破碎阶段、污染土壤含水率调节阶段和污染渣块冲洗阶段；污染土壤从污染区域开挖后，运输至预处理车间，进行筛分破碎处理，筛分下来的渣块，集中收集至冲洗系统进行清洗，以去除附着在大粒径渣块上的各类污染物；清洗干净的渣块在检测合格后资源化利用或进行基坑回填；污染土壤预处理前后物料属性如图4。
(2)污染土壤的异位热脱附修复；污染土壤的异位热脱附修复包括污染土壤热脱附阶段、净化土壤后处理阶段和尾气处理阶段；预处理后的污染土壤经过计量后，污染土壤通过输送设备送入由热脱附阶段设置的热脱附处理设备进行热脱附修复处理，热脱附处理设备包括回转窑，污染土壤在回转窑内用天然气燃烧的高温烟气直接加热污染土壤进行热脱附处理，使污染土壤在550℃以上的温度下停留时间≥20min，促使污染物气化挥发，使目标污染物与土壤颗粒分离去除，土壤修复完成后从回转窑的窑尾送出，通过出料输送设备加湿冷却后待检；需要说明的是，直接热脱附是将污染土壤输送至热脱附设备，采用热交换的方式，将土壤及其所含的有机污染物加热到足够的温度，以使有机污染物从污染介质上得以挥发或分离的过程；热脱附技术的目标污染物包括半挥发性有机物、多环芳烃等。
(3)污染土壤修复后的废水处理；污染渣块冲洗、进出场车辆冲洗以及尾气处理阶段产生的废水进入污水处理站进行处理后，循环利用；污水处理站产生的污泥经过脱水后作为污染土壤运至热脱附处理设备进行处理；需要说明的是，施工过程产生的污水统一收集并经过污水处理站处理达标后回用为工艺用水。本项目废水处理后检测指标：常规指标需达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T 18920—2002或《广东省水污染排放限值》(DB 44/26-2001)第二时段一级排放标准限值；本项目特征污染物须达到《地下水质量标准》(GBT 14848-2017)中的三类水标准。污水处理站出水指标见图6；
(4)污染土壤修复后效果评估监测；对清挖完成的坑槽进行效果评估监测；对修复完成的土壤进行效果评估监测。
具体的，本实施例方案中，所述步骤(2)中，热脱附处理设备还包括皮带秤、旋风除尘器、急冷塔、脉冲除尘器、洗气塔、汽水分离塔、换热器和活性炭吸附塔；根据土壤特性不同，设备处理能力可达15t/h；参照图5，工艺参数一览表，预处理后的污染土壤经过进料槽和输送带送入回转窑中；回转窑内生产的尾气进入旋风除尘器进行除尘；除尘后的尾气进入急冷塔进行冷却；冷却后的尾气进入脉冲除尘器进行除尘，除尘后的尾气进入洗气塔，通过喷入碱液中和吸收尾气中HCl等酸性气体，除酸后的尾气进入汽水分离塔进行汽水分离，汽水分离后的尾气再通过换热器使其温度降低到50℃以下，以保证活性吸附效果，再通过引风机将尾气引入活性炭吸附塔吸附后通过烟囱排入大气中。
需要说明的是，除尘后的尾气进入急冷塔进行冷却，在1秒内可以从600℃冷却至200℃以避免有毒气体二噁英产生；整个生产过程采用全面的自动控制，由中央控制室集中控制。
具体的，本实施例方案中，所述步骤(1)中，污染土壤挖运阶段采用挖机将特定污染土壤挖出，再利用运输车将污染土壤运输至异位热脱附修复区。
具体的，本实施例方案中，所述步骤(1)中，污染土壤筛分破碎阶段采用筛分破碎机对运入预处理车间的污染土壤进行筛分破碎处理；筛分分级产生的粒径≥50mm的污染渣块和粒径＜50mm的污染土壤分开堆置；粒径＜50mm的污染土壤进入热脱附处理设备处理，粒径≥50mm的污染渣块进行后续冲洗处理。需要说明的是，在污染土壤筛分破碎过程中，筛分破碎机安装于通用工程机械(主机)如挖掘机，装载机。筛分破碎机采用主机本机动力，挖掘驾驶员在驾驶室内通过脚踏阀对铲斗内的混合滚轴实施操控。混合滚轴上有混合刀板，滚轴通过正、反双向转动，对位于铲斗内的材料进行搅拌混合和破碎，混合破碎后的物料在滚轴和物料自重的作用下落。
具体的，本实施例方案中，所述步骤(1)中，污染土壤含水率调节阶段中，对粒径＜50mm的污染土壤调节含水率≤20％，以保证后续修复处理效果。
具体的，本实施例方案中，所述步骤(1)中，污染渣块冲洗阶段中，筛分后的污染渣块由卡车运至污染渣块暂存区统一堆置、冲洗；由卡车或装载机进行冲洗后的污染渣块清理，并运输至待检区域进行堆置待检。需要说明的是，污染渣块冲洗是指对筛分破碎机筛分出粒径大于50mm的粗颗粒进行充分冲洗的过程。对于粒径较大的渣块，污染物只沾附于此类大粒径渣块的表面，因此对其进行充分冲洗，即可去除表面沾附的污染物。冲洗后的干净渣块直接运输至渣块待检场堆置，待效果评估合格后回填处置，也可作为修复过程中场地内临时道路铺设的垫层基料使用。
具体的，本实施例方案中，污染渣块的堆料厚度为单层堆料，采用挖掘机搅动、平铺；冲洗区周边设置挡水墙，防止冲洗水溅出；冲洗水经冲洗区四周排污沟收集后排入沉淀池；经沉淀后上清液可回用至渣块冲洗，如沉淀出水水质不适用于渣块冲洗，则用泵送至污水处理站统一处理；冲洗过后的清洁渣块，由装载机进行场内物料倒运，每批次清洗渣块量为5～8m3，冲洗时间不少于15min。
具体的，本实施例方案中，参照图7，所述步骤(3)中，污水处理站包括调节池、初沉池、化学氧化反应器、二沉池、砂滤罐、碳滤罐、污泥浓缩池和清水池；废水通过收集，集中在调节池中，调节池通过提升泵将废水输送至初沉池，将污水中的部分有机物及SS去除；废水经过初沉池后，由重力自留至化学氧化反应器，化学氧化反应器可根据不同废水，加入不同类型的氧化剂，经过化学氧化器后，废水中的大部分有机物将被氧化去除；氧化后废水，通过重力自留，进入二沉池，二沉池投加混凝剂及絮凝剂，进一步去除废水中的有机物；二沉池出水流入中间水箱，通过提升泵将水提升至石英砂过滤器及活性炭过滤器，进一步过滤和吸附废水中的污染物质，经处理后的废水根据场地需求进行回用。
具体的，本实施例方案中，污水处理站处理污水过程中，随着污染物不断去除，部分污染物转变为污泥；在初沉池和二沉池中实现泥水分离，将泥定期排到污泥浓缩池，沉淀后，上清液排到调节池，污泥经过压泥机脱水后当作污染土修复。
具体的，本实施例方案中，所述步骤(4)中，对清挖完成的坑槽各层拐点和坑槽底部标高及时进行验收确认，然后对坑槽侧壁及底部分别划分采样段及采样网格，采集侧壁和坑底土壤样品，监测污染土壤是否清挖干净；若侧壁或者坑底局部仍有污染存在，则进一步清挖，直至检测合格为止；对修复后的土壤堆体划分网格、采样检测，检测合格的土壤效果评估通过，检测不合格的土壤返回步骤(2)中的修复处理工序进行再次处理。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种污染土壤修复的预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)污染土壤挖运阶段；污染土壤从污染区域开挖后，运输至预处理车间；
(2)污染土壤筛分破碎阶段；采用筛分破碎机对运入预处理车间的污染土壤进行筛分破碎处理；筛分分级产生的粒径≥50mm的污染渣块和粒径＜50mm的污染土壤分开堆置；粒径＜50mm的污染土壤进入热脱附处理设备处理，粒径≥50mm的污染渣块进行后续冲洗处理；
(3)污染土壤含水率调节阶段；对粒径＜50mm的污染土壤调节含水率≤20％；
(4)污染渣块冲洗阶段；对粒径≥50mm的污染渣块进行冲洗，以去除附着在大粒径渣块上的各类污染物；清洗干净的渣块在检测合格后资源化利用或进行基坑回填。
2.根据权利要求1所述的一种污染土壤修复的预处理方法，其特征在于：所述步骤(1)中，污染土壤挖运阶段采用挖机将特定污染土壤挖出，再利用运输车将污染土壤运输至异位热脱附修复区。
3.根据权利要求1所述的一种污染土壤修复的预处理方法，其特征在于：所述步骤(4)中，污染渣块冲洗阶段中，筛分后的污染渣块由卡车运至污染渣块暂存区统一堆置、冲洗；由卡车或装载机进行冲洗后的污染渣块清理，并运输至待检区域进行堆置待检。
4.根据权利要求3所述的一种污染土壤修复的预处理方法，其特征在于：污染渣块的堆料厚度为单层堆料，采用挖掘机搅动、平铺；冲洗区周边设置挡水墙，防止冲洗水溅出；冲洗水经冲洗区四周排污沟收集后排入沉淀池；冲洗过后的清洁渣块，由装载机进行场内物料倒运，每批次清洗渣块量为5～8m3，冲洗时间不少于15min。
5.根据权利要求1所述的一种污染土壤修复的预处理方法，其特征在于：所述步骤(4)中，污染渣块冲洗阶段产生的废水进入污水处理站进行处理后，循环利用。
6.根据权利要求5所述的一种污染土壤修复的预处理方法，其特征在于：污水处理站包括调节池、初沉池、化学氧化反应器、二沉池、砂滤罐、碳滤罐、污泥浓缩池和清水池；废水通过收集，集中在调节池中，调节池通过提升泵将废水输送至初沉池，将污水中的部分有机物及SS去除；废水经过初沉池后，由重力自留至化学氧化反应器，化学氧化反应器可根据不同废水，加入不同类型的氧化剂，经过化学氧化器后，废水中的大部分有机物将被氧化去除；氧化后废水，通过重力自留，进入二沉池，二沉池投加混凝剂及絮凝剂，进一步去除废水中的有机物；二沉池出水流入中间水箱，通过提升泵将水提升至石英砂过滤器及活性炭过滤器，进一步过滤和吸附废水中的污染物质，经处理后的废水根据场地需求进行回用。
7.根据权利要求6所述的一种污染土壤修复的预处理方法，其特征在于：污水处理站处理污水过程中，随着污染物不断去除，部分污染物转变为污泥；在初沉池和二沉池中实现泥水分离，将泥定期排到污泥浓缩池，沉淀后，上清液排到调节池，污泥经过压泥机脱水后当作污染土修复。
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