CN111822497B - 一种土壤有机物与重金属污染的修复装置系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种土壤有机物与重金属污染的修复装置系统及方法，所述土壤有机物与重金属污染的修复装置系统包括破碎装置、筛分装置、第一混合装置、回转窑、气固分离装置、电极槽、喷淋液储存装置、储水装置与第二混合装置；所述修复装置系统通过回转窑与电极槽的设置，不仅能够对土壤中的有机物进行处理，还能够对去除有机物后的土壤中的重金属进行处理，使经过修复的土壤能够满足GB/T 15618‑1995的要求。

Description

一种土壤有机物与重金属污染的修复装置系统及方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，涉及一种土壤修复的装置及方法，尤其涉及一种土壤有机物与重金属污染的修复装置系统及方法。
背景技术
土壤修复是使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术措施，随着现代化工业、农业的发展，土壤中累积的有害物质也在不断增加，在这些受污染的土壤上进行农业生活活动势必形成食品安全问题，在其上进行居住、生活等也会直接危害人类健康，在此之外，部分有害土壤还参与了固、液、气等多种形式的自然及生态系统循环，在更广泛的范围内对人体和自然界造成损害。
土壤常见的污染形式包括无机污染与有机污染，其中无机污染以重金属元素污染最为显著、危害最大，有机污染以化肥、农药、杀虫杀草计等最为显著、危害最大。
现有技术中对土壤修复剂进行大量的研究和公开，主要涉及工程措施、化学钝化、植物修复等技术手段。但这些现有技术通常具有修复途径单一、技术同质化严重等问题，导致修复治理效果不明显，成本高、周期长、应用率低，且由潜在二次污染的风险。
CN 103752599A公开了一种淋洗联合电沉积修复重金属污染土壤的设备及方法，所述设备包括淋洗柱、缓冲槽、电沉积罐、第一循环泵和第二循环泵，淋洗柱内装有污染土壤，其上端设有淋系喷头，下端设有筛网，淋系喷头连接喷淋管；缓冲槽上端连接淋洗柱；电沉积罐内设有阴、阳电极，阴、阳电极间连接一直流电源；第一循环泵一端连接缓冲槽，另一端通入电沉积罐中；另一端连接喷淋管。所述设备仅能对受重金属污染的土壤进行处理；难以对污染成分复杂，尤其同时受到重金属与有机物污染的土壤进行处理。
CN 109622597A公开了一种重金属污染土壤的电化学修复方法，该电化学修复方法包括：(a)将污染土壤置于电极板之间；(b)在污染土壤表面进行喷淋活化液；(c)将电极板进行痛点处理；(d)向靠近重金属迁移的电极板区域内的污染土壤添加氧化钙。所述修复方法能够去除污染土壤中的重金属，并通过氧化钙添加土壤的pH值，但同样无法对污染成分复杂的土壤进行有效处理。
CN 111054742A公开了一种直流-交流耦合电场强化微生物修复石油类有机物污染土壤的装置和方法，所述装置及方法在石油类有机物污染土壤修复的生物反应器中施加二维正交的直流电场和交流电场，并周期性旋转电场，保证反应器中电场的均匀性。利用直流电场或交流电场诱导的电动效应，其叠加效果可以改变各种物质的电动轨迹，强化土壤中的传质过程，从而强化营养物质、污染物与石油降解菌之间的接触和混合，最终提高石油类有机物污染土壤的生物修复效率。但该装置和方法对土壤的修复周期长，能耗较高，不利于工业上的推广应用。
对此，提供一种能够有效去除土壤中有机物与重金属，并使修复后土壤能够满足GB/T 15618-1995的标准的装置系统与方法，有利于提高土壤的修复效果与效率，便于土壤修复在工业上的推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种土壤有机物与重金属污染的修复装置系统及方法，所述修复装置系统不仅能够对有机物污染的土壤就行修复，还能够对重金属污染的土壤进行修复。利用本发明提供的修复装置系统以及方法对土壤进行修复，能够以较低成本处理污染土壤，且处理后的土壤满足GB/T 15618-1995的标准，可用于农作物种植。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种土壤有机物与重金属污染的修复装置系统，所述土壤有机物与重金属污染的修复装置系统包括破碎装置、筛分装置、第一混合装置、回转窑、气固分离装置、电极槽、喷淋液储存装置、储水装置与第二混合装置。
所述破碎装置、筛分装置与第一混合装置依次连接，所述第一混合装置用于混合筛分后土壤、氢氧化铁胶粒与氧化亚铁。
所述第一混合装置的出料口与回转窑的进料口连接，回转窑内的物料与气体逆流接触，回转窑的气体出口与气固分离装置连接；所述气固分离装置的气体出口与回转窑的燃气入口连接；所述气固分离装置的固体出口与第一混合装置连接。
所述电极槽设置有阳极板与阴极板，经回转窑处理的土壤放置于阳极板与阴极板之间；所述喷淋液储存装置内的喷淋液用于对电极槽内的土壤进行喷淋；所述储水装置用于对喷淋后的土壤进行水喷淋；所述第二混合装置用于混合水喷淋后的土壤与土壤修复剂。
受有机物污染的土壤的粘性较大，难以与氢氧化铁胶粒以及氧化亚铁混合。对此，本发明在第一混合装置之前设置破碎装置与筛分装置，将受有机物污染与重金属污染的土壤进行破碎筛分，以便于土壤与氢氧化铁胶粒以及氧化亚铁混合。
与氢氧化铁胶粒以及氧化亚铁混合后的土壤在回转窑内进行热解，由于氢氧化铁胶粒与氧化亚铁的添加，受有机物污染以及重金属污染的土壤中的有机物以及重金属在热解过程中能够更好地脱附，有机物热解后随气体进入气固分离装置，使热解气夹带的固体颗粒分离，气体返回回转窑作为燃烧气体；固体返回第一混合装置，避免了土壤的损失。
本发明通过回转窑以及气固分离装置的设置，使土壤中的有机物得到了充分的利用；所述电极槽与喷淋液储存装置的设置使所述土壤有机物与重金属污染的修复装置能够对去除有机物的土壤中的重金属进行脱附；而第二混合装置的设置能够补充突然所需营养元素，使土壤能够用于种植农作物。
本发明中，经过回转窑热解去除有机物的土壤进入电极槽，使用喷淋液储存装置内的喷淋液进行喷淋，在电极槽内的电场作用下，喷淋液形成电渗流，进入土壤后使重金属随喷淋液迁移至电极槽内的阴极。然后使用储水装置内的水进行喷淋，降低土壤中残留的喷淋液，渗出的液体调配为喷淋液后返回至喷淋液储存装置。
优选地，所述破碎装置为土壤破碎机。
优选地，所述筛分装置为土壤筛分机，所述土壤筛分机的筛网目数为10-40目，例如可以是10目、12目、15目、16目、18目、20目、24目、25目、27目、28目、30目、32目、35目、36目或40目，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一混合装置与第二混合装置分别独立地为滚筒式搅拌机。
优选地，所述气固分离装置包括旋风分离器和/或袋式除尘器，由于气固分离装置处理的气体具有较高的温度，所述气固分离装置优选为旋风分离器。
优选地，所述第一混合装置设置有夹套。
由所述回转窑气体出口排出的气体流经夹套后流入气固分离装置；或由气固分离装置流出的气体流经夹套后再进入回转窑的燃气入口。
所述夹套的设置能够使本发明提供的修复装置系统充分利用回转窑产生的热解气的热量，从而达到节约能耗的目的。
第二方面，本发明提供了一种应用如第一方面所述的装置系统对土壤进行修复的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)对污染土壤依次进行破碎与筛分处理，筛分后土壤与添加剂混合，得到土壤混合物；所述添加剂为氢氧化铁胶粒与氧化亚铁的混合物；
(2)步骤(1)所得土壤混合物在回转窑中与烟气逆流接触，热解气经气固分离后返回回转窑进行燃烧，生成用于与土壤混合物逆流接触的烟气；热解处理后的土壤进行喷淋处理，然后与土壤修复剂混合，从而实现对污染土壤的修复。
优选地，，步骤(1)所述添加剂与筛分后土壤的质量比为1:(20-40)，例如可以是1:20、1:25、1:30、1:35或1:40，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述添加剂中氢氧化铁胶粒与氧化亚铁的质量比为1:(3-5)，例如可以是1:3、1:3.5、1:4、1:4.5或1:5，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述筛分所用筛网的目数为10-40目，例如可以是10目、12目、15目、16目、18目、20目、24目、25目、27目、28目、30目、32目、35目、36目或40目，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述回转窑内高温热解区的温度为400-500℃，例如可以是400℃、410℃、420℃、430℃、440℃、450℃、460℃、470℃、480℃、490℃或500℃，但不限于所列举的数值，数值范围内未列举的其它数值同样适用。
本发明通过氢氧化铁胶粒、氧化亚铁的添加以及高温热解区的温度相配合，使土壤中的有机物得到充分的热解；本发明不对回转窑内气体的流量做过多限定，只需要回转窑内高温热解去的温度控制在400-500℃即可，温度过低则不利于有机物的脱附；温度过高则容易使土壤板结，而且不利于回转窑的稳定运行，增加了回转窑的运行负荷。
优选地，步骤(2)所述喷淋处理所用喷淋液为Na2-EDTA、柠檬酸以及氯化钠的复配溶液。
优选地，所述复配溶液中Na2-EDTA的浓度为0.03-0.08mol/L，例如可以是0.03mol/L、0.04mol/L、0.05mol/L、0.06mol/L、0.07mol/L或0.08mol/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。Na2-EDTA的浓度过低则不利于重金属的去除，而Na2-EDTA的浓度过高同样不利于在电极槽内对重金属进行喷淋。
优选地，所述复配溶液中柠檬酸的浓度为0.03-0.08mol/L，例如可以是0.03mol/L、0.04mol/L、0.05mol/L、0.06mol/L、0.07mol/L或0.08mol/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。柠檬酸的浓度过低则不利于重金属的去除，而柠檬酸的浓度过高同样不利于在电极槽内对重金属进行喷淋。
优选地，所述复配溶液中氯化钠的浓度为0.1-2mol/L，例如可以是0.1mol/L、0.3mol/L、0.5mol/L、0.8mol/L、1mol/L、1.2mol/L、1.4mol/L、1.5mol/L、1.6mol/L、1.8mol/L或2mol/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。本发明所述喷淋在电极槽中进行，喷淋过程中电极槽两侧设置直流电压，使喷淋液成为电渗流，从而带动土壤中的重金属迁移至阴极。当氯化钠的浓度过低时，到达喷淋终点的时间过长；当氯化钠的浓度过高时，到达喷淋终点时土壤中重金属的浓度较高。
本发明不对复配溶液的用量做具体限定，喷淋的终点为使土壤中的重金属含量不再改变为止。
优选地，以重量份数计，所述土壤修复剂包括：
所述土壤修复剂中天然腐殖土的重量份数为8-24份，例如可以是8份、10份、12份、14份、16份、18份、20份、22份或24份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为16份。
所述土壤修复剂中草木灰的重量份数为5-10份，例如可以是5份、6份、7份、8份、9份或10份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为8份。
所述土壤修复剂中壳聚糖的重量份数为7-10份，例如可以是7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份或10份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为8份。
所述土壤修复剂中蛭石粉的重量份数为2-6份，例如可以是2份、3份、4份、5份或6份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为4份。
所述土壤修复剂中EM复合微生物菌剂的重量份数为3-8份，例如可以是3份、4份、5份、6份、7份或8份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为5份。
所述土壤修复剂中层状双金属氢氧化物的重量份数为3-8份，例如可以是3份、4份、5份、6份、7份或8份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；优选地，所述层状双金属氢氧化物为镁铝层状双金属氢氧化物与钙铝层状双金属氢氧化物，镁铝层状双金属氢氧化物的重量份数为2份，钙铝层状双金属氢氧化物的重量份数为2份。
优选地，步骤(2)中喷淋处理后的土壤与土壤修复剂的质量比为1:(0.1-0.3)，例如可以是1:0.1、1:0.15、1:0.2、1:0.25或1:0.3，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1:0.2。
作为本发明第二方面所述方法的优选技术方案，所述方法包括如下步骤：
(1)对污染土壤依次进行破碎与筛分处理，筛分所用筛网的目数为10-40目；筛分后土壤与添加剂混合，得到土壤混合物；所述添加剂为质量比为1:(3-5)的氢氧化铁胶粒与氧化亚铁的混合物；所述添加剂与筛分后土壤的质量比为1:(20-40)；
(2)步骤(1)所得土壤混合物在回转窑中与烟气逆流接触，回转窑内高温热解区的温度为400-500℃；热解气经气固分离后返回回转窑进行燃烧，生成用于与土壤混合物逆流接触的烟气；吹扫后的土壤进行喷淋处理，然后与土壤修复剂混合，从而实现对污染土壤的修复；
优选地，步骤(2)所述喷淋处理所用喷淋液为Na2-EDTA、柠檬酸以及氯化钠的复配溶液；复配溶液中Na2-EDTA的浓度为0.03-0.08mol/L，柠檬酸的浓度为0.03-0.08mol/L，氯化钠的浓度为0.1-2mol/L；
以重量份数计，所述土壤修复剂包括：16份天然腐殖土、8份草木灰、8份壳聚糖、4份蛭石粉、5份EM复合微生物菌剂、2份镁铝层状双金属氢氧化物以及2份钙铝层状双金属氢氧化物；步骤(2)中喷淋处理后的土壤与土壤修复剂的质量比为1:0.2。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述装置系统通过回转窑、电极槽与气固分离装置的配合，首先对土壤中的有机物进行处理，然后对土壤中的重金属进行处理，能够在较低能耗条件下使土壤得到修复，使其能够符合GB/T 15618-1995的要求；
(2)本发明通过将土壤与氧化亚铁混合，不仅能够促进长链有机物的分解，使热解气中的有机组分更易燃烧；而氢氧化铁胶粒的加入能够强化氧化亚铁的促分解效果，且有利于后续喷淋过程中对重金属的去除；
(3)本发明提供的土壤修复剂能够补充土壤中流失的营养元素，且能够提高土壤抗有机物以及重金属污染的能力。
附图说明
图1为实施例1提供的土壤有机物与重金属污染的修复装置系统的结构示意图。
其中：1，破碎装置；2，筛分装置；3，第一混合装置；4，回转窑；5，气固分离装置；6，电解槽；7，喷淋液储存装置；8，储水装置；9，第二混合装置。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种土壤有机物与重金属污染的修复装置系统，所述土壤有机物与重金属污染的修复装置系统的结构示意图如图1所示，包括破碎装置1、筛分装置2、第一混合装置3、回转窑4、气固分离装置5、电极槽6、喷淋液储存装置7、储水装置8与第二混合装置10。
所述破碎装置1、筛分装置2与第一混合装置3依次连接，所述第一混合装置3用于混合筛分后土壤、氢氧化铁胶粒与氧化亚铁。
所述第一混合装置3的出料口与回转窑4的进料口连接，回转窑4内的物料与气体逆流接触，回转窑4的气体出口与气固分离装置5连接；所述气固分离装置5的气体出口与回转窑4的燃气入口连接；所述气固分离装置5的固体出口与第一混合装置3连接。
所述电极槽6设置有阳极板与阴极板，经回转窑4处理的土壤放置于阳极板与阴极板之间；所述喷淋液储存装置7内的喷淋液用于对电极槽6内的土壤进行喷淋；所述储水装置8用于对喷淋后的土壤进行水喷淋；所述第二混合装置10用于混合水喷淋后的土壤与土壤修复剂。
所述破碎装置1为土壤破碎机；所述筛分装置2为土壤筛分机，所述土壤筛分机的筛网目数为10目；所述第一混合装置3与第二混合装置10分别独立地为滚筒式搅拌机；所述气固分离装置5为旋风分离器。
实施例2
本实施例提供了一种土壤有机物与重金属污染的修复装置系统，所述土壤有机物与重金属污染的修复装置系统包括破碎装置1、筛分装置2、第一混合装置3、回转窑4、气固分离装置5、电极槽6、喷淋液储存装置7、储水装置8与第二混合装置10。
所述破碎装置1、筛分装置2与第一混合装置3依次连接，所述第一混合装置3用于混合筛分后土壤、氢氧化铁胶粒与氧化亚铁。
所述第一混合装置3的出料口与回转窑4的进料口连接，回转窑4内的物料与气体逆流接触，回转窑4的气体出口与气固分离装置5连接；所述气固分离装置5的气体出口与回转窑4的燃气入口连接；所述气固分离装置5的固体出口与第一混合装置3连接。
所述电极槽6设置有阳极板与阴极板，经回转窑4处理的土壤放置于阳极板与阴极板之间；所述喷淋液储存装置7内的喷淋液用于对电极槽6内的土壤进行喷淋；所述储水装置8用于对喷淋后的土壤进行水喷淋；所述第二混合装置10用于混合水喷淋后的土壤与土壤修复剂。
所述破碎装置1为土壤破碎机；所述筛分装置2为土壤筛分机，所述土壤筛分机的筛网目数为20目；所述第一混合装置3与第二混合装置10分别独立地为滚筒式搅拌机；所述气固分离装置5为旋风分离器。
所述第一混合装置3设置有夹套，由回转窑4气体出口排出的气体流经夹套后流入气固分离装置5。
实施例3
本实施例提供了一种土壤有机物与重金属污染的修复装置系统，所述土壤有机物与重金属污染的修复装置系统包括破碎装置1、筛分装置2、第一混合装置3、回转窑4、气固分离装置5、电极槽6、喷淋液储存装置7、储水装置8与第二混合装置10。
所述破碎装置1、筛分装置2与第一混合装置3依次连接，所述第一混合装置3用于混合筛分后土壤、氢氧化铁胶粒与氧化亚铁。
所述第一混合装置3的出料口与回转窑4的进料口连接，回转窑4内的物料与气体逆流接触，回转窑4的气体出口与气固分离装置5连接；所述气固分离装置5的气体出口与回转窑4的燃气入口连接；所述气固分离装置5的固体出口与第一混合装置3连接。
所述电极槽6设置有阳极板与阴极板，经回转窑4处理的土壤放置于阳极板与阴极板之间；所述喷淋液储存装置7内的喷淋液用于对电极槽6内的土壤进行喷淋；所述储水装置8用于对喷淋后的土壤进行水喷淋；所述第二混合装置10用于混合水喷淋后的土壤与土壤修复剂。
所述破碎装置1为土壤破碎机；所述筛分装置2为土壤筛分机，所述土壤筛分机的筛网目数为40目；所述第一混合装置3与第二混合装置10分别独立地为滚筒式搅拌机；所述气固分离装置5为旋风分离器。
所述第一混合装置3设置有夹套，由气固分离装置5流出的气体流经夹套后再进入回转窑4的燃气入口。
应用例1
本应用例提供了一种应用实施例1对石油污染土壤进行治理的方法，所处理模拟土壤中总石油烃的初始含量为360mg/Kg，Pb的初始含量为50mg/Kg，Cd的初始含量为2mg/Kg，所述方法包括如下步骤：
(1)对污染土壤依次进行破碎与筛分处理；筛分后土壤与添加剂混合，得到土壤混合物；所述添加剂为质量比为1:4的氢氧化铁胶粒与氧化亚铁的混合物；所述添加剂与筛分后土壤的质量比为1:30；
(2)步骤(1)所得土壤混合物在回转窑4中与烟气逆流接触，回转窑4内高温热解区的温度为450±10℃；热解气经气固分离后返回回转窑4进行燃烧，生成用于与土壤混合物逆流接触的烟气；吹扫后的土壤进行喷淋处理，喷淋处理时电极槽6所加直流电场的强度为80V/cm；然后与土壤修复剂混合，从而实现对污染土壤的修复；
步骤(2)所述喷淋处理为先使用喷淋液进行喷淋，再使用水进行喷淋，水喷淋后的渗出液返回喷淋液储存装置7配置喷淋液；所用喷淋液为Na2-EDTA、柠檬酸以及氯化钠的复配溶液；复配溶液中Na2-EDTA的浓度为0.05mol/L，柠檬酸的浓度为0.05mol/L，氯化钠的浓度为1mol/L；
以重量份数计，所述土壤修复剂包括：16份天然腐殖土、8份草木灰、8份壳聚糖、4份蛭石粉、5份EM复合微生物菌剂、2份镁铝层状双金属氢氧化物以及2份钙铝层状双金属氢氧化物；步骤(2)中喷淋处理后的土壤与土壤修复剂的质量比为1:0.2。
采用USA EPA Method 3550方法测定治理后土壤中的总石油烃去除率，总石油烃去除率≥99.8％；使用手持式土壤重金属检测仪对治理后土壤中的Pb与Cr含量进行测定，Pb的含量≤12mg/Kg，Cr的含量≤0.25mg/Kg。
应用例2
本应用例提供了一种应用实施例1对石油污染土壤进行治理的方法，所处理模拟土壤中总石油烃的初始含量为360mg/Kg，Pb的初始含量为50mg/Kg，Cd的初始含量为2mg/Kg，所述方法包括如下步骤：
(1)对污染土壤依次进行破碎与筛分处理；筛分后土壤与添加剂混合，得到土壤混合物；所述添加剂为质量比为1:4.5的氢氧化铁胶粒与氧化亚铁的混合物；所述添加剂与筛分后土壤的质量比为1:35；
(2)步骤(1)所得土壤混合物在回转窑4中与烟气逆流接触，回转窑4内高温热解区的温度为470±10℃；热解气经气固分离后返回回转窑4进行燃烧，生成用于与土壤混合物逆流接触的烟气；吹扫后的土壤进行喷淋处理，喷淋处理时电极槽6所加直流电场的强度为80V/cm；然后与土壤修复剂混合，从而实现对污染土壤的修复；
步骤(2)所述喷淋处理为先使用喷淋液进行喷淋，再使用水进行喷淋，水喷淋后的渗出液返回喷淋液储存装置7配置喷淋液；所用喷淋液为Na2-EDTA、柠檬酸以及氯化钠的复配溶液；复配溶液中Na2-EDTA的浓度为0.06mol/L，柠檬酸的浓度为0.04mol/L，氯化钠的浓度为1.5mol/L；
以重量份数计，所述土壤修复剂包括：20份天然腐殖土、6份草木灰、6份壳聚糖、3份蛭石粉、6份EM复合微生物菌剂、2份镁铝层状双金属氢氧化物以及2份钙铝层状双金属氢氧化物；步骤(2)中喷淋处理后的土壤与土壤修复剂的质量比为1:0.15。
采用USA EPA Method 3550方法测定治理后土壤中的总石油烃去除率，总石油烃去除率≥99.7％；使用手持式土壤重金属检测仪对治理后土壤中的Pb与Cr含量进行测定，Pb的含量≤13.5mg/Kg，Cr的含量≤0.27mg/Kg。
应用例3
本应用例提供了一种应用实施例1对石油污染土壤进行治理的方法，所处理模拟土壤中总石油烃的初始含量为360mg/Kg，Pb的初始含量为50mg/Kg，Cd的初始含量为2mg/Kg，所述方法包括如下步骤：
(1)对污染土壤依次进行破碎与筛分处理；筛分后土壤与添加剂混合，得到土壤混合物；所述添加剂为质量比为1:5的氢氧化铁胶粒与氧化亚铁的混合物；所述添加剂与筛分后土壤的质量比为1:40；
(2)步骤(1)所得土壤混合物在回转窑4中与烟气逆流接触，回转窑4内高温热解区的温度为490±10℃；热解气经气固分离后返回回转窑4进行燃烧，生成用于与土壤混合物逆流接触的烟气；吹扫后的土壤进行喷淋处理，喷淋处理时电极槽6所加直流电场的强度为80V/cm；然后与土壤修复剂混合，从而实现对污染土壤的修复；
步骤(2)所述喷淋处理为先使用喷淋液进行喷淋，再使用水进行喷淋，水喷淋后的渗出液返回喷淋液储存装置7配置喷淋液；所用喷淋液为Na2-EDTA、柠檬酸以及氯化钠的复配溶液；复配溶液中Na2-EDTA的浓度为0.04mol/L，柠檬酸的浓度为0.06mol/L，氯化钠的浓度为2mol/L；
以重量份数计，所述土壤修复剂包括：24份天然腐殖土、5份草木灰、5份壳聚糖、2份蛭石粉、8份EM复合微生物菌剂、1份镁铝层状双金属氢氧化物以及3份钙铝层状双金属氢氧化物；步骤(2)中喷淋处理后的土壤与土壤修复剂的质量比为1:0.1。
采用USA EPA Method 3550方法测定治理后土壤中的总石油烃去除率，总石油烃去除率≥99.7％；使用手持式土壤重金属检测仪对治理后土壤中的Pb与Cr含量进行测定，Pb的含量≤12.8mg/Kg，Cr的含量≤0.26mg/Kg。
应用例4
本应用例提供了一种应用实施例1对石油污染土壤进行治理的方法，所处理模拟土壤中总石油烃的初始含量为360mg/Kg，Pb的初始含量为50mg/Kg，Cd的初始含量为2mg/Kg，所述方法包括如下步骤：
(1)对污染土壤依次进行破碎与筛分处理；筛分后土壤与添加剂混合，得到土壤混合物；所述添加剂为质量比为1:3.5的氢氧化铁胶粒与氧化亚铁的混合物；所述添加剂与筛分后土壤的质量比为1:25；
(2)步骤(1)所得土壤混合物在回转窑4中与烟气逆流接触，回转窑4内高温热解区的温度为425±10℃；热解气经气固分离后返回回转窑4进行燃烧，生成用于与土壤混合物逆流接触的烟气；吹扫后的土壤进行喷淋处理，喷淋处理时电极槽6所加直流电场的强度为80V/cm；然后与土壤修复剂混合，从而实现对污染土壤的修复；
步骤(2)所述喷淋处理为先使用喷淋液进行喷淋，再使用水进行喷淋，水喷淋后的渗出液返回喷淋液储存装置7配置喷淋液；所用喷淋液为Na2-EDTA、柠檬酸以及氯化钠的复配溶液；复配溶液中Na2-EDTA的浓度为0.08mol/L，柠檬酸的浓度为0.03mol/L，氯化钠的浓度为0.5mol/L；
以重量份数计，所述土壤修复剂包括：12份天然腐殖土、9份草木灰、9份壳聚糖、5份蛭石粉、4份EM复合微生物菌剂、3份镁铝层状双金属氢氧化物以及1份钙铝层状双金属氢氧化物；步骤(2)中喷淋处理后的土壤与土壤修复剂的质量比为1:0.25。
采用USA EPA Method 3550方法测定治理后土壤中的总石油烃去除率，总石油烃去除率≥99.5％；使用手持式土壤重金属检测仪对治理后土壤中的Pb与Cr含量进行测定，Pb的含量≤13.5mg/Kg，Cr的含量≤0.33mg/Kg。
应用例5
本应用例提供了一种应用实施例1对石油污染土壤进行治理的方法，所处理模拟土壤中总石油烃的初始含量为360mg/Kg，Pb的初始含量为50mg/Kg，Cd的初始含量为2mg/Kg，所述方法包括如下步骤：
(1)对污染土壤依次进行破碎与筛分处理；筛分后土壤与添加剂混合，得到土壤混合物；所述添加剂为质量比为1:3的氢氧化铁胶粒与氧化亚铁的混合物；所述添加剂与筛分后土壤的质量比为1:20；
(2)步骤(1)所得土壤混合物在回转窑4中与烟气逆流接触，回转窑4内高温热解区的温度为410±10℃；热解气经气固分离后返回回转窑4进行燃烧，生成用于与土壤混合物逆流接触的烟气；吹扫后的土壤进行喷淋处理，喷淋处理时电极槽6所加直流电场的强度为80V/cm；然后与土壤修复剂混合，从而实现对污染土壤的修复；
步骤(2)所述喷淋处理为先使用喷淋液进行喷淋，再使用水进行喷淋，水喷淋后的渗出液返回喷淋液储存装置7配置喷淋液；所用喷淋液为Na2-EDTA、柠檬酸以及氯化钠的复配溶液；复配溶液中Na2-EDTA的浓度为0.03mol/L，柠檬酸的浓度为0.08mol/L，氯化钠的浓度为0.1mol/L；
以重量份数计，所述土壤修复剂包括：8份天然腐殖土、10份草木灰、10份壳聚糖、6份蛭石粉、3份EM复合微生物菌剂、2份镁铝层状双金属氢氧化物以及2份钙铝层状双金属氢氧化物；步骤(2)中喷淋处理后的土壤与土壤修复剂的质量比为1:0.3。
采用USA EPA Method 3550方法测定治理后土壤中的总石油烃去除率，总石油烃去除率≥99.6％；使用手持式土壤重金属检测仪对治理后土壤中的Pb与Cr含量进行测定，Pb的含量≤13.3mg/Kg，Cr的含量≤0.32mg/Kg。
应用例6
本应用例提供了一种应用实施例2对石油污染土壤进行治理的方法，所处理模拟土壤中总石油烃的初始含量为360mg/Kg，Pb的初始含量为50mg/Kg，Cd的初始含量为2mg/Kg，所述方法包括如下步骤：
(1)对污染土壤依次进行破碎与筛分处理；筛分后土壤与添加剂混合，得到土壤混合物；所述添加剂为质量比为1:4的氢氧化铁胶粒与氧化亚铁的混合物；所述添加剂与筛分后土壤的质量比为1:30；
(2)步骤(1)所得土壤混合物在回转窑4中与烟气逆流接触，回转窑4内高温热解区的温度为450±10℃；热解气经气固分离后返回回转窑4进行燃烧，生成用于与土壤混合物逆流接触的烟气；吹扫后的土壤进行喷淋处理，喷淋处理时电极槽6所加直流电场的强度为80V/cm；然后与土壤修复剂混合，从而实现对污染土壤的修复；
步骤(2)所述喷淋处理为先使用喷淋液进行喷淋，再使用水进行喷淋，水喷淋后的渗出液返回喷淋液储存装置7配置喷淋液；所用喷淋液为Na2-EDTA、柠檬酸以及氯化钠的复配溶液；复配溶液中Na2-EDTA的浓度为0.05mol/L，柠檬酸的浓度为0.05mol/L，氯化钠的浓度为1mol/L；
以重量份数计，所述土壤修复剂包括：16份天然腐殖土、8份草木灰、8份壳聚糖、4份蛭石粉、5份EM复合微生物菌剂、2份镁铝层状双金属氢氧化物以及2份钙铝层状双金属氢氧化物；步骤(2)中喷淋处理后的土壤与土壤修复剂的质量比为1:0.2。
采用USA EPA Method 3550方法测定治理后土壤中的总石油烃去除率，总石油烃去除率≥99.8％；使用手持式土壤重金属检测仪对治理后土壤中的Pb与Cr含量进行测定，Pb的含量≤11.8mg/Kg，Cr的含量≤0.24mg/Kg。
应用例7
本应用例提供了一种应用实施例3对石油污染土壤进行治理的方法，所处理模拟土壤中总石油烃的初始含量为360mg/Kg，Pb的初始含量为50mg/Kg，Cd的初始含量为2mg/Kg，所述方法包括如下步骤：
(1)对污染土壤依次进行破碎与筛分处理；筛分后土壤与添加剂混合，得到土壤混合物；所述添加剂为质量比为1:4的氢氧化铁胶粒与氧化亚铁的混合物；所述添加剂与筛分后土壤的质量比为1:30；
(2)步骤(1)所得土壤混合物在回转窑4中与烟气逆流接触，回转窑4内高温热解区的温度为450±10℃；热解气经气固分离后返回回转窑4进行燃烧，生成用于与土壤混合物逆流接触的烟气；吹扫后的土壤进行喷淋处理，喷淋处理时电极槽6所加直流电场的强度为80V/cm；然后与土壤修复剂混合，从而实现对污染土壤的修复；
步骤(2)所述喷淋处理为先使用喷淋液进行喷淋，再使用水进行喷淋，水喷淋后的渗出液返回喷淋液储存装置7配置喷淋液；所用喷淋液为Na2-EDTA、柠檬酸以及氯化钠的复配溶液；复配溶液中Na2-EDTA的浓度为0.05mol/L，柠檬酸的浓度为0.05mol/L，氯化钠的浓度为1mol/L；
以重量份数计，所述土壤修复剂包括：16份天然腐殖土、8份草木灰、8份壳聚糖、4份蛭石粉、5份EM复合微生物菌剂、2份镁铝层状双金属氢氧化物以及2份钙铝层状双金属氢氧化物；步骤(2)中喷淋处理后的土壤与土壤修复剂的质量比为1:0.2。
采用USA EPA Method 3550方法测定治理后土壤中的总石油烃去除率，总石油烃去除率≥99.8％；使用手持式土壤重金属检测仪对治理后土壤中的Pb与Cr含量进行测定，Pb的含量≤11.8mg/Kg，Cr的含量≤0.24mg/Kg。
应用例8
本应用例提供了一种应用实施例1对石油污染土壤进行治理的方法，与应用例1相比，除Na2-EDTA的浓度为0.01mol/L外，其余均与应用例1相同。
采用USA EPA Method 3550方法测定治理后土壤中的总石油烃去除率，总石油烃去除率≥99.8％；使用手持式土壤重金属检测仪对治理后土壤中的Pb与Cr含量进行测定，Pb的含量≤14.1mg/Kg，Cr的含量≤0.36mg/Kg。
应用例9
本应用例提供了一种应用实施例1对石油污染土壤进行治理的方法，与应用例1相比，除Na2-EDTA的浓度为0.1mol/L外，其余均与应用例1相同。
采用USA EPA Method 3550方法测定治理后土壤中的总石油烃去除率，总石油烃去除率≥99.8％；使用手持式土壤重金属检测仪对治理后土壤中的Pb与Cr含量进行测定，Pb的含量≤12.5mg/Kg，Cr的含量≤0.26mg/Kg。
应用例10
本应用例提供了一种应用实施例1对石油污染土壤进行治理的方法，与应用例1相比，除柠檬酸的浓度为0.01mol/L外，其余均与应用例1相同。
采用USA EPA Method 3550方法测定治理后土壤中的总石油烃去除率，总石油烃去除率≥99.8％；使用手持式土壤重金属检测仪对治理后土壤中的Pb与Cr含量进行测定，Pb的含量≤12.8mg/Kg，Cr的含量≤0.29mg/Kg。
应用例11
本应用例提供了一种应用实施例1对石油污染土壤进行治理的方法，与应用例1相比，除柠檬酸的浓度为0.1mol/L外，其余均与应用例1相同。
采用USA EPA Method 3550方法测定治理后土壤中的总石油烃去除率，总石油烃去除率≥99.8％；使用手持式土壤重金属检测仪对治理后土壤中的Pb与Cr含量进行测定，Pb的含量≤12.3mg/Kg，Cr的含量≤0.28mg/Kg。
应用例12
本应用例提供了一种应用实施例1对石油污染土壤进行治理的方法，与应用例1相比，除氯化钠的浓度为0.05mol/L外，其余均与应用例1相同。
采用USA EPA Method 3550方法测定治理后土壤中的总石油烃去除率，总石油烃去除率≥99.8％；使用手持式土壤重金属检测仪对治理后土壤中的Pb与Cr含量进行测定，Pb的含量≤15.2mg/Kg，Cr的含量≤0.35mg/Kg。
应用例13
本应用例提供了一种应用实施例1对石油污染土壤进行治理的方法，与应用例1相比，除氯化钠的浓度为2.2mol/L外，其余均与应用例1相同。
采用USA EPA Method 3550方法测定治理后土壤中的总石油烃去除率，总石油烃去除率≥99.8％；使用手持式土壤重金属检测仪对治理后土壤中的Pb与Cr含量进行测定，Pb的含量≤12.4mg/Kg，Cr的含量≤0.26mg/Kg。
对应用例1-13提供的治理后的土壤、未受污染物污染模拟土壤(未添加石油烃与铅、铬)以及受污染土壤(总石油烃的初始含量为360mg/Kg，Pb的初始含量为50mg/Kg，Cd的初始含量为2mg/Kg)中的小麦发芽率进行测试，挑选颗粒饱满、健康的小麦种子1500粒，随机分成15组，每组100粒，均匀撒于15个含有相同质量土壤的玻璃培养皿中。将15个培养皿置于人工气候箱中，保持土壤持水率为60％，调节恒温箱日照时长为16h，白天的温度为26℃，黑夜的温度为22℃，空气湿度为70％，观察小麦发芽情况，知道不再有小麦发芽，测定小麦发芽率，结果如表1所示。
表1
对应用例1-13提供的治理后的土壤以及未受污染物污染模拟土壤(未添加石油烃与铅、铬)的抗污染性能进行测试，使各组土壤与Pb与Cd混合，使土壤中Pb的含量为10mg/Kg，Cd的含量为1mg/Kg。对混合Pb与Cd后的土壤的小麦发芽率进行测试，挑选颗粒饱满、健康的小麦种子1400粒，随机分成14组，每组100粒，均匀撒于14个含有相同质量土壤的玻璃培养皿中。将14个培养皿置于人工气候箱中，保持土壤持水率为60％，调节恒温箱日照时长为16h，白天的温度为26℃，黑夜的温度为22℃，空气湿度为70％，观察小麦发芽情况，知道不再有小麦发芽，测定小麦发芽率，结果如表2所示。
表2
小麦发芽率(％)
应用例1 53
应用例2 51
应用例3 47
应用例4 50
应用例5 51
应用例6 52
应用例7 51
应用例8 52
应用例9 50
应用例10 51
应用例11 50
应用例12 47
应用例13 52
未受污染物污染模拟土壤 21
综上所述，(1)本发明所述装置系统通过回转窑、电极槽与气固分离装置的配合，首先对土壤中的有机物进行处理，然后对土壤中的重金属进行处理，能够在较低能耗条件下使土壤得到修复，使其能够符合GB/T 15618-1995的要求；本发明通过将土壤与氧化亚铁混合，不仅能够促进长链有机物的分解，使热解气中的有机组分更易燃烧；而氢氧化铁胶粒的加入能够强化氧化亚铁的促分解效果，且有利于后续喷淋过程中对重金属的去除；本发明提供的土壤修复剂能够补充土壤中流失的营养元素，且能够提高土壤抗有机物以及重金属污染的能力。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (11)

1.一种修复土壤有机物与重金属污染的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）对污染土壤依次进行破碎与筛分处理，筛分后土壤与添加剂混合，得到土壤混合物；所述添加剂为氢氧化铁胶粒与氧化亚铁的混合物；
所述添加剂与筛分后土壤的质量比为1:(20-40)；
所述添加剂中氢氧化铁胶粒与氧化亚铁的质量比为1:(3-5)；
（2）步骤（1）所得土壤混合物在回转窑中与烟气逆流接触，热解气经气固分离后返回回转窑进行燃烧，生成用于与土壤混合物逆流接触的烟气；热解处理后的土壤进行喷淋处理，然后与土壤修复剂混合，从而实现对污染土壤的修复；
步骤（2）所述喷淋处理所用喷淋液为Na2-EDTA、柠檬酸以及氯化钠的复配溶液；所述复配溶液中Na2-EDTA的浓度为0.03-0.08mol/L；所述复配溶液中柠檬酸的浓度为0.03-0.08mol/L；所述复配溶液中氯化钠的浓度为0.1-2mol/L；
所述土壤修复剂包括：天然腐殖土8-24份，草木灰5-10份，壳聚糖7-10份，蛭石粉2-6份，EM复合微生物菌剂3-8份，层状双金属氢氧化物3-8份；
所述层状双金属氢氧化物为镁铝层状双金属氢氧化物与钙铝层状双金属氢氧化物；
所述方法在土壤有机物与重金属污染的修复装置系统中进行，所述土壤有机物与重金属污染的修复装置系统包括破碎装置、筛分装置、第一混合装置、回转窑、气固分离装置、电极槽、喷淋液储存装置、储水装置与第二混合装置；
所述破碎装置、筛分装置与第一混合装置依次连接，所述第一混合装置用于混合筛分后土壤、氢氧化铁胶粒与氧化亚铁；
所述第一混合装置的出料口与回转窑的进料口连接，回转窑内的物料与气体逆流接触，回转窑的气体出口与气固分离装置连接；所述气固分离装置的气体出口与回转窑的燃气入口连接；所述气固分离装置的固体出口与第一混合装置连接；
所述电极槽设置有阳极板与阴极板，经回转窑处理的土壤放置于阳极板与阴极板之间；所述喷淋液储存装置内的喷淋液用于对电极槽内的土壤进行喷淋；所述储水装置用于对喷淋后的土壤进行水喷淋；所述第二混合装置用于混合水喷淋后的土壤与土壤修复剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述破碎装置为土壤破碎机。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述筛分装置为土壤筛分机，所述土壤筛分机的筛网目数为10-40目。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一混合装置与第二混合装置分别独立地为滚筒式搅拌机。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气固分离装置包括旋风分离器和/或袋式除尘器。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一混合装置设置有夹套；
由所述回转窑气体出口排出的气体流经夹套后流入气固分离装置；或由气固分离装置流出的气体流经夹套后再进入回转窑的燃气入口。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述回转窑内高温热解区的温度为400-500℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中喷淋处理后的土壤与土壤修复剂的质量比为1:(0.1-0.3)。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以重量份数计，所述土壤修复剂包括：天然腐殖土16份，草木灰8份，壳聚糖8份，蛭石粉4份，EM复合微生物菌剂5份，镁铝层状双金属氢氧化物2份，钙铝层状双金属氢氧化物2份。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中调节pH处理后的土壤与土壤修复剂的质量比为1:0.2。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）对污染土壤依次进行破碎与筛分处理，筛分所用筛网的目数为10-40目；筛分后土壤与添加剂混合，得到土壤混合物；所述添加剂为质量比为1:(3-5)的氢氧化铁胶粒与氧化亚铁的混合物；所述添加剂与筛分后土壤的质量比为1:(20-40)；
（2）步骤（1）所得土壤混合物在回转窑中与烟气逆流接触，回转窑内高温热解区的温度为400-500℃；热解气经气固分离后返回回转窑进行燃烧，生成用于与土壤混合物逆流接触的烟气；吹扫后的土壤进行喷淋处理，然后与土壤修复剂混合，从而实现对污染土壤的修复；
步骤（2）所述喷淋处理所用喷淋液为Na2-EDTA、柠檬酸以及氯化钠的复配溶液；复配溶液中Na2-EDTA的浓度为0.03-0.08mol/L，柠檬酸的浓度为0.03-0.08mol/L，氯化钠的浓度为0.1-2mol/L；
以重量份数计，所述土壤修复剂包括：16份天然腐殖土、8份草木灰、8份壳聚糖、4份蛭石粉、5份EM复合微生物菌剂、2份镁铝层状双金属氢氧化物以及2份钙铝层状双金属氢氧化物；步骤（2）中喷淋处理后的土壤与土壤修复剂的质量比为1:0.2。
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