CN112775166B - 一种有机-重金属复合污染土壤修复方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机‑重金属复合污染土壤修复方法及装置，该方法通过抽真空装置将微波隧道窑抽真空，并启动微波隧道窑对有机污染土壤进行加热，使得有机污染物从土壤中脱附，处理后的土壤通过陶瓷传动装置进入高频振动筛，通过高频振动筛实现土壤粗细颗粒分离，通过横向导气笼和竖向导气笼快速吹脱出土壤粗颗粒中残留有机污染物，对土壤细颗粒进行淋洗。本发明提高了有机污染土壤的热脱附效率，大大降低了热脱附过程的温度，节约了能耗，对有机污染土壤进行补充修复，提高修复质量，且可实现污染土壤中超标重金属的去除。

Description

一种有机-重金属复合污染土壤修复方法及装置

技术领域

本发明涉及环境污染修复技术领域，更具体地涉及一种有机-重金属复合污染土壤修复方法及装置。

背景技术

近年来，随着城市的规划、布局的调整、“进二退三”等措施的实施，致使大量集中在城市的污染企业，如化工厂、电镀厂、钢铁冶炼厂、炼油厂等搬迁至工业区和郊县，从而遗留了大量的城市污染场地。工业遗留场地污染物以有机污染为主，种类繁多且性质不同，具有多源、大量、持久等环境污染风险特征。

其中，有机/有机-重金属复合污染土壤近年来受到越来越多的关注，且这些有机污染土壤多具有致癌性，危害人体健康，并且进入土壤后会影响土壤的物理性质，还会渗透到地下水也会危害饮用水水质安全。总体看来，有机/有机-重金属复合污染土壤面积巨大，污染形势十分严峻。

因此，需要提出一种新的有机-重金属复合污染土壤修复方法。

发明内容

为了解决上述问题而提出了本发明。本发明提出了一种有机-重金属复合污染土壤修复方法及装置，该方法的石油烃污染物轻质组分(C10-C28)的去除率可以达到96％以上，重质组分(C28-C40)的去除率可以达到82％以上，重金属去除率可以达到80％以上，并且修复时间短，能耗低，能进行石油烃的资源回收，修复后土壤的二次利用价值也较高，具有良好的工业应用前景。下面简要描述本发明提出的有机-重金属复合污染土壤修复方案，更多细节将在后续结合附图在具体实施方式中加以描述。

根据本发明一方面，提供了一种有机-重金属复合污染土壤修复方法，该方法包括以下步骤：

对有机-重金属复合污染土壤进行预处理，获得预处理后的土壤；

将所述预处理后的土壤通过陶瓷传动装置运送至微波隧道窑，并启动抽真空装置一将所述微波隧道窑抽至真空状态，并启动微波加热系统加热至指定温度，加热时长受TVOC浓度反馈系统控制，加热过程中所述抽真空装一处于持续运行状态，将所述土壤中挥发出来的有机气体抽提至尾气处理装置进行净化；其中，所述陶瓷传动装置将其后端未处理的土壤运输至所述微波隧道窑内，进行低温热脱附，并将其前端经所述低温热脱附处理后的土壤运输至高频振动筛；

所述高频振动筛上的土壤进入气体吹脱装置，在所述气体吹脱装置中鼓风装置向横向导气笼和竖向导气笼通风，所述高频振动筛上的土壤被快速吹脱出残留有机污染物，且在真空装置二的作用下将挥发出来的有机气体抽提至尾气处理装置；

所述高频振动筛下的细颗粒土壤进入细颗粒淋洗装置，通过淋洗去除所述细颗粒土壤中的有机污染物及超标重金属；

将所述低温热脱附以及所述快速吹脱过程产生的有机气体导入所述尾气处理装置，并在去除颗粒物、冷凝、催化降解有机污染物后供余热空气循环使用；

所述细颗粒淋洗装置产生的淋洗废水经水处理装置进行处理后回用。

进一步地，经过所述预处理后的土壤粒径不超过20mm。

进一步地，所述微波隧道窑为变频加热，加热至指定温度并自动降低频率，当温度降低时，自动升高频率，其中所述指定温度为土壤中沸点最高的有机污染物的50～70％，所述指定温度的范围为100～300℃，所述加热时长为初始加热至TVOC浓度反馈系统显示浓度低于35％的时长，且所述低温热脱附时长为10～15min。

进一步地，经低温热脱附处理后，所述土壤的有机质含量下降不超过10％，总氮含量下降不超过2％，液性指数下降不低于20％，颗粒密度上升不低于6％。

进一步地，所述高频振动筛根据所述土壤的污染物类型确定开启和关闭，当所述土壤的污染物为有机-重金属复合污染时所述高频振动筛开启，当所述土壤的污染物为有机污染时所述高频振动筛关闭。

进一步地，当所述高频振动筛开启时，所述高频振动筛上的土壤进入所述气体吹脱装置，所述高频振动筛下的细颗粒土壤进入所述细颗粒淋洗装置；当所述高频振动筛关闭时，所述高频振动筛上的土壤全部进入所述气体吹脱装置，且所述细颗粒淋洗装置不运行。

进一步地，所述气体吹脱装置内吹脱风速为4～8m/s。

根据本发明另一方面，提供了一种有机-重金属复合污染土壤修复装置，该装置包括：陶瓷传动装置、微波隧道窑、微波加热系统、抽真空装置一、高频振动筛、细颗粒淋洗装置、气体吹脱装置、横向导气笼、竖向导气笼、抽真空装置二、鼓风装置、尾气处理装置以及水处理装置，其中：

所述微波隧道窑的前后分别设置有自动开关门、两侧设置有所述微波加热系统、顶部设置有所述抽真空装置一、底部设置有所述陶瓷传动装置，且所述微波隧道窑的出口端设置有所述高频振动筛；

所述高频振动筛的下方设置有所述细颗粒淋洗装置，所述高频振动筛的出口端设置有所述气体吹脱装置，所述气体吹脱装置与所述高频振动筛相连处设置有自动门，所述高频振动筛启动时所述自动门打开；

所述气体吹脱装置的顶部设置有所述抽真空装置二、内部设置有所述横向导气笼和所述竖向导气笼，所述气体吹脱装置的底部一侧设置有所述鼓风装置，所述鼓风装置通过安装在所述气体吹脱装置底部的通风管道进行鼓风；

所述抽真空装置一和所述抽真空装置二产生的污染气体通过送气管道输送至所述尾气处理装置进行处理；

所述细颗粒淋洗装置产生的淋洗废水通过送水管道输送至所述水处理装置进行处理。

进一步地，所述微波隧道窑的所述自动开关门与所述陶瓷传动装置的连接处设置有密封橡胶。

进一步地，所述微波隧道窑内以及所述气体吹脱装置内还设置有TVOC浓度反馈系统，所述TVOC浓度反馈系统实时显示空气中TVOC的浓度。

进一步地，所述细颗粒淋洗装置内设置有高压淋洗枪，所述高压淋洗枪为不锈钢材质，所述高压淋洗枪的淋洗压力为2Mpa～3Mpa，所述高压淋洗枪的淋洗流量为10L/min～20L/min。

进一步地，所述尾气处理装置包括布袋除尘器、冷凝器、加热器以及催化降解系统。

进一步地，所述冷凝器通过冷凝和振荡进行油品的充分回收，其中所述冷凝器的温度在5～10℃。

进一步地，所述冷凝器的后端接有后端加热器，所述后端加热器将冷凝后的气体进行加热，且后端加热器的加热温度保持在120～250℃。

进一步地，所述催化降解系统中设置有蜂窝状的金属氧化物型催化剂MnOx-V2O5-WO3/TiO2，用于去除尾气中95％以上的烃类和苯系物，其中Mn含量为5～8wt.％，V含量为4～5wt.％，W含量为5～7wt.％。

本发明的有机-重金属复合污染土壤修复方法，通过微波隧道窑修复污染土壤的处理效率更高、修复时间更短，并且在热脱附修复的基础上通过气体吹脱抽提的方式进一步强化污染物脱除效果，进一步降低了热脱附的温度和能耗，缩短了修复时间，尤其适用于难以处理的高浓度石油烃污染和重质石油烃污染土壤；并且，通过粗、细颗粒的分离，对细颗粒土壤进行充分淋洗以去除污染重金属，实现淋洗费用的降低。针对石油烃污染物具有可回收的特性，在热脱附后端进行了石油烃回收，并且由于热脱附温度和时间的降低，减轻了土壤的营养成分流失，并且可增强一些土工特性，对修复后土壤的二次利用也有帮助，如耕地用土以及工业用地覆土。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1示出了根据本发明实施例的有机-重金属复合污染土壤修复方法的整体工艺流程图的示意图；

图2示出了根据本发明实施例的有机-重金属复合污染土壤修复方法的整体装置结构图的示意图。

附图标记：

1：进料装置

2：抽真空装置一

3：TVOC浓度反馈系统

4：陶瓷传动装置

5：微波隧道窑

6：高频振动筛

7：细颗粒淋洗装置

8：高压淋洗枪

9：抽真空装置二

10：横向导气笼

11：竖向导气笼

12：鼓风装置

13：出料装置

14：尾气处理装置

15：气体输送管道

16：气体吹脱装置

17：排气筒

18：水处理装置

19：微波加热系统

20：底部闸板

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

为了彻底理解本申请，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本申请提出的技术方案。本申请的可选实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本申请还可以具有其他实施方式。

对土壤中的有机污染物进行有效处理已引起了人们越来越多的关注，目前已提出了多种技术来修复TPHs污染场地，例如传统方法(例如，填埋法)，化学方法(例如，溶剂萃取和氧化法)以及生物技术(例如，生物刺激和生物强化)。然而，由于这些处理方法缓慢，对环境有副作用以及成本高等原因，使得这些方法不足以完全应对复杂的石油烃污染场地，特别是高浓度石油烃污染土壤和重质石油烃污染组分(其具有较高的粘度和挥发性，以及较低的生物降解性)使用以上方法很难去除。

为了解决这些限制，可以采用热处理，例如热脱附(100～600℃)来提高处理技术的适用性，快速处理和完全去除的能力。与其他涉及碳氢化合物破坏和土壤改性的热处理相比，例如焚烧(600～1000℃)和玻璃化(1000～2000℃)，热脱附主要涉及从土壤中物理分离石油烃污染物，既可以减少所需的热量输入，又可以保持令人满意的土壤健康状态。

但是，采用传统热脱附修复有机污染土壤存在能耗极大的问题，且污染土壤多为有机-重金属复合污染土壤，进而进行热脱附工序还尚需进行淋洗或者固化稳定化操作，因而，土壤修复周期及费用增加。

因此，需要开发一种适用于有机-重金属复合污染土壤的修复方法，在达到高有机污染物去除效率的基础上，进一步降低热脱附温度，缩短修复时间，保证石油烃的有效回收，从而降低修复能耗和成本，同时能够实现土壤中重金属有效去除，保证土壤的二次利用。

基于上述问题，本发明提出了一种有机-重金属复合污染土壤修复方法及装置；下面结合图1-图2对本发明的有机-重金属复合污染土壤修复方法及装置进行详细描述。

首先，参照图1来描述根据本发明实施例的有机-重金属复合污染土壤修复方法，其中图1示出了根据本发明实施例的有机-重金属复合污染土壤修复方法的整体工艺流程图的示意图。

通常，石油烃污染土壤来源：取污染场地重金属污染土壤，其石油烃C10～C28组分的污染浓度为14322.3mg/kg、石油烃C28～C40组分的污染浓度为8755.4mg/kg，总TPH为23077.7mg/kg，是GB 36600-2018《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》中TPHs(C10～C40)的第一类用地管控值(5000mg/kg)的4.62倍，为高浓度石油烃污染土壤。

重金属污染土壤来源：取污染场地重金属污染土壤，其重金属污染物分别为镉(Cd)、铅(Pb)以及镍(Ni)，浓度分别为175mg/kg、910mg/kg、655mg/kg，分别是GB 36600-2018《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》中TPHs(C10～C40)的第一类用地管控值(47mg/kg、800mg/kg、600mg/kg)的3.72倍、1.14倍、1.09倍，为高浓度石油烃污染土壤。

如图1所示，根据本发明实施例的有机-重金属复合污染土壤修复方法，该有机-重金属复合污染土壤修复方法包括以下步骤：步骤(1)对有机-重金属复合污染土壤进行常规预处理；(2)抽真空，微波加热；(3)高频振动筛分进土；(4)导气笼通风导气；(5)细颗粒土壤淋洗；(6)尾气处理；(7)淋洗液处理与回用。

进一步地，所述方法的各个步骤的具体实现如下：

步骤(1)对有机-重金属复合污染土壤进行常规预处理：将有机-重金属复合污染土壤经过破碎过后过筛，得到预处理后的土壤；

示例性地，步骤(1)中经过常规预处理后的土壤粒径应不超过20mm。

步骤(2)抽真空，微波加热；将步骤(1)预处理后土壤通过陶瓷传动装置运送至微波隧道窑，关闭微波隧道窑两端(前端和后端)的仓门，启动抽真空装置一将微波隧道窑抽至真空状态，然后启动微波加热系统加热至指定温度，加热时长受TVOC(Total VolatileOrganic Compounds，即总挥发性有机化合物)浓度反馈系统控制，加热过程中抽真空装置一处于持续运行状态，将污染土壤中挥发出来的有机气体抽提至尾气处理装置进行净化。

示例性地，步骤(2)中的微波隧道窑为变频加热，加热至指定温度，自动降低频率，温度降低时，自动升高频率，所述指定温度为土壤中沸点最高的有机污染物的50～70％，通常为温度范围为100～300℃，所述加热时长为初始加热至TVOC浓度反馈系统显示浓度低于35％，且低温热脱附时长为10～15min。

示例性地，步骤(2)中，经低温脱附处理后，土壤的有机质含量下降不超过10％，总氮含量下降不超过2％，液性指数下降不低于20％，颗粒密度上升不低于6％。

步骤(3)高频振动筛分进土：步骤(2)结束后，微波隧道窑两端额仓门自动打开，陶瓷传动装置将其后端未处理的土壤运输至微波隧道窑内，进行低温热脱附，将其前端经低温热脱附处理后的土壤运输至高频振动筛，高频振动筛上的土壤进入气体吹脱装置，高频振动筛下的细颗粒土壤进入细颗粒淋洗装置。

示例性地，步骤(3)中，所述高频振动筛开启时，筛上土壤进入气体吹脱装置，筛下细颗粒土壤进入细颗粒淋洗装置。所述高频振动筛关闭时，筛上土壤全部进入气体吹脱装置，细颗粒淋洗装置不运行。

步骤(4)导气笼通风导气：步骤(3)结束后，筛上土壤在气体吹脱装置中通过鼓风装置向横向导气笼和竖向导气笼通风，快速吹脱出残留有机污染物，挥发出来的有机气体在真空装置二的作用下被抽提至尾气处理装置，TVOC浓度反馈系统显示浓度低于初始浓度15％，自动关闭系统，气体吹脱装置底部闸板自动打开，土壤通过出料装置排出。

示例性地，所述气体吹脱装置内吹脱风速为4～8m/s。

步骤(5)细颗粒土壤淋洗：步骤(3)结束后，筛下细颗粒土壤在细颗粒淋洗装置中通过淋洗去除有机污染物及超标重金属。

步骤(6)尾气处理：针对步骤(2)低温热脱附及步骤(4)快速吹脱过程产生的有机气体进入尾气处理装置，去除颗粒物、冷凝、催化降解有机污染物后供余热空气循环使用。

步骤(7)淋洗液处理与回用：针对步骤(5)细颗粒淋洗装置产生的淋洗废水，经水处理装置处理后回用。

本发明提供的一种有机-重金属复合污染土壤修复方法的石油烃污染物轻质组分(C10-C28)的去除率可以达到96％以上，重质组分(C28-C40)的去除率可以达到82％以上，重金属去除率可以达到80％以上，并且修复时间短，能耗低，能进行石油烃的资源回收，修复后土壤的二次利用价值也较高，具有良好的工业应用前景。

下面，参照图2来描述根据本发明实施例的有机-重金属复合污染土壤修复装置，其中图2示出了根据本发明实施例的有机-重金属复合污染土壤修复方法的整体装置结构图的示意图。

如图2所示，根据本发明实施例的有机-重金属复合污染土壤修复装置，所述装置具体为：微波隧道窑的前后端设置有自动开关门、两侧设置有微波加热系统、顶部设置有抽真空装置一、底部设置有陶瓷传动装置，所述微波隧道窑出口端设置有高频振动筛，所述高频振动筛下方设置有细颗粒淋洗装置，所述高频振动筛出口端设置有气体吹脱装置，所述气体吹脱装置与高频振动筛相连端设置有自动门，高频振动筛启动时自动门打开，所述气体吹脱装置顶部设置有抽真空装置二、内部设置有横向导气笼、竖向导气笼，底部设置有鼓风装置。所述抽真空装置一和抽真空装置二产生的污染气体通过管道输送至尾气处理装置进行处理，所述细颗粒淋洗装置产生的淋洗废水通过管道输送至水处理装置进行处理。

示例性地，所述微波隧道窑前后设置的自动开关门与陶瓷传动装置连接处设置有密封橡胶，本领域所适合的任何用于密封的橡胶均可应用与此，此处不做限定。

示例性地，所述微波隧道窑内及气体吹脱装置内还设置有TVOC浓度反馈系统，能够实时显示空气中TVOC的浓度。

示例性地，所述尾气处理装置包括布袋除尘器、冷凝器、加热器以及催化降解系统。

示例性地，所述冷凝器通过冷凝和振荡进行油品的充分回收，其中冷凝器的温度在5～10℃。

示例性地，所述冷凝器后端接有后端加热器，可将冷凝后气体进行加热，其加热温度保持在120～250℃。

示例性地，所述催化降解系统中安装有蜂窝状的金属氧化物型催化剂MnOx-V2O5-WO3/TiO2，其中锰(Mn)含量为5～8wt％，钒(V)含量为4～5wt％，钨(W)含量为5～7wt％，可去除尾气中95％以上的烃类和苯系物。

实施例1

原始石油烃污染土壤不进行微波隧道窑热脱附，同时不进行气体吹脱抽提，间接热脱附温度为165℃，热脱附时间为30min。对石油烃污染土壤的热脱附效率进行检测，发现普通热脱附效率对轻质烃(C10～C28)的去除效率为为80％，对重质烃(C28～C40)的去除效率为50％。

实施例2

原始石油烃污染土壤不进行微波隧道窑热脱附，同时不进行气体吹脱抽提，原始土壤有机质含量为3.64％，总氮为236.32mg/kg。热脱附温度为400℃，热脱附时间为30min。对石油烃污染土壤的热脱附效率进行检测，发现热脱附效率对轻质烃(C10～C28)的去除效率为95.5％，对重质烃(C28～C40)的去除效率为82.3％；对热脱附后的土壤营养元素总氮进行检测，发现有机质含量为1.67mg/kg，总氮为153.55mg/kg。

实施例3

原始石油烃污染土壤进行微波隧道窑热脱附，得到不同热脱附温度下的土壤，不启动真空装置一，不进行气体吹脱抽提，热脱附温度分别为40％沸点温度、50％沸点温度、60％沸点温度、70％沸点温度、80％沸点温度，热脱附时间为20min。对不同热脱附温度下石油烃污染土壤的热脱附效率进行检测，获得的结果如表1所示。

表1：

由表1可知，加热温度高低对石油烃热脱附效率影响较为明显，且C10～C28热脱附效率在50％-60％沸点温度范围热脱附效率提升最快，增长率为7.9％，而C28～C40热脱附效率在60％-70％沸点温度范围热脱附效率提升最快，增长率为6.3％。

实施例4

原始石油烃污染土壤进行微波隧道窑热脱附，得到不同热脱附温度下的土壤，启动真空装置一，不进行气体吹脱抽提，热脱附温度分别为40％沸点温度、50％沸点温度、60％沸点温度、70％沸点温度、80％沸点温度，热脱附时间为20min。对不同热脱附温度下石油烃污染土壤的热脱附效率进行检测，获得的结果如表2所示。

表2：

由表2可知，启动真空装置一后，C10～C28、C28～C40热脱附效率均有不同程度的增加，且C10～C28热脱附效率在50％-60％沸点温度范围热脱附效率提升最快，增长率为7.1％，而C28～C40热脱附效率在60％-70％沸点温度范围热脱附效率提升最快，增长率为4.2％。

实施例5

原始石油烃污染土壤进行微波隧道窑热脱附，启动真空装置一，并进行气体吹脱抽提，得到不同气体吹脱速度下的土壤，微波热脱附温度为165℃，热脱附时间为20min，热脱附后土壤进入气体吹脱装置，运行60min。对不同风速条件下的石油烃污染土壤的热脱附效率进行检测，获得的结果如表3所示。

表3：

由表3可知，启动气体吹脱装置后，C10～C28、C28～C40热脱附效率均有不同程度的增加，且C10～C28热脱附效率在4-6m/s风速范围热脱附效率提升最快，增长率为3.9％，而C28～C40热脱附效率在60％-70％沸点温度范围热脱附效率提升最快，增长率为3.3％，表明C10～C28有机物适用于4-6m/s的风速，C28～C40有机物适用于6-8m/s的风速。

实施例6

原始重金属污染土壤经筛分后，筛下土壤进入细颗粒淋洗装置，启动高压淋洗枪，淋洗压力为2.5MPa、淋洗流量为10L/min，对处理后的土壤进行重金属检测，计算出污染土壤中镉(Cd)、铅(Pb)以及镍(Ni)重金属去除效率分别为80.2％、81.1％、81.3％。

实施例7

原始石油烃污染土壤进行土壤常规预处理后，使粒径不大于20mm，微波隧道窑升温速率为40℃/min～75℃/min，温度升至60％沸点温度(165℃)，热脱附时间为20min，包含升温时长总用时约为23min。对石油烃污染土壤的热脱附效率进行检测，发现轻质烃(C10～C28)的去除效率为为82.6％，对重质烃(C28～C40)的去除效率为72.1％。

经低温热脱附处理后的土壤进入气体吹脱装置，开启鼓风装置及真空装置二，控制装置内气体流速为8m/s，气体温度100℃，干燥，吹脱时长为60min，对石油烃污染土壤的热脱附效率进行检测，发现轻质烃(C10～C28)的去除效率为为13.4％，对重质烃(C28～C40)的去除效率为9.9％，对热脱附后的土壤营养元素总氮和有机质进行检测，发现有机质为3.69％，总氮为257.51mg/kg。

由上述详细描述可知，本发明的有机-重金属复合污染土壤修复方法可以获得如下技术效果：

1)本发明通过冷凝器后的气体经过后端加热器进行预热升温，其加热温度保持在120～250℃。经过预热后的气体经过催化降解单元，其中安装有蜂窝状的金属氧化物型催化剂MnOx-V2O5-WO3/TiO2，可以有效去除尾气中残余的烃类和苯系污染物，去除效率可以到达95％。经过催化降解后的尾气再次通过活性炭，达到尾气的安全排放。

2)本发明在低温热脱附之前，对污染土壤进行常规预处理，使得土壤粒径小于20mm，可以有利于有机污染分子在土壤表面的扩散，更易被去除；采用微波隧道窑对污染土壤进行加热，可以实现不同深度土层有效、均匀的加热，从而提高加热效率，减少加热时间；微波隧道窑内真空装置一的启用，使得窑内处于半真空负压状态，有利于有机污染分子的析出与脱除，且负压状态下有机污染物的沸点降低，也降低了热脱附所需稳定，节约能耗；此外微波隧道窑内设置有TVOC浓度反馈系统，会时刻记录窑内有机污染物浓度，有利于直观判断污染物去除情况，降低过度修复或修复不足的概率。

3)本发明通过“低温热脱附、气体吹脱抽提”两步骤去除土壤中有机污染物，污染土壤经微波隧道窑进行低温热脱附后，输送至气体吹脱装置，鼓风装置通过向横向导气笼和竖向导气笼通风，快速吹脱残留有机污染，挥发出来的有机气体在真空装置二的作用下被抽提至尾气处理装置，气体吹脱抽提过程充分利用了蒸发的基本原理，通过“增大蒸发面积、增大空气流动速度、增大环境温度以及降低空气真空度”来加大有机污染物的去除，具体而言利用低温热脱附过程污染土壤被加热存在大量余热，通过鼓风装置将尾气处理装置脱水干燥的热空气送至横向导气笼和竖向导气笼，增加空气流速和蒸发表面积，通过真空装置二降低空气真空度，加速有机污染物的脱除，去除残留污染物，通过“低温热脱附、气体吹脱抽提”两步骤联合修复，高效去除污染的同时，比传统热脱附方法大大降低了能耗。

4)本发明利用重金属污染土壤中绝大多数重金属被土壤细颗粒所吸附，细颗粒中土壤重金属浓度大大高于粗颗粒，因而，针对重金属的去除，采用高频振动筛，实现粗、细颗粒的分离，对细颗粒进行充分淋洗，以此解决中、低浓度重金属污染土壤的修复。

5)本发明相比于普通低温热脱附，可在同样的热脱附温度和时间下将轻质烃(C10～C28)脱附效率提高至96.0％，将重质烃(C28～C40)的去除效率提高至82.0％。这表明了本发明对石油烃污染土壤的热脱附效率有显著的提升效果。本发明与实例2的高温热脱附相比，在达到轻质烃(C10～C28)脱附效率为96.0％，重质烃(C28～C40)的去除效率大于82.0％的同时，本发明可将热脱附温度降低165℃，并且缩短7min热脱附时间，降低了能耗和成本。

6)经过本发明处理后土壤的有机质和总氮与未经过处理的原始土壤中总氮相差不大，而对比热脱附后土壤总氮，可以看出经过高温处理的土壤营养元素有明显下降。这表明了，本发明在达到高处理效率的同时，还可以使土壤的营养元素不进行大量的流失，说明了热脱附后土壤具有用于农业耕地的潜力。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (14)

1.一种有机-重金属复合污染土壤修复方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

对有机-重金属复合污染土壤进行预处理，获得预处理后的土壤；

将所述预处理后的土壤通过陶瓷传动装置运送至微波隧道窑，并启动抽真空装置一将所述微波隧道窑抽至真空状态，并启动微波加热系统加热至指定温度，加热时长受TVOC浓度反馈系统控制，加热过程中所述抽真空装置一处于持续运行状态，将所述土壤中挥发出来的有机气体抽提至尾气处理装置进行净化；其中，所述陶瓷传动装置将其后端未处理的土壤运输至所述微波隧道窑内，进行低温热脱附，并将其前端经所述低温热脱附处理后的土壤运输至高频振动筛，所述高频振动筛根据所述土壤的污染物类型确定开启和关闭，当所述土壤的污染物为有机-重金属复合污染时所述高频振动筛开启，当所述土壤的污染物为有机污染时所述高频振动筛关闭；

所述高频振动筛上的土壤进入气体吹脱装置，在所述气体吹脱装置中鼓风装置向横向导气笼和竖向导气笼通风，所述高频振动筛上的土壤被快速吹脱出残留有机污染物，且在真空装置二的作用下将挥发出来的有机气体抽提至尾气处理装置；

所述高频振动筛下的细颗粒土壤进入细颗粒淋洗装置，通过淋洗去除所述细颗粒土壤中的有机污染物及超标重金属；

将所述低温热脱附以及所述快速吹脱过程产生的有机气体导入所述尾气处理装置，并在去除颗粒物、冷凝、催化降解有机污染物后供余热空气循环使用；

所述细颗粒淋洗装置产生的淋洗废水经水处理装置进行处理后回用。

2.如权利要求1所述的有机-重金属复合污染土壤修复方法，其特征在于，经过所述预处理后的土壤粒径不超过20mm。

3.如权利要求1所述的有机-重金属复合污染土壤修复方法，其特征在于，所述微波隧道窑为变频加热，加热至指定温度并自动降低频率，当温度降低时，自动升高频率，其中所述指定温度为土壤中沸点最高的有机污染物的50～70％，所述指定温度的范围为100～300℃，所述加热时长为初始加热至TVOC浓度反馈系统显示浓度低于35％的时长，且所述低温热脱附时长为10～15min。

4.如权利要求1所述的有机-重金属复合污染土壤修复方法，其特征在于，经低温热脱附处理后，所述土壤的有机质含量下降不超过10％，总氮含量下降不超过2％，液性指数下降不低于20％，颗粒密度上升不低于6％。

5.如权利要求1所述的有机-重金属复合污染土壤修复方法，其特征在于，当所述高频振动筛开启时，所述高频振动筛上的土壤进入所述气体吹脱装置，所述高频振动筛下的细颗粒土壤进入所述细颗粒淋洗装置；当所述高频振动筛关闭时，所述高频振动筛上的土壤全部进入所述气体吹脱装置，且所述细颗粒淋洗装置不运行。

6.如权利要求1所述的有机-重金属复合污染土壤修复方法，其特征在于，所述气体吹脱装置内吹脱风速为4～8m/s。

7.一种有机-重金属复合污染土壤修复装置，其特征在于，包括：陶瓷传动装置、微波隧道窑、微波加热系统、抽真空装置一、高频振动筛、细颗粒淋洗装置、气体吹脱装置、横向导气笼、竖向导气笼、抽真空装置二、鼓风装置、尾气处理装置以及水处理装置，其中：

所述微波隧道窑的前后分别设置有自动开关门、两侧设置有所述微波加热系统、顶部设置有所述抽真空装置一、底部设置有所述陶瓷传动装置，且所述微波隧道窑的出口端设置有所述高频振动筛；

所述高频振动筛的下方设置有所述细颗粒淋洗装置，所述高频振动筛的出口端设置有所述气体吹脱装置，所述气体吹脱装置与所述高频振动筛相连处设置有自动门，所述高频振动筛启动时所述自动门打开；

所述气体吹脱装置的顶部设置有所述抽真空装置二、内部设置有所述横向导气笼和所述竖向导气笼，所述气体吹脱装置的底部一侧设置有所述鼓风装置，所述鼓风装置通过安装在所述气体吹脱装置底部的通风管道进行鼓风；

所述抽真空装置一和所述抽真空装置二产生的污染气体通过送气管道输送至所述尾气处理装置进行处理；

所述细颗粒淋洗装置产生的淋洗废水通过送水管道输送至所述水处理装置进行处理。

8.如权利要求7所述的有机-重金属复合污染土壤修复装置，其特征在于，所述微波隧道窑的所述自动开关门与所述陶瓷传动装置的连接处设置有密封橡胶。

9.如权利要求7所述的有机-重金属复合污染土壤修复装置，其特征在于，所述微波隧道窑内以及所述气体吹脱装置内还设置有TVOC浓度反馈系统，所述TVOC浓度反馈系统实时显示空气中TVOC的浓度。

10.如权利要求7所述的有机-重金属复合污染土壤修复装置，其特征在于，所述细颗粒淋洗装置内设置有高压淋洗枪，所述高压淋洗枪为不锈钢材质，所述高压淋洗枪的淋洗压力为2Mpa～3Mpa，所述高压淋洗枪的淋洗流量为10L/min～20L/min。

11.如权利要求7所述的有机-重金属复合污染土壤修复装置，其特征在于，所述尾气处理装置包括布袋除尘器、冷凝器、加热器以及催化降解系统。

12.如权利要求11所述的有机-重金属复合污染土壤修复装置，其特征在于，所述冷凝器通过冷凝和振荡进行油品的充分回收，其中所述冷凝器的温度在5～10℃。

13.如权利要求11所述的有机-重金属复合污染土壤修复装置，其特征在于，所述冷凝器的后端接有后端加热器，所述后端加热器将冷凝后的气体进行加热，且后端加热器的加热温度保持在120～250℃。

14.如权利要求11所述的有机-重金属复合污染土壤修复装置，其特征在于，所述催化降解系统中设置有蜂窝状的金属氧化物型催化剂MnOx-V2O5-WO3/TiO2，用于去除尾气中95％以上的烃类和苯系物，其中Mn含量为5～8wt.％，V含量为4～5wt.％，W含量为5～7wt.％。

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