CN112974509B - 一种用于重金属废渣及土壤混合污染介质的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于重金属废渣及土壤混合污染介质的处理方法，包括如下步骤：步骤一、污染介质或渣土混合物进料及预处理；步骤二、滚筒式擦洗；步骤三、脱水分级；步骤四、泥浆压滤；步骤五、淋洗液处理。本发明具有如下优点：通过筛分出不同粒径范围，分别对不同粒径土壤进行处理，可减少淋洗剂的使用量，并提高土壤处理的效率，且淋洗液处理后可直接回用；实现了含铬颗粒和石块区分。

Description

一种用于重金属废渣及土壤混合污染介质的处理方法

【技术领域】

本发明涉及环保技术领域，尤其涉及一种用于重金属废渣及土壤混合污染介质的处理方法。

【背景技术】

高浓度污染介质主要是包括受污染的建筑垃圾、高浓度污染土壤、污染渣土混合物等。目前建筑垃圾处理主要采用高压水冲洗；污染土壤和渣土混合物为淋洗加还原稳定化。但是，现有的工艺方法具备如下缺陷：

（1）现有工艺建筑垃圾高压水冲洗只能针对表面受污染的建筑垃圾，对于污染渗入到建筑垃圾内部的无法处理达标；

（2）现有污染土壤和渣土混合物的淋洗，主要是考虑小粒径的土壤的淋洗效果，对于大颗粒中混有废渣的情况一般会全部破碎再处理，其中干净石块也会一同破碎处理，增加了后续处理成本和设备规模；

（3）现有处理技术一般只针对单一污染介质，没有考虑采用一套系统处理多种介质的功能；

（4）现有处理技术淋洗是先确定淋洗液种类，再设计淋洗液处理及回用系统，不适用于多种淋洗液的切换处理。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种用于重金属废渣及土壤混合污染介质的处理方法，其可以解决背景技术中涉及的技术问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于重金属废渣及土壤混合污染介质的处理方法，包括如下步骤：

步骤一、污染介质或渣土混合物进料及预处理，污染土壤通过场内ALLU斗预处理，将大于50mm的石块和杂物筛出，同时结合人工分选的方式，保证建筑垃圾不随土壤一同处理；筛下物进仓式筛分供料装置，通过变频控制的输送带直接输送至搅拌给料机对土壤物料做预混拌处理，同时，进水管加水给搅拌给料机，使土壤和水充分混合搅拌成为混合泥浆，浆液浓度比可以在40%-60%之间调整，预搅拌泥浆经弯头滑管进入滚筒式土壤擦洗机；根据淋洗工艺实际情况要求，可在此阶段加入淋洗药剂，以增加药剂反应时间；

步骤二、滚筒式擦洗，将污染土壤经滚筒式擦洗机进行强制擦洗；

步骤三、脱水分级，具体包括如下步骤：

一级筛分，采用5mm振动筛，筛下物及淋洗液进入二级水力振动筛，筛上物为5mm-50mm的物料，通过皮带进入反击式破碎机进行破碎，破碎后再经一级水力振动筛筛分，粒径仍然位于5mm-50mm范围内的物料通过皮带输送至浸没式螺旋洗石机清洗，即为干净石块，而被破碎到5mm以下的物料将进入二级水力振动筛；

二级筛分，采用2mm振动筛，将分筛出的粒径2-5mm物料进入一级淋洗罐，经过至少30 分钟药剂浸泡及脱水后，皮带出料可进行后续还原稳定化处理，达标后回填；将粒径0-2mm泥浆经砂粒泵进入二级淋洗系统与淋洗剂充分搅拌，二级淋洗罐总容量保证浆液与药剂混合反应时间不少于30分钟；

三级振动筛分，经药剂反应后泥浆经过细沙分级精选模块，采用0.25mm振动筛，对粒径0.25-2mm细沙物料进行分级处理，筛上物落入出料皮带可进行后续还原稳定化处理，达标后回填；筛下物及淋洗液进入泥浆压滤系统；

步骤四、泥浆压滤；

经过脱水分级处理后的泥浆，先进入污泥浓缩罐，沉淀后上清液进入淋洗液处理系统，泥浆由砂浆泵输送至还原稳定化池，池中加入还原稳定化药剂，对此部分泥浆进行还原稳定化处理后再通过板框压滤机进行泥、水分离，此阶段分离出滤液经淋洗液处理系统处理后可循环使用，各级泥浆进行还原稳定化达标后即可回填处理；

步骤五、淋洗液处理；

对含铬废水先调节PH值，在酸性条件下加入亚硫酸盐使六价铬还原为三价铬，再进行PH回调使三价铬形成沉淀，通过过滤去除，出水可作为淋洗补充用水；对于酸性含铬废水，采用投加酸性条件下的重金属捕捉剂对六价铬直接进行捕捉沉淀，然后进行过滤去除，沉淀污泥进行浓缩脱水后可按照其固废鉴别属性进行处理，鉴别为危废的交由危废处置单位处置。

作为本发明的一种改进：在步骤三中，一级淋洗罐为连体式药剂浸泡罐。

作为本发明的一种改进：在步骤三中，采用反击式破碎机对5mm-50mm的物料进行破碎。

作为本发明的一种改进：在步骤二中，所述滚筒式擦洗机内加入直径60-180mm的球磨介质球，加入比例1%-5%。

与相关技术相比，本发明提供的一种用于重金属废渣及土壤混合污染介质的处理方法具有如下优点：

1、根据对含铬颗粒和石块进行比较，两者的比重、尺寸、亲疏水性、磁性等方面都较为接近，无法进行常规的分选，但含铬颗粒的强度要远远小于石块，因此根据此特性，考虑利用反击式破碎机对其进行破碎，通过调节反击破频率及齿轮大小，来改变其撞击力度，使不同强度的物料破碎成不同粒径，最终，通过粒径分级将含铬颗粒和石块区分开；

2、常用的擦洗机为通过擦洗机的转动，使待处理介质中各种尺寸的颗粒之间相互摩擦、碰撞，从而将表面的土壤冲洗干净，后续通过分级振动筛进行分级，考虑到铬渣存在与待处理的介质中，采用普通的擦洗机仅仅能将铬渣表面的泥土洗干净，为减轻后续破碎分选的分选难度，考虑在擦洗机中加入球磨介质球，直径60-180mm，加入比例1%-5%，通过各级介质球之间的挤压和碰撞可以将铬渣表面容易脱落的部分洗掉，直接进入淋洗系统中，本改进工艺介于擦洗机和球磨机两种设备特性之间，以擦洗为主要功能，同时具有部分球磨的功能；

3、对于振动筛分选出来的小于0.25mm的细颗粒土壤，采用浓缩去除一部分上清液，浓缩后泥水混合物进入搅拌罐中，直接加入还原稳定化药剂，使其在搅拌罐中对该部分土壤进行还原稳定化，后采用板框压滤机脱水，养护达标即可，若细粒土采用先板框压滤机脱水再稳定化则周期会变长；

4、本场地内2-5mm的颗粒中污染程度仍然很高，采用常规的螺旋洗砂机进行淋洗和固液分离，淋洗时间只有15-30s，无法满足要求；而利用搅拌罐搅拌淋洗，可以保证搅拌时间满足要求（可搅拌30min及以上）；

5、淋洗过程中需要消耗大量的水或淋洗剂，考虑节约运行成本，本淋洗工艺对于污染浓度相对较低的土壤采用水进行淋洗，污染浓度相对较高的土壤采用柠檬酸进行淋洗，其产生的淋洗液处理后可直接回用。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种用于重金属废渣及土壤混合污染介质的处理方法，包括如下步骤：

步骤一、污染介质或渣土混合物进料及预处理，污染土壤通过场内ALLU斗预处理，将大于50mm的石块和杂物筛出，同时结合人工分选的方式，保证建筑垃圾不随土壤一同处理；筛下物进仓式筛分供料装置，通过变频控制的输送带直接输送至搅拌给料机对土壤物料做预混拌处理，同时，进水管加水给搅拌给料机，使土壤和水充分混合搅拌成为混合泥浆，浆液浓度比可以在40%-60%之间调整，预搅拌泥浆经弯头滑管进入滚筒式土壤擦洗机；根据淋洗工艺实际情况要求，可在此阶段加入淋洗药剂，以增加药剂反应时间；

步骤二、滚筒式擦洗，将污染土壤经滚筒式擦洗机进行强制擦洗；

需要具体说明的是，污染土壤经滚筒式擦洗机的强制擦洗作用下，可与淋洗药剂充分搅拌混合，同时土壤及其他固废物料在擦洗机内部的摩擦条带动下经提升、摩擦、抛落等作用由进料端移动向出料端，从出料口强制排出。滚筒式土壤擦洗机清洗物料过程中，物料与物料之间相互撞击磨擦具有自磨效果，内置高弹耐磨衬板增加物料表面擦洗频次，使泥团砂石固废分离非常彻底，可实现对砂石泥团物料的高清洁度淋洗。混合污泥水、细砂及块状石料的混合浆液进入下一步筛分或分级工序。

需要进一步说明的是，常用的擦洗机为通过擦洗机的转动，使待处理介质中各种尺寸的颗粒之间相互摩擦、碰撞，从而将表面的土壤冲洗干净，后续通过分级振动筛进行分级。

考虑到铬渣存在与待处理的介质中，采用普通的擦洗机仅仅能将铬渣表面的泥土洗干净。为减轻后续破碎分选的分选难度，考虑在擦洗机中加入球磨介质球，直径60-180mm，加入比例1%-5%。通过各级介质球之间的挤压和碰撞可以将铬渣表面容易脱落的部分洗掉，直接进入淋洗系统中。本改进工艺介于擦洗机和球磨机两种设备特性之间，以擦洗为主要功能，同时具有部分球磨的功能。

步骤三、脱水分级，具体包括如下步骤：

一级筛分，采用5mm振动筛，筛下物及淋洗液进入二级水力振动筛，筛上物为5mm-50mm的物料，通过皮带进入反击式破碎机进行破碎，破碎后再经一级水力振动筛筛分，粒径仍然位于5mm-50mm范围内的物料通过皮带输送至浸没式螺旋洗石机清洗，即为干净石块，而被破碎到5mm以下的物料将进入二级水力振动筛；

需要具体说明的是，采用反击式破碎机对5mm-50mm的物料进行破碎，因为，根据对含铬颗粒和石块进行比较，两者的比重、尺寸等方面都较为接近，无法进行常规的分选，但含铬颗粒的强度要远远小于石块，因此根据此特性，考虑利用反击式破碎对其进行破碎，通过调节反击破频率及齿轮大小，来改变其撞击力度，最终，通过粒径分级将含铬颗粒和石块区分开。

反击式破碎机工作时，电动机通过三角皮带带动转子，物料被转子上的板锤高速冲击而破碎，并被抛向反击肘板再次破碎，然后又从反击面上弹回到板锤作用区重新破碎，这个过程反复进行，直到物料被破碎至所需粒度。物料从第一进料口到第一破碎腔，再进入第二破碎腔，当破碎后的矿石粒度小于锤头与反击板之间的间隙时，就从机内下部排出，即为破碎后的产品。

此外，反击破采用变频控制，通过转速的调节来改变反击破的破碎力度，使其破碎力度达到一个临界值，即含铬颗粒得到充分破碎至5mm以下，干净石块部分破碎或者不破碎，最后通过5mm筛网将破碎后的含铬颗粒和石块分开。

反击式破碎机破碎的物料最大抗压强度为250兆帕，按照最大进料粒径50mm考虑，最大破碎力度为625KN。通过抗压强度试验，含铬颗粒抗压强度为破碎力度约为0.8-1Mpa，破碎力度约为2-2.5KN，干净石块最大抗压强度约为1-3Mpa，破碎力度约为2.5-7.5KN，强度差异较为明显，因此，通过转速调节及皮带轮将其破碎力度调节到3-5KN左右，以保证含铬颗粒能够全部破碎至5mm以下。

二级筛分，采用2mm振动筛，将分筛出的粒径2-5mm物料进入一级淋洗罐，经过至少30 分钟药剂浸泡及脱水后，皮带出料可进行后续还原稳定化处理，达标后回填；将粒径0-2mm泥浆经砂粒泵进入二级淋洗系统与淋洗剂充分搅拌，二级淋洗罐总容量保证浆液与药剂混合反应时间不少于30分钟；

需要进一步说明的是，采用常规的螺旋洗砂机进行淋洗和固液分离，淋洗时间只有15~30s，无法满足要求； 而利用搅拌罐搅拌淋洗，可以保证搅拌时间满足要求，但对输送系统要求较高，如采用污泥泵对固液混合物进行输送，往往导致泵的磨损严重。

本改进工艺为利用浸泡槽来保证淋洗液固比，浸泡槽底部变频螺旋输送来控制淋洗浸泡时间，最后末端的轮式洗砂机进行固液分离。从而具备淋洗时间长、液固比可控和固液分离简便三个优势。

三级振动筛分，经药剂反应后泥浆经过细沙分级精选模块，采用0.25mm振动筛，对粒径0.25-2mm细沙物料进行分级处理，筛上物落入出料皮带可进行后续还原稳定化处理，达标后回填；筛下物及淋洗液进入泥浆压滤系统；

需要进一步说明的是，一级淋洗罐为连体式药剂浸泡罐，通过振动筛分，可以最大化的减少泥浆压滤环节含固量，整个筛选分级过程，附有独立高压水喷淋系统，以保证分级出骨料的清洁无污染，另外还可根据物料实际情况及项目工艺要求灵活调节筛网孔径，以达到最大减固量目的。

步骤四、泥浆压滤；

经过脱水分级处理后的泥浆，先进入污泥浓缩罐，沉淀后上清液进入淋洗液处理系统，泥浆由砂浆泵输送至还原稳定化池，池中加入还原稳定化药剂，对此部分泥浆进行还原稳定化处理后再通过板框压滤机进行泥、水分离，此阶段分离出滤液经淋洗液处理系统处理后可循环使用，各级泥浆进行还原稳定化达标后即可回填处理；

步骤五、淋洗液处理；

对含铬废水先调节PH值，在酸性条件下加入亚硫酸盐使六价铬还原为三价铬，再进行PH回调使三价铬形成沉淀，通过过滤去除，出水可作为淋洗补充用水；对于酸性含铬废水，采用投加酸性条件下的重金属捕捉剂对六价铬直接进行捕捉沉淀，然后进行过滤去除，沉淀污泥进行浓缩脱水后可按照其固废鉴别属性进行处理，鉴别为危废的交由危废处置单位处置。

需要进一步说明的是，淋洗液由本系统配套的专门的处理系统进行收集处理。根据淋洗液的成分不同（水或柠檬酸（一水）），设计利用同一套设备处理两种淋洗废液。主要为含铬废水和酸性含铬废水两种，这样，对于污染浓度相对较低的土壤采用水进行淋洗，污染浓度相对较高的土壤采用柠檬酸进行淋洗。含铬废水经处理后可直接回用，净化后淋洗水的回用率达到95%以上。

针对六价铬浓度＞2000mg/kg的污染土壤及铬渣混合污染介质，开展化学淋洗+还原稳定化修复工艺，总体工艺技术路线为先进行化学淋洗，将土壤中的总铬和六价铬洗脱出一部分，六价铬浓度降低至1000mg/kg左右，再进行还原稳定化处理。根据本场地污染介质特点，对整个处理工艺进行改进优化，最终实现修复目标。

与相关技术相比，本发明提供的一种用于重金属废渣及土壤混合污染介质的处理方法具有如下优点：

1、根据对含铬颗粒和石块进行比较，两者的比重、尺寸、亲疏水性、磁性等方面都较为接近，无法进行常规的分选，但含铬颗粒的强度要远远小于石块，因此根据此特性，考虑利用反击式破碎机对其进行破碎，通过调节反击破频率及齿轮大小，来改变其撞击力度，使不同强度的物料破碎成不同粒径，最终，通过粒径分级将含铬颗粒和石块区分开；

2、常用的擦洗机为通过擦洗机的转动，使待处理介质中各种尺寸的颗粒之间相互摩擦、碰撞，从而将表面的土壤冲洗干净，后续通过分级振动筛进行分级，考虑到铬渣存在与待处理的介质中，采用普通的擦洗机仅仅能将铬渣表面的泥土洗干净，为减轻后续破碎分选的分选难度，考虑在擦洗机中加入球磨介质球，直径60-180mm，加入比例1%-5%，通过各级介质球之间的挤压和碰撞可以将铬渣表面容易脱落的部分洗掉，直接进入淋洗系统中，本改进工艺介于擦洗机和球磨机两种设备特性之间，以擦洗为主要功能，同时具有部分球磨的功能；

3、对于振动筛分选出来的小于0.25mm的细颗粒土壤，采用浓缩去除一部分上清液，浓缩后泥水混合物进入搅拌罐中，直接加入还原稳定化药剂，使其在搅拌罐中对该部分土壤进行还原稳定化，后采用板框压滤机脱水，养护达标即可，若细粒土采用先板框压滤机脱水再稳定化则周期会变长；

4、本场地内2-5mm的颗粒中污染程度仍然很高，采用常规的螺旋洗砂机进行淋洗和固液分离，淋洗时间只有15-30s，无法满足要求；而利用搅拌罐搅拌淋洗，可以保证搅拌时间满足要求（可搅拌30min及以上）；

5、淋洗过程中需要消耗大量的水或淋洗剂，考虑节约运行成本，本淋洗工艺对于污染浓度相对较低的土壤采用水进行淋洗，污染浓度相对较高的土壤采用柠檬酸进行淋洗，其产生的淋洗液处理后可直接回用。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (3)

1.一种用于重金属废渣及土壤混合污染介质的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、污染介质或渣土混合物进料及预处理，污染土壤通过场内ALLU斗预处理，将大于50mm的石块和杂物筛出，同时结合人工分选的方式，保证建筑垃圾不随土壤一同处理；筛下物进仓式筛分供料装置，通过变频控制的输送带直接输送至搅拌给料机对土壤物料做预混拌处理，同时，进水管加水给搅拌给料机，使土壤和水充分混合搅拌成为混合泥浆，浆液浓度比可以在40％-60％之间调整，预搅拌泥浆经弯头滑管进入滚筒式土壤擦洗机；根据淋洗工艺实际情况要求，可在此阶段加入淋洗药剂，以增加药剂反应时间；

步骤二、滚筒式擦洗，将污染土壤经滚筒式擦洗机进行强制擦洗，所述滚筒式擦洗机内加入直径60-180mm的球磨介质球，加入比例1％-5％；

步骤三、脱水分级，具体包括如下步骤：

一级筛分，采用5mm振动筛，筛下物及淋洗液进入二级水力振动筛，筛上物为5mm-50mm的物料，通过皮带进入反击式破碎机进行破碎，破碎后再经一级水力振动筛筛分，粒径仍然位于5mm-50mm范围内的物料通过皮带输送至浸没式螺旋洗石机清洗，即为干净石块，而被破碎到5mm以下的物料将进入二级水力振动筛；

二级筛分，采用2mm振动筛，将分筛出的粒径2-5mm物料进入一级淋洗罐，经过至少30分钟药剂浸泡及脱水后，皮带出料可进行后续还原稳定化处理，达标后回填；将粒径0-2mm泥浆经砂粒泵进入二级淋洗系统与淋洗剂充分搅拌，二级淋洗罐总容量保证浆液与药剂混合反应时间不少于30分钟；

三级振动筛分，经药剂反应后泥浆经过细沙分级精选模块，采用0.25mm振动筛，对粒径0.25-2mm细沙物料进行分级处理，筛上物落入出料皮带可进行后续还原稳定化处理，达标后回填；筛下物及淋洗液进入泥浆压滤系统；

步骤四、泥浆压滤；

经过脱水分级处理后的泥浆，先进入污泥浓缩罐，沉淀后上清液进入淋洗液处理系统，泥浆由砂浆泵输送至还原稳定化池，池中加入还原稳定化药剂，对此部分泥浆进行还原稳定化处理后再通过板框压滤机进行泥、水分离，此阶段分离出滤液经淋洗液处理系统处理后可循环使用，各级泥浆进行还原稳定化达标后即可回填处理；

步骤五、淋洗液处理；

对含铬废水先调节PH值，在酸性条件下加入亚硫酸盐使六价铬还原为三价铬，再进行PH回调使三价铬形成沉淀，通过过滤去除，出水可作为淋洗补充用水；对于酸性含铬废水，采用投加酸性条件下的重金属捕捉剂对六价铬直接进行捕捉沉淀，然后进行过滤去除，沉淀污泥进行浓缩脱水后可按照其固废鉴别属性进行处理，鉴别为危废的交由危废处置单位处置。

2.根据权利要求1所述的一种用于重金属废渣及土壤混合污染介质的处理方法，其特征在于：在步骤三中，一级淋洗罐为连体式药剂浸泡罐。

3.根据权利要求1所述的一种用于重金属废渣及土壤混合污染介质的处理方法，其特征在于：在步骤三中，采用反击式破碎机对5mm-50mm的物料进行破碎。