CN113351638A - 一种石油烃与重金属污染土壤的淋洗系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种石油烃与重金属污染土壤的淋洗系统，包括依次通过管道运输泥浆连接的泥浆池、气浮池、筛分设备、氧化淋洗反应器、压滤设备，所述氧化淋洗反应器和所述压滤设备的出水口分别连通至废水处理设备，所述废水处理设备的洁净水出口通过水管连通所述氧化淋洗反应器的洁净水入口；所述水管中设加药器。本发明的有益效果是能形成完善的适合重金属‑总石油烃复合污染土壤的淋洗及污水回用系统及工艺，能有效降低土壤中的重金属和总石油烃的含量，使污染土壤得到快速修复；同时，尽可能地实现资源节约。
Description
技术领域
本发明涉及污染土壤的处理领域，具体地说，是一种重金属与总石油烃复合污染土壤的修复技术。
背景技术
随着石油开采冶炼等工业活动的进行，石油泄漏导致了许多相关的地下水污染和土壤污染。由于工业活动的聚集性，石油烃土壤污染中也伴随着重金属污染。石油烃的降解去除目前应用较多的是微生物降解和表面活性剂的淋洗，但微生物的适应期长，分解速度慢，在重金属同时存在的情况下易受到重金属的毒性作用；表面活性剂价格较高，在土壤中易残留。
现有技术中，申请号为CN201610385629.1的专利公开了一种土壤石油烃和重金属复合污染修复处理结构和技术，利用生物反应堆对石油烃进行分解利用，再在生物堆上对重金属进行淋洗。该方法利用微生物实现环境友好化处理，但生物堆处理石油烃时间在60-90天的范围，且该结果是基于已筛选出适应能力强的生物菌的前提。在实际实施过程中，当重金属污染浓度较高时，极少有生物菌能适应重金属的毒性环境存活，难以完成对有机物的分解。
现有技术中，申请号为CN201710053063.7的专利公开了一种重金属-有机物复合污染土壤的修复方法，利用原位物化淋洗-原位生物降解-植物修复的方法对重金属-有机物复合污染土壤进行淋洗。该方法实施案例的效果明显，各污染物最终能满足较高的土地标准要求。但对实际待用的建筑场地土壤修复而言，该方法在生物修复和植物修复上所需时间过长(2年)，且修复效果难以预测，对于急需开发利用的土壤来说，该方法还有待考究。
因此，急需针对这类重金属-总石油烃复合污染土壤实现一种快速有效且经济的淋洗方法。目前能实现该类复合污染土壤的快速有效修复系统和方法还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，解决重金属-总石油烃复合污染土修复速度慢的难题。
为达到上述发明目的，提供一种石油烃与重金属污染土壤的淋洗系统，包括依次通过管道运输泥浆连接的泥浆池、气浮池、筛分设备、氧化淋洗反应器、压滤设备，所述氧化淋洗反应器和所述压滤设备的出水口分别连通至废水处理设备，所述废水处理设备的洁净水出口通过水管连通所述氧化淋洗反应器的洁净水入口；所述水管中设加药器；所述泥浆池旁设用于供其中形成泥浆的输水线。
本处所指的泥浆池、气浮池可以进行定点设置，提升复用性。筛分设备可以采用现有技术中的多种泥土筛分形式。氧化淋洗反应器用于容纳泥浆并设有相应洁净水入口，从而实现从洁净水入口投放氧化药剂、淋洗药剂。本处所指的压滤设备可以采用现有技术中的多种泥土、泥浆压滤形式，以分离固态土与其中的液体。所述废水处理设备接收并容纳废水，采用现有技术中的废水处理形式，针对接收的废水类型并将之转化为洁净水，所述洁净水是指可以进行循环复用的水资源。所述加药器对水管内的洁净水对应地添加氧化药剂或淋洗药剂，在氧化淋洗反应器中实现污染土壤的氧化、淋洗功能，所述加药器的投放应是可控的，具体的控制结构可以采用现有技术中的多重投放控制手段。
优选的，所述压滤设备为板框压滤机和带式压滤机组成，所述板框压滤机的压泥出口连通至带式压滤机的压泥入口。
所述板框压滤机实现对泥浆可控的粗略压滤，不易将泥浆散落出系统外，进一步的带式压滤机由于容易产生更大的功率因此可以实现进一步地土水分离。
优选的，所述氧化淋洗反应器由淋洗氧化池和浓密池两部分组成；所述淋洗氧化池入口接通所述筛分设备出口，所述淋洗氧化池上部设所述洁净水入口，所述淋洗氧化池出口接通所述浓密池；所述氧化淋洗反应器的出水口设置于所述浓密池的上清液留存区，所述浓密池的下层泥浆留存区设用于运输泥浆至压滤设备的开口。
优选的，所述氧化淋洗反应器由氧化池、一级浓密池、淋洗池、二级浓密池四部分组成；所述水管分为氧化剂喷洒管和淋洗剂喷洒管，所述加药器分为氧化剂加药器、淋洗剂加药器并分别设置于所述氧化剂喷洒管、所述淋洗剂喷洒管；所述氧化池入口接通所述筛分设备出口，所述氧化池上部设作为洁净水入口的氧化剂喷洒管，所述氧化池出口接通所述一级浓密池；所述氧化淋洗反应器的出水口设置于所述一级浓密池的上清液留存区，所述一级浓密池的下层泥浆留存区设用于运输泥浆至所述淋洗池的开口；所述淋洗池上部设作为洁净水入口的淋洗剂喷洒管，所述淋洗池出口连通至所述二级浓密池，所述二级浓密池的上清液留存区也设置用于连通废水处理设备的出水口，所述二级浓密池的下层泥浆留存区设用于运输泥浆至压滤设备的开口。
系统通过设置气浮的预处理，以简单有效且环保的方式使总石油烃得到大部分去除；通过设置氧化处理，将剩余总石油烃分解成有机小分子，易被淋洗去除。其原理在于依据石油烃的疏水性和低密度，通过设置气浮向泥浆中通入空气气泡吸附泥浆中的油类物质并上浮，形成油水分离的两相，尽可能去除部分石油烃，再利用氧化将剩余的石油烃大分子氧化成更易淋洗的有机小分子，以淋洗剂对重金属进行淋洗。
设置不同的氧化淋洗反应器选择，可以集氧化淋洗于一体提高反应效率，也可以将氧化与淋洗分开处理，进行单独优化，可针对不同的重金属污染，实现有效绿色淋洗。氧化剂和淋洗剂的选用能从不同角度实现污染物的去除，易实施。
还提供一种石油烃与重金属污染土壤的淋洗工艺，采用上述的淋洗系统，其淋洗工艺步骤为：
S1将石油烃与重金属复合污染土临时储存至泥浆池，加水搅拌形成泥浆；
S2将泥浆输入气浮池进行气浮处理，形成的上层浮渣分离后处理处置，将下层的泥浆筛分后输送入氧化淋洗反应器；
S3将所述气浮池下层的泥浆输入氧化淋洗反应器中以进行氧化、淋洗处理，并等待反应完成；
S4将所述氧化淋洗反应器中的上清液输至废水处理设备处理后回用，将所述氧化淋洗反应器中的下层泥浆输送至压滤设备；
S5对所述压滤设备压滤分离出的废水抽提进入所述废水处理设备处理后回用，对所述压滤设备压滤分离出的压泥进行堆放。
优选的，在S5步骤中泥浆先经过板框压滤机压制成含水压泥，再经过带式压滤机压制成进一步脱水的压泥，步骤中产生的废水进入所述废水处理设备处理后回用。
优选的，用于氧化添加的氧化药剂为过氧化氢或者过硫酸钠。
优选的，所述氧化药剂混合至所述水管中后，其出口的氧化药剂溶液浓度范围在1％-4％；所述氧化淋洗反应器中的氧化药剂投放时间保持在15-30min。
优选的，用于淋洗添加的淋洗药剂为EDTA。
优选的，所述淋洗药剂混合至所述水管中后，其出口的淋洗药剂溶液浓度范围在0.05mol/L左右；所述氧化淋洗反应器中的淋洗药剂投放时间保持在2-3h。
本发明的有益效果是能形成完善的适合重金属-总石油烃复合污染土壤的淋洗及污水回用系统及工艺，能有效降低土壤中的重金属和总石油烃的含量，使污染土壤得到快速修复；同时，尽可能地实现资源节约。
附图说明
图1为本发明的石油烃与重金属污染土壤的淋洗系统示意图；
图2为本发明的淋洗系统第一种实施方式的氧化淋洗反应器相关结构示意图；
图3为本发明的淋洗系统第二种实施方式的氧化淋洗反应器相关结构示意图；
其中：
1-泥浆池 2-气浮池 3-筛分设备
4-氧化淋洗反应器 41-淋洗氧化池 42-浓密池
43-氧化池 44-一级浓密池 45-淋洗池
46-二级浓密池 5-压滤设备 6-废水处理设备
7-水管 71-氧化剂喷洒管 72-淋洗剂喷洒管
8-加药器 81-氧化剂加药器 82-淋洗剂加药器
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。
根据图1所示的一种石油烃与重金属污染土壤的淋洗系统，包括依次通过管道运输泥浆连接的泥浆池1、气浮池2、筛分设备3、氧化淋洗反应器4、压滤设备5，所述氧化淋洗反应器4和所述压滤设备5的出水口分别连通至废水处理设备6，所述废水处理设备6的洁净水出口通过水管7连通所述氧化淋洗反应器4的洁净水入口；所述水管7中设加药器8。所述压滤设备5为板框压滤机和带式压滤机组成，所述板框压滤机的压泥出口连通至带式压滤机的压泥入口。所述泥浆1池旁设用于供其中形成泥浆的输水线
根据图2所示的第一种实施方式，所述氧化淋洗反应器4由淋洗氧化池41和浓密池42两部分组成；所述淋洗氧化池41入口接通所述筛分设备3出口，所述淋洗氧化池41上部设所述洁净水入口，所述淋洗氧化池41出口接通所述浓密池42；所述氧化淋洗反应器4的出水口设置于所述浓密池42的上清液留存区，所述浓密池42的下层泥浆留存区设用于运输泥浆至压滤设备5的开口。
根据图3所示的第二种实施方式，所述氧化淋洗反应器4由氧化池43、一级浓密池44、淋洗池45、二级浓密池46四部分组成；所述水管7分为氧化剂喷洒管71和淋洗剂喷洒管72，所述加药器8分为氧化剂加药器81、淋洗剂加药器82并分别设置于所述氧化剂喷洒管71、所述淋洗剂喷洒管72；所述氧化池43入口接通所述筛分设备3出口，所述氧化池43上部设作为洁净水入口的氧化剂喷洒管71，所述氧化池43出口接通所述一级浓密池44；所述氧化淋洗反应器4的出水口设置于所述一级浓密池44的上清液留存区，所述一级浓密池44的下层泥浆留存区设用于运输泥浆至所述淋洗池45的开口；所述淋洗池45上部设作为洁净水入口的淋洗剂喷洒管72，所述淋洗池45出口连通至所述二级浓密池46，所述二级浓密池46的上清液留存区也设置用于连通废水处理设备6的出水口，所述二级浓密池46的下层泥浆留存区设用于运输泥浆至压滤设备5的开口。
两种实施方式的石油烃与重金属污染土壤的淋洗工艺步骤为：
S1将石油烃与重金属复合污染土临时储存至泥浆池1，加水搅拌形成泥浆；
S2将泥浆输入气浮池2进行气浮处理，形成的上层浮渣分离后处理处置，将下层的泥浆筛分后输送入氧化淋洗反应器4；
S3将所述气浮池2下层的泥浆输入氧化淋洗反应器4中以进行氧化、淋洗处理，并等待反应完成；
S4将所述氧化淋洗反应器4中的上清液输至废水处理设备6处理后回用，将所述氧化淋洗反应器4中的下层泥浆输送至压滤设备5；
S5对所述压滤设备5压滤分离出的废水抽提进入所述废水处理设备6处理后回用，对所述压滤设备5压滤分离出的压泥进行堆放。其中，泥浆先经过板框压滤机压制成含水压泥，再经过带式压滤机压制成进一步脱水的压泥，步骤中产生的废水进入所述废水处理设备6处理后回用。
用于氧化添加的氧化药剂为过氧化氢或者过硫酸钠。所述氧化药剂混合至所述水管7中后，其出口的氧化药剂溶液浓度范围在1％-4％；所述氧化淋洗反应器4中的氧化药剂投放时间保持在15-30min。用于淋洗添加的淋洗药剂为EDTA。所述淋洗药剂混合至所述水管7中后，其出口的淋洗药剂溶液浓度范围在0.05mol/L左右；所述氧化淋洗反应器4中的淋洗药剂投放时间保持在2-3h。
以具体的实践为例：
在上海市桃浦某地块，采用发明中的石油烃与重金属污染土壤的淋洗系统及工艺对重金属-总石油烃复合污染土壤进行了修复处理。
1、污染原土各指标分析
污染土壤的参数(mg/kg)
2、污染土处理工艺及条件
具体采用第一种实施方式的设计，投加的氧化药剂选择过氧化氢。氧化淋洗的总时间为3h。
3、应用结果
淋洗后的污染浓度(mg/kg)和去除率
综上，采用该系统和方法后，土壤中的总石油烃从25200mg/kg降低至3430mg/kg，去除率高达86％，实现了总石油烃的有效去除。其中，经过气浮后取泥浆进行实验室检测得到此时总石油烃的含量达到6870mg/kg。对于重金属的部分，Cu、Pb、As都得到了较好的去除，去除率分别为45％、39％、40％。可以预想地，采用第二种实施方式的设计时，可对土壤进行氧化淋洗分离，从而达到更高的要求标准。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述的实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种石油烃与重金属污染土壤的淋洗系统，其特征在于，包括依次通过管道运输泥浆连接的泥浆池、气浮池、筛分设备、氧化淋洗反应器、压滤设备，所述氧化淋洗反应器和所述压滤设备的出水口分别连通至废水处理设备，所述废水处理设备的洁净水出口通过水管连通所述氧化淋洗反应器的洁净水入口；所述水管中设加药器；所述泥浆池旁设用于供其中形成泥浆的输水线。
2.根据权利要求1所述的淋洗系统，其特征在于，所述压滤设备为板框压滤机和带式压滤机组成，所述板框压滤机的压泥出口连通至带式压滤机的压泥入口。
3.根据权利要求1所述的淋洗系统，其特征在于，所述氧化淋洗反应器由淋洗氧化池和浓密池两部分组成；所述淋洗氧化池入口接通所述筛分设备出口，所述淋洗氧化池上部设所述洁净水入口，所述淋洗氧化池出口接通所述浓密池；所述氧化淋洗反应器的出水口设置于所述浓密池的上清液留存区，所述浓密池的下层泥浆留存区设用于运输泥浆至压滤设备的开口。
4.根据权利要求1所述的淋洗系统，其特征在于，所述氧化淋洗反应器由氧化池、一级浓密池、淋洗池、二级浓密池四部分组成；所述水管分为氧化剂喷洒管和淋洗剂喷洒管，所述加药器分为氧化剂加药器、淋洗剂加药器并分别设置于所述氧化剂喷洒管、所述淋洗剂喷洒管；所述氧化池入口接通所述筛分设备出口，所述氧化池上部设作为洁净水入口的氧化剂喷洒管，所述氧化池出口接通所述一级浓密池；所述氧化淋洗反应器的出水口设置于所述一级浓密池的上清液留存区，所述一级浓密池的下层泥浆留存区设用于运输泥浆至所述淋洗池的开口；所述淋洗池上部设作为洁净水入口的淋洗剂喷洒管，所述淋洗池出口连通至所述二级浓密池，所述二级浓密池的上清液留存区也设置用于连通废水处理设备的出水口，所述二级浓密池的下层泥浆留存区设用于运输泥浆至压滤设备的开口。
5.一种石油烃与重金属污染土壤的淋洗工艺，其特征在于，采用如权利要求1至4任一所述的淋洗系统，其淋洗工艺步骤为：
S1将石油烃与重金属复合污染土临时储存至泥浆池，加水搅拌形成泥浆；
S2将泥浆输入气浮池进行气浮处理，形成的上层浮渣分离后处理处置，将下层的泥浆筛分后输送入氧化淋洗反应器；
S3将所述气浮池下层的泥浆输入氧化淋洗反应器中以进行氧化、淋洗处理，并等待反应完成；
S4将所述氧化淋洗反应器中的上清液输至废水处理设备处理后回用，将所述氧化淋洗反应器中的下层泥浆输送至压滤设备；
S5对所述压滤设备压滤分离出的废水抽提进入所述废水处理设备处理后回用，对所述压滤设备压滤分离出的压泥进行堆放。
6.根据权利要求5所述的淋洗工艺，其特征在于，采用如权利要求2所述的压滤设备，在S5步骤中泥浆先经过板框压滤机压制成含水压泥，再经过带式压滤机压制成进一步脱水的压泥，步骤中产生的废水进入所述废水处理设备处理后回用。
7.根据权利要求5所述的淋洗工艺，其特征在于，用于氧化添加的氧化药剂为过氧化氢或者过硫酸钠。
8.根据权利要求7所述的淋洗工艺，其特征在于，所述氧化药剂混合至所述水管中后，其出口的氧化药剂溶液浓度范围在1％-4％；所述氧化淋洗反应器中的氧化药剂投放时间保持在15-30min。
9.根据权利要求5所述的淋洗工艺，其特征在于，用于淋洗添加的淋洗药剂为EDTA。
10.根据权利要求9所述的淋洗工艺，其特征在于，所述淋洗药剂混合至所述水管中后，其出口的淋洗药剂溶液浓度范围在0.05mol/L左右；所述氧化淋洗反应器中的淋洗药剂投放时间保持在2-3h。
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-
2021
- 2021-06-10 CN CN202110647644.XA patent/CN113351638A/zh active Pending
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