CN113732043A - 一种重金属污染介质强化淋洗装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重金属污染介质强化淋洗装置和方法，包括浸泡罐，浸泡罐内安装有倾斜设置的滤板，滤板上方安装有倾斜设置的螺旋输送机，滤板下方形成，集液腔底部连通有循环水泵，循环水泵连通有循环水外排管道和清水罐，清水罐顶部连通有浸泡罐进水管，浸泡罐进水管与浸泡罐形成水路循环；所述清水罐还连通有补充清洁水管道，并且顶部形成有补充药剂进料口；清水罐与循环水泵之间安装有重金属在线监测仪和阀门。本发明通过筛选将含有重金属做多且最不易与淋洗液混合均匀的0.05‑2mm粒径级土壤颗粒筛选出来，使得其与淋洗液充分混合，有效提高了重金属的洗出效率；并且延长了固液接触时间，淋洗效果将大大增强。

Description

一种重金属污染介质强化淋洗装置及方法

技术领域

本发明属于污染物处理领域，尤其涉及一种重金属污染介质强化淋洗装置及方法。

背景技术

土壤颗粒从大至小分级为石块（大于3mm）、石砾（3mm-1mm）、砂粒（50μm-1000μm）、粉粒（50μm-2μm）、黏粒（小于2μm）。对于不同土壤粒径，重金属的洗脱率并不一致，主要原因是不同粒径中重金属的含量和形态不同造成的。从经济角度考虑，按不同粒径的淋洗效果评价对进行淋洗应用于该场地土壤修复的工程实践具有指导意义。

常规重金属污染场地土壤淋洗工艺流程为污染场地土壤挖掘、破碎及初级筛分、物理分离、机械水洗、增效淋洗、泥水分离及废水处理，分级出来的砂粒通常采用洗砂机进行增效清洗，细砂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，对于相对污染较轻的场地可以满足要求，但是对于污染严重且还有一定粘土的土壤则淋洗时间偏短，无法达到淋洗目的。此外，经过淋洗系统后的淋洗液往往直接进入污水处理系统处理，增加了淋洗系统的成本，经济性较差。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种重金属污染介质强化淋洗装置及方法。本发明通过筛选将含有重金属做多且最不易与淋洗液混合均匀的0.05-2mm粒径级土壤颗粒筛选出来，使得其与淋洗液充分混合，有效提高了重金属的洗出效率；通过将常规螺旋洗砂机与清水罐进行有机结合，延长螺旋洗砂机的固液接触时间，在上述基础之上增设循环水泵，使淋洗水在系统内循环使用，一方面增加单位淋洗水的淋洗效率，另一方面在清水罐容积不变的情况下，可进一步延长淋洗时间，由最初的15~30s，最终延长至20~30min，淋洗效果将大大增强。

为达到上述技术效果，本发明的技术方案是：

一种重金属污染介质强化淋洗装置，包括浸泡罐3，浸泡罐3内安装有倾斜设置的滤板4，滤板4上方安装有倾斜设置的螺旋输送机2，滤板4下方形成，集液腔5底部连通有循环水泵9，循环水泵9连通有循环水外排管道17和清水罐11，清水罐11顶部连通有浸泡罐进水管8，浸泡罐进水管8与浸泡罐3形成水路循环；所述清水罐11还连通有补充清洁水管道15，并且顶部形成有补充药剂进料口12；清水罐11与循环水泵9之间安装有重金属在线监测仪18和阀门。

进一步的改进，所述循环水泵9通过循环主管道10与清水罐11连通，循环主管道10上安装有阀门、变径阀门7和重金属在线监测仪18；循环水外排管道17连通有淋洗液处理系统。

进一步的改进，所述补充清洁水管道15上安装有流量计14；清水罐11内安装有三浆式搅拌机13，清水罐11下部安装有排空口16，排空口16处安装有阀门。

进一步的改进，所述螺旋输送机2上方安装有格栅网。

进一步的改进，所述格栅网的孔径为2mm，滤板4的孔径为0.05mm。

进一步的改进，配合浸泡罐3安装有皮带输送机1和自卸运输车6。

一种重金属污染介质强化淋洗装置方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将土壤运送至浸泡罐3经过格栅网和滤板4的过滤使得径粒为0.05-2mm的土壤颗粒处于螺旋输送机2所在位置；

步骤二、螺旋输送机2运转输送土壤颗粒到自卸运输车6，并将土壤颗粒与淋洗液搅拌，土壤颗粒与淋洗液充分接触，并通过控制螺旋输送机2的运转速度使得土壤颗粒与淋洗液的接触时间达到20~30min；

步骤三、循环水泵9将浸泡罐3下部集液腔5内的溶液吸出，并送入清水罐11，在清水罐中补充药剂后经过浸泡罐进水管8，淋洗液回到浸泡罐3重新使用。

进一步的改进，当淋洗液经长时间循环后，若含泥量大于阈值，则通过循环水泵9将淋洗液通过管道接入淋洗液处理系统。

进一步的改进，所述步骤三中，淋洗液接入清水罐11前，在重金属在线监测仪18对循环水进行重金属监测，当淋洗液淋洗效率减小预设阈值后对淋洗液外排。

本发明的优点如下：

（1）通过筛选将含有重金属做多且最不易与淋洗液混合均匀的0.05-2mm粒径级土壤颗粒筛选出来，使得其与淋洗液充分混合，有效提高了重金属的洗出效率。

（2）通过将常规螺旋洗砂机与清水罐进行有机结合，延长螺旋洗砂机的固液接触时间，在上述基础之上增设循环水泵，使淋洗水在系统内循环使用，一方面增加单位淋洗水的淋洗效率，另一方面在清水罐容积不变的情况下，可进一步延长淋洗时间，由最初的15~30s，最终延长至20~30min，淋洗效果将大大增强。

（3）通过在内循环管道上增设重金属在线监测仪，结合内循环管和外排管道上的流量控制系统，自动调节内循环和外排水量，保证淋洗水淋洗效率减小到一定程度后可及时外排，并补充新鲜水，从而实现整个系统的高效自动化运行。

（4）循环水通过清水罐上的进水管流入螺旋洗砂机出料口，对经过浸泡后的细沙进行二次淋洗，进一步增强淋洗效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1-皮带输送机；2-螺旋输送机；3-浸泡灌；4-0.05mm滤板；5-集液腔；6-自卸运输车；7-变径阀门；8-浸泡罐进水管；9-循环水泵；10- 循环主管道； 11-清水罐；12-补充药剂进料口；13-三浆式搅拌机；14-流量计；15-补充清洁水管道；16-排空口加一个内循环支管17- 循环水外排管道； 18-重金属在线监测仪。

具体实施方式

以下通过具体实施方式并且结合附图对本发明的技术方案作具体说明。

实施例1

一种重金属污染介质强化淋洗方法：

1、土壤首先通过输送机运送至浸泡罐中，浸泡装置中设有螺旋输送系统并配有0.05mm滤板，根据前期粒径分级及本系统中0.05mm滤板的作用，作用于该浸泡灌中的颗粒主要为0.05-2mm粒径级土壤颗粒，该粒径级土壤颗粒通过螺旋输送机在浸泡罐中与淋洗液充分接触，该过程可根据土壤颗粒的污染程度控制螺旋输送系统的速度，增长或缩短淋洗浸泡时间；小于0.05mm粒径的土壤颗粒通过0.05mm滤板进入集液腔中。

2、浸泡灌中的淋洗液来自清水罐顶部淋洗液补充管道，同时可根据淋洗土壤污染程度选择通过药剂投加管道加入药剂，在三浆式搅拌机的作用下，搅拌均匀。

3、0.05-1mm土壤颗粒达到要求的淋洗时长后，通过螺旋细沙系统出料口直接排至自卸运输车，经过螺旋洗砂机出料口的土壤已完成了固液分离；土壤颗粒浸泡的时间长短根据土壤颗粒的污染情况，通过螺旋细沙系统的转数调节。

4、浸泡罐集液腔中土壤颗粒小于0.05mm，其含量较少，淋洗液通过循环水泵泵至清水罐中，再通过药剂投加管道完成淋洗液的循环使用；淋洗液经长时间循环后，若含泥量较大，则通过循环水泵将淋洗液通过管道接入淋洗液处理系统。接入清水罐及淋洗液处理系统的水量通过流量计计量。接入清水罐前，在支管处设置重金属在线监测仪对循环水进行重金属监测，保证淋洗水淋洗效率减小到一定程度后可及时外排。

5、清水罐中淋洗液浓度通过药剂投加口及清水管进行调节。保证循环淋洗液满足工艺要求。

由于土壤砂粒(50μm-1000μm)中重金属所占的比重通常较大，因此，强化对砂粒(50μm-1000μm)中重金属的淋洗将能更有效的对污染物总量进行消减。

本发明通过对高浓度重金属污染土壤中粒径在50μm-2000μm的砂粒增效淋洗处理工艺，通过延长洗脱时间、增强水流冲刷强度以及精确控制淋洗水质等措施，来强化淋洗效果，经过至少30 分钟药剂浸泡和淋洗后，使粘附在砂砾表面的土壤彻底洗脱，通过采用酸性淋洗剂的方式，还可以实现砂砾内部一部分重金属的去除。从而保证淋洗即可达到修复目标。对淋洗液系统进行改进，进行循环使用，能有效去除土壤颗粒中的污染物，且能大幅降低淋洗处理工艺的成本。

本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，最后螺旋洗砂机末端的出料可直接实现固液分离。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。且有效的增加淋洗液的回用率，降低淋洗液的使用量，最终实现修复目标。

1、砂粒浸泡池规格要求

（1）考虑方便运输及保证设备效果，采用模块化装置，每套装置最大处理能力30t/h；

（2）浸泡池主体设备为方形或圆形，高度2~4m，螺旋输送机方向宽度根据设备尺寸进行匹配，浸泡池底部设置0. 5mm滤板和集液腔；

（3）池外设置循环水泵1台，流量是洗砂能力的5~8倍，集液腔出水进入水泵进口。

（4）另设置1台储水罐，有效容积是循环水泵流量的1/5~1/4，内设双层桨叶式搅拌机一台，保证罐体内能混合均匀，水罐底部设置排泥口及手动阀门，顶部设置出水口，通过管道连通自流进入浸泡池。

（5）水泵出水口设置手动阀门及止回阀，后端接三通，出水分两路，一路从水罐底部进入罐中，另一路既可进入连续搅拌罐， 也可进入淋洗液处理系统。所有的管道分支都需要加手动和自动调节阀。

（6）水泵出口设置重金属自动在线监测仪，通过淋洗液中重金属含量来自动控制进水、回流和出水流量。

研究发现各粒级对ΣCr(VI)的贡献率中贡献量最大的是砂粒(50μm-1000μm)，以32%的质量分数贡献了49%的六价铬，其次是石砾(3mm-1mm)，以25%的质量分数贡献了21%的六价铬。粒径大于50μm的颗粒贡献了六价铬去除总量的86%，粒径小于50μm的颗粒贡献率六价铬去除总量的14%。从不同粒级对ΣCr(VI)的贡献率来看，淋洗可以洗脱大部分粗粒径物料的六价铬，能够实现污染物料总量削减，同时可降低修复成本。

现有技术和本发明分别经过处理后的污染物的检测数据。

检测项目	pH	铬（mg/kg）	六价铬（mg/kg）	六价铬浸出（mg/L）
					原样	11.4	786	443	6.4
常规淋洗工艺	11.08	546	199	3.1
					本发明工艺	10.63	365	18.2	0.03

上述仅为本发明的一个具体导向实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明的保护范围的行为。

Claims (9)

1.一种重金属污染介质强化淋洗装置，其特征在于，包括浸泡罐（3），浸泡罐（3）内安装有倾斜设置的滤板（4），滤板（4）上方安装有倾斜设置的螺旋输送机（2），滤板（4）下方形成，集液腔（5）底部连通有循环水泵（9），循环水泵（9）连通有循环水外排管道（17）和清水罐（11），清水罐（11）顶部连通有浸泡罐进水管（8），浸泡罐进水管（8）与浸泡罐（3）形成水路循环；所述清水罐（11）还连通有补充清洁水管道（15），并且顶部形成有补充药剂进料口（12）；清水罐（11）与循环水泵（9）之间安装有重金属在线监测仪（18）和阀门。

2.如权利要求1所述的重金属污染介质强化淋洗装置，其特征在于，所述循环水泵（9）通过循环主管道（10）与清水罐（11）连通，循环主管道（10）上安装有阀门、变径阀门（7）和重金属在线监测仪（18）；循环水外排管道（17）连通有淋洗液处理系统。

3.如权利要求1所述的重金属污染介质强化淋洗装置，其特征在于，所述补充清洁水管道（15）上安装有流量计（14）；清水罐（11）内安装有三浆式搅拌机（13），清水罐（11）下部安装有排空口（16），排空口（16）处安装有阀门。

4.如权利要求1所述的重金属污染介质强化淋洗装置，其特征在于，所述螺旋输送机（2）上方安装有格栅网。

5.如权利要求4所述的重金属污染介质强化淋洗装置，其特征在于，所述格栅网的孔径为2mm，滤板（4）的孔径为0.05mm。

6.如权利要求5所述的重金属污染介质强化淋洗装置，其特征在于，配合浸泡罐（3）安装有皮带输送机（1）和自卸运输车（6）。

7.一种重金属污染介质强化淋洗装置方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将土壤运送至浸泡罐（3）经过格栅网和滤板（4）的过滤使得径粒为0.05-2mm的土壤颗粒处于螺旋输送机（2）所在位置；

步骤二、螺旋输送机（2）运转输送土壤颗粒到自卸运输车（6），并将土壤颗粒与淋洗液搅拌，土壤颗粒与淋洗液充分接触，并通过控制螺旋输送机（2）的运转速度使得土壤颗粒与淋洗液的接触时间达到20~30min；

步骤三、循环水泵（9）将浸泡罐（3）下部集液腔（5）内的溶液吸出，并送入清水罐（11），在清水罐中补充药剂后经过浸泡罐进水管（8），淋洗液回到浸泡罐（3）重新使用。

8.如权利要求7所述的重金属污染介质强化淋洗装置方法，其特征在于，当淋洗液经长时间循环后，若含泥量大于阈值，则通过循环水泵（9）将淋洗液通过管道接入淋洗液处理系统。

9.如权利要求7所述的重金属污染介质强化淋洗装置方法，其特征在于，所述步骤三中，淋洗液接入清水罐（11）前，在重金属在线监测仪（18）对循环水进行重金属监测，当淋洗液淋洗效率减小预设阈值后对淋洗液外排。

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