CN115156264B - 一种含污染土壤的大块建渣处理工艺及其配套系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含污染土壤的大块建渣处理工艺及其配套系统，属于土壤资源化利用技术领域。本发明的含污染土壤的大块建渣处理工艺包括清洗、沉淀/筛分、浓缩和成型工序，本发明在清洗工序中清洗大块建渣表面的污染土壤，将污染物从土壤内转移至泥浆中；在沉淀/筛分工序中，通过物理作用将泥浆内的砂土筛出，同时减少砂土对设备的磨损；浓缩工序是通过化学作用将泥浆中的悬浮颗粒物进行絮凝沉淀，即重力浓缩，上清液溢流进入清水池可以再次用于清洗作业，减少水耗以及后端处理工艺的水力负荷，而产生的重力污泥进入成型工序，通过化学作用将污泥快速固化成型，便于装车外运。本发明适合大体积的建渣土壤使用，耗水量和泥浆增量大大减少。

Description

一种含污染土壤的大块建渣处理工艺及其配套系统

技术领域

本发明涉及一种含污染土壤的大块建渣处理工艺及其配套系统，属于土壤资源化利用技术领域。

背景技术

对于含污染土壤的大块建渣处理，在资源化利用之前必须将污染的土壤从大块建渣表面去除，现有技术的含污染土壤的大块建渣处理工艺主要有以下两种：

一种是以滚轴筛改良设备为核心的处理工艺，通常在滚轴筛两侧加装高压喷淋设备，当建渣在滚轴上移动的同时利用高压喷淋的作用将建渣表面未筛分掉的土壤冲洗下来；筛分的污染土壤转运至其他污染土壤处理设施进行无害化处理，喷淋冲洗掉的污染土壤泥浆则收集后通过灌装车辆或管道收集至水处理设施进行无害化处理。此工艺适用于直径小于1米的小体积建渣处理，对于直径大于1米的大块的建渣处理，须额外配置破碎设备进行预处理。这种工艺的特点是污染土壤冲洗干净彻底，但是设备投资较大，水耗及能耗高，处理效率低，破碎的过程中会将没有污染的土壤及建渣带出，存在污染土壤增量问题，通常对于大块的建渣处理不适用。

另一种工艺是以简易高压冲洗设备为主，由工人手持高压水枪围绕大块建渣堆场四周进行冲洗作业，自流的泥浆水收集后通过灌装车辆或管道收集至水处理设施进行无害化处理。这种此工艺的特点是操作简易，成本低，适用于各种体积的大块建渣处理；但是为了冲洗干净污染土壤，需要长时间进行冲洗作业，一方面增加水耗，另一方面泥浆水量的增加会导致后端水处理设施的增量问题。

虽然以简易高压冲洗设备为主的处理工艺是目前主流的做法，但是在节能、减量方面仍存在改善的空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够节约水资源、使泥浆水减量的含污染土壤的大块建渣处理工艺，用以解决现有技术建渣高压冲洗处理工艺存在耗水和泥浆增量大的技术问题。同时本发明还提供一种与该大块建渣处理工艺的配套系统。

本发明的含污染土壤的大块建渣处理工艺采用如下技术方案：一种含污染土壤的大块建渣处理工艺，其包括以下步骤：（1）清洗工序：在设有导流槽和排水沟的建渣堆场的清洗区内清洗大块建渣表面的污染土壤，具体是使用高压冲洗设备对含污染土壤的大块建渣进行表面冲洗作业，冲洗作业的泥浆顺导流槽进入排水沟，污染物从大块建渣转移至泥浆中；（2）沉淀/筛分工序：流入排水沟的泥浆通过泥浆泵经由管道输送至泥浆初沉池进行沉淀，泥浆初沉池的上清液流入后续泥浆浓缩沉淀区，泥浆初沉池底部的砂土和碎渣则通过渣浆泵进入砂土筛分区进行筛分作业，筛分出砂土；（3）浓缩工序：在泥浆浓缩沉淀区的进液口处加入PAM/PAC试剂，通过化学作用将泥浆浓缩沉淀区的泥浆中的悬浮颗粒物进行絮凝沉淀，即重力浓缩，泥浆浓缩沉淀区的上清液溢流进入清水池，清水池中清水通向建渣堆场的清洗区再次用于清洗作业，泥浆浓缩沉淀区底部的污泥通过污泥泵进入后续污泥成型区；（4）成型工序：在污泥成型区的污泥进口处加入固化剂，通过化学作用将污泥快速固化成型。

步骤（1）中，冲洗后的大块建渣存放于建渣堆场的周转区，最后外运并回填处理。

步骤（2）中，污泥进入沙土筛分区前利用水力旋流器将颗粒物分级，分级出的颗粒物进入沙土筛分区的振动筛本体内；将振动筛本体产生的清液通入泥浆初沉池。

步骤（2）中，筛分出的砂土外运并回填处理。

步骤（4）中，固化后的污泥存放于污泥暂存区，最后外运并进行无害化处理。

本发明的含污染土壤的大块建渣处理工艺的配套系统采用如下技术方案：一种含污染土壤的大块建渣处理工艺的配套系统，其包括建渣堆场、泥浆初沉池、泥浆浓缩沉淀区和污泥成型区，建渣堆场内设有高压冲洗设备，建渣堆场包括清洗区，清洗区内设有导流槽，清洗区的周向设有排水沟，排水沟与泥浆初沉池通过管道连通，管道上连接有泥浆泵，泥浆初沉池外设有沙土筛分区，沙土筛分区内设有振动筛主体，泥浆初沉池的底部通过管道将沉淀的沙土和碎渣送入沙土筛分区，通向沙土筛分区的管道上设有渣浆泵，泥浆初沉池的上部通过输液管道与泥浆浓缩沉淀区连通，输液管道上连接有PAM/PAC加药设备，泥浆浓缩沉淀区的上部连接清水池，清水池上连接有通向建渣堆场清洗区的补水管道，泥浆浓缩沉淀区的底部连接有通向污泥成型区的污泥管道，污泥管道上连接有固化剂加药设备。

所述建渣堆场还包括用于存放冲洗后的大块建渣的周转区；所述建渣堆场的外周还设有防淹墙。

所述渣浆泵和沙土筛分区之间设有水力旋流器，经水力旋流器分级的颗粒物进入振动筛主体；所述振动筛主体底部连接有通入到泥浆初沉池内的循环管道。

所述泥浆初沉池内设有管式斜板。

所述污泥成型区还包括污泥暂存区，污泥暂存区用于存放固化后的固化土，固化土通过固化土输送设备外运。

本发明的有益效果是：本发明在清洗工序中清洗大块建渣表面的污染土壤，将污染物从土壤内转移至泥浆中，利于后续工艺的处理；在沉淀/筛分工序中，通过物理作用将泥浆内的砂土筛出，同时减少砂土对后续作业设备的磨损；浓缩工序是通过化学作用将泥浆中的悬浮颗粒物进行絮凝沉淀，即重力浓缩，上清液溢流进入清水池可以再次用于清洗作业，减少水耗以及后端处理工艺的水力负荷，而产生的污泥进入成型工序，通过化学作用将污泥快速固化成型，便于装车外运。本发明适合含有污染土壤的大体积建渣的处理，冲洗所耗费的水资源可以循环利用，耗水量和泥浆增量大大减少。

优选的，冲洗后的大块建渣表面不含污染物，通过周转区可暂存，及时外运回填，冲洗后的大块建渣使得土壤得到资源化利用。

优选的，沙土筛分区的上层清液通过循环管道进入泥浆初沉池再次进行沉淀，进一步减少耗水量。

优选的，由于污泥中含有重金属等污染物，成型工序产生的污泥须外运至水泥窑协同处置场地或土壤热脱附场地进行无害化处置，才能避免污染环境。

优选的，防淹墙可防止冲洗后的泥浆外溢，确保泥浆顺着导流槽进入排水沟内。

优选的，管式斜板便于砂土、碎渣在泥浆初沉池内快速沉淀。

附图说明

图1是本发明一种实施例的含污染土壤的大块建渣处理工艺的流程图；

图2是本发明一种实施例的含污染土壤的大块建渣处理工艺的配套系统的系统图。

图中：1-建渣堆场，11-清洗区，12-周转区，13-高压冲洗设备，2-泥浆初沉池，3-沙土筛分区，31-振动筛主体，32-水力旋流器，4-泥浆浓缩沉淀区，41-PAM/PAC加药设备，42-清水池，5-污泥成型区，51-混合搅拌设备，52-固化剂加药设备，53-污泥暂存区，6-固化土输送设备。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明一种实施例的含污染土壤的大块建渣处理工艺包括清洗、沉淀/筛分、浓缩和成型工序，具体步骤如下：

（1）清洗工序：在设有导流槽和排水沟的建渣堆场的清洗区内清洗大块建渣表面的污染土壤，具体是使用高压冲洗设备对含污染土壤的大块建渣进行表面冲洗作业，冲洗作业的泥浆顺导流槽进入排水沟，污染物从大块建渣转移至泥浆中；冲洗后的大块建渣存放于建渣堆场的周转区，最后外运并回填处理。

清洗工序目的在于清洗大块建渣表面的污染土壤，将污染物从土壤内转移至水体中，利于后续工艺的处理。

（2）沉淀/筛分工序：流入排水沟的泥浆通过泥浆泵经由管道输送至泥浆初沉池进行沉淀，泥浆初沉池的上清液流入后续泥浆浓缩沉淀区，泥浆初沉池底部的砂土和碎渣则通过渣浆泵进入砂土筛分区进行筛分作业，筛分出砂土，筛分出的砂土外运并回填处理；污泥进入沙土筛分区前利用水力旋流器将颗粒物分级，分级出的颗粒物进入沙土筛分区的振动筛本体内；将振动筛本体产生的清液通入泥浆初沉池。

沉淀/筛分工序的目的是通过物理作用将泥浆内的砂土筛出，同时减少砂土对后续作业设备的磨损。

（3）浓缩工序：在泥浆浓缩沉淀区的进液口处加入PAM/PAC试剂，通过化学作用将泥浆浓缩沉淀区的泥浆中的悬浮颗粒物进行絮凝沉淀，即重力浓缩，泥浆浓缩沉淀区的上清液溢流进入清水池，清水池中清水通向建渣堆场的清洗区再次用于清洗作业，泥浆浓缩沉淀区底部的污泥通过污泥泵进入后续污泥成型区。

浓缩工序的目的是通过化学作用将泥浆中的悬浮颗粒物进行絮凝沉淀，即重力浓缩，上清液溢流进入清水池可以再次用于清洗作业，减少水耗以及后端处理工艺的水力负荷。

（4）成型工序：在污泥成型区的污泥进口处加入固化剂，通过化学作用将污泥快速固化成型，固化后的污泥存放于污泥暂存区，最后外运并进行无害化处理。

成型工序的目的是通过化学作用将污泥快速固化成型，便于装车外运，由于污泥中含有重金属等污染物，此工序产生的污泥须外运至水泥窑协同处置场地或土壤热脱附场地进行无害化处置。

如图2所示，本发明一种实施例的含污染土壤的大块建渣处理工艺的配套系统，包括建渣堆场1、泥浆初沉池2、泥浆浓缩沉淀区4和污泥成型区5，建渣堆场1内设有高压冲洗设备13，建渣堆场1的外周设有防淹墙，建渣堆场1包括清洗区11和周转区12，周转区12用于存放冲洗后的大块建渣，清洗区11内设有导流槽，清洗区11的周向设有排水沟，排水沟与泥浆初沉池2通过管道连通，管道上连接有泥浆泵，所述泥浆初沉池2内设有管式斜板，泥浆初沉池2外设有沙土筛分区3，沙土筛分区3内设有振动筛主体31，泥浆初沉池2的底部通过管道将沉淀的沙土和碎渣送入沙土筛分区31，通向沙土筛分区31的管道上设有渣浆泵，所述渣浆泵和沙土筛分区31之间设有水力旋流器32，经水力旋流器32分级的颗粒物进入振动筛主体31；所述振动筛主体31底部连接有通入到泥浆初沉池2内的循环管道。泥浆初沉池2的上部通过输液管道与泥浆浓缩沉淀区4连通，输液管道上连接有PAM/PAC加药设备41，泥浆浓缩沉淀区4的上部连接清水池42，清水池42上连接有通向建渣堆场清洗区11的补水管道，泥浆浓缩沉淀区4的底部连接有通向污泥成型区5的污泥管道，所述污泥成型区5内设有混合搅拌设备51，混合搅拌设备51上连接有固化剂加药设备52。污泥成型区5还包括污泥暂存区52，污泥暂存区52用于存放固化后的固化土，固化土通过固化土输送设备6外运。

以下结合具体应用实例对本发明进行说明：

以1万立方米含污染土壤的大块建渣处理项目为例，建渣堆场长60米，宽60米，平均堆高3米，采用本发明工艺，各工序配置如下：

①清洗工序：

将渣堆场划分为“清洗区”和“周转区”，“清洗区”主要用于含污染土壤的大块建渣的清洗作业，配置6套冷水高压清洗设备（流量：450-600l/h，工作压力：7-15MPa，4用2备）。当渣土车进入建渣堆场倾倒区后，倾倒建渣的过程中由4个工人手持高压清洗设备进行高压冲洗，将大块建渣表面的污染土壤经由水力冲刷的作用力冲洗下来，泥浆经导流槽自流进入场地周边的排水沟。

周转区主要用于清洗干净的大块建渣临时存放和外运周转。

②沉淀/筛分工序

沉淀/筛分工序在泥浆初沉池和砂土筛分区中进行，泥浆初沉池与建渣堆场四周的排水沟连通，排水沟内的泥浆可自流进入泥浆初沉池。泥浆初沉池为一体式钢结构处理设备（长12米，宽3.5米，高3米，泥浆处理量120立方米/小时），内置有管式斜板便于砂土的快速沉淀，初沉池上清液流入后续工序，底部砂土和泥块则通过渣浆泵进入砂土筛分区。

砂土筛分区主要用于将泥浆初沉池内沉淀的砂土和泥块进行筛分处理，同时减少砂土对后续作业设备的磨损；配套设备包括振动筛主体、出料渣浆泵、泥浆暂存池和水力旋流器（泥浆处理量120立方米/小时）。泥浆初沉池底部的砂土和泥块通过渣浆泵经由管道输送进入水力旋流器，含有砂土的泥浆被分成粗细粒度物料，经水力旋流器分级后，0.15-2mm颗粒由水力旋流器底部排出，在重力作用下流入振动筛分机，在振动筛作用下，砂土附带的泥浆由筛孔排出后流入泥浆暂存池，然后通过渣浆泵回流至泥浆初沉池，脱水砂土由出料口排出即可外运进行回填处置。

③浓缩工序

浓缩工序通过加药设备、泥浆浓缩沉淀区和清水池中进行，沉淀/筛分处理后的泥浆由渣浆泵通过管道输送，经由管道混合器与PAM/PAC加药设备加入的药剂（聚丙烯酰胺PAM药剂的重量比为2‰-5‰；聚合氯化铝PAC药剂的重量比为10%-15%）均匀混合后输送至泥浆浓缩沉淀区的沉淀设备（直径3米，高10米）进行重力浓缩处理，浓缩后的污泥含水率93%-96%；上清液溢流进入清水池（清水池为长10米、宽10米、高1.5米的支架水池）可以再次回用于清洗作业，减少水耗以及后端处理工艺的水力负荷；污泥则通过污泥泵进入后续作业工序。

④成型工序

成型工序通过固化剂加药设备、污泥成型区和污泥暂存区进行。重力浓缩后的污泥具有一定的流动性，不适于装车外运，因此需要进一步降低其含水率。

将重力浓缩后的污泥与固化剂加药设备（固化剂加药设备采用输送量为0-20吨/小时的螺旋输送机）投加的粉体固化剂（重量比例5-10%）在污泥成型区的双轴搅拌设备（长5.5米，宽1.5米，高1.2米；处理能力30-150吨/小时）内进行混合处理，出料污泥的含水率降至75-85%，然后通过皮带输送机转运至污泥暂存区进行8-12小时的养护处理，污泥含水率最终降至65%-75%。固化成型后的污泥便于装车外运，进行水泥窑协同处置或土壤热脱附处置等无害化处置。

以5万立方米含污染土壤的大块建渣处理项目为例，采用本发明需要消耗自来水量测算如下：

假定：一台渣土车倾倒的大块建渣为10立方米，大块建渣表面含污染土壤的比例为1%，高压清洗设备的流量为500升/小时，4工人手持高压清洗设备作业时间15分钟（0.25小时），则一台渣土车倾倒的大块建渣消耗的水量：0.5立方米/小时*0.25小时*4=0.5立方米

如果采用现有技术的处理方式，即：大块建渣冲洗后的泥浆简单沉淀后由管道直接输送至污水处理设施，预计需要消耗自来水0.5÷10×50000=2500立方米。

如果采用本发明的工艺进行处理，由于清洗工序可以循环使用处理后的水，仅需补充日常作业蒸发损失的自来水和最终污泥带走的水，预计消耗水量763立方米。

第一次补水量即为清水池内的水量，设清水池常水位高度1.2米，则第一次补水量为120立方米；由于工期较短，假定日常作业蒸发损失的自来水忽略不计；假定大块建渣表面含污染土壤的比例为1%，土壤中砂砾含量为10%，土壤初始含水率为25%，污泥浓缩后平均含水率为95%，则最终污泥带走的水量为50000×1%×（1-10%）÷（95%-25%）=643立方米；则最终消耗水量为120+643=763立方米。

相比于现有技术的处理方式，本工艺可以节约70%自来水损耗。

节约的自来水损耗比例计算过程为：（2500-763）÷2500=69.48%。

本发明尤其适合大体积的建渣土壤的处理，冲洗所耗费的水资源可以循环利用，耗水量和泥浆增量大大减少。

上述实施例是本发明一种优选的实施例，虽然上述内容已经对本发明进行了详细描述，但本发明不限于上述实施方式，所附的权利要求所限定的本发明的范围包含所有等同的替代和变化。

Claims (8)

1.一种含污染土壤的大块建渣处理工艺，其特征在于，其包括以下步骤：（1）清洗工序：在设有导流槽和排水沟的建渣堆场的清洗区内清洗大块建渣表面的污染土壤，具体是使用高压冲洗设备对含污染土壤的大块建渣进行表面冲洗作业，冲洗作业的泥浆顺导流槽进入排水沟，污染物从大块建渣转移至泥浆中；（2）沉淀/筛分工序：流入排水沟的泥浆通过泥浆泵经由管道输送至泥浆初沉池进行沉淀，泥浆初沉池的上清液流入后续泥浆浓缩沉淀区，泥浆初沉池底部的砂土和碎渣则通过渣浆泵进入砂土筛分区进行筛分作业，筛分出砂土；步骤（2）中，污泥进入沙土筛分区前利用水力旋流器将颗粒物分级，分级出的颗粒物进入沙土筛分区的振动筛本体内；将振动筛本体产生的清液通入泥浆初沉池；（3）浓缩工序：在泥浆浓缩沉淀区的进液口处加入PAM/PAC试剂，PAM/PAC试剂中，聚丙烯酰胺PAM药剂的重量比为2‰-5‰，聚合氯化铝PAC药剂的重量比为10%-15%，通过化学作用将泥浆浓缩沉淀区的泥浆中的悬浮颗粒物进行絮凝沉淀，即重力浓缩，泥浆浓缩沉淀区的上清液溢流进入清水池，清水池中清水通向建渣堆场的清洗区再次用于清洗作业，泥浆浓缩沉淀区底部的污泥通过污泥泵进入后续污泥成型区；（4）成型工序：在污泥成型区的污泥进口处加入固化剂，利用混合搅拌设备将浓缩后的污泥和固化剂混合，通过化学作用将污泥快速固化成型。

2.根据权利要求1所述的含污染土壤的大块建渣处理工艺，其特征在于：步骤（1）中，冲洗后的大块建渣存放于建渣堆场的周转区，最后外运并回填处理。

3.根据权利要求1所述的含污染土壤的大块建渣处理工艺，其特征在于：步骤（2）中，筛分出的砂土外运并回填处理。

4.根据权利要求1所述的含污染土壤的大块建渣处理工艺，其特征在于：步骤（4）中，固化后的污泥存放于污泥暂存区，最后外运并进行无害化处理。

5.一种含污染土壤的大块建渣处理工艺的配套系统，其特征在于：其包括建渣堆场、泥浆初沉池、泥浆浓缩沉淀区和污泥成型区，建渣堆场内设有高压冲洗设备，建渣堆场包括清洗区，清洗区内设有导流槽，清洗区的周向设有排水沟，排水沟与泥浆初沉池通过管道连通，管道上连接有泥浆泵，泥浆初沉池外设有沙土筛分区，沙土筛分区内设有振动筛主体，泥浆初沉池的底部通过管道将沉淀的沙土和碎渣送入沙土筛分区，通向沙土筛分区的管道上设有渣浆泵，泥浆初沉池的上部通过输液管道与泥浆浓缩沉淀区连通，输液管道上连接有PAM/PAC加药设备，泥浆浓缩沉淀区的上部连接清水池，清水池上连接有通向建渣堆场清洗区的补水管道，泥浆浓缩沉淀区的底部连接有通向污泥成型区的污泥管道，污泥成型区内设有混合搅拌设备，混合搅拌设备上连接有固化剂加药设备；所述渣浆泵和沙土筛分区之间设有水力旋流器，经水力旋流器分级的颗粒物进入振动筛主体；所述振动筛主体底部连接有通入到泥浆初沉池内的循环管道。

6.根据权利要求5所述的含污染土壤的大块建渣处理工艺的配套系统，其特征在于：所述建渣堆场还包括用于存放冲洗后的大块建渣的周转区；所述建渣堆场的外周还设有防淹墙。

7.根据权利要求5所述的含污染土壤的大块建渣处理工艺的配套系统，其特征在于：所述泥浆初沉池内设有管式斜板。

8.根据权利要求5所述的含污染土壤的大块建渣处理工艺的配套系统，其特征在于：所述污泥成型区还包括污泥暂存区，污泥暂存区用于存放固化后的固化土，固化土通过固化土输送设备外运。