CN209810909U

CN209810909U - 有机污染土壤修复装置

Info

Publication number: CN209810909U
Application number: CN201920321828.5U
Authority: CN
Inventors: 王永田; 李小兵; 高且远; 孙浩; 王磊
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2019-03-14
Filing date: 2019-03-14
Publication date: 2019-12-20
Anticipated expiration: 2029-03-14

Abstract

本实用新型公开了一种有机污染土壤修复装置，该装置包括依次连接的除杂装置、除铁装置、分级装置、脱附装置、一级沉淀池、吸附装置和二级沉淀池，一级沉淀池底部设置有第一排泥管，第一排泥管连接有第一过滤装置，第一过滤装置的滤液出口与吸附装置的入料口连接，二级沉淀池的溢流出口与脱附装置的入料口连接，二级沉淀池底部设置有第二排泥管，第二排泥管连接有第二过滤装置，分级装置所得产物包括大块土壤、粗粒土壤和细粒土壤，一级沉淀池和二级沉淀池中分别装有絮凝剂，脱附装置中装有脱附剂，吸附附装置中装有吸附剂。本实用新型设计科学合理，有机污染物的去除率高、处理时间短、成本低、无二次污染，可以很好地进行大规模的土壤修复。

Description

有机污染土壤修复装置

技术领域

本实用新型涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种有机污染土壤修复装置。

背景技术

近年来，我国的经济发展水平迅速提高，城市化进程加快，工业化的模式发生较大的改变，大量的工矿用地受到了较大的污染。污染程度最严重的是工业用地，其污染的范围比较集中，污染的深度达到底下数十米，地下水以及土壤都受到了严重的污染。土壤污染以后使得生物资源多样性日益减少，土地资源日益短缺，这严重威胁人体的健康、生态环境的稳定以及社会和谐等。虽然，我国虽然制定了相应的规范污染场地环境管理的文件，但是对环境土壤修复研究比较少，因此，对土壤污染修复情况进行研究具有重要的现实意义。面对严峻的土壤治理和环境保护问题，我们要加强生态文明建设，建设生态文明是关系人民福祉、关乎民族未来的大计，是实现中华民族伟大复兴的中国梦的重要内容。“我们既要绿水青山，也要金山银山。宁要绿水青山，不要金山银山，而且绿水青山就是金山银山。”要按照绿色发展理念，树立大局观、长远观、整体观，坚持保护优先，坚持节约资源和保护环境的基本国策，把生态文明建设融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程，建设美丽中国，努力开创社会主义生态文明新时代。

目前化工废弃用地土壤污染严重，其中，有机物尤其是苯系物和多环芳烃等有机物是最重要的污染物，现有的土壤修复方法能耗高、操作复杂、易造成二次污染，亟待开发一种绿色高效的有机污染土壤修复设备。

实用新型内容

本实用新型提供的目的是提供一种有机污染土壤修复装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：一种有机污染土壤修复装置，包括依次连接的除杂装置、除铁装置、分级装置、脱附装置、一级沉淀池、吸附装置和二级沉淀池，所述一级沉淀池底部设置有第一排泥管，所述第一排泥管连接有第一过滤装置，所述第一过滤装置的滤液出口与吸附装置的入料口连接，所述二级沉淀池的溢流出口与脱附装置的入料口连接，所述二级沉淀池底部设置有第二排泥管，所述第二排泥管连接有第二过滤装置，所述分级装置所得产物包括大块土壤、粗粒土壤和细粒土壤，所述一级沉淀池和二级沉淀池中分别装有絮凝剂，所述脱附装置中装有脱附剂，所述吸附附装置中装有吸附剂。

优选的，所述大块土壤的粒径＞3mm，所述粗粒土壤的粒径≥0.5mm且≤3mm，所述细粒土壤的粒径<0.5mm。

优选的，所述絮凝剂选自阳离子型聚丙烯酰胺、聚砜、硫酸铝、氧化铝、氯化铁、硫酸亚铁、羧甲基纤维素、聚乙烯亚胺或聚环氧乙烷的一种或两种以上。

更优选的，所述絮凝剂选自阳离子型聚丙烯酰胺。

优选的，所述脱附剂选自Tween-80、DNP-10、SDS、CTAB、TX-100和EDTA 的混合物中的一种或两种以上。

更优选的，所述TX-100和EDTA的混合物中，TX-100和EDTA的质量比为(3-5)：1。

优选的，所述吸附剂选自焦炭、活性炭、蒙脱石或改性焦粉中的一种，吸附剂的粒度小于或等于0.5mm，吸附剂比表面积为25-1000m²/g。

更优选的，所述吸附剂的比表面积为50-200m²/g。

与现有技术相比，本实用新型设计科学合理，具有流程简单、处理量大、处理时间短、有机污染物的去除率高、成本低、无二次污染的优点，可以很好地进行大规模的有机污染土壤的修复。

附图说明

图1为本实用新型实施例1有机污染土壤修复装置的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1有机污染土壤修复的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，一种有机污染土壤修复装置，包括依次连接的除杂装置、除铁装置、分级装置、脱附装置、一级沉淀池、吸附装置和二级沉淀池，其中，所述一级沉淀池底部设置有第一排泥管，所述第一排泥管连接有第一过滤装置，所述第一过滤装置的滤液出口与吸附装置的入料口连接，所述二级沉淀池的溢流出口与脱附装置的入料口连接，所述二级沉淀池底部设置有第二排泥管，所述第二排泥管连接有第二过滤装置，所述分级装置所得产物包括大块土壤、粗粒土壤和细粒土壤，所述一级沉淀池和二级沉淀池中分别装有絮凝剂，所述絮凝剂选自聚丙烯酰胺、聚砜、硫酸铝、氧化铝、氯化铁、硫酸亚铁、羧甲基纤维素、聚乙烯亚胺或聚环氧乙烷的一种或两种以上，絮凝剂的添加量为沉淀池中物料的 1wt％-5wt％；所述脱附装置中装有脱附剂，所述脱附剂选自Tween-80、DNP-10、 SDS、CTAB、TX-100和EDTA的混合物中的一种或两种以上，更优选的，所述 TX-100和EDTA的混合物中，TX-100和EDTA的质量比为(3-5)：1，脱附剂的加入量为脱附装置中物料的0.02wt％-0.05wt％；所述吸附附装置中装有吸附剂，所述吸附剂选自焦炭、活性炭、蒙脱石或改性焦粉中的一种，吸附剂的粒度小于或等于0.5mm，吸附剂比表面积为25-1000m²/g，吸附剂的添加量为吸附装置中物料的1wt％-5wt％。

本实施例中，除杂装置选用多功能杂物过滤筛，除铁装置选用管道式粉料除铁器，分级装置选用螺旋分级机，脱附装置选用脱附搅拌桶，吸附装置选用吸附搅拌桶，所述装置的工艺流程图如图2所示，其具体流程如下：

有机污染土壤经除杂后，去除非土壤部分的杂物，再进行除铁后去除铁器，将所得物料送入螺旋分级机，分离出大块土壤、粗粒土壤和细粒土壤，再将粗粒土壤和细粒土壤过0.5mm的筛子，最终得到粒径＞3mm的大块土壤，粒径在 0.5mm和3mm之间的粗粒土壤，粒径＜0.5mm的细粒土壤；将细粒土壤送入脱附搅拌桶中，经脱附后进入第一沉淀池，加入1wt％的絮凝剂阳离子型聚丙烯酰胺，溢流进入吸附搅拌桶，吸附剂对有机物进行吸附，底流经压滤后所得滤液送入吸附搅拌桶中，吸附过程的搅拌速度为100-200r/min，时间为30-60min，所得底流的土壤可进行后处理，吸附搅拌桶所得物料通入第二沉淀池中，加入1wt％的絮凝剂阳离子型聚丙烯酰胺，所得溢流作为循环水送入脱附搅拌桶中，脱附过程的搅拌速度为150-300r/min，时间为30-60min，所得底流经压滤、干燥后得到吸附剂，可进行回收利用。

利用实施例1所述装置进行有机污染土壤修复，污染源土壤来自江苏省徐州市北方氯碱原厂址工业废弃用地周边1km以内地区土壤，采用NY/T 1121.1-2006 中所述的土壤样品的采集、处理和贮存部分所述的办法进行取样。

采用NY/T 1121.1-2006中所述的土壤样品的采集、处理和贮存部分所述的办法，每天取污染场地土壤，进行初步破碎筛分，过4.5mm筛备用。使用超声提取法测定土壤中的PAHs含量，步骤如下：

土壤自然风干后过80目筛，称取29g于10mL离心管，加入有机溶剂，分两次超声提取。第一次加入4mL丙酮和4mL正己烷，超声提取20min，期间保持水温不超过25℃，然后离心，高速冷冻离心机4000r/min，运行3min，分离上清液；第二次加入7mL正己烷，超声，离心，合并两次提取液。取约1mL 混合液过有机滤膜，封存于l mL棕色样品瓶待测。

实施例2

本实施例所用吸附剂的制备方法如下：取焦化厂产品中附加值较低的粒度在0.5mm以下的焦粉10kg，加入1000ml pH＝1～5的硫酸溶液，并进行150r/min的搅拌，搅拌过程为30min，然后将溶液静置24h，并将溶液过滤，取滤饼，利用去离子水洗涤至中性，90℃烘干。

经检测原焦粉比表面积为25m²/g，制得的吸附剂比表面积为：85m²/g。

吸附剂的其他表征数据：

吸附剂经过XRF检测，其矿物含量如下表所示。

表1吸附剂XRF检测结果

吸附剂经过XRD检测，结果表明：在2θ＝16.3°、25.1°与41.8°时存在特征峰，可知本实施例所述吸附剂主要含有的矿物质为莫来石，莫来石是一种性质稳定的硅酸盐矿物，具有一定的吸附性能。此外，本实施例所述吸附剂中还存在着少量的石膏和硅线石。

本实施例具体操作如下：

(1)将所得到的土壤10kg进行除杂除铁，并将其通入螺旋分级机中，分出粒径d>3mm、0.5≤d≤3、d<0.5mm三个粒度级。

(2)所得到的0.5mm≤d的大块和粗粒土壤直接回收加以利用，将d<0.5mm 粒度级的细粒土壤，过0.5mm振动筛，筛上物进行回收利用，筛下物通入脱附搅拌桶，加入0.02wt％的脱附剂SDS，加以强力搅拌(搅拌速度：150r/min，时间：30min)，对其中有机物进行脱附，脱附过后进入一级沉淀池，在其中加入 1wt％的阳离子聚丙烯酰胺(PAM)，一级沉淀池底流为处理过的土壤，之后进行压滤干燥加以回收利用，一级沉淀池溢流通入吸附搅拌桶，在其中加入吸附剂，在搅拌状态(速度：150r/min，时间：50min)下对脱附在水相中的有机物进行吸附。

(3)将吸附装置的出料通入二级沉淀池，在其中加入1wt％的阳离子聚丙酰胺，对吸附剂进行沉淀浓缩，二级沉淀池的底流进行压滤，对吸附剂进行回收加以利用，二级沉淀池的溢流，可以通入脱附搅拌桶，作为循环补水加以利用。

其中，土壤中有机物含量的检测方法为：使用气相色谱-质谱联用系统 (AgilentTechnologies，7890A-5975C)进行样品分析，检测多环芳烃(PAHs)含量，所述多环芳烃指的是HJ 892-2017中规定的多环芳烃。

使用DB-5MS色谱柱，升温程序：初温80℃-160℃-220℃；载气为氮气，进样口温度为320℃，传输线温度为300℃，不分流进样，进样量为1μL。谱仪离子源温度为200℃，溶剂延迟时间6min，检测器电压1kV，电子轰击源(El)，电离电压70eV。

有机物去除率的计算方法为：

A为有机物去除率，W₁为污染土壤处理前的有机物含量，W₂为一级沉淀池底流中处理后土壤中的有机物含量。

实验探究结果如下表所示：

表2实施例2检测结果

实验序号	吸附剂用量w％	有机物去除率w％
			1	1	72.1
2	2	75.2
			3	3	77.5
4	4	80.6
			5	5	84.5

如果吸附剂过少则有机物去除不完全，过多会增加吸附剂的成本以及后续回收和再生的成本。

实施例3

本实施例所用吸附剂的制备方法如下：取焦化厂产品中附加值较低的粒度在0.5mm以下的焦粉10kgg，加入1500ml pH＝5的硫酸溶液，并进行150r/min的搅拌，搅拌过程为30min，然后将溶液静置24h，并将溶液过滤，取滤饼，利用去离子水洗涤至中性，90℃烘干。

经检测，吸附剂的比表面积为：56m²。

使用本实施例所述吸附剂，加入量为5％，用实施例2相同的方法对土壤进行修复，得到有机物去除率为75.3％。

实施例4

将TX-100和EDTA按质量比5：1混合后，作为脱附剂，加入量为0.05wt％，用实施例2相同的方法对土壤进行修复，吸附剂加入量为5％，得到有机物去除率为78.5％。

实施例5

本实施例所用脱附剂为Tween-80，一级沉淀池和二级沉淀池中所用絮凝剂为聚砜(PSF)，絮凝剂加入量为5％，用实施例2相同的方法对土壤进行修复，吸附剂加入量为5％，得到有机物去除率为79.2％。

实施例6

选取活性炭(购买厂家：江苏鑫祺泰炭业科技有限公司，型号：颗粒活性炭，粒度为：1mm，比表面积为：108m²/g)作为吸附剂，用实施例2相同的方法对土壤进行修复，吸附剂加入量为5％，得到有机物去除率为78.9％。

对比例1

直接使用实施例2所述焦粉作为吸附剂，加入量为5％，用实施例2相同的方法对土壤进行修复，得到有机物去除率为69.2％。

对比例2

在步骤(2)中，将所得到的d≤3mm的粗粒和细粒土壤过3mm振动筛后，筛下物通入脱附搅拌桶，用实施例2相同的方法对土壤进行修复，吸附剂加入量为1％，有机污染物的去除率为70.1％。

Claims

1.一种有机污染土壤修复装置，其特征在于，包括依次连接的除杂装置、除铁装置、分级装置、脱附装置、一级沉淀池、吸附装置和二级沉淀池，所述一级沉淀池底部设置有第一排泥管，所述第一排泥管连接有第一过滤装置，所述第一过滤装置的滤液出口与吸附装置的入料口连接，所述二级沉淀池的溢流出口与脱附装置的入料口连接，所述二级沉淀池底部设置有第二排泥管，所述第二排泥管连接有第二过滤装置，所述分级装置所得产物包括大块土壤、粗粒土壤和细粒土壤，所述一级沉淀池和二级沉淀池中分别装有絮凝剂，所述脱附装置中装有脱附剂，所述吸附附装置中装有吸附剂。

2.根据权利要求1所述的一种有机污染土壤修复装置，其特征在于，所述大块土壤的粒径＞3mm，所述粗粒土壤的粒径≥0.5mm且≤3mm，所述细粒土壤的粒径<0.5mm。

3.根据权利要求1所述的一种有机污染土壤修复装置，其特征在于，所述絮凝剂选自阳离子型聚丙烯酰胺。

4.根据权利要求1所述的一种有机污染土壤修复装置，其特征在于，所述吸附剂选自焦炭、活性炭、蒙脱石或改性焦粉中的一种，吸附剂的粒度小于或等于0.5mm，吸附剂比表面积为25-1000m²/g。

5.根据权利要求4所述的一种有机污染土壤修复装置，其特征在于，所述吸附剂的比表面积为50-200m²/g。