CN212494519U - 一种治理石油污染土壤的装置系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种治理石油污染土壤的装置系统，所述治理石油污染土壤的装置系统包括破碎装置、筛分装置、第一混合装置、高温气吹扫装置、气固分离装置、燃烧装置、喷淋装置、第二混合装置以及第三混合装置；所述装置系统不仅能够对石油污染土壤进行治理，还能够充分利用石油污染土壤中的有机物；而且所述装置系统还能够对土壤中的重金属进行处理，并补充土壤中流失的营养元素，提高土壤的肥力。
Description
技术领域
本实用新型属于环保技术领域，涉及一种土壤的治理装置及方法，尤其涉及一种治理土壤污染土壤的装置系统。
背景技术
土壤作为人类、动植物和微生物赖以生存的重要环境基础，是自然界物质和能量参与转化、迁移和积累等循环过程的重要场所。然而，随着现代文明的发展，土壤问题日益突出。
石油进入土壤后，可通过土壤的物理、化学和生物等过程，不断地被吸附、分解、迁移或滞留，引起土壤理化性质的变化，影响植物生理生态、改变土壤微生物群落结构，同时还能通过挥发、向下迁移等途径影响大气、水等环境介质，进而威胁人类的健康。石油污染物的组分十分复杂，尤其是芳香烃、胶质以及沥青质等大分子物质，给石油污染土壤的修复带来一定的困难。
目前，针对石油污染土壤的修复方法包括生物修复、淋洗和热处理方法。生物修复具有操作简单、费用低且二次污染小等优点，但其仅能处理低浓度石油污染土壤且处理周期长，对胶质和沥青质等重质石油组分不能有效降解；淋洗法存在淋洗液与土壤分离困难，难以适应粘性土壤且淋洗液需要进一步处理的缺点。热处理方法具有修复效率高、对土壤中有机污染物的种类和浓度适应性好等显著优势，在石油污染土壤中得到了广泛应用；然而，热处理方法存在能耗高、对土壤理化性质影响大等问题。热解方法可在相对较低的温度以及无氧或缺氧环境下将重质油热解为可挥发去除的轻质油和无毒害的焦炭类物质。
CN 107838187A公开了一种修复多环芳烃污染土壤的方法，包括如下步骤：(1)利用化学改性环糊精洗脱液对污染土壤进行洗脱；(2)制备降解菌，并将制备好的降解菌按照预订比例接种至步骤(1)中的洗脱后土壤中，同时向洗脱后的土壤中添加预定质量的生物炭，获得混合物；(3)调节步骤(2)中混合物的pH和混合物的含水量，同时在预订的温度下进行避光培养，对污染土壤进行修复。但由于该方法为生物修复方法，土壤修复的处理周期长，且仅能对多环芳烃进行处理，难以对胶质和沥青等重质石油组分进行有效降解。
CN 206981415U公开了一种有机污染土壤修复系统，包括燃烧炉、沟槽和烟气处理单元；所述沟槽为在污染区域内挖出的贯通的沟槽，沟槽的一端为烟气入口，与燃烧炉的烟气管道连接；沟槽的另一端连接所述烟气处理单元；具体的，沟槽深度为1-3.5m，宽度为0.5-1m，长度为10-40m，沟槽的另一端通过烟气循环管路连接燃烧炉；所述烟气处理单元包括顺次连接的脱硫装置、粉尘回收装置、脱硝装置和淋洗化学处理设备。所述有机污染土壤修复系统用于对污染土壤进行原位修复，但修复效率较低，且修复过程中需要过多的烟气，使后续的烟气处理单元的负担过重。
CN 103936311A公开了一种有机污染土与城市废气物联合处理与水泥窑结合的方法，包括RDF制作和水泥窑生产工艺：将所述RDF送入水泥窑窑尾分解炉内，引入水泥窑三次风，控制三次风的风量为RDF充分燃烧时的25-30％，窑尾分解炉内的热解气化温度控制在650℃至750℃。所述RDF的制作是将城市废弃物、有机污染土、添加剂混合挤压形成RDF，RDF的含水率控制在20-40％之间，然后将RDF送入水泥窑热解气化；所述城市废弃物、有机污染土与添加剂的重量份数比为(10-70):(15-35):(5-35)。然而城市废弃物的成分复杂，直接将城市废弃物与有机污染土进行混合，难以将混合物中的有机污染物充分去除。
因此，有必要针对性的提供一种治理石油污染土壤的装置系统，使所述装置系统能够充分利用资源对土壤中的有机污染物进行处理，还能够对去除有机污染物的土壤进行修复，且修复效率较高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种治理石油污染土壤的装置系统，所述装置系统能够对石油污染土壤进行治理，使土壤中的有机物充分脱附；同时还能对脱附后的有机物进行充分利用。所述方法能够使石油污染土壤得到有效治理，使土壤满足GB/T 15618-1995的标准。
为达到此实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型提供了一种治理石油污染土壤的装置系统，所述治理石油污染土壤的装置系统包括破碎装置、筛分装置、第一混合装置、高温气吹扫装置、气固分离装置、燃烧装置、喷淋装置、第二混合装置以及第三混合装置。
所述破碎装置、筛分装置与第一混合装置依次连接，所述第一混合装置用于混合氢氧化铁胶粒和/或氧化亚铁。
所述第一混合装置的出料口与高温气吹扫装置的顶部进料口连接；燃烧装置的高温气出口与高温气吹扫装置的底部进气口连接；所述高温气吹扫装置的顶部吹扫气出口与气固分离装置连接；气固分离装置的气体出口与燃烧装置的进气口连接；气固分离装置的固体出口与第一混合装置连接。
所述高温气吹扫装置的土壤出口、喷淋装置、第二混合装置以及第三混合装置依次连接；所述第二混合装置用于调节喷淋后土壤的pH值；所述第三混合装置用于混合调剂pH值后的土壤与土壤修复剂。
受石油污染的土壤的粘性较大，难以与其他添加剂进行混合。对此，本实用新型在第一混合装置之前设置破碎装置与筛分装置，将受石油污染的土壤进行破碎筛分，以便于土壤与后续添加剂的混合。
与氢氧化铁胶粒和/或氧化亚铁在第一混合装置内混合后的土壤在高温气吹扫装置内与高温气逆流接触，所述“高温气”为由燃烧装置排出的烟气，具体为温度500-700℃的烟气。由于氢氧化铁胶粒和/或氧化亚铁的添加，使受石油污染土壤中的有机物以及重金属充分脱附，有机物随吹扫气进入气固分离装置，使吹扫气夹带的固体颗粒与吹扫气分离，防止夹带的固体颗粒对燃烧装置的正常运行产生影响。
由于吹扫气中含有脱附分解的有机物，可以将其通入燃烧装置进行燃烧，利用燃烧后产生烟气的高温对第一混合装置处理后的土壤进行脱附。脱附后的土壤经过喷淋处理去除重金属，通过第二混合装置调节pH值，而后通过第三混合装置将土壤与土壤修复剂进行混合，从而使土壤能够满足GB/T 15618-1995的标准。本实用新型所述装置系统不仅能够对石油污染土壤进行治理，还能够充分利用石油污染土壤中的有机物；而且所述装置系统还能够对土壤中的重金属进行处理，并补充土壤中流失的营养元素，提高了土壤的肥力。
优选地，所述破碎装置为土壤破碎机。
优选地，所述筛分装置为土壤筛分机，所述土壤筛分机的筛网目数为10-40目，例如可以是10目、12目、15目、16目、18目、20目、24目、25目、27目、28目、30目、32目、35目、36目或40目，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一混合装置、第二混合装置与第三混合装置分别独立地为滚筒式搅拌机。
优选地，所述高温气吹扫装置为流化床吹扫装置。
优选地，所述气固分离装置包括旋风分离器和/或袋式除尘器，优选为旋风分离器。
本实用新型所述燃烧装置为本领域常规的燃烧装置，包括但不限于燃烧炉，本领域技术人员能够根据工艺需要对燃烧装置进行合理地选择。
本实用新型所述喷淋装置为本领域常规的喷淋装置，本领域技术人员能够根据实际需要进行合理地选择，本实用新型不做具体限定。
优选地，所述第一混合装置设置有夹套；由所述高温气吹扫装置的顶部吹扫气出口排出的吹扫气流经夹套后流入气固分离装置；或由气固分离装置流出的气体流经夹套后流入燃烧装置。
本实用新型通过将吹扫气流经夹套后再流入气固分离装置，或，气固分离装置流出的气体流经夹套后流入燃烧装置，使吹扫气的热量得到了充分利用，并使土壤得到了预升温，从而提高了高温气吹扫装置的吹扫效果。
本实用新型提供的装置系统对石油污染土壤进行治理的方法包括如下步骤：
(1)对石油污染土壤依次进行破碎与筛分处理，筛分后土壤与氢氧化铁胶粒和/或氧化亚铁混合，得到土壤混合物；
(2)步骤(1)所得土壤混合物与烟气逆流接触，吹扫气经气固分离后进行燃烧，生成用于与土壤混合物逆流接触的烟气；吹扫后的土壤依次进行喷淋处理与调节pH处理，然后与土壤修复剂混合，从而实现对石油污染土壤的治理。
优选地，步骤(1)所述氢氧化铁胶粒和/或氧化亚铁与筛分后土壤的质量比为1:(20-40)，例如可以是1:20、1:25、1:30、1:35或1:40，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述筛分后土壤与氢氧化铁胶粒和氧化亚铁混合。
本实用新型通过土壤与和氧化亚铁的混合，使土壤与烟气逆流接触的过程中，不仅能够使土壤中的有机成分脱附，还能够促进长链有机物的分解，使吹扫气中的有机组分更易燃烧。而氢氧化铁胶粒的加入能够强化氧化亚铁的促分解效果，且有利于后续喷淋过程中对重金属的去除。
优选地，所述氢氧化铁胶粒和氧化亚铁的质量比为1:(3-5)，例如可以是1:3、1:3.5、1:4、1:4.5或1:5，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述筛分所用筛网的目数为10-40目，例如可以是10目、12目、15目、16目、18目、20目、24目、25目、27目、28目、30目、32目、35目、36目或40目，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述烟气的温度为500-700℃，例如可以是500℃、550℃、600℃、650℃或700℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本实用新型利用烟气使土壤中的有机物脱附，对烟气的流量以及土壤的处理量不做具体限定。本领域技术人员可以根据土壤受石油污染的程度合理调节烟气的流量，但需要将烟气的温度控制在500-700℃，烟气的温度过低则不利于有机物的脱附，使土壤与烟气在逆流过程中无法将有机物充分脱附；烟气的温度过高则不利于燃烧装置的稳定运行，增加了燃烧装置的运行负荷，而且过高的烟气温度也不会提升土壤中有机物的脱附效果。
优选地，步骤(2)所述喷淋处理所用喷淋液为Na2-EDTA与柠檬酸的复配溶液。
优选地，所述复配溶液中Na2-EDTA的浓度为0.1-0.3mol/L，例如可以是0.1mol/L、0.15mol/L、0.2mol/L、0.25mol/L或0.3mol/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述复配溶液中柠檬酸的浓度为0.1-0.3mol/L，例如可以是0.1mol/L、0.15mol/L、0.2mol/L、0.25mol/L或0.3mol/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本实用新型不对复配溶液的用量做具体限定，喷淋的终点为使土壤中的重金属含量不再改变为止。
优选地，步骤(2)所述调节pH处理为使用碳酸氢铵与尿素的混合溶液进行调节pH。
优选地，所述混合溶液中碳酸氢铵与尿素的质量比为(1-3):(1-3)，例如可以是1:1、1:2、1:3、3:2或3:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，调节pH处理后土壤的pH值为6.5-7.5，例如可以是6.5、7或7.5，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，以重量份数计，所述土壤修复剂包括：
所述土壤修复剂中秸秆粉的重量份数为8-12份，例如可以是8份、9份、10份、11份或12份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为10份。
所述土壤修复剂中天然腐殖土的重量份数为8-24份，例如可以是8份、10份、12份、14份、16份、18份、20份、22份或24份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为16份。
所述土壤修复剂中壳聚糖的重量份数为4-8份，例如可以是4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份或8份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为6份。
所述土壤修复剂中生物炭的重量份数为25-45份，例如可以是25份、28份、30份、32份、35份、36份、38份、40份、42份或45份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为35份。
优选地，本实用新型所述生物炭的制备方法为：获取秸秆为原料，将所述原料在氮气保护下置于450-550℃的管式炉内进行热解，热解时间为2-4h，自然冷却至室温后获得所述生物炭。
优选地，所述秸秆包括水稻秸秆、玉米秸秆或花生秸秆中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括水稻秸秆与玉米秸秆的组合，玉米秸秆与花生秸秆的组合，水稻秸秆与花生秸秆的组合，或水稻秸秆、玉米秸秆与花生秸秆的组合。
所述热解的温度为450-550℃，例如可以是450℃、460℃、470℃、480℃、490℃、500℃、510℃、520℃、530℃、540℃或550℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；热解的时间为2-4h，例如可以是2、2.5、3、3.5或4h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述土壤修复剂中蛭石粉的重量份数为2-5份，例如可以是2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为4份。
优选地，步骤(2)中调节pH处理后的土壤与土壤修复剂的质量比为1:(0.1-0.6)，例如可以是1:0.1、1:0.2、1:0.3、1:0.4、1:0.5或1:0.6，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
作为本实用新型所述方法的优选技术方案，所述方法包括如下步骤：
(1)对石油污染土壤依次进行破碎与筛分处理，筛分所用筛网的目数为10-40目；筛分后土壤与氢氧化铁胶粒和氧化亚铁混合，得到土壤混合物；所述氢氧化铁胶粒和氧化亚铁与筛分后土壤的质量比为1:(20-40)；所述氢氧化铁胶粒和氧化亚铁的质量比为1:(3-5)；
(2)步骤(1)所得土壤混合物与500-700℃的烟气逆流接触，吹扫气经气固分离后进行燃烧，生成用于与土壤混合物逆流接触的烟气；吹扫后的土壤依次进行喷淋处理与调节pH处理，然后与土壤修复剂混合，从而实现对石油污染土壤的治理；
步骤(2)喷淋处理所用喷淋液为Na2-EDTA与柠檬酸的复配溶液，复配溶液中Na2-EDTA的浓度为0.1-0.3mol/L，复配溶液中柠檬酸的浓度为0.1-0.3mol/L；
步骤(2)所述调节pH处理为使用碳酸氢铵与尿素的混合溶液进行调节pH，混合溶液中碳酸氢铵与尿素的质量比为(1-3):(1-3)，调节pH处理后土壤的pH值为6.5-7.5；
以重量份数计，所述土壤修复剂包括10份秸秆粉、16份天然腐殖土、6份壳聚糖、35份生物炭以及4份蛭石粉；步骤(2)中调节pH处理后的土壤与土壤修复剂的质量比为1:(0.1-0.3)。
相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型所述装置系统通过高温气吹扫装置与燃烧装置的配合，不仅能够对石油污染土壤进行治理，还能够充分利用石油污染土壤中的有机物；而且所述装置系统还能够对土壤中的重金属进行处理，并补充土壤中流失的营养元素，提高土壤的肥力。
附图说明
图1为实施例1提供的治理石油污染土壤的装置系统的结构示意图。
其中：1，破碎装置；2，筛分装置；3，第一混合装置；4，高温气吹扫装置；5，气固分离装置；6，燃烧装置；7，喷淋装置；8，第二混合装置；9，第三混合装置。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本实用新型，不应视为对本实用新型的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种治理石油污染土壤的装置系统，所述治理石油污染土壤的装置系统的结构示意图如图1所示，包括破碎装置1、筛分装置2、第一混合装置3、高温气吹扫装置4、气固分离装置5、燃烧装置6、喷淋装置7、第二混合装置8以及第三混合装置9；
所述破碎装置1、筛分装置2与第一混合装置3依次连接，所述第一混合装置3用于混合氢氧化铁胶粒和氧化亚铁；
所述第一混合装置3的出料口与高温气吹扫装置4的顶部进料口连接；燃烧装置6的高温气出口与高温气吹扫装置4的底部进气口连接；所述高温气吹扫装置4的顶部吹扫气出口与气固分离装置5连接；气固分离装置5的气体出口与燃烧装置6的进气口连接；气固分离装置5的固体出口与第一混合装置3连接；
所述高温气吹扫装置4的土壤出口、喷淋装置7、第二混合装置8以及第三混合装置9依次连接；所述第二混合装置8用于调节喷淋后土壤的pH值；所述第三混合装置9用于混合调剂pH值后的土壤与土壤修复剂。
所述破碎装置1为土壤破碎机；所述筛分装置2为土壤筛分机，筛网目数为10目；所述第一混合装置3、第二混合装置8与第三混合装置9分别独立地为滚筒式搅拌机；所述高温气吹扫装置4为流化床吹扫装置；所述气固分离装置5为旋风分离器。
实施例2
本实施例提供了一种治理石油污染土壤的装置系统，所述治理石油污染土壤的装置系统包括破碎装置1、筛分装置2、第一混合装置3、高温气吹扫装置4、气固分离装置5、燃烧装置6、喷淋装置7、第二混合装置8以及第三混合装置9；
所述破碎装置1、筛分装置2与第一混合装置3依次连接，所述第一混合装置3用于混合氢氧化铁胶粒和氧化亚铁；
所述第一混合装置3的出料口与高温气吹扫装置4的顶部进料口连接；燃烧装置6的高温气出口与高温气吹扫装置4的底部进气口连接；所述高温气吹扫装置4的顶部吹扫气出口与气固分离装置5连接；气固分离装置5的气体出口与燃烧装置6的进气口连接；气固分离装置5的固体出口与第一混合装置3连接；
所述高温气吹扫装置4的土壤出口、喷淋装置7、第二混合装置8以及第三混合装置9依次连接；所述第二混合装置8用于调节喷淋后土壤的pH值；所述第三混合装置9用于混合调剂pH值后的土壤与土壤修复剂。
所述破碎装置1为土壤破碎机；所述筛分装置2为土壤筛分机，筛网目数为20目；所述第一混合装置3、第二混合装置8与第三混合装置9分别独立地为滚筒式搅拌机；所述高温气吹扫装置4为流化床吹扫装置；所述气固分离装置5为旋风分离器。
所述第一混合装置3设置有夹套；由所述高温气吹扫装置4的顶部吹扫气出口排出的吹扫气流经夹套后流入气固分离装置5。
实施例3
本实施例提供了一种治理石油污染土壤的装置系统，所述治理石油污染土壤的装置系统包括破碎装置1、筛分装置2、第一混合装置3、高温气吹扫装置4、气固分离装置5、燃烧装置6、喷淋装置7、第二混合装置8以及第三混合装置9；
所述破碎装置1、筛分装置2与第一混合装置3依次连接，所述第一混合装置3用于混合氢氧化铁胶粒和氧化亚铁；
所述第一混合装置3的出料口与高温气吹扫装置4的顶部进料口连接；燃烧装置6的高温气出口与高温气吹扫装置4的底部进气口连接；所述高温气吹扫装置4的顶部吹扫气出口与气固分离装置5连接；气固分离装置5的气体出口与燃烧装置6的进气口连接；气固分离装置5的固体出口与第一混合装置3连接；
所述高温气吹扫装置4的土壤出口、喷淋装置7、第二混合装置8以及第三混合装置9依次连接；所述第二混合装置8用于调节喷淋后土壤的pH值；所述第三混合装置9用于混合调剂pH值后的土壤与土壤修复剂。
所述破碎装置1为土壤破碎机；所述筛分装置2为土壤筛分机，筛网目数为40目；所述第一混合装置3、第二混合装置8与第三混合装置9分别独立地为滚筒式搅拌机；所述高温气吹扫装置4为流化床吹扫装置；所述气固分离装置5为旋风分离器。
所述第一混合装置3设置有夹套；由气固分离装置5流出的气体流经夹套后流入燃烧装置6。
应用例1
本应用例提供了一种应用实施例1对石油污染土壤进行治理的方法，所处理模拟土壤中总石油烃的初始含量为300mg/Kg，Pb的初始含量为60mg/Kg，Cd的初始含量为1.5mg/Kg，所述方法包括如下步骤：
(1)对石油污染土壤依次进行破碎与筛分处理；筛分后土壤与氢氧化铁胶粒和氧化亚铁混合，得到土壤混合物；所述氢氧化铁胶粒和氧化亚铁与筛分后土壤的质量比为1:30；所述氢氧化铁胶粒和氧化亚铁的质量比为1:4；
(2)步骤(1)所得土壤混合物与600℃的烟气逆流接触，吹扫气经气固分离后进行燃烧，生成用于与土壤混合物逆流接触的烟气；吹扫后的土壤依次进行喷淋处理与调节pH处理，然后与土壤修复剂混合，从而实现对石油污染土壤的治理；
步骤(2)喷淋处理所用喷淋液为Na2-EDTA与柠檬酸的复配溶液，复配溶液中Na2-EDTA的浓度为0.2mol/L，复配溶液中柠檬酸的浓度为0.2mol/L；
步骤(2)所述调节pH处理为使用碳酸氢铵与尿素的混合溶液进行调节pH，混合溶液中碳酸氢铵与尿素的质量比为1:1，调节pH处理后土壤的pH值为7；
以重量份数计，所述土壤修复剂包括10份秸秆粉、16份天然腐殖土、6份壳聚糖、35份生物炭以及4份蛭石粉；步骤(2)中调节pH处理后的土壤与土壤修复剂的质量比为1:0.2。
所述生物炭为水稻秸秆在在氮气保护下置于500℃的管式炉内进行热解，热解时间为3h，自然冷却至室温后获得所述生物炭。
采用USA EPA Method 3550方法测定治理后土壤中的总石油烃去除率，总石油烃去除率可达99.5％；使用手持式土壤重金属检测仪对治理后土壤中的Pb与Cr含量进行测定，Pb的含量低至15.08mg/Kg，Cr的含量低至0.24mg/Kg。
应用例2
本应用例提供了一种应用实施例1对石油污染土壤进行治理的方法，所处理模拟土壤中总石油烃的初始含量为300mg/Kg，Pb的初始含量为60mg/Kg，Cd的初始含量为1.5mg/Kg，所述方法包括如下步骤：
(1)对石油污染土壤依次进行破碎与筛分处理；筛分后土壤与氢氧化铁胶粒和氧化亚铁混合，得到土壤混合物；所述氢氧化铁胶粒和氧化亚铁与筛分后土壤的质量比为1:25；所述氢氧化铁胶粒和氧化亚铁的质量比为1:3.5；
(2)步骤(1)所得土壤混合物与550℃的烟气逆流接触，吹扫气经气固分离后进行燃烧，生成用于与土壤混合物逆流接触的烟气；吹扫后的土壤依次进行喷淋处理与调节pH处理，然后与土壤修复剂混合，从而实现对石油污染土壤的治理；
步骤(2)喷淋处理所用喷淋液为Na2-EDTA与柠檬酸的复配溶液，复配溶液中Na2-EDTA的浓度为0.2mol/L，复配溶液中柠檬酸的浓度为0.2mol/L；
步骤(2)所述调节pH处理为使用碳酸氢铵与尿素的混合溶液进行调节pH，混合溶液中碳酸氢铵与尿素的质量比为1:2，调节pH处理后土壤的pH值为7；
以重量份数计，所述土壤修复剂包括9份秸秆粉、12份天然腐殖土、7份壳聚糖、40份生物炭以及3份蛭石粉；步骤(2)中调节pH处理后的土壤与土壤修复剂的质量比为1:0.3。
所述生物炭为玉米秸秆在在氮气保护下置于480℃的管式炉内进行热解，热解时间为3.5h，自然冷却至室温后获得所述生物炭。
采用USA EPA Method 3550方法测定治理后土壤中的总石油烃去除率，总石油烃去除率可达98.5％；使用手持式土壤重金属检测仪对治理后土壤中的Pb与Cr含量进行测定，Pb的含量低至15.73mg/Kg，Cr的含量低至0.27mg/Kg。
应用例3
本应用例提供了一种应用实施例1对石油污染土壤进行治理的方法，所处理模拟土壤中总石油烃的初始含量为300mg/Kg，Pb的初始含量为60mg/Kg，Cd的初始含量为1.5mg/Kg，所述方法包括如下步骤：
(1)对石油污染土壤依次进行破碎与筛分处理；筛分后土壤与氢氧化铁胶粒和氧化亚铁混合，得到土壤混合物；所述氢氧化铁胶粒和氧化亚铁与筛分后土壤的质量比为1:35；所述氢氧化铁胶粒和氧化亚铁的质量比为1:4.5；
(2)步骤(1)所得土壤混合物与650℃的烟气逆流接触，吹扫气经气固分离后进行燃烧，生成用于与土壤混合物逆流接触的烟气；吹扫后的土壤依次进行喷淋处理与调节pH处理，然后与土壤修复剂混合，从而实现对石油污染土壤的治理；
步骤(2)喷淋处理所用喷淋液为Na2-EDTA与柠檬酸的复配溶液，复配溶液中Na2-EDTA的浓度为0.2mol/L，复配溶液中柠檬酸的浓度为0.2mol/L；
步骤(2)所述调节pH处理为使用碳酸氢铵与尿素的混合溶液进行调节pH，混合溶液中碳酸氢铵与尿素的质量比为2:1，调节pH处理后土壤的pH值为7；
以重量份数计，所述土壤修复剂包括8份秸秆粉、8份天然腐殖土、8份壳聚糖、45份生物炭以及2份蛭石粉；步骤(2)中调节pH处理后的土壤与土壤修复剂的质量比为1:0.5。
所述生物炭为玉米秸秆在在氮气保护下置于520℃的管式炉内进行热解，热解时间为2.5h，自然冷却至室温后获得所述生物炭。
采用USA EPA Method 3550方法测定治理后土壤中的总石油烃去除率，总石油烃去除率可达97.4％；使用手持式土壤重金属检测仪对治理后土壤中的Pb与Cr含量进行测定，Pb的含量低至15.28mg/Kg，Cr的含量低至0.31mg/Kg。
应用例4
本应用例提供了一种应用实施例1对石油污染土壤进行治理的方法，所处理模拟土壤中总石油烃的初始含量为300mg/Kg，Pb的初始含量为60mg/Kg，Cd的初始含量为1.5mg/Kg，所述方法包括如下步骤：
(1)对石油污染土壤依次进行破碎与筛分处理；筛分后土壤与氢氧化铁胶粒和氧化亚铁混合，得到土壤混合物；所述氢氧化铁胶粒和氧化亚铁与筛分后土壤的质量比为1:20；所述氢氧化铁胶粒和氧化亚铁的质量比为1:3；
(2)步骤(1)所得土壤混合物与500℃的烟气逆流接触，吹扫气经气固分离后进行燃烧，生成用于与土壤混合物逆流接触的烟气；吹扫后的土壤依次进行喷淋处理与调节pH处理，然后与土壤修复剂混合，从而实现对石油污染土壤的治理；
步骤(2)喷淋处理所用喷淋液为Na2-EDTA与柠檬酸的复配溶液，复配溶液中Na2-EDTA的浓度为0.3mol/L，复配溶液中柠檬酸的浓度为0.3mol/L；
步骤(2)所述调节pH处理为使用碳酸氢铵与尿素的混合溶液进行调节pH，混合溶液中碳酸氢铵与尿素的质量比为3:1，调节pH处理后土壤的pH值为6.5；
以重量份数计，所述土壤修复剂包括11份秸秆粉、20份天然腐殖土、5份壳聚糖、30份生物炭以及4份蛭石粉；步骤(2)中调节pH处理后的土壤与土壤修复剂的质量比为1:0.1。
所述生物炭为玉米秸秆在在氮气保护下置于450℃的管式炉内进行热解，热解时间为4h，自然冷却至室温后获得所述生物炭。
采用USA EPA Method 3550方法测定治理后土壤中的总石油烃去除率，总石油烃去除率可达96.8％；使用手持式土壤重金属检测仪对治理后土壤中的Pb与Cr含量进行测定，Pb的含量低至18.83mg/Kg，Cr的含量低至0.29mg/Kg。
应用例5
本应用例提供了一种应用实施例1对石油污染土壤进行治理的方法，所处理模拟土壤中总石油烃的初始含量为300mg/Kg，Pb的初始含量为60mg/Kg，Cd的初始含量为1.5mg/Kg，所述方法包括如下步骤：
(1)对石油污染土壤依次进行破碎与筛分处理；筛分后土壤与氢氧化铁胶粒和氧化亚铁混合，得到土壤混合物；所述氢氧化铁胶粒和氧化亚铁与筛分后土壤的质量比为1:40；所述氢氧化铁胶粒和氧化亚铁的质量比为1:5；
(2)步骤(1)所得土壤混合物与700℃的烟气逆流接触，吹扫气经气固分离后进行燃烧，生成用于与土壤混合物逆流接触的烟气；吹扫后的土壤依次进行喷淋处理与调节pH处理，然后与土壤修复剂混合，从而实现对石油污染土壤的治理；
步骤(2)喷淋处理所用喷淋液为Na2-EDTA与柠檬酸的复配溶液，复配溶液中Na2-EDTA的浓度为0.1mol/L，复配溶液中柠檬酸的浓度为0.1mol/L；
步骤(2)所述调节pH处理为使用碳酸氢铵与尿素的混合溶液进行调节pH，混合溶液中碳酸氢铵与尿素的质量比为1:3，调节pH处理后土壤的pH值为7.5；
以重量份数计，所述土壤修复剂包括12份秸秆粉、24份天然腐殖土、4份壳聚糖、25份生物炭以及5份蛭石粉；步骤(2)中调节pH处理后的土壤与土壤修复剂的质量比为1:0.6。
所述生物炭为玉米秸秆在在氮气保护下置于550℃的管式炉内进行热解，热解时间为2h，自然冷却至室温后获得所述生物炭。
采用USA EPA Method 3550方法测定治理后土壤中的总石油烃去除率，总石油烃去除率可达96.1％；使用手持式土壤重金属检测仪对治理后土壤中的Pb与Cr含量进行测定，Pb的含量低至18.49mg/Kg，Cr的含量低至0.27mg/Kg。
应用例6
本应用例提供了一种应用实施例2对石油污染土壤进行治理的方法，所处理模拟土壤中总石油烃的初始含量为300mg/Kg，Pb的初始含量为60mg/Kg，Cd的初始含量为1.5mg/Kg，所述方法包括如下步骤：
(1)对石油污染土壤依次进行破碎与筛分处理；筛分后土壤与氢氧化铁胶粒和氧化亚铁混合，得到土壤混合物；所述氢氧化铁胶粒和氧化亚铁与筛分后土壤的质量比为1:30；所述氢氧化铁胶粒和氧化亚铁的质量比为1:4；
(2)步骤(1)所得土壤混合物与600℃的烟气逆流接触，吹扫气经气固分离后进行燃烧，生成用于与土壤混合物逆流接触的烟气；吹扫后的土壤依次进行喷淋处理与调节pH处理，然后与土壤修复剂混合，从而实现对石油污染土壤的治理；
步骤(2)喷淋处理所用喷淋液为Na2-EDTA与柠檬酸的复配溶液，复配溶液中Na2-EDTA的浓度为0.2mol/L，复配溶液中柠檬酸的浓度为0.2mol/L；
步骤(2)所述调节pH处理为使用碳酸氢铵与尿素的混合溶液进行调节pH，混合溶液中碳酸氢铵与尿素的质量比为1:1，调节pH处理后土壤的pH值为7；
以重量份数计，所述土壤修复剂包括10份秸秆粉、16份天然腐殖土、6份壳聚糖、35份生物炭以及4份蛭石粉；步骤(2)中调节pH处理后的土壤与土壤修复剂的质量比为1:0.2。
所述生物炭为水稻秸秆在在氮气保护下置于500℃的管式炉内进行热解，热解时间为3h，自然冷却至室温后获得所述生物炭。
采用USA EPA Method 3550方法测定治理后土壤中的总石油烃去除率，总石油烃去除率可达98.6％；使用手持式土壤重金属检测仪对治理后土壤中的Pb与Cr含量进行测定，Pb的含量低至15.44mg/Kg，Cr的含量低至0.25mg/Kg。
应用例7
本应用例提供了一种应用实施例3对石油污染土壤进行治理的方法，所处理模拟土壤中总石油烃的初始含量为300mg/Kg，Pb的初始含量为60mg/Kg，Cd的初始含量为1.5mg/Kg，所述方法包括如下步骤：
(1)对石油污染土壤依次进行破碎与筛分处理；筛分后土壤与氢氧化铁胶粒和氧化亚铁混合，得到土壤混合物；所述氢氧化铁胶粒和氧化亚铁与筛分后土壤的质量比为1:30；所述氢氧化铁胶粒和氧化亚铁的质量比为1:4；
(2)步骤(1)所得土壤混合物与600℃的烟气逆流接触，吹扫气经气固分离后进行燃烧，生成用于与土壤混合物逆流接触的烟气；吹扫后的土壤依次进行喷淋处理与调节pH处理，然后与土壤修复剂混合，从而实现对石油污染土壤的治理；
步骤(2)喷淋处理所用喷淋液为Na2-EDTA与柠檬酸的复配溶液，复配溶液中Na2-EDTA的浓度为0.2mol/L，复配溶液中柠檬酸的浓度为0.2mol/L；
步骤(2)所述调节pH处理为使用碳酸氢铵与尿素的混合溶液进行调节pH，混合溶液中碳酸氢铵与尿素的质量比为1:1，调节pH处理后土壤的pH值为7；
以重量份数计，所述土壤修复剂包括10份秸秆粉、16份天然腐殖土、6份壳聚糖、35份生物炭以及4份蛭石粉；步骤(2)中调节pH处理后的土壤与土壤修复剂的质量比为1:0.2。
所述生物炭为水稻秸秆在在氮气保护下置于500℃的管式炉内进行热解，热解时间为3h，自然冷却至室温后获得所述生物炭。
采用USA EPA Method 3550方法测定治理后土壤中的总石油烃去除率，总石油烃去除率可达98.8％；使用手持式土壤重金属检测仪对治理后土壤中的Pb与Cr含量进行测定，Pb的含量低至15.27mg/Kg，Cr的含量低至0.23mg/Kg。
应用例8
本应用例提供了一种应用实施例1对石油污染土壤进行治理的方法，所处理模拟土壤中总石油烃的初始含量为300mg/Kg，Pb的初始含量为60mg/Kg，Cd的初始含量为1.5mg/Kg，所述方法包括如下步骤：
(1)对石油污染土壤依次进行破碎与筛分处理；筛分后土壤与氢氧化铁胶粒混合，得到土壤混合物；所述氢氧化铁胶粒与筛分后土壤的质量比为1:30；
(2)步骤(1)所得土壤混合物与600℃的烟气逆流接触，吹扫气经气固分离后进行燃烧，生成用于与土壤混合物逆流接触的烟气；吹扫后的土壤依次进行喷淋处理与调节pH处理，然后与土壤修复剂混合，从而实现对石油污染土壤的治理；
步骤(2)喷淋处理所用喷淋液为Na2-EDTA与柠檬酸的复配溶液，复配溶液中Na2-EDTA的浓度为0.2mol/L，复配溶液中柠檬酸的浓度为0.2mol/L；
步骤(2)所述调节pH处理为使用碳酸氢铵与尿素的混合溶液进行调节pH，混合溶液中碳酸氢铵与尿素的质量比为1:1，调节pH处理后土壤的pH值为7；
以重量份数计，所述土壤修复剂包括10份秸秆粉、16份天然腐殖土、6份壳聚糖、35份生物炭以及4份蛭石粉；步骤(2)中调节pH处理后的土壤与土壤修复剂的质量比为1:0.2。
所述生物炭为水稻秸秆在在氮气保护下置于500℃的管式炉内进行热解，热解时间为3h，自然冷却至室温后获得所述生物炭。
采用USA EPA Method 3550方法测定治理后土壤中的总石油烃去除率，总石油烃去除率可达90.7％；使用手持式土壤重金属检测仪对治理后土壤中的Pb与Cr含量进行测定，Pb的含量最低为31.29mg/Kg，Cr的含量最低为0.52mg/Kg。
应用例9
本应用例提供了一种应用实施例1对石油污染土壤进行治理的方法，所处理模拟土壤中总石油烃的初始含量为300mg/Kg，Pb的初始含量为60mg/Kg，Cd的初始含量为1.5mg/Kg，所述方法包括如下步骤：
(1)对石油污染土壤依次进行破碎与筛分处理；筛分后土壤与氧化亚铁混合，得到土壤混合物；所述氧化亚铁与筛分后土壤的质量比为1:30；
(2)步骤(1)所得土壤混合物与600℃的烟气逆流接触，吹扫气经气固分离后进行燃烧，生成用于与土壤混合物逆流接触的烟气；吹扫后的土壤依次进行喷淋处理与调节pH处理，然后与土壤修复剂混合，从而实现对石油污染土壤的治理；
步骤(2)喷淋处理所用喷淋液为Na2-EDTA与柠檬酸的复配溶液，复配溶液中Na2-EDTA的浓度为0.2mol/L，复配溶液中柠檬酸的浓度为0.2mol/L；
步骤(2)所述调节pH处理为使用碳酸氢铵与尿素的混合溶液进行调节pH，混合溶液中碳酸氢铵与尿素的质量比为1:1，调节pH处理后土壤的pH值为7；
以重量份数计，所述土壤修复剂包括10份秸秆粉、16份天然腐殖土、6份壳聚糖、35份生物炭以及4份蛭石粉；步骤(2)中调节pH处理后的土壤与土壤修复剂的质量比为1:0.2。
所述生物炭为水稻秸秆在在氮气保护下置于500℃的管式炉内进行热解，热解时间为3h，自然冷却至室温后获得所述生物炭。
采用USA EPA Method 3550方法测定治理后土壤中的总石油烃去除率，总石油烃去除率可达93.5％；使用手持式土壤重金属检测仪对治理后土壤中的Pb与Cr含量进行测定，Pb的含量最低为27.64mg/Kg，Cr的含量最低为0.43mg/Kg。
对应用例1-9提供的治理后的土壤、未受污染物污染模拟土壤(未添加石油烃与铅、铬)以及受污染土壤(总石油烃的初始含量为300mg/Kg，Pb的初始含量为60mg/Kg，Cd的初始含量为1.5mg/Kg)中的小麦发芽率进行测试，挑选颗粒饱满、健康的小麦种子1100粒，随机分成11组，每组100粒，均匀撒于11个含有相同质量土壤的玻璃培养皿中。将11个培养皿置于人工气候箱中，保持土壤持水率为60％，调节恒温箱日照时长为16h，白天的温度为26℃，黑夜的温度为22℃，空气湿度为70％，观察小麦发芽情况，知道不再有小麦发芽，测定小麦发芽率，结果如表1所示。
表1
综上所述，本实用新型所述装置系统通过高温气吹扫装置与燃烧装置的配合，不仅能够对石油污染土壤进行治理，还能够充分利用石油污染土壤中的有机物；而且所述装置系统还能够对土壤中的重金属进行处理，并补充土壤中流失的营养元素，提高土壤的肥力；本实用新型通过将土壤与氧化亚铁混合，不仅能够促进长链有机物的分解，使吹扫气中的有机组分更易燃烧；而氢氧化铁胶粒的加入能够强化氧化亚铁的促分解效果，且有利于后续喷淋过程中对重金属的去除；本实用新型通过Na2-EDTA与柠檬酸的复配溶液对土壤进行淋洗，能够使淋洗后的土壤满足GB/T 15618-1995的标准，且淋洗液的成分简单，便于后续的调节pH处理以及土壤修复剂的添加。
申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种治理石油污染土壤的装置系统，其特征在于，所述治理石油污染土壤的装置系统包括破碎装置、筛分装置、第一混合装置、高温气吹扫装置、气固分离装置、燃烧装置、喷淋装置、第二混合装置以及第三混合装置；
所述破碎装置、筛分装置与第一混合装置依次连接，所述第一混合装置用于混合筛分后土壤与氢氧化铁胶粒和/或氧化亚铁；
所述第一混合装置的出料口与高温气吹扫装置的顶部进料口连接；燃烧装置的高温气出口与高温气吹扫装置的底部进气口连接；所述高温气吹扫装置的顶部吹扫气出口与气固分离装置连接；气固分离装置的气体出口与燃烧装置的进气口连接；气固分离装置的固体出口与第一混合装置连接；
所述高温气吹扫装置的土壤出口、喷淋装置、第二混合装置以及第三混合装置依次连接；所述第二混合装置用于调节喷淋后土壤的pH值；所述第三混合装置用于混合调剂pH值后的土壤与土壤修复剂。
2.根据权利要求1所述的治理石油污染土壤的装置系统，其特征在于，所述破碎装置为土壤破碎机。
3.根据权利要求1所述的治理石油污染土壤的装置系统，其特征在于，所述筛分装置为土壤筛分机。
4.根据权利要求3所述的治理石油污染土壤的装置系统，其特征在于，所述土壤筛分机的筛网目数为10-40目。
5.根据权利要求1所述的治理石油污染土壤的装置系统，其特征在于，所述第一混合装置、第二混合装置与第三混合装置分别独立地为滚筒式搅拌机。
6.根据权利要求1所述的治理石油污染土壤的装置系统，其特征在于，所述高温气吹扫装置为流化床吹扫装置。
7.根据权利要求1所述的治理石油污染土壤的装置系统，其特征在于，所述气固分离装置包括旋风分离器或袋式除尘器。
8.根据权利要求7所述的治理石油污染土壤的装置系统，其特征在于，所述气固分离装置为旋风分离器。
9.根据权利要求1所述的治理石油污染土壤的装置系统，其特征在于，所述第一混合装置设置有夹套；由所述高温气吹扫装置的顶部吹扫气出口排出的吹扫气流经夹套后流入气固分离装置。
10.根据权利要求1所述的治理石油污染土壤的装置系统，其特征在于，所述第一混合装置设置有夹套；由气固分离装置流出的气体流经夹套后流入燃烧装置。
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