CN212494521U - 一种有机物-重金属复合污染土壤修复的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种有机物‑重金属复合污染土壤修复的装置，所述装置包括依次连接的破碎单元、微波单元、氧化单元、活化单元和烟气处理单元，还包括与微波单元相连的流化反应单元，综合微波、氧化、活化和流化处理技术，能够针对重金属和有机物复合污染土壤进行修复；所述装置操作简单且对重金属的固化效果好，有机物的去除率高，特别能够针对有机物浓度高的土壤进行修复。
Description
技术领域
本实用新型涉及土壤修复技术领域，尤其涉及有机物和重金属复合污染土壤修复技术领域，特别涉及一种有机物-重金属复合污染土壤修复的装置。
背景技术
无机和有机污染物共存时的复合污染是当前复合污染研究的方向和重点。目前研究主要集中在有机螫合剂、农药、石油烃及芳香类化合物与重金属的复合污染。重金属和多环芳烃是土壤环境中两类重要污染物，往往同时或先后进入土壤环境形成复合污染，长期以来，国内外对重金属和多环芳烃的单独污染以及不同重金属之间复合污染的微生物生态毒理效应以及修复措施进行了较多的研究。目前的修复方法大多只针对单一类型污染物，也已有少量报导针对复合污染土壤的修复方法。
CN106623380A公开了一种有机污染物-重金属复合污染土壤的修复方法，该方法在有机物-重金属复合污染土壤中加入过硫酸盐，使有机污染物发生有效氧化降解基础上，进一步施用铁基生物炭钝化发挥活化功效后的重金属，实现有机物-重金属复合污染土壤的有效修复，但该方法仅将重金属固定在表面，并未有效实现污染物的去除和转移，且无法适用于有机物含量较高的土壤修复。
CN111054741A公开了一种电动-淋洗联用技术修复重金属-有机物复合污染土壤的方法及装置，该工艺-采用电动-淋洗修复技术处理重金属-有机物复合污染土壤，对土壤中镉(Cd)、铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)等重金属以及芘、苯并(a)芘、苯并(g,h,i)苝等有机污染物具有良好的处理效果，但该方法仅能针对特定的有机物，适用范围窄，电动技术难以大规模推广。
CN109127723A公开了一种利用秸秆对复合污染土壤的联合修复方法，该方法包括以下步骤：将植物秸秆通过破碎机碾碎；将碾碎后的植物秸秆与复合肥料混合，混合比设置为3：1；将污染土壤通过松土机松动后，取出一定量的污染土壤样品，进行PH值和重金属含量的测定；将与肥料混合的植物秸秆均匀撒入污染土壤的表层，根据PH值和重金属的含量，选择合适的表层厚度；通过松土机将植物秸秆与污染土壤混合，使得秸秆翻转到土壤内层，再将土壤挖出网格状的沟槽。但该方法修复时间长，且并未实现重金属的转移。
综上所述，目前针对有机物-重金属复合污染土壤的修复方法存在适用范围窄，修复欠佳的问题。
因此，需要开发一种新的有机物-重金属复合污染土壤修复的装置及方法，提供便于施行且修复效果佳的技术。
实用新型内容
鉴于现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种有机物-重金属复合污染土壤修复的装置，所述装置综合微波、氧化、活化和流化处理等技术，能够针对重金属和高浓度有机物复合污染土壤进行修复，对重金属的固化效果好，有机物的去除率高，应用前景广阔。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型提供一种有机物-重金属复合污染土壤修复的装置，所述装置包括依次连接的破碎单元、微波单元、氧化单元、活化单元和烟气处理单元；所述微波单元包括微波装置；所述微波单元还包括设置于微波装置上部的第一气体出口和设置于微波装置下部的第一土壤出口；所述第一气体出口与氧化单元相连；所述装置还包括与所述第一土壤出口相连的流化反应单元；所述流化反应单元与烟气处理单元相连。
本实用新型提供的有机物-重金属复合污染土壤修复的装置综合了微波催化降解、氧化、生物活化和流化处理等技术，能够针对重金属和高浓度有机物复合污染土壤进行修复，对重金属的固化效果好，有机物的去除率高，应用前景广阔，其中重金属中尤其针对难处理的砷污染，有机物包括多环芳烃、多氯联苯、石油烃或农药等复合污染的土壤进行修复。
其中，微波单元能够将土壤中的有机物如多环芳烃、多氯联苯、石油烃或农药等，有机重金属，如有机砷等微波催化降解为无机小分子并与土壤分离；形成微波后的气体以及微波后土壤；微波后气体进一步经过氧化单元的氧化降解为小分子，并将携带的重金属和尘土等洗涤下来，氧化后的气体中主要为有机小分子物质进入活化单元进行生物降解后基本达到排放标准；而微波后的土壤中仍然含有有机物和可溶出重金属，在流化反应单元中与药剂充分接触反应，能够很好地实现有机物的进一步降解以及重金属的固化，达到较佳的土壤修复效果，经过上述装置修复后的土壤可用蜈蚣蕨生物修复，实现重金属从土壤中的分离。
优选地，所述微波单元包括微波罩以及设置于微波罩一端的微波腔。
优选地，所述微波腔的上部连接有微波发生装置。
优选地，所述微波腔的顶部设置第一气体出口。
优选地，所述微波腔的顶部设置有排风装置。
优选地，所述微波腔的下部设置有导波管。
优选地，所述导波管设置至少两个。
优选地，所述微波罩内设置有传送部件。
优选地，所述传送部件为传送带。
优选地，所述微波罩内传送部件上部设置有第一药剂添加器。
优选地，所述第一药剂添加器为第一药剂喷淋器。
本实用新型优选采用第一药剂喷淋器，能够更有利于药剂与土壤的均匀接触以及及时补充，催化降解效果提高显著。
优选地，所述氧化单元包括逆流氧化器。
优选地，在所述逆流氧化器底部设置有第一气体入口。
优选地，在所述逆流氧化器远离第一气体入口的一端设置有第二气体出口。
优选地，在所述逆流氧化器远离第一气体入口的一端与第二气体出口相对的一侧设置有第二药剂入口。
优选地，在所述逆流氧化器靠近第一气体入口端的一侧设置有第二药剂出口。
优选地，所述第二药剂出口与第三加药装置相连。
本实用新型优选将第二药剂出口与第三加药装置相连，一方面由于第二药剂与气体逆流接触后将气体中携带的尘土以及重金属洗涤下来，不便于直接进入废水处理系统；另一方面，第二药剂在反应后有效成分并未完全反应完毕，可加入第三加药装置中进一步利用，不仅实现了气体中携带的重金属的富集，而且能够减少药剂的使用量，具有较高的工业应用价值。
优选地，所述活化单元包括活化装置，所述活化装置底部设置有第二气体入口和第三气体入口。
优选地，所述活化装置底部内设置有曝气装置。
优选地，所述第二气体入口和第三气体入口均与曝气装置相连。
优选地，所述曝气装置包括曝气管。
优选地，所述曝气管设置有至少两根，例如可以是2根、3根、5根、8根、10根、12根、13根、15根、18根或20根等，优选为8～12根。
优选地，所述活化装置底部还设置有活化污泥排出口。
优选地，所述活化装置内设置有活化池。
优选地，所述活化装置上部一侧设置有活化污泥入口。
优选地，所述活化装置上部一侧还设置有第三气体出口。
优选地，所述第三气体出口与所述烟气处理单元相连。
优选地，所述流化反应单元包括循环流化床。
优选地，在所述循环流化床与所述微波单元之间的管道上设置有第三药剂加药装置。
优选地，所述循环流化床包括循环流化床床体。
优选地，所述循环流化床床体底部设置修复土壤排料口。
优选地，所述循环流化床床体底部一侧设置有进气口。
优选地，所述循环流化床床体底部内设置有与进气口相通的气体分布装置。
优选地，所述循环流化床床体上部一侧还设置有分离装置。
优选地，所述分离装置上部设置有尾气净化装置。
优选地，所述尾气净化装置上部与烟气处理单元相连。
优选地，所述烟气处理单元包括依次连接的风机和烟气处理塔。
优选地，所述烟气处理单元与活化单元之间设置有气体缓冲装置。
优选地，所述气体缓冲装置为气体缓冲罐。
优选地，所述气体缓冲装置靠近烟气处理单元的一侧设置有阀门。
本实用新型提供的有机物-重金属复合污染土壤修复的装置的使用方法包括如下步骤：
(1)待修复土壤进入破碎单元经破碎后进入微波单元，进行微波处理；
(2)所述微波处理产生的气体从第一气体出口依次进入氧化单元经氧化处理，送入活化单元经活化处理，送入烟气处理单元进行烟气处理；
(3)所述微波处理后的土壤经第一土壤出口送入流化反应单元进行流化反应，得到修复后土壤；所述流化反应单元产生的气体送入烟气处理单元进行烟气处理。
本实用新型提供的土壤修复的方法能够较好地实现土壤中有机物的去除以及重金属的固化，操作简便，无二次污染。
优选地，所述方法包括如下步骤：
(1)待修复土壤进入破碎单元破碎至粒径≤10mm后进入微波单元，在200～400℃进行微波处理20～60min，在所述微波处理中喷淋第一药剂，所述第一药剂为铁酸盐，所述第一药剂中铁酸盐的质量百分含量为2～25wt％，所述第一药剂与破碎后土壤的液固比为0.1～0.25mL:1g；
(2)所述微波处理产生的气体从第一气体出口进入氧化单元与芬顿试剂进行逆流接触，在50～90℃进行氧化处理1～10min；所述芬顿试剂中H2O2浓度为10g/L～100g/L；FeSO4浓度为20g/L～200g/L；所述氧化处理中芬顿试剂与微波处理产生的气体的比例为0.5～2L:1m3；
所述氧化处理后的气体送入活化单元进行活化处理，所述活化处理过程中通入空气，活化处理后的气体进入气体缓冲装置储存缓冲，并送入烟气处理单元进行烟气处理；
(3)所述微波处理后的土壤经第一土壤出口出料，与第三药剂混合后送入流化反应单元进行流化反应，得到修复后土壤；所述流化反应单元产生的气体送入烟气处理单元进行烟气处理；
所述第三药剂为芬顿试剂；所述第三药剂中H2O2浓度为50g/L～300g/L；FeSO4浓度为40g/L～450g/L；所述第三药剂与微波处理后的土壤的比例为2.5～12mL:1g；所述流化反应中通入臭氧；所述流化反应中臭氧与微波处理后的土壤的比例为20～100mL:1g；所述流化反应的温度为80～200℃；
利用蜈蚣蕨对修复后土壤进行生物修复，进行重金属转移。
本实用新型对利用蜈蚣蕨进行生物修复的步骤不做特殊限制，采用本领域技术人员熟知的方法即可。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
(1)本实用新型提供的有机物-重金属复合污染土壤修复的装置综合微波、氧化、活化和流化处理技术，能够针对重金属和高浓度有机物复合污染土壤进行修复，解决了现有土壤修复的难题；
(2)本实用新型提供的有机物-重金属复合污染土壤修复的装置对重金属的固化效果好，其中，可浸出砷的去除率为≥85wt％，有机物的去除率高，其中，多环芳烃的去除率≥86wt％。
附图说明
图1是本实用新型实施例1提供的有机物-重金属复合污染土壤修复的装置示意图。
图中：1-破碎单元；2-微波单元；201-微波罩；202-传送带；203-第一药剂喷淋器；204-微波腔；205-导波管；3-氧化单元；301-第一气体入口；302-第二气体出口；303-第二药剂入口；304-第二药剂出口；4-活化单元；401-活化装置；402-活化池；403-第二气体入口；404-第三气体入口；405-活化污泥排出口；406-曝气装置；407-活化污泥入口；5-气体缓冲罐；6-阀门；7-循环流化床；701-循环流化床床体；702-气体分布器；703-进气口；704-修复土壤排料口；705-分离装置；706-尾气净化装置；8-第三药剂加药装置；9-风机；10-烟气处理塔。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
下面对本实用新型进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
一、实施例
实施例1
本实施例提供一种有机物-重金属复合污染土壤修复的装置，如图1所示，所述装置包括依次连接的破碎单元1、微波单元2、氧化单元3、活化单元4和烟气处理单元；所述微波单元2包括微波装置；所述微波单元2还包括设置于微波装置上部的第一气体出口和设置于微波装置下部的第一土壤出口；所述第一气体出口与氧化单元3相连；所述装置还包括与所述第一土壤出口相连的流化反应单元；所述流化反应单元与烟气处理单元相连。
所述微波单元2包括微波罩201以及设置于微波罩201一端的微波腔204；所述微波腔204的上部连接有微波发生装置(未画出)；所述微波腔204的顶部设置第一气体出口；所述微波腔204的下部设置有导波管205；所述导波管205设置有三个；所述微波罩201内设置有传送带202；所述微波罩201内传送带202上部设置有第一药剂喷淋器203。
所述氧化单元3包括逆流氧化器；所述逆流氧化器为串联三程的U型管，在所述逆流氧化器底部设置有第一气体入口301；在所述逆流氧化器远离第一气体入口301的一端设置有第二气体出口302；在所述逆流氧化器远离第一气体入口301的一端与第二气体出口302相对的一侧设置有第二药剂入口303；在所述逆流氧化器靠近第一气体入口301端的一侧设置有第二药剂出口304，所述第二药剂出口304与第三加药装置相连。
所述活化单元4包括活化装置401，所述活化装置401底部设置有第二气体入口403和第三气体入口404；所述第三气体入口404与所述第二气体出口302相连；所述活化装置401底部内设置有曝气装置；所述曝气装置包括曝气管；所述曝气管与所述第二气体入口403相连；所述活化装置401底部还设置有活化污泥排出口405；所述活化装置401内设置有活化池402；所述活化装置401上部一侧设置有活化污泥入口407；所述活化装置401上部一侧还设置有第三气体出口；所述第三气体出口与气体缓冲罐5相连；所述气体缓冲罐5靠近烟气处理单元的一侧设置有阀门6。
所述流化反应单元包括循环流化床7；在所述循环流化床7与所述微波单元2之间的管道上设置有第三药剂加药装置8；所述循环流化床7包括循环流化床床体701；所述循环流化床床体701底部设置修复土壤排料口704；所述循环流化床床体701底部一侧设置有进气口703；所述循环流化床床体701底部内设置有与进气口703相通的气体分布器702；所述循环流化床床体701上部一侧还设置有分离装置705；所述分离装置705上部设置有尾气净化装置706；所述尾气净化装置706上部与烟气处理单元相连。
所述烟气处理单元包括依次连接的风机9和烟气处理塔10。
实施例2
本实施例提供一种有机物-重金属复合污染土壤修复的装置，所述装置包括依次连接的破碎单元、微波单元、氧化单元、活化单元和烟气处理单元；所述微波单元包括微波装置；所述微波单元还包括设置于微波装置上部的第一气体出口和设置于微波装置下部的第一土壤出口；所述第一气体出口与氧化单元相连；所述装置还包括与所述第一土壤出口相连的流化反应单元；所述流化反应单元与烟气处理单元相连。
所述微波单元包括微波罩以及设置于微波罩一端的微波腔；所述微波腔的上部连接有微波发生装置；所述微波腔的顶部设置第一气体出口；所述微波腔的下部设置有导波管；所述导波管设置有两个；所述微波罩内设置有传送带；所述微波罩内传送带上部设置有第一药剂喷淋器。
所述氧化单元包括逆流氧化器；所述逆流氧化器为串联三程的U型管，在所述逆流氧化器底部设置有第一气体入口；在所述逆流氧化器远离第一气体入口的一端设置有第二气体出口；在所述逆流氧化器远离第一气体入口的一端与第二气体出口相对的一侧设置有第二药剂入口；在所述逆流氧化器靠近第一气体入口端的一侧设置有第二药剂出口，所述第二药剂出口与第三加药装置相连。
所述活化单元包括活化装置，所述活化装置底部设置有第二气体入口和第三气体入口；所述第三气体入口与所述第二气体出口相连；所述活化装置底部内设置有曝气装置；所述曝气装置包括曝气管；所述曝气管与所述第二气体入口相连；所述活化装置底部还设置有活化污泥排出口；所述活化装置内设置有活化池；所述活化装置上部一侧设置有活化污泥入口；所述活化装置上部一侧还设置有第三气体出口；所述第三气体出口与气体缓冲罐相连；所述气体缓冲罐靠近烟气处理单元的一侧设置有阀门。
所述流化反应单元包括循环流化床；在所述循环流化床与所述微波单元之间的管道上设置有第三药剂加药装置；所述循环流化床包括循环流化床床体；所述循环流化床床体底部设置修复土壤排料口；所述循环流化床床体底部一侧设置有进气口；所述循环流化床床体底部内设置有与进气口相通的气体分布器；所述循环流化床床体上部一侧还设置有分离装置；所述分离装置上部设置有尾气净化装置；所述尾气净化装置上部与烟气处理单元相连。
所述烟气处理单元包括依次连接的风机和烟气处理塔。
实施例3
本实施例提供一种有机物-重金属复合污染土壤修复的装置，所述装置除所述第一加药装置设置为设置在传送带前端上部的加药管外，其余均与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供一种有机物-重金属复合污染土壤修复的装置，所述装置除所述逆流氧化器为直管型逆流氧化器外，其余均与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供一种有机物-重金属复合污染土壤修复的装置，所述装置除所述第二药剂出口不与第三加药装置相连外，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供一种有机物-重金属复合污染土壤修复的装置，所述装置除将流化反应单元替换为搅拌反应釜外，其余均与实施例1相同。
所述装置具体包括依次连接的破碎单元、微波单元、氧化单元、活化单元和烟气处理单元；所述微波单元包括微波装置；所述微波单元还包括设置于微波装置上部的第一气体出口和设置于微波装置下部的第一土壤出口；所述第一气体出口与氧化单元相连；所述装置还包括与所述第一土壤出口相连的流化反应单元；所述流化反应单元与烟气处理单元相连。
所述微波单元包括微波罩以及设置于微波罩一端的微波腔；所述微波腔的上部连接有微波发生装置；所述微波腔的顶部设置第一气体出口；所述微波腔的下部设置有导波管；所述导波管设置有三个；所述微波罩内设置有传送带；所述微波罩内传送带上部设置有第一药剂喷淋器。
所述氧化单元包括逆流氧化器；所述逆流氧化器为串联三程的U型管，在所述逆流氧化器底部设置有第一气体入口；在所述逆流氧化器远离第一气体入口的一端设置有第二气体出口；在所述逆流氧化器远离第一气体入口的一端与第二气体出口相对的一侧设置有第二药剂入口；在所述逆流氧化器靠近第一气体入口端的一侧设置有第二药剂出口，所述第二药剂出口与第三加药装置相连。
所述活化单元包括活化装置，所述活化装置底部设置有第二气体入口和第三气体入口；所述第三气体入口与所述第二气体出口相连；所述活化装置底部内设置有曝气装置；所述曝气装置包括曝气管；所述曝气管与所述第二气体入口相连；所述活化装置底部还设置有活化污泥排出口；所述活化装置内设置有活化池；所述活化装置上部一侧设置有活化污泥入口；所述活化装置上部一侧还设置有第三气体出口；所述第三气体出口与气体缓冲罐相连；所述气体缓冲罐靠近烟气处理单元的一侧设置有阀门。
所述搅拌反应釜底部一侧设置有进气口；上部设置有进料口，在所述搅拌反应釜底部一侧与进气口相对的一侧设置有修复土壤排料口；在所述搅拌反应釜与所述微波单元之间的管道上设置有第三药剂加药装置；在所述搅拌反应釜与进料口相对的一侧设置有尾气净化装置；所述尾气净化装置上部与烟气处理单元相连。
所述烟气处理单元包括依次连接的风机和烟气处理塔。
二、应用例
应用例1
本应用例提供一种有机物-重金属复合污染土壤修复的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)待修复土壤(土壤中总砷为103.2mg/kg；多环芳烃含量2965.3mg/kg)进入破碎单元破碎至粒径≤10mm后进入微波单元，在300℃进行微波处理30min，在所述微波处理中喷淋质量百分含量为15wt％的铁酸钠溶液，所述铁酸钠溶液与破碎后土壤的液固比为0.2mL:1g；
(2)所述微波处理产生的气体从第一气体出口进入氧化单元与芬顿试剂进行逆流接触，在70℃进行氧化处理2min；所述芬顿试剂中H2O2浓度为30g/L；FeSO4浓度为40g/L；所述氧化处理中芬顿试剂与微波处理产生的气体的比例为1L:1m3；所述芬顿试剂出料后进入第三加药装置中作为第三药剂使用；
所述氧化处理后的气体送入活化单元进行活化处理，所述活化处理过程中向曝气装置中通入空气，活化处理后的气体进入气体缓冲罐储存缓冲，并送入烟气处理单元进行烟气处理；
(3)所述微波处理后的土壤经第一土壤出口出料，与第三药剂在管道内混合后送入流化反应单元进行流化反应，得到修复后土壤，修复后土壤从修复土壤排料口排料；所述流化反应单元产生的气体送入烟气处理单元进行烟气处理；
所述第三药剂为芬顿试剂；所述第三药剂中H2O2浓度为150g/L；FeSO4浓度为400g/L；所述第三药剂与微波处理后的土壤的比例为3mL:1g；所述流化反应中通入臭氧；所述流化反应中臭氧与微波处理后的土壤的比例为80mL:1g；所述流化反应的温度为90℃；
利用蜈蚣蕨对修复后土壤进行生物修复，进行重金属转移。
应用例2
本应用例提供一种有机物-重金属复合污染土壤修复的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)待修复土壤(土壤中总砷62.5mg/kg，多环芳烃1453mg/kg)进入破碎单元破碎至粒径≤8mm后进入微波单元，在400℃进行微波处理60min，在所述微波处理中喷淋质量百分含量为25wt％的铁酸钠溶液，所述铁酸钠溶液与破碎后土壤的液固比为0.25mL:1g；
(2)所述微波处理产生的气体从第一气体出口进入氧化单元与芬顿试剂进行逆流接触，在90℃进行氧化处理10min；所述芬顿试剂中H2O2浓度为10g/L；FeSO4浓度为20g/L；所述氧化处理中芬顿试剂与微波处理产生的气体的比例为0.5L:1m3；
所述氧化处理后的气体送入活化单元进行活化处理，所述活化处理过程中向曝气装置中通入空气，活化处理后的气体进入气体缓冲罐储存缓冲，并送入烟气处理单元进行烟气处理；
(3)所述微波处理后的土壤经第一土壤出口出料，与第三药剂在管道内混合后送入流化反应单元进行流化反应，得到修复后土壤，修复后土壤从修复土壤排料口排料；所述流化反应单元产生的气体送入烟气处理单元进行烟气处理；
所述第三药剂为芬顿试剂；所述第三药剂中H2O2浓度为300g/L；FeSO4浓度为450g/L；所述第三药剂与微波处理后的土壤的比例为12mL:1g；所述流化反应中通入臭氧；所述流化反应中臭氧与微波处理后的土壤的比例为20mL:1g；所述流化反应的温度为200℃；
利用蜈蚣蕨对修复后土壤进行生物修复，进行重金属转移。
应用例3
本应用例提供一种有机物-重金属复合污染土壤修复的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)待修复土壤(土壤中总砷为88.3mg/kg；多环芳烃含量2245.0mg/kg)进入破碎单元破碎至粒径≤10mm后进入微波单元，在200℃进行微波处理20min，在所述微波处理中喷淋质量百分含量为2wt％的铁酸钠溶液，所述铁酸钠溶液与破碎后土壤的液固比为0.15mL:1g；
(2)所述微波处理产生的气体从第一气体出口进入氧化单元与芬顿试剂进行逆流接触，在50℃进行氧化处理2.5min；所述芬顿试剂中H2O2浓度为100g/L；FeSO4浓度为200g/L；所述氧化处理中芬顿试剂与微波处理产生的气体的比例为2L:1m3；
所述氧化处理后的气体送入活化单元进行活化处理，所述活化处理过程中向曝气装置中通入空气，活化处理后的气体进入气体缓冲罐储存缓冲，并送入烟气处理单元进行烟气处理；
(3)所述微波处理后的土壤经第一土壤出口出料，与第三药剂在管道内混合后送入流化反应单元进行流化反应，得到修复后土壤，修复后土壤从修复土壤排料口排料；所述流化反应单元产生的气体送入烟气处理单元进行烟气处理；
所述第三药剂为芬顿试剂；所述第三药剂中H2O2浓度为50g/L；FeSO4浓度为450g/L；所述第三药剂与微波处理后的土壤的比例为12mL:1g；所述流化反应中通入臭氧；所述流化反应中臭氧与微波处理后的土壤的比例为100mL:1g；所述流化反应的温度为80℃；
利用蜈蚣蕨对修复后土壤进行生物修复，进行重金属转移。
应用例4
本应用例提供一种有机物-重金属复合污染土壤修复的方法，所述方法除采用实施例3提供的装置进行外，其余均与应用例1相同。
应用例5
本应用例提供一种有机物-重金属复合污染土壤修复的方法，所述方法除采用实施例4提供的装置进行且氧化处理30s外，其余均与应用例1相同。
应用例6
本应用例提供一种有机物-重金属复合污染土壤修复的方法，所述方法除采用实施例5提供的装置进行且第二药剂出口的物料不进入第三加药装置外，其余均与应用例1相同。
应用对比例1
本应用对比例提供一种有机物-重金属复合污染土壤修复的方法，所述方法除步骤(3)外，其余均与应用例1相同。
(3)所述微波处理后的土壤经第一土壤出口出料，与第三药剂在管道内混合后送入搅拌反应釜进行搅拌反应，得到修复后土壤，修复后土壤从修复土壤排料口排料；所述流化反应单元产生的气体送入烟气处理单元进行烟气处理；
所述第三药剂为芬顿试剂；所述第三药剂中H2O2浓度为150g/L；FeSO4浓度为400g/L；所述第三药剂与微波处理后的土壤的比例为3mL:1g；所述搅拌反应中通入臭氧；所述搅拌反应中臭氧与微波处理后的土壤的比例为80mL:1g；所述流化反应的温度为90℃；
利用蜈蚣蕨对修复后土壤进行生物修复，进行重金属转移。
三、测试及结果
测试方法：按照USEPASW846Method1312方法对处理后未进行生物修复前的土壤进行浸出实验，通过ICP-OES分析浸出液中砷浓度，并计算可浸出砷的去除率(其中砷的去除率是包括砷固化后不再浸出的部分)。利用国标HJ784-2016检测修复后但未进行生物修复前土壤中的多环芳烃的含量，并计算多环芳烃的去除率。
以上应用例和应用对比例的测试结果如表1所示。
表1
从表1可以看出以下几点：
(1)综合应用例1～9可以看出，应用例1～9提供的有机物-重金属复合污染土壤修复的方法，能够有效固化砷并实现有机物多环芳烃的去除，其中，可浸出砷的去除率为≥85wt％，多环芳烃的去除率≥86wt％，土壤修复效果佳；
(2)综合应用例1和应用例4可以看出，应用例1中采用喷淋加第一药剂，相较于应用例4中采用加药管加药的方式而言，应用例1中可浸出砷的去除率为98.6wt％，多环芳烃的去除率为99.4wt％，而应用例4中可浸出砷的去除率为98.0wt％，多环芳烃的去除率为92.1wt％，由此表明，本实用新型通过采用喷淋加药的方式，提高了土壤修复效果；
(3)综合应用例1和应用例5可以看出，应用例1中采用U型管逆流氧化器，相较于应用例5中采用直管型逆流氧化器而言，应用例1中多环芳烃的去除效果比应用例5，由此表明，本实用新型优选采用U型管逆流氧化器，能够增加氧化时间，提供多环芳烃的去除效果；
(4)综合应用例1和应用例6可以看出，二者土壤修复效果变化不大，但应用例6中氧化单元中的芬顿试剂浪费严重，由此表明，本实用新型通过将氧化单元出口的芬顿试剂返回至第三药剂加药装置中，节约了芬顿试剂的使用量，使整体工艺更具经济性；
(5)综合应用例1和应用对比例1可以看出，应用例1中采用流化反应单元，相较于应用对比例1中采用搅拌反应釜而言，应用例1中可浸出砷的去除率为98.6wt％，多环芳烃的去除率为99.4wt％，而应用对比例1中可浸出砷的去除率为78.5wt％，多环芳烃的去除率为81.2wt％，由此表明，本实用新型通过采用流化反应的方式，大大提高了土壤修复效果。
综上所述，本实用新型提供的有机物-重金属复合污染土壤修复的装置及方法能够较好的针对重金属-有机物复合污染土壤进行修复，初步修复后土壤中可浸出砷的去除率为≥85wt％，多环芳烃的去除率≥86wt％，修复效果好。
申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细结构特征，但本实用新型并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种有机物-重金属复合污染土壤修复的装置，其特征在于，所述装置包括依次连接的破碎单元、微波单元、氧化单元、活化单元和烟气处理单元；
所述微波单元包括微波装置；
所述微波单元还包括设置于微波装置上部的第一气体出口和设置于微波装置下部的第一土壤出口；
所述第一气体出口与氧化单元相连；
所述装置还包括与所述第一土壤出口相连的流化反应单元；
所述流化反应单元与烟气处理单元相连。
2.根据权利要求1所述的有机物-重金属复合污染土壤修复的装置，其特征在于，所述微波单元包括微波罩以及设置于微波罩一端的微波腔；
所述微波腔的上部连接有微波发生装置；
所述微波腔的顶部设置第一气体出口；
所述微波腔的下部设置有导波管。
3.根据权利要求2所述的有机物-重金属复合污染土壤修复的装置，其特征在于，所述微波罩内设置有传送部件；
所述微波罩内传送部件上部设置有第一药剂添加器。
4.根据权利要求1或2所述的有机物-重金属复合污染土壤修复的装置，其特征在于，所述氧化单元包括逆流氧化器。
5.根据权利要求1或2所述的有机物-重金属复合污染土壤修复的装置，其特征在于，所述活化单元包括活化装置；
所述活化装置底部内设置有曝气装置。
6.根据权利要求1或2所述的有机物-重金属复合污染土壤修复的装置，其特征在于，所述流化反应单元包括循环流化床；
所述循环流化床包括循环流化床床体；
所述循环流化床床体上部一侧还设置有分离装置。
7.根据权利要求6所述的有机物-重金属复合污染土壤修复的装置，其特征在于，所述循环流化床床体底部内设置有与进气口相通的气体分布装置。
8.根据权利要求6所述的有机物-重金属复合污染土壤修复的装置，其特征在于，在所述循环流化床与所述微波单元之间的管道上设置有第三药剂加药装置。
9.根据权利要求1或2所述的有机物-重金属复合污染土壤修复的装置，其特征在于，所述烟气处理单元包括依次连接的风机和烟气处理塔。
10.根据权利要求1或2所述的有机物-重金属复合污染土壤修复的装置，其特征在于，所述烟气处理单元与活化单元之间设置有气体缓冲装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021966230.0U CN212494521U (zh) | 2020-09-09 | 2020-09-09 | 一种有机物-重金属复合污染土壤修复的装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112007945A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-12-01 | 广东佳德环保科技有限公司 | 一种有机物-重金属复合污染土壤修复的装置及方法 |
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2020
- 2020-09-09 CN CN202021966230.0U patent/CN212494521U/zh active Active
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