CN213887576U - 一种淋洗工艺修复有机污染土壤的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种淋洗工艺修复有机污染土壤的系统，该系统包括储药罐、淋洗罐、淋洗液收集罐、淋洗液加热罐、淋洗剂冷凝罐、淋洗剂回收罐以及有机污染物氧化罐，储药罐的出口与淋洗罐的顶部相连接，淋洗罐的底部与淋洗液收集罐相连接，淋洗液收集罐的出口与淋洗液加热罐的一侧相连接，淋洗液加热罐的另一侧有机污染物氧化罐相连接，淋洗液加热罐的顶部与淋洗剂冷凝罐相连接，淋洗剂冷凝罐的冷凝液出口与淋洗剂回收罐相连接。本发明可达到使土壤中污染物减量化的目的，对土壤污染物做到了先彻底去除，后综合治理，并实现了淋洗剂的循环使用，降低了淋洗剂的总用量，节约了修复成本，减少了淋洗剂外排可能对环境造成的二次污染。

Description

一种淋洗工艺修复有机污染土壤的系统

技术领域

本实用新型涉及场地污染修复技术领域，具体是一种淋洗工艺修复有机污染土壤的系统及其修复方法。

背景技术

近年来，随着城市化进程的加快，工业企业特别是石油、化工、煤炭等行业在生产过程中由于跑、冒、滴、漏及储存、运输、事故、偷排等使多种有机污染物进入环境，滞留在工业场地土壤中，这些企业搬迁或停产后，场地遗留的有机物污染问题十分突出，亟待解决。

目前，国内外有机污染土壤修复方法主要有热脱附法、化学氧化法、生物修复等，但这些方法普遍存在修复成本高、周期长、环境条件影响大、修复不彻底等问题，限制其适用范围。而土壤淋洗技术是彻底去除污染物的修复方法之一，其主要是利用水或酸/碱溶液、络合剂等淋洗剂，通过螯合、增容、沉淀等作用洗脱土壤中的污染物，再对含污染物的淋洗液进行处理，达标后排放，淋洗后的土壤安全后再利用。根据处理方式不同，土壤淋洗可分为原位和异位两种。原位淋洗是直接将淋洗剂注入土壤，从下游将淋洗液抽提至土壤表面，然后对淋洗液进行处理，如此反复，直到达标，该方法不适用于小孔隙、渗透性差的土壤。异位淋洗是将受污染土壤从污染区挖掘、转移至地面反应器后进行淋洗处理。该方法可用于多环芳烃、多氯联苯等有机污染物处理，具有修复效率高、周期短、操作简便、过程可控等优点。

但目前国内还没有成熟的污染土壤化学淋洗修复设备，现有的设备普遍存在适应性差、淋洗系统庞杂、操作难度大、淋洗剂消耗量大、后续处理复杂、淋洗液回收及再利用困难、费用高、可能会产生二次污染等问题。因此，急需开发一种淋洗剂可循环使用、费用低的土壤修复系统及修复方法。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种淋洗工艺修复有机污染土壤的系统及其修复方法，该系统和修复方法能够克服现有土壤异位淋洗技术上存在的淋洗剂消耗量大、后续处理复杂、淋洗液回收与再利用困难、费用高及可能产生二次污染等问题。

本实用新型以如下技术方案解决上述技术问题：

本实用新型一种淋洗工艺修复有机污染土壤的系统，该系统包括储药罐、淋洗罐、淋洗液收集罐、淋洗液加热罐、淋洗剂冷凝罐、淋洗剂回收罐以及有机污染物氧化罐，储药罐的出口经管道与淋洗罐的顶部相连接，淋洗罐的底部经管道与淋洗液收集罐相连接，淋洗液收集罐的出口经管道与淋洗液加热罐的一侧相连接，淋洗液加热罐的另一侧经管道与有机污染物氧化罐相连接，淋洗液加热罐的顶部气体出口经管道与淋洗剂冷凝罐相连接，淋洗剂冷凝罐的冷凝液出口经管道与淋洗剂回收罐相连接，淋洗剂回收罐的出口经管道与储药罐的入口相连接。

所述淋洗罐和有机污染物氧化罐均安装有搅拌装置，所述搅拌装置由搅拌电机、搅拌转轴和搅拌桨叶构成，搅拌转轴由设在罐体外侧的搅拌电机驱动其转动，搅拌桨叶安装在搅拌转轴上。

所述淋洗罐的顶部设有密封圈垫以及伸入罐体内的喷药口，喷药口与储药罐的输出管道相连通，淋洗罐的底部设有漏斗型尼龙滤网，尼龙滤网的上方铺设有砾石，砾石位于搅拌装置的下方，砾石的上方填装待修复的有机污染土壤。

所述淋洗液加热罐的外周设有加热网，用于加热罐体内的淋洗液。

所述储药罐内设有储药罐流量计，储药罐与淋洗罐的连接管道上设有淋洗剂流量控制阀和淋洗剂注入控制阀；淋洗罐与淋洗液收集罐的连接管道上设有淋洗液滤出控制阀和冷冻抽提泵；淋洗液收集罐与淋洗液加热罐的连接管道上设有收集液流量控制阀；淋洗液加热罐与有机污染物氧化罐的连接管道上设有喷淋污水流量控制阀；淋洗液加热罐与淋洗剂冷凝罐的连接管道上设有挥发气体流量控制阀；淋洗剂冷凝罐与淋洗剂回收罐的连接管道上设有冷凝液流量控制阀；淋洗剂回收罐与储药罐的连接管道上设有回收液流量控制阀。

本实用新型所述储药罐为防爆罐。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型可达到使土壤中污染物减量化的目的，对土壤有机污染物做到了先彻底去除，后综合治理，修复彻底，去除效果好，修复效果稳定；

2.本实用新型通过对淋洗液进行收集、加热、冷凝、回收，实现了淋洗剂的循环使用，降低了淋洗剂的总用量，节约了修复成本；

3.本实用新型通过循环利用淋洗剂，节省了淋洗液的处理费用，减少了淋洗液外排对环境造成的二次污染，降低了污染土壤淋洗修复后淋洗液的环境风险；

4.本实用新型具有操作运行简便、适用范围广、去除效果好、修复效果稳定、经济性高、环境友好等优点。

附图说明

图1是本实用新型淋洗工艺修复有机污染土壤的系统的结构示意图。

图中：1-储药罐、2-淋洗罐、3-淋洗液收集罐、4-淋洗液加热罐、5-淋洗剂冷凝罐、6-淋洗剂回收罐、7-有机污染物氧化罐、8-储药罐流量计、9-密封圈垫、10-喷药口、11-冷冻抽提泵、12-200目尼龙滤网、13-砾石，14-污染土、15-搅拌电机、16-搅拌转轴、17-搅拌桨叶、18-加热网、19-搅拌装置、20-1-淋洗剂流量控制阀、20-2-淋洗剂注入控制阀、20-3-淋洗液滤出控制阀、20-4-收集液流量控制阀、20-5-挥发气体流量控制阀、20-6-喷淋污水流量控制阀、20-7-冷凝液流量控制阀、20-8-回收液流量控制阀。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本实用新型的目的、技术方案及优点，下面结合工程应用实例对本实用新型作进一步详细说明。所描述的工程实例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型一种淋洗工艺修复有机污染土壤的系统包括储药罐1、淋洗罐2、淋洗液收集罐3、淋洗液加热罐4、淋洗剂冷凝罐5、淋洗剂回收罐6以及有机污染物氧化罐7，储药罐1采用耐腐蚀的防爆罐，储药罐1的出口经管道与淋洗罐2的顶部入口相连接，淋洗罐2的底部经管道与淋洗液收集罐3的入口相连接，淋洗液收集罐3的出口经管道与淋洗液加热罐4的一侧相连接，淋洗液加热罐4的另一侧经管道与有机污染物氧化罐7相连接，淋洗液加热罐4的顶部气体出口经管道与淋洗剂冷凝罐5相连接，淋洗剂冷凝罐5的冷凝液出口经管道与淋洗剂回收罐6相连接，淋洗剂回收罐6的出口经管道与储药罐1的入口相连接。

所述淋洗罐2安装有搅拌装置，该搅拌装置由搅拌电机15、搅拌转轴16和搅拌桨叶17构成，伸入罐体内的搅拌转轴16与置于罐体外侧的搅拌电机15相联接，并由搅拌电机15驱动其转动，搅拌桨叶17安装在搅拌转轴16上。

所述有机污染物氧化罐7设有搅拌装置19，该搅拌装置与淋洗罐2的搅拌装置结构相同。

所述淋洗罐2的顶部设有密封圈垫9以及伸入罐体内的喷药口10，喷药口10与储药罐3的输出管道相连通，淋洗罐2的底部呈漏斗状，并设有漏斗型200目尼龙滤网12，200目尼龙滤网12的上方铺设有厚度为2-3cm的砾石13，砾石13位于搅拌装置的下方，砾石13的上方填装待修复的污染土14；顶部的密封圈垫9可防止淋洗剂及有机污染物的挥发。

所述淋洗液加热罐4的外周设有加热网18，通过加热网18加热罐体内的淋洗液。

所述储药罐1内设有储药罐流量计8，储药罐1与淋洗罐2之间的连接管道上设有淋洗剂流量控制阀20-1和淋洗剂注入控制阀20-2；淋洗罐2与淋洗液收集罐3之间的连接管道上设有淋洗液滤出控制阀20-3和冷冻抽提泵11；淋洗液收集罐3与淋洗液加热罐4之间的连接管道上设有收集液流量控制阀20-4；淋洗液加热罐4与有机污染物氧化罐7之间的连接管道上设有喷淋污水流量控制阀20-6；淋洗液加热罐4与淋洗剂冷凝罐5之间的连接管道上设有挥发气体流量控制阀20-5；淋洗剂冷凝罐5与淋洗剂回收罐6之间的连接管道上设有冷凝液流量控制阀20-7；淋洗剂回收罐6与储药罐1之间的连接管道上设有回收液流量控制阀20-8。

采用本实用新型淋洗工艺修复有机污染土壤的系统的修复方法，包括如下操作步骤：

步骤一：将破碎后粒径不大于30mm的土壤放入淋洗罐2内；

步骤二：将淋洗剂投入储药罐1内，淋洗剂由丙酮和正己烷按体积比为1:1混合制成，淋洗剂为有机浸提剂，可萃取多环芳烃(PAHs)、石油烃(TPH)、持久性有机污染物(POPs)等有机污染物；

步骤三：打开储药罐1和淋洗罐2之间的流量控制阀20-1，使淋洗剂通过喷药口10进入淋洗罐2，并使土壤与淋洗剂的重量比为10:1，淋洗4h，淋选过程中通过搅拌装置使土壤与淋洗剂充分混合、反应；

步骤四：完成淋洗后，将淋洗罐2中的淋洗液通过冷冻抽提泵11全部抽提到淋洗液收集罐3中；

步骤五：采集步骤四淋洗后的土壤，检测有机污染物的浓度是否达到修复目标，若达标，则继续进行后续处理，若不达标，重复进行步骤三、步骤四、步骤五，直到土壤达标为止；

步骤六：将淋洗液收集罐3中的淋洗液通过管道送入淋洗液加热罐4；

步骤七：开启加热网18，使淋洗液加热罐4内温度达到100℃，对进入淋洗液加热罐4内的淋洗液进行加热，使淋洗液中的有机浸提剂挥发出来，打开淋洗液加热罐4和淋洗剂冷凝罐5之间的挥发气体流量控制阀20-5，使挥发气体通过管道进入淋洗剂冷凝罐5，然后通过喷淋等方式将淋洗液加热罐4内壁上附着的多环芳烃(PAHs)、石油烃(TPH)、持久性有机污染物(POPs)等有机污染物清洗下来，再将含污染物的清洗液通过管道送入有机污染物氧化罐7内；

步骤八：对进入淋洗剂冷凝罐5的挥发气体，在淋洗剂冷凝罐5中进行冷凝，打开冷凝液流量控制阀20-7，使冷凝液通过管道进入淋洗剂回收罐6；打开淋洗剂回收罐和储药罐之间的流量控制阀20-8，使回收的淋洗剂重新进入储药罐1，再次回用于土壤淋洗，实现淋洗剂的循环使用；

步骤九：对进入有机污染物氧化罐7的喷淋污水利用芬顿试剂进行化学氧化去除，芬顿试剂中H₂O₂:COD＝3:1(按质量浓度比)，Fe²⁺:H₂O₂＝1:3(按摩尔浓度比)，最佳反应条件为：pH＝4，室温下搅拌反应30min；反应完全后，检测水体中有机污染物含量是否达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)限值，若达标，则外排，若不达标，则继续加药净化，直至达标。

应用实例1

本实例的原土壤取自某有机污染场地，按照国标HJ 784-2016的方法检测其多环芳烃的浓度，经测定表明，原土壤中苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽、苯并(a)蒽、茚并(1,2,3-cd)芘、苯并(b)荧蒽、萘、苯并(k)荧蒽、

等8种多环芳烃的含量如表1所示。

本实例采用的处理系统如图1所示。

具体操作步骤如下：

步骤一：将经过破碎处理后粒径不大于30mm的土壤加入淋洗罐2；

步骤二：将配置好的淋洗剂(淋洗剂由丙酮和正己烷按体积比为丙酮:正己烷＝1:1的混合制成)加入储药罐1；

步骤三：打开淋洗剂流量控制阀20-1和淋洗剂注入控制阀20-2，使淋洗剂通过喷药口10进入淋洗罐2，并使土壤与淋洗剂的重量比为10:1，淋洗4h，在此过程中打开搅拌装置不断搅拌，使土壤与淋洗剂充分混合、反应；

步骤四：待步骤三淋洗完成后，打开淋洗液滤出控制阀20-3，通过冷冻抽提泵11将淋洗罐2中的淋洗液全部抽提到淋洗液收集罐3中；

步骤五：采集步骤四淋洗罐2中淋洗后的土壤，检测多环芳烃(PAHs)、石油烃(TPH)、持久性有机污染物(POPs)等有机污染物浓度是否达到修复目标，若达标，则继续进行后续处理，若不达标，重复进行步骤三、步骤四、步骤五，直到土壤达标为止。

步骤六：打开淋洗液收集罐3和淋洗液加热罐4之间的收集液流量控制阀20-4，使淋洗液收集罐3中的淋洗液通过管道进入淋洗液加热罐4；

步骤七：打开淋洗液加热罐4周围的加热网18，使罐体内的温度达到100℃，对经步骤六进入淋洗液加热罐4的淋洗液进行加热，使淋洗液中的有机浸提剂(丙酮、正己烷)挥发出来，打开淋洗液加热罐4和淋洗剂冷凝罐5之间的挥发气体流量控制阀20-5，使挥发气体通过管道进入淋洗剂冷凝罐5；将淋洗液加热罐4内壁上附着的多环芳烃(PAHs)、石油烃(TPH)、持久性有机污染物(POPs)等有机污染物通过喷淋等方式清洗下来，打开喷淋污水流量控制阀20-6，使含污染物的清洗液通过管道进入有机污染物氧化罐7；

步骤八：经步骤七进入淋洗剂冷凝罐5的挥发气体，在淋洗剂冷凝罐5中进行冷凝，打开冷凝液流量控制阀20-7，使冷凝液通过管道进入淋洗剂回收罐6；打开回收液体流量控制阀20-8，使回收的淋洗剂重新进入储药罐1，作为淋洗剂循环回用于土壤淋洗；

步骤九：对经步骤七进入有机污染物氧化罐7的含多环芳烃(PAHs)、石油烃(TPH)、持久性有机污染物(POPs)等有机污染物的喷淋污水利用芬顿试剂进行化学氧化去除，反应最佳条件为：pH＝4，室温下，搅拌反应30min；反应完全后，检测水体中有机污染物含量是否达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)限值，若达标，则外排，若不达标，则继续加药净化，直至达标。

本实例经过2次循环淋洗处理后，土壤中8种多环芳烃的含量如表1所示，达到修复目标，去除效果明显，去除率均超过90％，淋洗剂回收利用率达92％。

表1土壤污染指标修复前、后及目标值(mg/kg)

综上所述，本实用新型淋洗工艺修复有机污染土壤的系统及其修复方法，可以达到使土壤中污染物减量化的目的，对土壤有机污染物做到先彻底去除，再综合治理，修复彻底，去除效果好，修复效果稳定；本实用新型对淋洗液进行收集、加热、冷凝、回收，实现了淋洗剂的循环使用，降低了淋洗剂的总用量，节约了修复成本，节省了处理淋洗剂的费用，减少了淋洗剂外排对环境造成的污染，从而降低了污染土壤淋洗修复后淋洗剂的环境风险。

总体来说，本实用新型具有操作运行简便、适用范围广、去除效果好、修复效果稳定、经济性高、环境友好等优点，适宜推广应用。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此，本技术领域的技术人员在本实用新型精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (6)

1.一种淋洗工艺修复有机污染土壤的系统，其特征在于，该系统包括储药罐、淋洗罐、淋洗液收集罐、淋洗液加热罐、淋洗剂冷凝罐、淋洗剂回收罐以及有机污染物氧化罐，储药罐的出口经管道与淋洗罐的顶部相连接，淋洗罐的底部经管道与淋洗液收集罐相连接，淋洗液收集罐的出口经管道与淋洗液加热罐的一侧相连接，淋洗液加热罐的另一侧经管道与有机污染物氧化罐相连接，淋洗液加热罐的顶部气体出口经管道与淋洗剂冷凝罐相连接，淋洗剂冷凝罐的冷凝液出口经管道与淋洗剂回收罐相连接，淋洗剂回收罐的出口经管道与储药罐的入口相连接。

2.根据权利要求1所述淋洗工艺修复有机污染土壤的系统，其特征在于，淋洗罐和有机污染物氧化罐均安装有搅拌装置，所述搅拌装置由搅拌电机、搅拌转轴和搅拌桨叶构成，搅拌转轴由设在罐体外侧的搅拌电机驱动其转动，搅拌桨叶安装在搅拌转轴上。

3.根据权利要求1或2所述淋洗工艺修复有机污染土壤的系统，其特征在于，所述淋洗罐的顶部设有密封圈垫以及伸入罐体内的喷药口，喷药口与储药罐相连通，淋洗罐的底部设有漏斗型尼龙滤网，尼龙滤网的上方铺设有砾石，砾石的上方填装待修复的有机污染土壤。

4.根据权利要求1或2所述淋洗工艺修复有机污染土壤的系统，其特征在于，所述淋洗液加热罐的外周设有加热网，用于加热罐内的淋洗液。

5.根据权利要求1或2所述淋洗工艺修复有机污染土壤的系统，其特征在于，所述储药罐内设有储药罐流量计，储药罐与淋洗罐的连接管道上设有淋洗剂流量控制阀和淋洗剂注入控制阀；淋洗罐与淋洗液收集罐的连接管道上设有淋洗液滤出控制阀和冷冻抽提泵；淋洗液收集罐与淋洗液加热罐的连接管道上设有收集液流量控制阀；淋洗液加热罐与有机污染物氧化罐的连接管道上设有喷淋污水流量控制阀；淋洗液加热罐与淋洗剂冷凝罐的连接管道上设有挥发气体流量控制阀；淋洗剂冷凝罐与淋洗剂回收罐的连接管道上设有冷凝液流量控制阀；淋洗剂回收罐与储药罐的连接管道上设有回收液流量控制阀。

6.根据权利要求1所述淋洗工艺修复有机污染土壤的系统，其特征在于，所述储药罐为防爆罐。

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