CN105032921A - 一种高效压滤淋洗污染土壤的方法、***及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效压滤淋洗污染土壤的方法、***及控制方法。所述修复重金属污染土壤的方法包括以下步骤:S1、化浆、酸化反应;S2、将上述充分反应后的浆料过滤得到土壤滤饼和滤液;S3、预淋洗,使其将滤饼中毛细孔中残留的重金属置换洗涤出来;S4、预淋洗后,将淋洗剂分步注入所述洗涤反应型隔膜压滤机中进行多级淋洗反应;S5、淋洗反应完后,对残留在土壤滤饼中游离的重金属进行稳定化,同时使稳定化过程形成的微小重金属颗粒迁移出土壤中,输入压力为0.22-0.35MPa,硫化淋洗水量为土壤中含水总量的50-80%;S6、稳定化土壤。本发明解决了现有技术淋洗过程中淋洗液残留于土壤中导致土壤浸出毒性重金属指标超标的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种高效压滤淋洗污染土壤的方法及***及控制方法,属于环境修复领域。
背景技术
随着我国经济的高速发展,使得资源型矿产急剧开采,采矿、冶金以及化工等企业纷纷上马,由于环保措施相对落后和监管不到位,导致工业场地及周边土壤及地下水污染日益严重,并引发了一系列环境污染事件;同时随着城市化进程的加快以及人们对环境污染问题越来越敏感,因此重金属污染土壤的修复和再利用成为当前最急迫环境问题之一。由于重金属污染长期性、隐蔽性和不可逆性等特征,会直接或间接地污染地表水、地下水、空气、植物及农作物,甚至危害人类的健康和生命,因此,修复重金属污染土壤,恢复土壤原有功能,一直是国内外的难点和热点环境问题。
目前常用的土壤修复技术主要有固化/稳定化、淋洗修复和植物修复。而土壤淋洗修复是一项应用性强、可彻底去除污染物、处理过程可控且速度快的土壤修复治理技术,常用于污染场地的修复治理,已在国外污染场地修复中得到了广泛的应用,并取得了良好的修复效果。但土壤淋洗修复存在淋洗剂效率偏低、大多(酸性淋洗剂)会破坏土壤结构、淋洗液产量大且淋洗剂回收困难、成本高及可能造成严重的二次污染等弊端;同时土壤淋洗修复技术中淋洗剂的选择是修复技术的关键,淋洗剂的好坏决定了土壤修复的最终修复效果,因此土壤淋洗修复更多的偏淋洗剂修复效果的研究。
如中国专利CN104289515A提出了一种重金属污染土壤的淋洗方法,将有机酸与助剂复配成淋洗液促进土壤中重金属的解吸增溶,拓宽了淋洗液的适用范围和提高了淋洗剂效率,同时淋洗后的废液通过吸附剂移除其中重金属,剩余废液作为淋洗液循环使用,节约药剂和水资源。该技术仅在实验室阶段淋洗剂对重金属去除率进行研究,而没有对淋洗后的渣进行浸出毒性研究;本发明涉及土壤淋洗修复不仅对重金属总量(即去除率)有指标要求同时对修复后的土壤的浸出毒性也有指标要求。
又如专利CN104307861A提出的将受污土壤筛分后用淋洗剂进行淋洗,将重金属从土壤固相迁移进入淋洗液相中,通过固液分离后达到修复的目的。该技术属于传统的土壤淋洗修复技术,同样只对重金属去除率进行了研究,淋洗后的土壤的浸出毒性没有进行分析,该技术存在如下弊端:1、淋洗通过固液分离后淋洗剂残留在土壤中将造成二次污染问题的问题;2、淋洗液将重金属从固相中转移至淋洗液中,最终部分淋洗剂残留土壤中,导致淋洗后土壤浸出毒性重金属指标达不到风险评估浸出毒性指标要求。
中国发明专利CN201510430149.8提出了一种压滤淋洗修复重金属污染土壤的方法,本发明是对其进行的进一步研究。
发明内容
针对现有土壤淋洗修复技术所存在的缺陷,本发明旨在提供一种高效压滤淋洗污染土壤的方法及***,该修复方法及***可以有效地解决现有技术淋洗过程中淋洗液残留于土壤中导致土壤浸出毒性重金属指标超标的问题以及土壤中残留的淋洗剂二次污染土壤的问题,进一步地,本发明可以解决淋洗完后再用稳定化剂将残留土壤中游离的重金属转化为固相时,产生微小颗粒物在浸出毒性检测时进入液相导致重金属指标超标的问题,再进一步地,本发明还可以从源头控制淋洗水量减少淋洗药剂浪费,淋洗药剂回收成本问题。
为了实现上述目的,本发明所采用的技术方案是:
一种高效压滤淋洗污染土壤的方法,其特点是,包括以下步骤:
S1、将重金属污染土壤进行破碎筛分,并将破碎筛分后的土壤中加水进行化浆,再加酸与土壤中可酸溶性的重金属进行充分反应;
S2、将上述充分反应后的浆料在隔膜压滤机中进行过滤得到土壤滤饼和滤液;
S3、将清水用泵输入所述隔膜压滤机中进行预淋洗,使其将滤饼中毛细孔中残留的重金属置换洗涤出来;
S4、预淋洗后,将根据不同的污染因子配制不同的淋洗剂分步注入所述隔膜压滤机中进行多级淋洗反应,使淋洗剂与土壤中的重金属进行充分反应,不同淋洗剂总量为淋洗土壤中重金属总量的理论反应值的0.5-1.5倍,输入压力为0.2-0.3MPa;
S5、淋洗反应完后,将硫化剂打入所述隔膜压滤机中,对残留在土壤滤饼中游离的重金属进行稳定化,同时使稳定化过程形成的微小重金属颗粒迁移出土壤中,输入压力为0.22-0.35MPa(相对于淋洗反应输入压力高0.02-0.05MPa),硫化淋洗水量为土壤滤饼中含水总量的50-80%;
S6、最后经清水或碱液淋洗步骤S5中稳定化的土壤,使残留于土壤滤饼中可迁移出的重金属离子或重金属化合物或重金属络合物进一步充分随清水流洗出,直到洗出液pH检测为6-9为止,得到修复后的土壤。
本发明步骤S6中所述碱液是指碱土金属氧化物或氢氧化物所配置的溶液,如石灰水等。
由此,本发明步骤S5中相对于淋洗反应输入压力高0.02-0.05MPa可以能更好地将在淋洗和硫化过程形成的微小颗粒从滤饼中携带出来,同时又不破坏滤饼而导致二次污染的问题。
根据本发明的实施例,还可以对本发明作进一步的优化,以下为优化后形成的技术方案:
步骤S1中,化浆时土壤与水的固液比1:3-1:5。
步骤S2中,过滤压力为0.2-0.5MPa,滤饼厚度2.5-3.5cm,滤饼含水率为70-80%。
步骤S3中,预淋洗时清水的输入压力为0.2-0.3MPa,淋洗水量为土壤滤饼中含水总量的50-100%。
步骤S1中的破碎筛分是将重金属污染土壤进行送入破碎机中破碎,然后进入筛分***,使土壤颗粒粒径不大于3mm,由此可以将土壤中的杂质和大颗粒石子分离。
步骤S4中,将多级淋洗反应过程产生的淋洗废液利用淋洗废液回收处理药剂将重金属进行沉淀或者絮凝,处理完毕后进行固液分离,滤液可返回步骤S2中进行化浆,滤渣进行后续的资源回收或进行危废填埋。进一步地,所述淋洗废液回收处理药剂为硫化盐(如硫化钠、硫化钾、硫化铵等)、金属氯化物(如氯化铁、PAC等)、强碱和弱碱中的一种或者多种。
步骤S6中,输入压力为0.2-0.3MPa,淋洗水量为土壤中含水总量的50%-80%。
本发明多级淋洗反应中,预淋洗完,将不同淋洗药剂根据不同的污染因子配制不同的淋洗剂分步注入隔膜压滤机中进行多级淋洗反应,让其与土壤中的重金属进行充分反应,所述不同淋洗剂总量为淋洗土壤中重金属总量的理论反应值的0.5-1.5倍,输入压力为0.2-0.3MPa,与预淋洗基本一致。
优选地,步骤S2中的酸是指硫酸、盐酸和柠檬酸中的至少一种;更优选地,步骤S2中的酸为盐酸,浓度为0.1—1.0mol/L。
步骤S4中的淋洗剂是指EDTA、Na2-EDTA、Na2S2O3和CaO中的至少一种。进一步优选所述淋洗剂为EDTA;或者据土壤中多种污染因子的不同性质而先后选定上述淋洗剂的一种或多种。
优选地,步骤S5中的硫化剂为可溶性硫化物。更优选地,所述可溶性硫化物为硫化钠、硫脲和硫化氨中的至少一种。
基于同一个发明构思,本发明还提供了一种如上述的高效压滤淋洗污染土壤的方法所用的修复重金属污染土壤处理***,包括
—化浆反应器,用于将破碎筛分后的土壤中加水进行化浆;
—隔膜压滤机,其具有入料孔和多个出液孔;
—清洗液容器;
—淋洗液容器;
—硫化剂容器;
—淋洗液收集容器;以及
—滤液回收容器;
所述化浆反应器的出口端通过管道与入料泵的进口端连通,该入料泵的出口端与所述隔膜压滤机的入料孔连通;
所述清洗液容器、淋洗液容器和硫化剂容器分别通过管道与洗涤泵的进口端连通,洗涤泵的出口端通过管道与所述隔膜压滤机的出液孔中的一部分连通,该隔膜压滤机的出液孔中的一部分通过管道与淋洗液收集容器、滤液回收容器连通;
所述化浆反应器、淋洗液收集容器、滤液回收容器、清洗液容器、淋洗液容器、硫化剂容器、入料泵、洗涤泵以及隔膜压滤机的连接管道上均设有相应的控制阀门。
所述清洗液容器盛装步骤S6中所述的清水或碱液。
基于同一个发明构思,本发明还提供了一种如上所述修复重金属污染土壤处理***的控制方法,其特点是,包括如下步骤:
1)对重金属污染土壤进行化浆反应时,关闭化浆反应器出料端管道上的阀门;
2)化浆反应完毕后过滤时,开启入料泵出口端和进口端管道上的阀门,隔膜压滤机的各出液孔上对应的阀门全部开启,同时滤液回收容器的进料端管道上的阀门开启,进行过滤;
3)预淋洗时,将隔膜压滤机的各出液孔上对应的阀门全部关闭,关闭入料泵出口端和进口端管道上的阀门,同时将滤液回收容器的进料端管道上的阀门关闭,开启清洗液容器出口端管道上的阀门和洗涤泵管道上的阀门,再开启淋洗液收集容器进料端管道上的阀门,进行预淋洗;
4)进行多级淋洗反应时:开启淋洗液容器的进料端管道上的阀门,关闭清洗液容器出口端管道上的阀门,进行多级淋洗反应;
5)硫化反应时,开启硫化剂容器出料端管道上的阀门,关闭淋洗液容器出料端管路上的阀门,进行硫化反应;
6)无害化处理时,开启清洗液容器出口端管道上的阀门,关闭硫化剂容器出料端管道上的阀门,进行无害化处理,工作完毕后各阀门均处于关闭状态。
所述清洗液容器盛装步骤S6中所述的清水或碱液。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)能够降低淋洗液总量,本技术通过二次反应将可溶性重金属溶出,第一次注重反应效率,第二次注重淋洗效果,这样在保证淋洗剂总量的前提下,降低化浆的液固比,提高淋洗剂反应浓度,同时通过高压穿流置换淋洗,大幅度降低淋洗液用量,一般采用此类技术液固比为10:1—8:1,本技术可降至5:1—3:1,最终实现降低淋洗液总量约50%;
(2)适用范围广,避免多次化浆和固液分离,处理效率高。本技术在洗涤反应型隔膜压滤机中将过滤、淋洗及反应集成,实现一机多能,各工序在压滤机中实现一体化操作,避免受污土壤中不同污染因子修复时采用不同的反应参数,需多次固液分离、化浆反应等步骤,而在本技术中由于受污土壤在过滤过程中被固定在滤腔中,只需对不同的淋洗药剂设定不同反应参数,输入滤腔中即可实现传统淋洗工艺多次化浆反应、固液分离的全部功能,提高设备利用率,节约建设投资;同时本技术在淋洗过程类似的还原成土壤原位淋洗工艺,但较比原位淋洗工艺更加可控。
(3)避免修复后土壤二次污染。本技术通过无害化处理,彻底将淋洗药剂从土壤中淋洗出来或者无毒化处理,使修复后土壤中残液pH浓度达到6-9,最终实现避免修复后土壤二次污染的问题。
(4)修复后土壤毒性浸出检测时重金属指标达到《地表水质量》三类水质标准。本发明通过清水高压穿流置换淋洗,将土壤中游离的重金属充分置换洗涤出来,然后再用硫化剂将残留在土壤滤饼中游离的重金属进一步进行稳定化形成微小重金属颗粒,然后通过高速水流将即时形成的颗粒及时携带出出土壤中,最终实现土壤的无害化处理,解决了现有淋洗技术土壤中残留淋洗液及重金属的问题,以及通过淋洗后再进行固定化、稳定化处理后部分重金属回填会再次释放而致使土壤毒性浸出重金属指标超标的环境风险,同时解决了在淋洗后进行固定化、稳定化后土壤毒性浸出重金属指标超标的问题。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
附图说明
图1是本发明一种实施例的流程图;
图2是本发明所述的***图。
具体实施方式
实施例1:
一种重金属污染土壤压滤淋洗修复的方法,包括如下步骤:
(1)化浆反应:以某Pb污染废弃场地土壤为基准,总Pb浓度含量3.075mg/g,将破碎筛分后的土壤350kg,按液固比5:1加入1.0mol/L柠檬酸进行搅拌化浆反应30min,将土壤中可酸溶性的重金属充分进行反应;
(2)过滤:将上述充分反应后的浆料在洗涤反应型隔膜压滤机中进行过滤得到土壤滤饼和滤液,所述过滤压力为0.5MPa,滤饼厚度3.5cm,含水率为70%;
(3)预淋洗:将清水用泵输入洗涤反应型隔膜压滤机中进行淋洗,使其将滤饼中毛细孔中残留的重金属置换洗涤出来;所述输入压力为0.3MPa,淋洗水量为土壤中含水总量的50%;
(4)多级淋洗反应:预淋洗完,将碱液(生石灰)淋洗剂注入洗涤反应型隔膜压滤机中进行淋洗反应,让其与土壤中的重金属进行充分反应,所述生石灰总量为淋洗土壤中重金属总量的理论反应值的1.5倍,输入压力为0.3MPa,与预淋洗基本一致;
(5)硫化反应:淋洗反应完后,将硫脲注入洗涤反应型隔膜压滤机中,让残留在土壤滤饼中游离的重金属进行稳定化,同时将稳定化过程形成的微小重金属颗粒迁移出土壤中,输入压力为0.35MPa,硫化淋洗水量为土壤中含水总量的50%;
(6)无害化处理:硫化反应结束后,用清水和石灰水再次清洗使残留于土壤滤饼中可迁移出的重金属离子或重金属化合物或重金属络合物进一步充分随洗涤水流洗出,所述输入压力为0.3MPa,淋洗水量为土壤中含水总量的80%,直到洗出液pH检测为9为止,得到修复后的土壤,最终进行回填(修复效果见表1)。
实施例2:
一种重金属污染土壤压滤淋洗修复的方法,包括如下步骤:
(1)化浆反应:以某Pb污染废弃场地土壤为基准,总Pb浓度含量3.075mg/g,将破碎筛分后的土壤250kg,按液固比3:1加入0.1mol/L硫酸进行搅拌化浆反应30min,将土壤中可酸溶性的重金属充分进行反应;
(2)过滤:将上述充分反应后的浆料在洗涤反应型隔膜压滤机中进行过滤得到土壤滤饼和滤液,所述过滤压力为0.2MPa,滤饼厚度2.5,含水率为80%;
(3)预淋洗:将清水用泵输入洗涤反应型隔膜压滤机中进行淋洗,使其将滤饼中毛细孔中残留的重金属置换洗涤出来;所述输入压力为0.2MPa,淋洗水量为土壤中含水总量的100%;
(4)多级淋洗反应:预淋洗完,将Na2-EDTA注入洗涤反应型隔膜压滤机中进行淋洗反应,让其与土壤中的重金属进行充分反应,所述Na2-EDTA总量为淋洗土壤中重金属总量的理论反应值的0.5倍,输入压力为0.2MPa,与预淋洗基本一致;
(5)硫化反应:淋洗反应完后,将硫化氨注入洗涤反应型隔膜压滤机中,让残留在土壤滤饼中游离的重金属进行稳定化,同时将稳定化过程形成的微小重金属颗粒迁移出土壤中,输入压力为0.22MPa,硫化淋洗水量为土壤中含水总量的80%;
(6)无害化处理:硫化反应结束后,用清水再次清洗使残留于土壤滤饼中可迁移出的重金属离子或重金属化合物或重金属络合物进一步充分随洗涤水流洗出,所述输入压力为0.2MPa,淋洗水量为土壤中含水总量的50%,直到洗出液pH检测为6为止,得到修复后的土壤,最终进行回填(修复效果见表1)。
实施例3:
一种重金属污染土壤压滤淋洗修复的方法,包括如下步骤:
(1)化浆反应:以某Pb、Cr复合污染废弃场地土壤为基准,总Pb、Cr浓度含量分别为3.075mg/g、2.136mg/g,将破碎筛分后的土壤300kg,按液固比4:1加入0.7mol/L盐酸进行搅拌化浆反应30min,将土壤中可酸溶性的重金属充分进行反应;
(2)过滤:将上述充分反应后的浆料在洗涤反应型隔膜压滤机中进行过滤得到土壤滤饼和滤液,所述过滤压力为0.35MPa,滤饼厚度3cm,含水率为76%;
(3)预淋洗:将清水用泵输入洗涤反应型隔膜压滤机中进行淋洗,使其将滤饼中毛细孔中残留的重金属置换洗涤出来;所述输入压力为0.25MPa,淋洗水量为土壤中含水总量的78%;
(4)多级淋洗反应:预淋洗完,将EDTA注入洗涤反应型隔膜压滤机中进行淋洗反应,让其与土壤中的重金属Pb进行充分反应结束后,再将Na2S2O3注入洗涤反应型隔膜压滤机中进行淋洗反应,让其进一步与土壤中的重金属Cr进行充分反应,所述EDTA、Na2S2O3总量均为淋洗土壤中重金属Pb、Cr总量的理论反应值的1倍,输入压力均为0.25MPa,与预淋洗基本一致;
(5)硫化反应:淋洗反应完后,将硫化钠注入洗涤反应型隔膜压滤机中,让残留在土壤滤饼中游离的重金属进行稳定化,同时将稳定化过程形成的微小重金属颗粒迁移出土壤中,输入压力为0.28MPa,硫化淋洗水量为土壤中含水总量的63%;
(6)无害化处理:硫化反应结束后,用石灰水再次清洗使残留于土壤滤饼中可迁移出的重金属离子或重金属化合物或重金属络合物进一步充分随洗涤水流洗出,所述输入压力为0.25MPa,淋洗水量为土壤中含水总量的67%,直到洗出液pH检测为7.5为止,得到修复后的土壤,最终进行回填(修复效果见表1)。
实施例4
一种如上述的高效压滤淋洗污染土壤的方法所用的处理***,如图2所示,包括用于将破碎筛分后的土壤中加水进行化浆的化浆反应器1,具有入料孔31、淋洗液洗涤入孔33、淋洗液出液孔34和多个出液孔32的洗涤反应型隔膜压滤机3,清洗液容器6,淋洗液容器7,硫化剂容器8,淋洗液收集容器4;以及滤液回收容器5;所述化浆反应器1的出口端通过管道与入料泵2的进口端连通,该入料泵2的出口端与所述洗涤反应型隔膜压滤机的入料孔31连通;所述清洗液容器6、淋洗液容器7和硫化剂容器8分别通过管道洗涤泵9的进口端连通,洗涤泵9的出口端通过管道与所述洗涤反应型隔膜压滤机的出液孔32中的一部分连通,该洗涤反应型隔膜压滤机的出液孔32中的一部分通过管道与淋洗液收集容器4、滤液回收容器5连通。
工作时,化浆反应时,***所有阀门均关闭,化浆反应器1搅拌器开启,进行搅拌反应;过滤:入料泵2和管道上前后阀门开启,出液孔32上对应的阀门全部开启,同时滤液回收容器5前面阀门开启,进行过滤;预淋洗:出液孔32上对应的阀门全部关闭,入料泵2和管道上前后阀门关闭,同时将滤液回收容器5前面阀门关闭,开启清洗液容器6前阀门和洗涤泵9以及管道连接的阀门,再开启淋洗液收集容器4前面阀门,进行预淋洗;多级淋洗反应:开启淋洗液容器7前面阀门,关闭清洗液容器6前阀门,进行多级淋洗反应(注:淋洗液容器7和淋洗液收集容器4内可以根据不同污染土壤的性质,可以选择多室容器。);硫化反应:开启硫化剂容器8前阀门,关闭淋洗液容器7前面阀门,进行硫化反应;无害化处理:开启清洗液容器6前阀门,关闭硫化剂容器8前阀门,进行无害化处理,工作完毕后各***阀门均处于关闭状态。
对比案例1:(现有传统技术)
一种重金属污染土壤压滤淋洗修复的方法,包括如下步骤:
(1)破碎筛分:以某Pb污染废弃场地土壤为基准,总Pb浓度含量3.075mg/g,将该污染土壤进行送入破碎机中破碎,然后进入筛分***,进行两级筛分,将土壤中的杂质和大颗粒石子等分离,得到400kg筛分土壤;
(2)化浆反应1:将筛分后的土壤按固液比1:8进行化浆,并与1.2mol/L盐酸进行搅拌反应30min,将土壤中可酸溶性的重金属解离;
(3)化浆反应2:向浆液中再一步加入25kg硫化钠药剂,搅拌反应30min,将土壤中重金属充分沉淀;
(4)压滤脱水:将泥水浆液输入压滤设备脱水,使泥水分离;脱水修复后的泥土(土壤)进行回填(修复效果见表1);
(5)化学沉淀:压滤过程产生的淋洗废液利用硫化钠将重金属进行沉淀;
(6)过滤:化学沉淀处理完后,进行固液分离,滤液经处理达标后直接排放,而滤渣进行危废填埋。
对比案例2:(现有传统技术)
一种重金属污染土壤压滤淋洗修复的方法,包括如下步骤:
(1)破碎筛分:以某Pb污染废弃场地土壤为基准,总Pb浓度含量3.075mg/g,将该污染土壤进行送入破碎机中破碎,然后进入筛分***,进行两级筛分,将土壤中的杂质和大颗粒石子等分离,得到350kg筛分土壤;
(2)化浆反应1:将筛分后的土壤按固液比1:10进行化浆,并与1.4mol/L盐酸进行搅拌反应30min,将土壤中可酸溶性的重金属解离;
(3)化浆反应2:向浆液中再一步加入20kg硫化钠药剂,搅拌反应30min,将土壤中重金属充分沉淀;
(4)压滤脱水:将泥水浆液输入压滤设备脱水,使泥水分离;脱水修复后的泥土(土壤)进行回填(修复效果见表1);
(5)化学沉淀:压滤过程产生的淋洗废液利用硫化钠将重金属进行沉淀;
(6)过滤:化学沉淀处理完后,进行固液分离,滤液经处理达标后直接排放,而滤渣进行危废填埋。
表1.本发明各实施例与常规技术的效果比对分析表
备注:实施例1、2及对比例1、2污染土壤均为重金属Pb污染土壤,实施例3土壤为Pb、Cr复合污染土壤。
表2.地表水及污水排放Pb含量标准
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明,而不用于限制本发明的范围,在阅读了本发明之后,本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。
Claims (10)
1.一种高效压滤淋洗污染土壤的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将重金属污染土壤进行破碎筛分,并将破碎筛分后的土壤中加水进行化浆,再加酸与土壤中可酸溶性的重金属进行充分反应;
S2、将上述充分反应后的浆料在隔膜压滤机中进行过滤得到土壤滤饼和滤液;
S3、将清水用泵输入所述隔膜压滤机中进行预淋洗,使其将滤饼中毛细孔中残留的重金属置换洗涤出来;
S4、预淋洗后,将根据不同的污染因子配制不同的淋洗剂分步注入所述隔膜压滤机中进行多级淋洗反应,使淋洗剂与土壤中的重金属进行充分反应,不同淋洗剂总量为淋洗土壤中重金属总量的理论反应值的0.5-1.5倍,输入压力为0.2-0.3MPa;
S5、淋洗反应完后,将硫化剂打入所述隔膜压滤机中,对残留在土壤滤饼中游离的重金属进行稳定化,同时使稳定化过程形成的微小重金属颗粒迁移出土壤中,输入压力为0.22-0.35MPa,硫化淋洗水量为土壤中含水总量的50-80%;
S6、最后经清水或碱液淋洗步骤S5中稳定化的土壤,使残留于土壤滤饼中可迁移出的重金属离子或重金属化合物或重金属络合物进一步充分随清水流洗出,直到洗出液pH检测为6-9为止,得到修复后的土壤。
2.根据权利要求1所述的高效压滤淋洗污染土壤的方法,其特征在于,步骤S1中,化浆时土壤与水的固液比1:3-1:5。
3.根据权利要求1所述的高效压滤淋洗污染土壤的方法,其特征在于,步骤S2中,过滤压力为0.2-0.5MPa,滤饼厚度2.5-3.5cm,滤饼含水率为70-80%。
4.根据权利要求1所述的高效压滤淋洗污染土壤的方法,其特征在于,步骤S3中,预淋洗时清水的输入压力为0.2-0.3MPa,淋洗水量为土壤滤饼中含水总量的50-100%。
5.根据权利要求1所述的高效压滤淋洗污染土壤的方法,其特征在于,步骤S4中,将多级淋洗反应过程产生的淋洗废液利用淋洗废液回收处理药剂将重金属进行沉淀或者絮凝,处理完毕后进行固液分离,滤液可返回步骤S2中进行化浆,滤渣进行后续的资源回收或进行危废填埋。
6.根据权利要求5所述的高效压滤淋洗污染土壤的方法,其特征在于,所述淋洗废液回收处理药剂为硫化盐、金属氯化物、强碱和弱碱中的一种或者多种。
7.根据权利要求1所述的高效压滤淋洗污染土壤的方法,其特征在于,步骤S6中,输入压力为0.2-0.3MPa,淋洗水量为土壤滤饼中含水总量的50%-80%。
8.根据权利要求1所述的高效压滤淋洗污染土壤的方法,其特征在于,步骤S2中的酸是指硫酸、盐酸和柠檬酸中的至少一种。
9.一种如权利要求1-8之一所述的高效压滤淋洗污染土壤的方法所用的修复重金属污染土壤处理***,其特征在于,包括
—化浆反应器(1),用于将破碎筛分后的土壤中加水进行化浆;
—隔膜压滤机(3),其具有入料孔(31)和多个出液孔(32);
—清洗液容器(6);
—淋洗液容器(7);
—硫化剂容器(8);
—淋洗液收集容器(4);以及
—滤液回收容器(5);
所述化浆反应器(1)的出口端通过管道与入料泵(2)的进口端连通,该入料泵(2)的出口端与所述隔膜压滤机的入料孔(31)连通;
所述清洗液容器(6)、淋洗液容器(7)和硫化剂容器(8)分别通过管道与洗涤泵(9)的进口端连通,洗涤泵(9)的出口端通过管道与所述隔膜压滤机的多个出液孔(32)中的一部分连通,该隔膜压滤机的多个出液孔(32)中的一部分通过管道与淋洗液收集容器(4)、滤液回收容器(5)连通;
所述化浆反应器(1)、淋洗液收集容器(4)、滤液回收容器(5)、清洗液容器(6)、淋洗液容器(7)、硫化剂容器(8)、入料泵(2)、洗涤泵(9)以及隔膜压滤机(3)的连接管道上均设有相应的控制阀门。
10.一种如权利要求9所述修复重金属污染土壤处理***的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)对重金属污染土壤进行化浆反应时,关闭化浆反应器(1)出料端管道上的阀门;
2)化浆反应完毕后过滤时,开启入料泵(2)出口端和进口端管道上的阀门,隔膜压滤机(3)的各出液孔(32)上对应的阀门全部开启,同时滤液回收容器(5)的进料端管道上的阀门开启,进行过滤;
3)预淋洗时,将隔膜压滤机(3)的各出液孔(32)上对应的阀门全部关闭,关闭入料泵(2)出口端和进口端管道上的阀门,同时将滤液回收容器(5)的进料端管道上的阀门关闭,开启清洗液容器(6)出口端管道上的阀门和洗涤泵(9)管道上的阀门,再开启淋洗液收集容器(4)进料端管道上的阀门,进行预淋洗;
4)进行多级淋洗反应时:开启淋洗液容器(7)的进料端管道上的阀门,关闭清洗液容器(6)出口端管道上的阀门,进行多级淋洗反应;
5)硫化反应时,开启硫化剂容器(8)出料端管道上的阀门,关闭淋洗液容器(7)出料端管路上的阀门,进行硫化反应;
6)无害化处理时,开启清洗液容器(6)出口端管道上的阀门,关闭硫化剂容器(8)出料端管道上的阀门,进行无害化处理,工作完毕后各阀门均处于关闭状态。
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