CN105772497A - 一种土壤异位淋洗修复成套设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种土壤异位淋洗修复成套设备，属于场地污染修复技术领域。它解决了现有的淋洗设备普遍存在土壤质地适用性差、可修复污染物单一、淋洗设备***庞杂、操作强度高、耗水量及排水量大等问题。本设备，包括依次设置的湿式筛分机构、螺旋分级机构、淋洗修复机构、废水处理机构及废水回收利用机构，污染土壤经由湿式筛分机构与螺旋分级及淋洗修复机构分离得出粗砾、细砾及清洁泥土形成土壤异位淋洗修复过程，本发明可适用于重金属和/或有机污染土壤的修复以及不同粒径级别土壤的异位淋洗修复，并且具有适用范围广、减量效果好、修复效果稳定、操作运行简便、耗水量小、废水回用率高等优点。

Description

一种土壤异位淋洗修复成套设备
技术领域
本发明属于场地污染修复技术领域，特指一种土壤异位淋洗修复成套设备。
背景技术
土壤是构成自然生态***的基本环境要素，也是人类赖以生存和发展的物质基础。随着人类活动对自然环境影响的加剧，人们生产生活过程中所产生的污染物有可能通过各种途径进入土壤，并超过土壤的容纳和净化能力，从而导致土壤自然功能失调以及土壤质量恶化，进而可能会对附近人体和周边环境产生严重不良影响。因此，有必要采取合理的技术手段进行污染土壤修复，从而有效控制土壤污染引起的人体健康和生态环境风险。
土壤异位淋洗即将受污染的土壤从受污染区域转移到地面反应器内，利用水或其它淋洗剂，通过螯合、增溶、沉淀等作用，分离土壤污染组分或将土壤中的污染物转移至液相，再对含污染物的淋洗液进行处理的技术。土壤异位淋洗属于物理/化学修复技术，可用于处理的污染物质包括重金属及半挥发性有机污染物、难挥发性有机污染物等，具有有效降低土壤污染物浓度、操作灵活，过程可控，修复速度快等优点。
根据目前已有的研究与应用，土壤异位淋洗对于大粒径级别污染土壤的修复更为有效，砂砾、中细砂以及类似土壤中的污染物更容易被清洗出来，而粘性土等小粒径级别土壤中的污染物则较难清洗。现有的淋洗设备普遍存在土壤质地适用性差、可修复污染物单一、淋洗设备***庞杂、操作强度高、耗水量及排水量大等问题。
发明内容
本发明的主要目的在于针对土壤异位淋洗在小粒径级别土壤污染修复上的不足，提供一种能够适用于不同污染物类型、不同粒径级别土壤修复的异位淋洗成套设备。
本发明的目的是这样实现的：
一种土壤异位淋洗修复成套设备，其特征在于：包括依次设置的湿式筛分机构、螺旋分级机构、淋洗修复机构、废水处理机构及废水回收利用机构，污染土壤经由湿式筛分机构与螺旋分级及淋洗修复机构分离得出粗砾、细砾及清洁泥土形成土壤异位淋洗修复过程，从螺旋分级及淋洗修复机构输出的废水经过废水处理机构分离出污泥及处理水，处理水经过废水回收利用机构输送至湿式筛分机构或/和螺旋分级及淋洗修复机构形成废水循环回收利用。
在上述的一种土壤异位淋洗修复成套设备中，所述的湿式筛分机构的具体结构是：湿式振动筛筛网中后段设置有4组高压水喷头，其中前面3组喷头使用循环回收利用的处理水作为喷射水源；后面1组喷头使用清洁的自来水作为喷射水源，借助水力冲刷湿式振动筛筛网提高对土壤的破碎筛分效果并对筛网上粗砾的洗涤过程。
在上述的一种土壤异位淋洗修复成套设备中，所述的螺旋分级机构的具体结构是：包括位于湿式振动筛筛网下方的螺旋分级机，螺旋分级机的返砂口前设置高压水喷头，采用自来水作为水源对螺旋分级机分离出的细砾进行清水洗涤，分离出的污染土壤颗粒经由螺旋分级机的溢流口溢流至集液槽。
在上述的一种土壤异位淋洗修复成套设备中，所述的淋洗修复机构的具体结构是：包括通过渣浆泵与集液槽输送连接的淋洗搅拌槽，淋洗搅拌槽内设有搅拌机及可减少搅拌死角并强化混合反应效果的循环搅拌管，淋洗搅拌槽的输出口通过渣浆泵连接离心脱水机，在离心力作用下实现泥土脱水，可以有效实现对粉质粘土类常规脱水技术难以实现的细粒土壤的脱水，离心脱水机的清液输出口连接清液集液槽。
在上述的一种土壤异位淋洗修复成套设备中，所述的废水处理机构的具体结构是：包括连接清液集液槽的废水调节池，调节均质后的废水泵入废水反应池进行加药化学反应，废水反应池连接斜管沉淀池，斜管沉淀池经过泥水分离，输出上清液至废水回收利用机构，沉淀污泥排入至污泥收集池。
在上述的一种土壤异位淋洗修复成套设备中，所述的所述废水反应池包括pH调节单元格、化学反应单元格、混凝单元格及絮凝单元格，pH调节单元格、化学反应单元格、混凝单元格及絮凝单元格内均设有搅拌机并分别投加酸/碱、反应剂、混凝剂、絮凝剂，在搅拌机的作用下，药剂与废水充分混合接触，污染物在药剂作用下与废水分离，根据投加药剂的不同，此单元既可处理重金属污染物，又可处理有机污染物。
在上述的一种土壤异位淋洗修复成套设备中，所述的斜管沉淀池的沉淀污泥通过重力排入污泥收集池，随后由螺杆泵将收集污泥泵入所述板框压滤机进行污泥脱水，脱水后产生的泥饼作为危险废物外运处置。
在上述的一种土壤异位淋洗修复成套设备中，所述的废水回收利用机构的具体结构是：包括加药/出水池，加药/出水池分别连接回水罐及二次净化机构，根据加药/出水池内水质的不同，加药/出水池内的水可以直接溢流进入回用水罐作为淋洗喷射水源；或者进行加药沉淀处理或者化学氧化处理后经过泵加压输入二次净化机构进行二次净化。
在上述的一种土壤异位淋洗修复成套设备中，二次净化机构是：包括依次连接的砂滤罐和活性炭罐，活性炭罐连接至回用水罐。
本发明的工作流程如下：
(1)湿式筛分：湿式振动筛筛网中后段设置有4组高压水喷头，前面3组喷头使用淋洗废水处理后的回用水作为喷射水，而最后1组喷头使用清洁的自来水，借助水力冲刷作用破碎筛上大颗粒杂质以提高对土壤的破碎筛分效果并实现对筛上粗砾的清水洗涤。此阶段可实现土壤组分与回用水(含淋洗剂)的初步接触混合，同时将几乎不含污染物质的粗砾洗涤后直接排出，减少待处理污染土壤量。
(2)螺旋分级：湿式振动筛的过筛物料与冲洗水随重力下落至螺旋分级机，螺旋低速转动，对浆液充分搅拌，使土壤组分与回用水(含淋洗剂)进一步接触混合。经过重力沉降与螺旋提升，相对粗重的细砾从返砂口排出，更为细小的土壤颗粒则从溢流堰溢出。返砂口前同样设置高压水喷头，使用自来水对螺旋分级机分离出的细砾进行清水洗涤，将几乎不含污染物质的细砾洗涤后直接排出，进一步减少待处理污染土壤量。
(3)淋洗搅拌：土壤泥浆通过渣浆泵输送至淋洗搅拌槽，同时在淋洗搅拌槽中加入淋洗剂并充分搅拌反应，淋洗剂类型的选择根据土壤污染物种类不同而有所不同。淋洗搅拌过程选择较小液固比以减少淋洗废水的产生量，同时选择较长的停留时间，以克服小粒径级别土壤颗粒渗透性不强的缺点，使淋洗剂能与污染物充分混合。淋洗搅拌槽除搅拌机外设有循环搅拌管，减少搅拌死角并强化混合反应效果。
(4)离心脱水：经过淋洗搅拌反应后土壤污染物有效的从固相转移至了液相，混合泥浆通过渣浆泵输送进入离心脱水机，在高速旋转的离心力作用下实现有效的泥土脱水，清液排入后续废水处理单元，脱水泥土则可作为清洁土他用。选择离心脱水机可以有效实现对粉质粘土类常规脱水技术难以实现的细粒土壤的脱水。
(5)废水处理：离心脱水机的脱水清液通过泵输送至废水调节池，经过调节均质后泵入废水反应池进行加药反应，废水反应池出水重力流入斜管沉淀池，经过泥水分离，上清液流入加药/出水池，沉淀污泥排入污泥收集池。根据投加药剂的不同，此废水处理单元既可处理重金属污染物，又可处理有机污染物。
(6)废水回用：根据水质不同和排水去向，加药/出水池出水可以直接溢流进入回用水罐回用于土壤淋洗***并有效利用残余在出水中的淋洗剂；亦可进一步加药处理后经过泵加压，通过砂滤罐和活性炭罐过滤后再回流入回用水罐回用于土壤淋洗***或者纳管排放。根据投加药剂的不同，此单元同样既可处理重金属污染物，又可处理有机污染物，而且可以通过砂滤和活性炭过滤工段实现废水的深度处理。
(7)污泥处理：斜管沉淀池的沉淀污泥通过重力排入污泥收集池，随后由螺杆泵将收集污泥泵入板框压滤机进行污泥脱水，脱水后产生的泥饼作为危险废物外运处置。
本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：
(1)使用简单、可靠、方便的湿式筛分与螺旋分级设备，将土壤组分根据粒径进行区分，排出几乎不含污染物质并经过洗涤的粗砾与细砾，减少了土壤淋洗处理总量，同时在分级过程中预先实现了其它细小的土壤颗粒与回用水(含淋洗剂)的混合形式与接触时间。
(2)在湿式筛分与螺旋分级设备的出砂口均集成了自来水洗涤装置，可以实现***分离出的粗砾和细砾的洗涤功能，有效去除其上残留的微量污染物，确保环境安全，同时减少了***的复杂程度。
(3)使用较长停留时间的淋洗搅拌槽，克服小粒径级别土壤颗粒渗透性不强的缺点，使淋洗剂与污染物充分混合。淋洗搅拌槽除搅拌机外还设有循环搅拌管，减少搅拌死角并强化混合反应效果。
(4)使用离心脱水机进行淋洗土壤脱水。对过滤性差，粘度高的粘性土类土壤，离心脱水机同样可以实现快速脱水。
(5)配套的废水处理装置适用范围广、操作弹性大，既可处理含重金属废水，又可处理含有机物废水，处理后废水既可直接回用于淋洗***并利用残余的淋洗剂有效成分，又可将废水进行深度处理后回用或者纳管排放，确保整个淋洗***既可使适用于有机污染土壤的修复，又可适用于重金属污染土壤的修复，并且可以降低耗水量和废水排放量。
因此，本发明不仅可适用于重金属和/或有机污染土壤的修复以及不同粒径级别土壤的异位淋洗修复，并且具有适用范围广、减量效果好、修复效果稳定、操作运行简便、耗水量小、废水回用率高等优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步描述：参见图1，
一种土壤异位淋洗修复成套设备，包括依次设置的湿式筛分机构、螺旋分级机构、淋洗修复机构、废水处理机构及废水回收利用机构，污染土壤经由湿式筛分机构与螺旋分级及淋洗修复机构分离得出粗砾、细砾及清洁泥土形成土壤异位淋洗修复过程，从螺旋分级及淋洗修复机构输出的废水经过废水处理机构分离出污泥及处理水，处理水经过废水回收利用机构输送至湿式筛分机构或/和螺旋分级及淋洗修复机构形成废水循环回收利用。
待处理污染土壤通过进料带式输送机1输送至湿式振动筛2，筛面截留的大颗粒杂质通过4组高压喷头进行破碎和清洗(前3组采用淋洗回用水，最后1组使用自来水)，清洗后筛上留下的粗砾由粗砾带式输送机3输送至粗砾暂存区后综合利用。湿式振动筛2下方设置集料斗4，将过筛物料与冲洗水归并收集至螺旋分级机5，经过重力沉降与螺旋提升，相对粗重的细砾从返砂口排出，通过细砾带式输送机6输送至细砾暂存区后综合利用，出砂口同样采样清水洗涤，更为细小的土壤颗粒则从溢流堰溢出至溢流液集液槽7。
溢流液集液槽7中的土壤浆液通过淋洗进料渣浆泵8输送至淋洗搅拌槽9，同时在淋洗搅拌槽9中加入淋洗剂并搅拌反应。经过搅拌反应的混合泥浆通过脱水进料渣浆泵10输送至离心脱水机11，混合泥浆在离心力作用下实现泥土脱水，脱水泥土卸料后通过脱水泥土带式输送机12输送至脱水泥土暂存区后作为清洁土使用。
离心脱水机11的脱水产生的清液经过清液集液槽13收集，通过清液提升泵14输送至废水调节池15，经过调节均质后的废水，通过废水提升泵16提升至废水反应池17进行加药反应，废水反应池出水重力流入斜管沉淀池18，经过泥水分离，上清液流入加药/出水池19，沉淀污泥排入污泥收集池21。
根据水质不同，加药/出水池19出水可以直接溢流进入回用水罐20回用于土壤淋洗***；亦可进一步加药处理后经过强化处理加压泵26加压，通过砂滤罐27和活性炭罐28过滤后回流入回用水罐20回用于土壤淋洗***或者纳管排放。污泥收集池21中污泥通过污泥输送泵22将收集污泥泵入板框压滤机23进行污泥脱水，脱水后产生的泥饼作为危险废物外运处置，压滤液则重力流入压滤液集液槽24并通过压滤液提升泵25提升至废水调节池15进行处理。湿式振动筛2、螺旋分级机5中物料洗涤所用自来水来自自来水罐29。
以下实施例对本发明作进一步说明。在本实施例中各主要设备的规格如下表所示：
将该成套设备用于某重金属污染场地的土壤异位淋洗修复，场地面积约20000平方米，待淋洗处理总土方量28000m3，污染土壤以粉质粘土为主，主要污染指标为重金属镉(Cd)、镍(Ni)、锌(Zn)。
经过45天试运行，设备每天运行20小时，该成套设备达到3m3/hr设计处理能力，污染土壤经过分级、淋洗、脱水后，主要污染指标均低于修复目标值，修复效果稳定。淋洗废水回用率达80％以上，每日补充自来水主要用于粗砾、细砾的洗涤。
污染土壤主要污染指标的修复前数值、修复目标值和修复后数值如下表所示：
上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种土壤异位淋洗修复成套设备，其特征在于：包括依次设置的湿式筛分机构、螺旋分级机构、淋洗修复机构、废水处理机构及废水回收利用机构，污染土壤经由湿式筛分机构与螺旋分级及淋洗修复机构分离得出粗砾、细砾及清洁泥土形成土壤异位淋洗修复过程，从螺旋分级及淋洗修复机构输出的废水经过废水处理机构分离出污泥及处理水，处理水经过废水回收利用机构输送至湿式筛分机构或/和螺旋分级及淋洗修复机构形成废水循环回收利用。
2.根据权利要求1所述的一种土壤异位淋洗修复成套设备，其特征在于：所述的湿式筛分机构的具体结构是：湿式振动筛筛网中后段设置有4组高压水喷头，其中前面3组喷头使用循环回收利用的处理水作为喷射水源；后面1组喷头使用清洁的自来水作为喷射水源，借助水力冲刷湿式振动筛筛网提高对土壤的破碎筛分效果并对筛网上粗砾的洗涤过程。
3.根据权利要求1所述的一种土壤异位淋洗修复成套设备，其特征在于：所述的螺旋分级机构的具体结构是：包括位于湿式振动筛筛网下方的螺旋分级机，螺旋分级机的返砂口前设置高压水喷头，采用自来水作为水源对螺旋分级机分离出的细砾进行清水洗涤，分离出的污染土壤颗粒经由螺旋分级机的溢流口溢流至集液槽。
4.根据权利要求1所述的一种土壤异位淋洗修复成套设备，其特征在于：所述的淋洗修复机构的具体结构是：包括通过渣浆泵与集液槽输送连接的淋洗搅拌槽，淋洗搅拌槽内设有搅拌机及可减少搅拌死角并强化混合反应效果的循环搅拌管，淋洗搅拌槽的输出口通过渣浆泵连接离心脱水机，在离心力作用下实现泥土脱水，可以有效实现对粉质粘土类常规脱水技术难以实现的细粒土壤的脱水，离心脱水机的清液输出口连接清液集液槽。
5.根据权利要求1所述的一种土壤异位淋洗修复成套设备，其特征在于：所述的废水处理机构的具体结构是：包括连接清液集液槽的废水调节池，调节均质后的废水泵入废水反应池进行加药化学反应，废水反应池连接斜管沉淀池，斜管沉淀池经过泥水分离，输出上清液至废水回收利用机构，沉淀污泥排入至污泥收集池。
6.根据权利要求5所述的一种土壤异位淋洗修复成套设备，其特征在于：所述的所述废水反应池包括pH调节单元格、化学反应单元格、混凝单元格及絮凝单元格，pH调节单元格、化学反应单元格、混凝单元格及絮凝单元格内均设有搅拌机并分别投加酸/碱、反应剂、混凝剂、絮凝剂，在搅拌机的作用下，药剂与废水充分混合接触，污染物在药剂作用下与废水分离，根据投加药剂的不同，此单元既可处理重金属污染物，又可处理有机污染物。
7.根据权利要求5所述的一种土壤异位淋洗修复成套设备，其特征在于：所述的斜管沉淀池的沉淀污泥通过重力排入污泥收集池，随后由螺杆泵将收集污泥泵入所述板框压滤机进行污泥脱水，脱水后产生的泥饼作为危险废物外运处置。
8.根据权利要求1所述的一种土壤异位淋洗修复成套设备，其特征在于：所述的废水回收利用机构的具体结构是：包括加药/出水池，加药/出水池分别连接回水罐及二次净化机构，根据加药/出水池内水质的不同，加药/出水池内的水可以直接溢流进入回用水罐作为淋洗喷射水源；或者进行加药沉淀处理或者化学氧化处理后经过泵加压输入二次净化机构进行二次净化。
9.根据权利要求8所述的一种土壤异位淋洗修复成套设备，其特征在于：二次净化机构是：包括依次连接的砂滤罐和活性炭罐，活性炭罐连接至回用水罐。
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