CN107321779A - 一种有机物污染土壤湿法修复装置及工艺 - Google Patents

一种有机物污染土壤湿法修复装置及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及土壤修复技术领域，具体是一种有机物污染土壤湿法修复装置及工艺，主要工艺是将污染土壤与含药剂的水溶液混合，通过机械搅拌形成流动状态的泥浆，使污染土壤颗粒充分分散，药剂与吸附于土壤颗粒表面的有机物进行化学反应，有效清除水和土壤中的有机污染物，通过水土分离，还原为含水率低清洁无污染的土壤，达到修复污染土壤的目的。本发明修复彻底，工艺简单，成本低，施工效率高，适用范围广。

Description

一种有机物污染土壤湿法修复装置及工艺
[技术领域]
本发明涉及土壤修复技术领域，具体是一种有机物污染土壤湿法修复装置及工艺。
[背景技术]
中国土壤污染已对土地资源可持续利用与农产品生态安全构成威胁。全国受有机污染物污染的农田已达3600万公顷，污染物类型包括石油类、多环芳烃、农药、有机氯等；因油田开采造成的严重石油污染土地面积达1万公顷，石油炼化业也使大面积土地受到污染。中国的污染土壤即将进入一个快速、全面的治理时期。土壤修复技术归纳起来，常用的处理方法见下表：
污染土壤化学修复中常用的是淋洗和氧化修复，土壤修复一般以异位修复为主，原位修复为辅。
异位修复传统搅拌方法是将污染土壤机械破碎成泥块后混合药剂进行搅拌，因现场土壤中都有一定的含水率，粘性土一般不能完全被破碎，这样就不能保证药剂与土壤完全混合，影响污染土壤的修复效果。
[发明内容]
本发明的目的就是为了解决上述问题，设计一种有机物污染土壤湿法修复装置及工艺，将污染土壤与含药剂的水溶液混合，通过机械搅拌形成流动状态的泥浆，使污染土壤颗粒充分分散，药剂与吸附于土壤颗粒表面的有机物进行化学反应，有效清除水和土壤中的有机污染物，通过水土分离，还原为含水率低清洁无污染的土壤。
所述有机物污染土壤湿法修复工艺，具体方法步骤如下：
(1)污染土壤筛分破碎：将污染土壤挖出，对污染土壤进行筛分破碎，并清除建筑垃圾或其他块状污染物，对污染土体进行现场检测，确定药剂的类型和用量；
(2)泥浆搅拌：将污染土壤加入第一泥浆搅拌筒中，加入含药剂的水溶液进行第一次搅拌，形成泥浆，泥浆比重控制在1.05～1.5g/cm3之间；
(3)二次搅拌：将第一次搅拌后的污染土壤加入第二泥浆搅拌筒中，并第二次加入药剂，持续搅拌，增加药剂与泥浆的搅拌均匀度；
(4)雾化搅拌：通过雾化泵进行搅拌，降低粘土颗粒粒径，提高粘土颗粒分散度，添加药剂，确保有机污染物全部清除，雾化搅拌后进行泥浆抽样检测，根据抽样检测结果调整反应时间或药剂用量；
(5)水土分离：抽样检测结果合格后，在泥浆中加入絮凝剂，将泥浆进行水土分离；
(6)水土分离后得到的水体和土体分别存放，并进行验收检验；
所述的药剂包括有机污染物氧化修复剂，有机污染物氧化修复剂包括过氧化氢、芬顿试剂、高锰酸钾或过硫酸盐。
所述的步骤(2)中的泥浆比重控制在1.05～1.5g/cm3之间，所述的步骤(2)(3)(4)中的反应(搅拌)时间不小于10min。
所述的搅拌过程中的搅拌形式为立式搅拌、卧式搅拌或射流搅拌，所述水土分离采用板式压滤、带式压滤或叠螺式压滤的方法，水土分离后得到的土体的含水率不大于50％。
将验收检验合格的土体进行资源利用，将验收检验合格的水体作为步骤(2)中的清水进行循环利用或排放。
一种应用于所述有机物污染土壤湿法修复工艺的修复装置，包括一级泥土化学处理搅拌单元、二级泥浆化学处理搅拌单元、三级泥土化学处理搅拌单元、管道混合器、污染土传输带、水土分离单元和水体回流管路，一级泥土化学处理搅拌单元包括第一泥浆搅拌筒，第一泥浆搅拌筒内设有搅拌装置，第一泥浆搅拌筒上设有第一加料口、第二加料口和第一物料出口，污染土传输带一端连通第一加料口，污染土传输带另一端上设有筛分破碎装置，第一加料口上还设有第一修复剂添加机构，二级泥浆化学处理搅拌单元包括第二泥浆搅拌筒，第二泥浆搅拌筒内设有搅拌装置，第二泥浆搅拌筒上设有第三加料口、第四加料口和第二物料出口，第一泥浆搅拌筒的第一物料出口通过管道与第二泥浆搅拌筒的第四加料口连接，第二泥浆搅拌筒的第三加料口上设有第二修复剂添加机构，三级泥土化学处理搅拌单元包括第三泥浆搅拌筒，第三泥浆搅拌筒内设有搅拌装置，第三泥浆搅拌筒上设有第五加料口、第六加料口和第三物料出口，第二泥浆搅拌筒内的第二物料出口通过管道和乳化泵连接第三泥浆搅拌筒的第六加料口，第三泥浆搅拌筒的第五加料口上设有第三修复剂添加机构，第三泥浆搅拌筒的第三物料出口通过管道连接管道混合器一端，管道混合器另一端通过管道连接水土分离单元，管道混合器又一端通过管道连接絮凝剂搅拌筒，水土分离单元设有泥土出口和水体出口，水体出口通过水体回流管路连接第一泥浆搅拌筒的第二加料口。
所述水体回流管路(7)上设有水体再生机构(8)，所述的第一泥浆搅拌筒、第二泥浆搅拌筒、第三泥浆搅拌筒为立式或卧式泥浆搅拌筒，第一加料口(21)设置在第一泥浆搅拌筒 (2)的顶部，第二加料口(22)设置在第一泥浆搅拌筒(2)的侧面上部，第一物料出口(23) 设置在第一泥浆搅拌筒(2)的底部。
修复装置还包括污染土壤输送单元，污染土壤输送单元包括污染土传输带(1)，所述的污染土传输带(1)的一端设置泥浆搅拌单元的第一加料口(21)的上方，另一端设置在筛分破碎单元(9)的下方，所述的污染土壤输送单元还包括污染土壤计量料斗，所述的污染土壤计量料斗设置在污染土传输带(1)和第一加料口(21)之间或设置在污染土传输带(1)的另一端的上方，第一、第二、第三泥浆搅拌筒的侧壁下部均设有至少一个泥浆取样口。
所述修复装置还包括水土分离单元，所述水土分离单元包括泥水分离机(6)，所述的泥水分离机(6)为带式压滤泥水分离机或板式压滤泥水分离机或叠螺式泥水分离机，水体回流管路(7)连接在泥水分离机(6)的水体出口与第二、第四、第六加料口(22)之间，所述的水土分离单元还包括设置在三级泥土化学处理搅拌单元和泥水分离机(6)之间的土体絮凝组件，所述的土体絮凝组件包括絮凝剂加料机构和多节连用的管道混合器(5)，所述的絮凝剂加料机构为三筒一体式絮凝剂加料机构，包括依次连接的配料搅拌筒(41)、熟化搅拌筒(42) 和成药存储搅拌筒(43)，所述的配料搅拌筒(41)上设有清水进口和絮凝剂进料口，成药存储搅拌筒(43)与设置在各节管道混合器(5)上的药剂添加口(51)分别连接，所述的第一、第二、第三修复剂添加机构包括至少一个架设在第一、第三、第五加料口的土壤修复剂计量添加器，所述的土壤修复剂计量添加器包括计量泵式土壤修复剂添加器或称量斗式土壤修复剂添加器。
本发明同现有技术相比，其优点在于：
(1)能彻底清除土壤中的污染物，污染土壤以泥浆的形式与药剂接触，分散均匀，取样检测的可靠性更高，能够避免由于抽样带来的修复不彻底的问题。
(2)工艺简单，采用泥浆搅拌设备和一般的水土分离设备就可以施工，而且易实现连续化修复。
(3)施工成本低，污染土壤以泥浆的形式与药剂接触，作用更加充分，药剂利用率更高，能有效减小药剂的使用量，水体重复利用率高，能大量节省水资源。
(4)施工效率高，可通过提高搅拌机转速等方法提高工效，减少修复时间。
(5)适用范围广，能用于有机物污染土壤的原地异位氧化和淋洗修复，污染土可以是砂性土，也可以是粘性土。
[附图说明]
图1是本发明实施例中流程示意图。
图2是本发明实施例中各组成部分节后示意图。
如图所示，图中：1污染土传输带，11第二泥浆搅拌筒，12第三泥浆搅拌筒，2第一泥浆搅拌筒，21第一加料口，22第二加料口，23第一物料出口，24第四加料口，25第三加料口，26第二物料出口，27第六加料口，28第五加料口，29第三物料出口，31第一修复剂添加机构，32第二修复剂添加机构，33第三修复剂添加机构，41配料搅拌筒，42熟化搅拌筒， 43成药存储搅拌筒，5管道混合器，51药剂添加口，6泥水分离机，7水体回流管路，8水体再生机构，9筛分破碎装置。
[具体实施方式]
下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1，一种原地异位有机物污染土壤湿法修复工艺，包括以下步骤：
(1)污染土壤筛分破碎：将污染土壤挖出，对污染土壤进行筛分破碎，并清除建筑垃圾等块状污染物，对污染土体进行现场检测，根据现场检测结果，确定药剂的类型和用量；
(2)泥浆搅拌：将污染土壤加入泥浆搅拌筒中，加入含药剂的水溶液进行第一次搅拌，形成泥浆，泥浆比重控制在1.05～1.5g/cm3之间；
(3)二次搅拌：视污染情况第二次加入药剂，并持续搅拌，增加药剂与泥浆的搅拌均匀度。
(4)乳化、搅拌：通过乳化泵使泥浆乳化，降低粘土颗粒粒径，提高粘土颗粒分散度，并视情况添加药剂进行搅拌，确保有机污染物全部清除。乳化搅拌后进行泥浆抽样检测，根据抽样检测结果调整反应时间或药剂用量；
(5)水土分离：抽样检测结果合格后，在泥浆中加入絮凝剂，将泥浆进行水土分离；
(6)水土分离后得到的水体和土体分别存放，并进行验收检验。验收合格后的土体进行资源化利用，如制成广场砖、填土、绿化用土等。
作为优选的技术方案，步骤(1)中将污染土壤挖出后，置于铺有防渗膜的临时存放点，并在将其加入泥浆搅拌筒前，进行破碎。
作为优选的技术方案，所述的药剂包括有机污染物氧化修复剂。
作为优选的技术方案，所述的有机污染物氧化修复剂包括过氧化氢、芬顿试剂、高锰酸钾或过硫酸盐；。
作为优选的技术方案，所述的步骤(2)中的泥浆比重控制在1.05-1.5g/cm3之间。
作为进一步优选的技术方案，所述的步骤(2)中的泥浆比重控制在1.05-1.5g/cm3之间。有利于粘土颗粒充分分散，药剂能与粘土颗粒附着的有害有机物充分反应，彻底清除污染物。比重过小，影响处理效率，比重过大，不利于土体颗粒分散，影响处理质量。
作为优选的技术方案，所述的搅拌过程中的所述的搅拌过程中的搅拌形式为立式搅拌、卧式搅拌或射流搅拌。通过强制搅拌泥浆，有利于粘土颗粒充分分散，药剂能与粘土颗粒附着的有害有机物充分反应，彻底清除污染物。
作为优选的技术方案，所述的步骤(3)中的反应时间不小于10min。
作为优选的技术方案，所述的水土分离采用板式压滤、带式压滤或叠螺式压滤的方法，水土分离后得到的土体的含水率不大于50％。
作为优选的技术方案，将验收检验合格的土体进行资源利用；将验收检验合格的水体作为步骤(2)中的清水进行循环利用或排放。
参见图2，一种污染土壤异位修复***，包括污染土壤输送单元、泥浆搅拌单元、化学处理搅拌单元及水土分离单元；泥浆搅拌单元和化学处理搅拌单元均包括一泥浆搅拌筒，泥浆搅拌筒上设有第一加料口21、第二加料口22和物料出口23；污染土壤输送单元与泥浆搅拌单元的第一加料口21连接；化学处理搅拌单元的第一加料口21设有修复剂添加机构，第二加料口22与泥浆搅拌单元的物料出口23连接，物料出口23与水土分离单元连接；水土分离单元与泥浆搅拌单元的第二加料口22之间连接有水体回流管路7。
参见图2，本实施例的泥浆搅拌筒为立式泥浆搅拌筒，第一加料口21设置在泥浆搅拌筒的顶部，第二加料口22设置在泥浆搅拌筒的侧面上部，物料出口23设置在泥浆搅拌筒的底部，通过采用现有的泥浆搅拌筒来降低成本，污染土壤输送单元包括污染土传输带1，污染土传送带1的一端设置泥浆搅拌单元的第一加料口21的上方，为了对加入泥浆搅拌单元的泥浆搅拌筒中的污染土壤进行更加精确的计量，本实施例中的污染土壤输送单元还包括污染土壤计量料斗，污染土壤计量料斗设置在污染土壤传送带1和泥浆搅拌单元的第一加料口21之间或设置在污染土壤传送带1的另一端的上方，为了方便对化学处理过程中取样，并保证取样尽可能的可靠性，化学处理搅拌单元的泥浆搅拌筒的侧壁的下部设有至少一个泥浆取样口。
参见图2，本实施例的修复剂添加机构包括至少一个架设在化学处理搅拌单元的第一加料口21处的土壤修复剂计量添加器，土壤修复剂计量添加器包括计量泵式土壤修复剂添加器或称量斗式土壤修复剂添加器。
参见图2，本实施例的水土分离单元包括泥水分离机6，泥水分离机6为带式压滤泥水分离机或板式压滤泥水分离机，水体回流管路7连接在泥水分离机6的水体出口与泥浆搅拌单元的第二加料口22之间。进一步的，为了提高泥水分离效果，水土分离单元还包括设置在化学处理搅拌单元和泥水分离机6之间的土体絮凝组件。本实施的土体絮凝组件包括絮凝剂加料机构和多节连用的管道混合器5，絮凝剂加料机构为三筒一体式絮凝剂加料机构，包括依次连接的配料搅拌筒41、熟化搅拌筒42和成药存储搅拌筒43，配料搅拌筒41上设有清水进口和絮凝剂进料口，成药存储搅拌筒43与设置在各节管道混合器5上的药剂添加口51分别连接。
参见图1，本发明对有机物的异位氧化修复实施例：
(1)首先用挖机将污染土壤挖除，存放在铺有防渗膜的临时堆放点，并对污染土壤进行现场检测；
(2)经简单筛分破碎后用挖机或输送带将土壤定量加入泥浆搅拌筒中，加入清水进行搅拌，泥浆比重控制在1.25-1.4g/cm3之间；
(3)根据污染的现场检测结果或修复方案要求，确定氧化剂的用量，氧化剂采用过氧化氢；
(4)将药剂输入泥浆搅拌筒搅拌，搅拌时间10分钟后，经土工实验室检测，粘土颗粒小于0.075mm；
(5)泥浆检测结果合格后，在泥浆中加入絮凝剂，使分散的粘土细颗粒絮凝成团状颗粒，然后输入水土分离装置进行水土分离，水土分离可采用板式压滤、带式压滤、叠螺式压滤等方法，泥浆水土分离后粘土的含水率不宜大于50％；
(6)分离后的土和水分别存放，并进行验收检验，检测结果合格后，修复后的土壤可进行资源化利用，用于制作成广场砖、筑路回填、绿化用土等，分离出的水可进行了循环利用，或达标后排放到城市排水管道。

Claims (10)

1.一种有机物污染土壤湿法修复工艺，其特征在于将污染土壤与含药剂的水溶液混合，通过机械搅拌形成流动状态的泥浆，使污染土壤颗粒充分分散，药剂与吸附于土壤颗粒表面的有机物进行化学反应，有效清除水和土壤中的有机污染物，通过水土分离，还原为含水率低清洁无污染的土壤。
2.如权利要求1所述一种有机物污染土壤湿法修复工艺，其特征在于所述工艺具体方法步骤如下：
(1)污染土壤筛分破碎：将污染土壤挖出，对污染土壤进行筛分破碎，并清除建筑垃圾或其他块状污染物，对污染土体进行现场检测，确定药剂的类型和用量；
(2)泥浆搅拌：将污染土壤加入第一泥浆搅拌筒中，加入含药剂的水溶液进行第一次搅拌，形成泥浆，泥浆比重控制在1.05～1.5g/cm3之间；
(3)二次搅拌：将第一次搅拌后的污染土壤加入第二泥浆搅拌筒中，并第二次加入药剂，持续搅拌，增加药剂与泥浆的搅拌均匀度；
(4)雾化搅拌：通过雾化泵进行搅拌，降低粘土颗粒粒径，提高粘土颗粒分散度，添加药剂，确保有机污染物全部清除，雾化搅拌后进行泥浆抽样检测，根据抽样检测结果调整反应时间或药剂用量；
(5)水土分离：抽样检测结果合格后，在泥浆中加入絮凝剂，将泥浆进行水土分离；
(6)水土分离后得到的水体和土体分别存放，并进行验收检验。
3.根据权利要求1所述的一种有机物污染土壤湿法修复工艺，其特征在于所述的药剂包括有机污染物氧化修复剂，有机污染物氧化修复剂包括过氧化氢、芬顿试剂、高锰酸钾或过硫酸盐。
4.根据权利要求1所述的一种有机物污染土壤湿法修复工艺，其特征在于所述的步骤(2)中的泥浆比重控制在1.05～1.5g/cm3之间，所述的步骤(2)(3)(4)中的反应搅拌时间不小于10min。
5.根据权利要求1所述的一种有机物污染土壤湿法修复工艺，其特征在于所述的搅拌过程中的搅拌形式为立式搅拌、卧式搅拌或射流搅拌，所述水土分离采用板式压滤、带式压滤或叠螺式压滤的方法，水土分离后得到的土体的含水率不大于50％。
6.根据权利要求1所述的一种有机物污染土壤湿法修复工艺，其特征在于将验收检验合格的土体进行资源利用，将验收检验合格的水体作为步骤(2)中的清水进行循环利用或排放。
7.一种应用于如权利要求1所述有机物污染土壤湿法修复工艺的修复装置，包括一级泥土化学处理搅拌单元、二级泥浆化学处理搅拌单元、三级泥土化学处理搅拌单元、管道混合器(5)、污染土传输带(1)、水土分离单元和水体回流管路(7)，其特征在于一级泥土化学处理搅拌单元包括第一泥浆搅拌筒(2)，第一泥浆搅拌筒(2)内设有搅拌装置，第一泥浆搅拌筒(2)上设有第一加料口(21)、第二加料口(22)和第一物料出口(23)，污染土传输带(1)一端连通第一加料口(21)，污染土传输带(1)另一端上设有筛分破碎装置(9)，第一加料口(21)上还设有第一修复剂添加机构(31)，二级泥浆化学处理搅拌单元包括第二泥浆搅拌筒(11)，第二泥浆搅拌筒(11)内设有搅拌装置，第二泥浆搅拌筒(11)上设有第三加料口(25)、第四加料口(24)和第二物料出口(26)，第一泥浆搅拌筒(2)的第一物料出口(3)通过管道与第二泥浆搅拌筒(11)的第四加料口(24)连接，第二泥浆搅拌筒(11)的第三加料口(25)上设有第二修复剂添加机构(32)，三级泥土化学处理搅拌单元包括第三泥浆搅拌筒(12)，第三泥浆搅拌筒(12)内设有搅拌装置，第三泥浆搅拌筒(12)上设有第五加料口(28)、第六加料口(27)和第三物料出口(29)，第二泥浆搅拌筒(11)内的第二物料出口(26)通过管道和乳化泵连接第三泥浆搅拌筒(12)的第六加料口(27)，第三泥浆搅拌筒(12)的第五加料口(28)上设有第三修复剂添加机构(33)，第三泥浆搅拌筒(12)的第三物料出口(29)通过管道连接管道混合器(5)一端，管道混合器(5)另一端通过管道连接水土分离单元，管道混合器(5)又一端通过管道连接絮凝剂搅拌筒，水土分离单元设有泥土出口和水体出口，水体出口通过水体回流管路(7)连接第一泥浆搅拌筒(2)的第二加料口(22)。
8.根据权利要求7所述的修复装置，其特征在于所述水体回流管路(7)上设有水体再生机构(8)，所述的第一泥浆搅拌筒、第二泥浆搅拌筒、第三泥浆搅拌筒为立式或卧式泥浆搅拌筒，第一加料口(21)设置在第一泥浆搅拌筒(2)的顶部，第二加料口(22)设置在第一泥浆搅拌筒(2)的侧面上部，第一物料出口(23)设置在第一泥浆搅拌筒(2)的底部。
9.根据权利要求7所述的修复装置，其特征在于所述修复装置还包括污染土壤输送单元，污染土壤输送单元包括污染土传输带(1)，所述的污染土传输带(1)的一端设置泥浆搅拌单元的第一加料口(21)的上方，另一端设置在筛分破碎单元(9)的下方，所述的污染土壤输送单元还包括污染土壤计量料斗，所述的污染土壤计量料斗设置在污染土传输带(1)和第一加料口(21)之间或设置在污染土传输带(1)的另一端的上方，第一、第二、第三泥浆搅拌筒的侧壁下部均设有至少一个泥浆取样口。
10.根据权利要求7所述的修复装置，其特征在于所述修复装置还包括水土分离单元，所述水土分离单元包括泥水分离机(6)，所述的泥水分离机(6)为带式压滤泥水分离机或板式压滤泥水分离机或叠螺式泥水分离机，水体回流管路(7)连接在泥水分离机(6)的水体出口与第二、第四、第六加料口(22)之间，所述的水土分离单元还包括设置在三级泥土化学处理搅拌单元和泥水分离机之间的土体絮凝组件，所述的土体絮凝组件包括絮凝剂加料机构和多节连用的管道混合器，所述的絮凝剂加料机构为三筒一体式絮凝剂加料机构，包括依次连接的配料搅拌筒(41)、熟化搅拌筒(42)和成药存储搅拌筒(43)，所述的配料搅拌筒(41)上设有清水进口和絮凝剂进料口，成药存储搅拌筒(43)与设置在各节管道混合器(5)上的药剂添加口(51)分别连接，所述的第一、第二、第三修复剂添加机构包括至少一个架设在第一、第三、第五加料口的土壤修复剂计量添加器，所述的土壤修复剂计量添加器包括计量泵式土壤修复剂添加器或称量斗式土壤修复剂添加器。
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