本發(fā)明涉及土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用秸稈來修復(fù)有機(jī)物-重金屬復(fù)合污染土壤的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著我國城市化進(jìn)程的快速發(fā)展以及產(chǎn)業(yè)布局的調(diào)整，多數(shù)大中城市老城區(qū)的大批化工、冶煉、電鍍等企業(yè)搬遷或關(guān)閉，由于這些企業(yè)設(shè)備陳舊、工業(yè)“三廢”處理技術(shù)不完善，導(dǎo)致遺留了大片重污染場(chǎng)地。這些重污染場(chǎng)地大多存在高濃度的重金屬和有機(jī)物的復(fù)合污染。

土壤復(fù)合污染，指的是兩種或兩種以上污染物共存于土壤中，同時(shí)污染物的濃度超過國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或已達(dá)到影響土壤環(huán)境質(zhì)量水平。土壤復(fù)合污染的形式多種多樣，包括有機(jī)復(fù)合污染、無機(jī)復(fù)合污染以及有機(jī)和無機(jī)復(fù)合污染等。

在土、水環(huán)境中，單一的污染是很少的，絕大多數(shù)污染是多種污染物質(zhì)共存所造成的復(fù)合污染。但國內(nèi)外有關(guān)研究大多只涉及單一污染物的環(huán)境效應(yīng)，對(duì)多種污染物質(zhì)所形成的環(huán)境復(fù)合污染效應(yīng)及其機(jī)理的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。有機(jī)污染物和重金屬在性質(zhì)上存在極大的差異，導(dǎo)致開展有機(jī)污染物與重金屬之間復(fù)合污染效應(yīng)和機(jī)理的研究還存在一定的難度。

對(duì)于復(fù)合污染土壤，多針對(duì)重金屬和有機(jī)物分別進(jìn)行土壤修復(fù)處理。目前，可采用化學(xué)淋洗法和熱修復(fù)技術(shù)等化學(xué)修復(fù)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)污染土壤中復(fù)合污染物的脫除。其中，采用化學(xué)淋洗法時(shí)，由于重金屬與有機(jī)物差異較大，單一洗脫劑在同時(shí)洗脫重金屬和有機(jī)物時(shí)，存在一定局限，對(duì)土質(zhì)也有一定的要求，并且洗脫液需要進(jìn)一步處理。當(dāng)采用熱脫附技術(shù)時(shí)，可以有效的去除揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)污染物及部分易揮發(fā)的汞、砷，但是大多數(shù)重金屬無法去除。而生物修復(fù)處理成本低，適用于大面積的有機(jī)物-重金屬污染土壤修復(fù)，但是處理周期長(zhǎng)，對(duì)土壤的條件有一定的要求，大多用于低濃度污染的土壤。

綜上，目前缺少可用于有機(jī)物-重金屬復(fù)合污染土壤修復(fù)的成熟的應(yīng)用技術(shù)，國外研究的復(fù)合污染同時(shí)修復(fù)往往需要將兩種或兩種以上的技術(shù)進(jìn)行組合，存在處理成本高、施工復(fù)雜的問題，難以進(jìn)行大規(guī)模推廣。

現(xiàn)有技術(shù)一公開了一種淋洗修復(fù)重金屬-有機(jī)物復(fù)合污染土壤的方法，其淋洗液可同時(shí)修復(fù)重金屬-有機(jī)物復(fù)合污染的土壤，但是淋洗液?jiǎn)我?，只能絡(luò)合部分重金屬，對(duì)有機(jī)污染物的淋洗率比較低，淋洗液消耗量大，淋洗后的廢液仍需進(jìn)一步處理。

現(xiàn)有技術(shù)二公開了一種污染土壤的異位熱脫附處理方法，該方法對(duì)于揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)物的去除率可穩(wěn)定在95％以上，但是對(duì)重金屬污染土壤(汞除外)無法修復(fù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明旨在提供一種利用秸稈來修復(fù)有機(jī)物-重金屬復(fù)合污染土壤的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明解決了有機(jī)污染物和重金屬污染同時(shí)修復(fù)的技術(shù)問題，工藝流程簡(jiǎn)單，反應(yīng)迅速。

本發(fā)明提供了一種利用秸稈修復(fù)有機(jī)物-重金屬復(fù)合污染土壤的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括混合裝置、熱脫附爐；

所述混合裝置包括秸稈入口、污染土壤入口、混合物出口；

所述熱脫附爐包括混合物入口、高溫油氣出口、潔凈土壤出口，所述混合物入口與所述混合裝置的混合物出口連接。

進(jìn)一步的，所述熱脫附爐中具有蓄熱式燃?xì)廨椛涔埽鲂顭崾饺細(xì)廨椛涔芪挥谒鰺崦摳綘t的爐壁上；

所述熱脫附爐上還設(shè)置有可燃?xì)馊肟?、助燃?xì)馊肟凇煔獬隹凇?/p>

上述的系統(tǒng)中，進(jìn)一步包括燃燒室，所述燃燒室包括高溫油氣入口、高溫?zé)煔獬隹冢龈邷赜蜌馊肟谂c所述熱脫附爐的高溫油氣出口連接。

上述的系統(tǒng)中，進(jìn)一步包括秸稈破碎單元，該秸稈破碎單元由破碎裝置、振動(dòng)篩構(gòu)成；

所述秸稈破碎單元具有原料入口、秸稈出口，所述秸稈出口與所述混合裝置的秸稈入口連接。

上述的系統(tǒng)中，進(jìn)一步包括污染土壤預(yù)處理單元，該污染土壤預(yù)處理單元由破碎裝置、振動(dòng)篩、烘干裝置構(gòu)成；

所述污染土壤預(yù)處理單元具有原料入口、高溫?zé)煔馊肟?、污染土壤出口、低溫?zé)煔獬隹冢鑫廴就寥莱隹谂c所述混合裝置的污染土壤入口連接，所述高溫?zé)煔馊肟谂c所述燃燒室的高溫?zé)煔獬隹谶B接。

上述的系統(tǒng)中，進(jìn)一步包括生物處理裝置，所述生物處理裝置包括低溫?zé)煔馊肟?、凈化煙氣出口，所述低溫?zé)煔馊肟谂c所述污染土壤預(yù)處理單元的低溫?zé)煔獬隹谶B接。

本發(fā)明還提供了一種利用上述系統(tǒng)來修復(fù)有機(jī)物-重金屬復(fù)合污染土壤的方法，所述方法包括以下步驟：

步驟A、混合：將污染土壤和秸稈分別送入所述混合裝置中進(jìn)行混合，得到混合物；

步驟B、熱脫附：將所述混合物經(jīng)由所述熱脫附爐的混合物入口送入所述熱脫附爐中，在T溫度下進(jìn)行熱脫附反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為t，得到高溫油氣、潔凈土壤。

上述修復(fù)有機(jī)物-重金屬復(fù)合污染土壤的方法中，所述反應(yīng)溫度T設(shè)為300～800℃，所述反應(yīng)時(shí)間t設(shè)為30～60min。

上述修復(fù)有機(jī)物-重金屬復(fù)合污染土壤的方法中，在所述步驟A之前還包括步驟：將污染土壤原料送入所述污染土壤預(yù)處理單元中，經(jīng)過其中所述破碎裝置和振動(dòng)篩的破碎和篩選后，得到粒徑＜5㎝的污染土壤，然后經(jīng)由烘干裝置烘干至所述污染土壤的含水率＜25wt％；

將秸稈原料送入所述秸稈破碎單元中，經(jīng)過其中所述破碎裝置和振動(dòng)篩的破碎和篩選后，得到粒徑≤8㎜的秸稈。

上述修復(fù)有機(jī)物-重金屬復(fù)合污染土壤的方法中，所述步驟B中產(chǎn)生的高溫油氣經(jīng)由所述高溫油氣入口送入所述燃燒室中，燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔猓龈邷責(zé)煔廨斔椭了鑫廴就寥李A(yù)處理單元的烘干裝置中，對(duì)所述污染土壤進(jìn)行烘干，得到低溫?zé)煔?，所述低溫?zé)煔廨斔椭了錾锾幚硌b置中，得到凈化煙氣。

本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物秸稈和有機(jī)物-重金屬復(fù)合污染土壤的同時(shí)處理，利用秸稈熱解產(chǎn)生的高溫油氣燃燒所釋放的熱量，對(duì)污染土壤進(jìn)行烘干處理。

秸稈和有機(jī)物-重金屬復(fù)合污染土壤在熱脫附爐中進(jìn)行熱解的過程中，相對(duì)料床靜止。蓄熱式燃?xì)廨椛涔苤械臒煔馀c熱脫附爐中的氣氛完全隔離，避免反應(yīng)產(chǎn)物的二次污染。

本發(fā)明的系統(tǒng)和方法既實(shí)現(xiàn)了熱量的回收利用，又可達(dá)到節(jié)能減排的目的，適用于各種土壤類型的修復(fù)處理。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中利用秸稈來修復(fù)有機(jī)物-重金屬復(fù)合污染土壤的方法流程示意圖。

圖2是本發(fā)明中利用秸稈來修復(fù)有機(jī)物-重金屬復(fù)合污染土壤的系統(tǒng)示意圖。

附圖中的附圖標(biāo)記如下：

1、污染土壤預(yù)處理單元；1＇、秸稈破碎單元；2、混合裝置；3、熱脫附爐；4、燃燒室；5、生物處理裝置。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說明的目的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。

本發(fā)明提供了一種利用秸稈修復(fù)有機(jī)物-重金屬復(fù)合污染土壤的系統(tǒng)。如圖2所示，該系統(tǒng)包括污染土壤預(yù)處理單元1、秸稈破碎單元1＇、混合裝置2、熱脫附爐3、燃燒室4、生物處理裝置5。該系統(tǒng)中各裝置的連接關(guān)系如下：

污染土壤預(yù)處理單元1由破碎裝置、振動(dòng)篩、烘干裝置構(gòu)成。污染土壤預(yù)處理單元1具有原料入口、高溫?zé)煔馊肟?、污染土壤出口、低溫?zé)煔獬隹?。其中，高溫?zé)煔馊肟诤偷蜏責(zé)煔獬隹谖挥诤娓裳b置上。

秸稈破碎單元1＇由破碎裝置、振動(dòng)篩構(gòu)成。秸稈破碎單元1＇具有原料入口、秸稈出口。

混合裝置2具有秸稈入口、污染土壤入口、混合物出口。其中，秸稈入口與秸稈破碎單元1＇的秸稈出口連接，污染土壤入口與污染土壤預(yù)處理單元1的污染土壤出口連接，

熱脫附爐3具有混合物入口、高溫油氣出口、潔凈土壤出口。其中，混合物入口與混合裝置2的混合物出口連接。高溫油氣出口設(shè)置在熱脫附爐3的爐頂位置處。并且，在熱脫附爐3上還設(shè)置有可燃?xì)馊肟?、助燃?xì)馊肟?、煙氣出口?/p>

熱脫附爐3包括輻射熱脫附爐、蓄熱式燃?xì)廨椛涔?、布料裝置、出料裝置，主體設(shè)備為輻射熱脫附爐。其中，蓄熱式燃?xì)廨椛涔芪挥跔t壁上，通過燃燒可燃?xì)庖詿彷椛涞姆绞綖橥寥赖臒崦摳椒磻?yīng)提供熱量，輻射管內(nèi)的氣氛與熱脫附爐3內(nèi)的氣氛隔絕。

燃燒室4具有高溫油氣入口、高溫?zé)煔獬隹?。其中，高溫油氣入口與熱脫附爐3的高溫油氣出口連接，高溫?zé)煔獬隹谂c污染土壤預(yù)處理單元1的高溫?zé)煔馊肟谶B接。

生物處理裝置5具有低溫?zé)煔馊肟?、凈化煙氣出口。其中，低溫?zé)煔馊肟谂c污染土壤預(yù)處理單元1的低溫?zé)煔獬隹谶B接。

如圖1所示，為本發(fā)明中利用秸稈來修復(fù)有機(jī)物-重金屬復(fù)合污染土壤的方法流程示意圖。本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下步驟：

⑴污染土壤預(yù)處理

將污染土壤經(jīng)原料入口運(yùn)送至污染土壤預(yù)處理單元1中的破碎裝置中進(jìn)行破碎，同時(shí)經(jīng)振動(dòng)篩篩選出其中的大塊無機(jī)物，如磚頭、石塊、大件玻璃金屬制品等，將污染土壤破碎成粒徑＜5㎝的土塊，并運(yùn)送至烘干裝置中，在80～110℃條件下進(jìn)行烘干處理，使得土壤的含水率降至25wt％(wt％為質(zhì)量百分比)以下，然后經(jīng)污染土壤出口排出。

⑵農(nóng)作物秸稈破碎

將農(nóng)作物秸稈原料經(jīng)原料入口運(yùn)送至秸稈破碎單元1＇中，在其中的破碎裝置中進(jìn)行破碎處理，然后經(jīng)振動(dòng)篩篩選出粒徑＞8㎜的秸稈，再次送入破碎裝置中，直至將秸稈破碎至粒徑≤8㎜，經(jīng)由秸稈出口排出。

⑶混合

混合裝置2的污染土壤入口用于接收由污染土壤出口排出的污染土壤，秸稈入口用于接收由秸稈出口排出的秸稈，使得經(jīng)處理的污染土壤原料和秸稈原料在混合裝置2中進(jìn)行混合，得到的混合物經(jīng)混合物出口排出。

⑷熱脫附

熱脫附爐3的混合物入口用于接收由混合物出口排出的混合物，使得污染土壤和秸稈在熱脫附爐3中進(jìn)行熱脫附反應(yīng)。熱脫附反應(yīng)的溫度為300～800℃，秸稈在熱脫附爐中的高溫作用下熱解為秸稈生物炭和高溫油氣，秸稈生物炭用于吸附污染土壤中的重金屬，同時(shí)，高溫可促進(jìn)重金屬的穩(wěn)定/固定化。反應(yīng)產(chǎn)生的高溫油氣以及有機(jī)污染物通過高溫油氣出口排出。

熱脫附反應(yīng)的時(shí)間為30～60min，經(jīng)過熱脫附和重金屬固化后的潔凈土壤，經(jīng)冷卻后回填或外運(yùn)。

⑸燃燒反應(yīng)

燃燒室4的高溫油氣入口用于接收由高溫油氣出口排出的高溫油氣和有機(jī)污染物，通過燃燒反應(yīng)產(chǎn)生高溫?zé)煔?。產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^高溫?zé)煔獬隹诮?jīng)由污染土壤預(yù)處理單元1的高溫?zé)煔馊肟谳斔椭梁娓裳b置中，在實(shí)現(xiàn)污染土壤烘干的同時(shí)，高溫?zé)煔鉁囟冉档蜑榈蜏責(zé)煔狻?/p>

⑹生物處理

上述步驟產(chǎn)生的低溫?zé)煔饨?jīng)由低溫?zé)煔馊肟谳斔椭辽锾幚硌b置5中，在其中微生物的作用下，對(duì)低溫?zé)煔庵械奈廴疚镞M(jìn)行進(jìn)一步的分解處理，凈化后的氣體通過凈化煙氣出口排出，實(shí)現(xiàn)尾氣的達(dá)標(biāo)排放。

實(shí)施例

本實(shí)施例針對(duì)有機(jī)物和重金屬復(fù)合污染物，自行配置含有重金屬鉛、鎘以及有機(jī)物苯并蒽、苯酚的復(fù)合模擬污染土壤為試驗(yàn)對(duì)象，進(jìn)行污染土壤修復(fù)處理試驗(yàn)。

本實(shí)施例中，污染土壤進(jìn)行熱脫附處理的參數(shù)為：處理量為20t/d，熱脫附溫度為600℃，熱脫附時(shí)間為45min。熱脫附反應(yīng)后測(cè)定土壤中有機(jī)物的含量以及重金屬的浸出濃度。

表1污染土壤中有機(jī)物去除率和重金屬浸出率

由表1可得，本發(fā)明可利用秸稈，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物-重金屬復(fù)合污染土壤中重金屬和有機(jī)物污染的同時(shí)去除，且脫除效率高，操作簡(jiǎn)便。

需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個(gè)實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明而非限制本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。此外，除上下文另有所指外，以單數(shù)形式出現(xiàn)的詞包括復(fù)數(shù)形式，反之亦然。另外，除非特別說明，那么任何實(shí)施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實(shí)施例的全部或一部分來使用。