一種組合式土壤洗滌脫附的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種旋流、超聲、洗滌劑組合式土壤洗滌脫附的方法和裝置，屬于污染土壤異位修復(fù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]土壤是生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，是人們賴以生存的基礎(chǔ)。土壤環(huán)境的日益惡化是由多方面的原因造成的，比如:農(nóng)業(yè)上大量化肥、農(nóng)藥的使用；工業(yè)上大量工業(yè)廢水的排放、固體廢棄物的填埋；日常生活垃圾的填埋等。被污染的土壤會(huì)通過(guò)對(duì)水資源形成二次污染，經(jīng)過(guò)土壤-植物系統(tǒng)或土壤-植物-動(dòng)物系統(tǒng)食物鏈富集進(jìn)入人體，直接危及到人體健康。土壤污染具有隱蔽性、不可逆性和長(zhǎng)期性、影響的嚴(yán)重性等特點(diǎn)，因此土壤污染的解決一直是國(guó)際上的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外土壤修復(fù)方法主要有物理修復(fù)法、化學(xué)修復(fù)法和生物修復(fù)法等，但存在著成本高、不徹底、周期長(zhǎng)、環(huán)境條件影響大等不足。土壤淋洗修復(fù)技術(shù)是一種快速高效的化學(xué)淋洗技術(shù)，也是二十世紀(jì)末美國(guó)EPA推薦的土壤修復(fù)方法之一。
[0004]隨著技術(shù)的應(yīng)用和研究的深入，發(fā)現(xiàn)污染物的量與土壤粒徑分布息息相關(guān)，不論是吸附于土壤的有機(jī)質(zhì)或與土壤表面官能基錯(cuò)合的重金屬，污染物主要附著或吸附于粒徑較小的土壤，大粒徑范圍2?4mm污染程度較低，介于2?0.076mm中間粒徑土壤顆粒最多，屬于沙質(zhì)土，污染濃度較高，適合清洗，小于0.076mm的粘土污染濃度高但洗滌效果差，需采用其它方式處理。因此土壤的洗滌篩分以及提高對(duì)小粒徑土壤顆粒的洗滌分離效率對(duì)于提高土壤洗滌效率降低處理成本有著至關(guān)重要的作用。國(guó)外實(shí)地修復(fù)中對(duì)重金屬細(xì)土壤顆粒的分選一般采用機(jī)械篩選、水力分選、重力分選、浮選、磁力分離等方法，旋流分離技術(shù)依靠自身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、處理量大、操作成本低的優(yōu)勢(shì)在土壤洗滌修復(fù)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。旋流土壤淋洗修復(fù)技術(shù)是采用旋流分級(jí)分離、淋洗液清洗去除土壤中污染物，使土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到相應(yīng)的規(guī)劃用地要求。這種異位土壤洗滌方法適用范圍非常廣，同時(shí)具有修復(fù)周期短、去除效率高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。然而需要開發(fā)一套適用于土壤洗滌的旋流分離分級(jí)的方法和裝置。
[0005]目前，國(guó)內(nèi)的土壤洗滌技術(shù)還處在實(shí)驗(yàn)室研究階段，研究的重點(diǎn)通常是篩選適合于某種重金屬元素的淋洗劑、淋洗機(jī)理及淋洗條件，而對(duì)于土壤洗滌修復(fù)系統(tǒng)中的核心設(shè)備，如旋流分離技術(shù)在土壤洗滌應(yīng)用的研究未見到相關(guān)報(bào)道。如專利授權(quán)公開號(hào)為CN202192081U，名稱為一種去除污染物的實(shí)驗(yàn)裝置。這些設(shè)備只適合實(shí)驗(yàn)室理想條件下進(jìn)行，無(wú)法直接放大應(yīng)用于土壤修復(fù)工程中。如專利申請(qǐng)公開號(hào)為CN103990644A，名稱為一種原位全自動(dòng)污染土壤修復(fù)裝置。該設(shè)備處理能力弱，化學(xué)殘余多。因此，需開發(fā)一種適合于我國(guó)土壤性質(zhì)特點(diǎn)的緊湊高效、洗滌液耗量少的組合式淋洗修復(fù)方法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于以上問題，本發(fā)明提供了一種利用旋流、超聲、洗滌劑組合技術(shù)進(jìn)行土壤洗滌脫附的方法和裝置，采用振動(dòng)篩分選出大粒徑的雜物、淋洗劑在攪拌和超聲條件下洗滌脫附，并充分利用旋流分離結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，主要經(jīng)過(guò)一級(jí)旋流分級(jí)，二級(jí)旋流洗滌脫附及預(yù)分離，三級(jí)提濃和精細(xì)分離，最終實(shí)現(xiàn)廢水與土壤顆粒的深度分離，達(dá)到土壤回填、自來(lái)水回用、洗滌劑再生利用的目的，保證系統(tǒng)洗滌劑、自來(lái)水消耗低、緊湊高效、經(jīng)濟(jì)性好、不造成再次污染。
[0007]具體的技術(shù)方案如下:
[0008]一種組合式土壤洗滌脫附的方法，包括如下步驟:
[0009](I)噴淋污染土壤后用濕式多級(jí)振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，以去除粒徑大于3mm的可直接回填的石塊和粗砂，保證進(jìn)入洗滌脫附系統(tǒng)的粒徑為50 ym-3mm的顆粒質(zhì)量濃度為70%以上;
[0010](2)對(duì)步驟(I)得到的篩下細(xì)土壤顆粒懸浮液進(jìn)行洗滌脫附處理，控制流速為2-5m/s，固液混合液的體積濃度為5?40% ;通過(guò)第一固液混合器進(jìn)行輸送和混合，然后在第一旋流器中旋流洗滌脫附并分級(jí)，第一旋流器的功能為顆粒分級(jí)，分級(jí)精度設(shè)置為100-200 μ m ;第一級(jí)旋流器溢流出口出來(lái)的含固洗滌液通過(guò)前端裝有微旋流排序器的第二旋流器進(jìn)行深度分離，第二旋流器的功能為分離功能，分離精度為3 μπι，以保證返回洗滌液儲(chǔ)罐的洗滌液含固量小于0.03% ;
[0011](3)用淋洗劑淋洗步驟(2)分離出的剩余中間粒徑10 μ m-3mm的沙質(zhì)土并通過(guò)第二固液混合器進(jìn)行混合和洗滌脫附，然后通過(guò)第三旋流器進(jìn)行旋流脫附并提濃，第三旋流器的功能設(shè)置為含固液體增濃及土壤顆粒中污染物的深度脫附功能，達(dá)到預(yù)分離的目的；
[0012](4)對(duì)預(yù)分離后的懸浮液進(jìn)行精細(xì)分離，保證洗滌液盡量少的隨土壤夾帶到后續(xù)水洗過(guò)程且能達(dá)到洗滌液回用的目的；
[0013](5)步驟(4)分離得到的土壤進(jìn)入水洗罐洗滌脫附后進(jìn)入前端裝有微旋流排序器的第四旋流器進(jìn)行提濃，第四旋流器的功能設(shè)置為增濃作用，使液體含固量從3-10%提高到40-60 %，之后通過(guò)離心機(jī)進(jìn)行脫水，脫除的水進(jìn)入自來(lái)水罐進(jìn)行回用，脫水后的土壤回填。
[0014]洗滌脫附所用洗滌劑的儲(chǔ)罐設(shè)置有進(jìn)出口管線，新鮮洗滌劑通過(guò)進(jìn)口管線補(bǔ)充，洗滌劑循環(huán)一定次數(shù)后從出口管線流出進(jìn)入再生系統(tǒng)或脫附系統(tǒng)；洗滌劑出口管線設(shè)置精密過(guò)濾器，目的是將土壤顆粒不夾帶到再生系統(tǒng)而導(dǎo)致堵塞。進(jìn)入再生系統(tǒng)的洗滌液可再次回用，達(dá)到不直接外排、不污染環(huán)境的作用。
[0015]所述洗滌脫附處理為超聲、攪拌、淋洗液混合洗滌脫附。
[0016]所述水洗罐洗滌方式為攪拌、清水混合洗滌。
[0017]所述固液混合器內(nèi)固液混合物旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，液體的線速度控制為2-5m/s，保證輸送功能的同時(shí)又具有顆粒反應(yīng)洗滌脫附功能。
[0018]—種組合式旋流土壤洗滌脫附的裝置，包括依次連接的以下單元:濕式多級(jí)振動(dòng)篩3、泥水儲(chǔ)罐4、第一淋洗罐5-1、第一固液混合器8-1、第一水力旋流器10-1、第一微旋流排序器9-1的第二水力旋流器10-2 ;
[0019]所述第一水力旋流器10-1和第二水力旋流器10-2的出口均與第二淋洗罐5-2連接;
[0020]所述第二水力旋流器10-2、洗滌劑罐15、第一精密過(guò)濾器12-1依次連接；
[0021]所述洗滌劑罐15分別與加藥罐14和第二精密過(guò)濾器12-2相連；
[0022]所述第二淋洗罐5-2、第二固液混合器8-2、第三水力旋流器10_3、第二精密過(guò)濾器12-2、水洗罐6、第二微旋流排序器9-2的第四水力旋流器10-4、離心機(jī)13依次連接；
[0023]所述濕式多級(jí)振動(dòng)篩3的上方配置噴淋設(shè)備2。
[0024]上述裝置還具有自來(lái)水罐16，所述自來(lái)水罐16分別與噴淋設(shè)備2、水洗罐6、離心機(jī)13連接。
[0025]所述第一淋洗罐5-1、第二淋洗罐5-2分別具有超聲儀11-1和超聲儀11_2。
[0026]所述第一淋洗罐5-1與所述第一固液混合器8-1之間設(shè)有泥漿栗7-1 ;所述第二淋洗罐5-2與所述第二固液混合器8-2之間設(shè)有泥漿栗7-2 ;所述水洗罐6與所述第二微旋流排序器9-2之間設(shè)有泥漿栗7-3。
[0027]所述第一淋洗罐5-1、第二淋洗罐5-2和水洗罐6的上端均安裝有雙葉輪攪拌機(jī)；并且，所述第一淋洗罐5-1、第二淋洗罐5-2分別設(shè)有超聲振動(dòng)板。
[0028]所述第一微旋流排序器9-1是順旋排序器，與所述第一水力旋流器10-1按順旋連接；所述第二微旋流排序器9-2是逆旋排序器，與所述第四水力旋流器10-4按逆旋連接。
[0029]所述第一固液混合器8-1、第二固液混合器8-2為軸流式混合器，每隔8_12D(D指管道的公稱直徑，即8-12倍的管道公稱直徑)安裝一個(gè)，按照流動(dòng)方向相鄰兩個(gè)分別為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。
[0030]所述第一固液混合器8-1、第二固液混合器8-2為K型管道混合器，每隔8-12D(D指管道的公稱直徑，即8-12倍的管道公稱直徑)安裝一個(gè)。
[0031]所述洗滌劑罐15由加藥罐14不斷補(bǔ)充新鮮的洗滌劑，第二精密過(guò)濾器12-2中含有洗滌劑的廢液排出至洗滌劑罐15。
[0032]噴淋設(shè)備2具有多個(gè)噴頭；濕式多級(jí)振動(dòng)篩3分為兩級(jí)，一級(jí)篩除大于20mm的石塊，二級(jí)篩除3-20mm的粗砂。
[0033]第一水力旋流器10-1和第二水力旋流器10-2可以從土壤中分離出小于3 μπι左右的少部分細(xì)粒徑污染物，進(jìn)入洗滌劑罐15，并再次進(jìn)入第一淋洗罐5-1和第二淋洗罐5-2進(jìn)行淋洗。
[0034]上述裝置可以采用并聯(lián)水力旋流器的方法擴(kuò)大處理能力。
[0035]所述第二精密過(guò)濾器12-2可以根據(jù)實(shí)際處理?xiàng)l件替換為離心機(jī)。
[0036]所述離心機(jī)13可以根據(jù)實(shí)際處理?xiàng)l件替換為壓濾機(jī)。
[0037]本發(fā)明的有益效果在于:
[0038](I)采用濕式多級(jí)振動(dòng)篩和水力旋流器對(duì)土壤進(jìn)行多次分級(jí)，區(qū)別處理，降低了土壤洗滌的總量；在淋洗罐中同時(shí)安裝攪拌和超聲，大大縮短了淋洗時(shí)間，提高處理效率；在最后采用精密反沖洗過(guò)濾器，達(dá)到廢水與土壤顆粒的深度分離，并且達(dá)到廢水、洗滌劑回用的目的；
[0039](2)采用固液混合器將普通管道的流體輸送功能改為既有輸送功能，又有顆粒反應(yīng)洗滌脫附功能；
[0040](3)采用微旋流排序器及對(duì)應(yīng)的逆旋進(jìn)口和順旋進(jìn)口型旋流器，基于旋流場(chǎng)中微粒排序理論，通過(guò)使旋流分離器入口截面上微粒分布由均勻混合態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚺帕袘B(tài)，從而逆旋提高了微粒分離效率、順旋提高了微粒分級(jí)效率；
[0041](4)通過(guò)串聯(lián)的兩個(gè)旋流器降低了廢液中粒徑大小，減少了廢液的量，從而提高了回填率、促進(jìn)了洗滌劑的減量化；
[0042](5)針對(duì)污染土壤修復(fù)，該方法和裝置具有自動(dòng)化程度高、可控性高、適用范圍廣、緊湊高效、洗滌液耗量少等特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0043]圖1是實(shí)施例1的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖2是微旋流排序器和水力旋流器的組合方式示意圖；其中，(a)是順旋排序器和