專利名稱:水溶態(tài)交換態(tài)重金屬污染土壤清洗方法及其專用裝置的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及土壤清洗技術,具體地說是一種水溶態(tài)交換態(tài)重金屬污染土壤的清洗方法及其專用設備。
土壤清洗技術是指利用物理-化學原理去除土壤中污染物的方法,目前主要是采用罐式裝置盛放重金屬污染土壤,加入水或淋(清)洗劑,進行清洗,再將土壤和含重金屬的清洗液分離開來,在國外得到廣泛應用,然而因所產(chǎn)生的淋(清)洗液中含有大量的重金屬,此方法面臨可能產(chǎn)生的二次污染問題,加之設備昂貴,能耗大,局限了土壤清洗技術的應用。
本發(fā)明的目的是提供一種無二次污染、結(jié)構(gòu)簡單、成本低的水溶態(tài)交換態(tài)重金屬污染土壤清洗方法及其專用裝置。
為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的技術方案是采用清洗、過濾、離子交換及回收一體化方式,具體為1)清洗在上、中、下三級清洗柱中的每級清洗柱底部鋪墊1.5~2.5cm厚石英砂,將重金屬污染土壤按體積平均分別填加到三級清洗柱里,在重金屬污染土壤上方再加鋪0.8~1.2cm厚石英砂,然后從最上清洗柱以土壤重量1~5倍的量加入清洗液,進行清洗;2)過濾用所述清洗后的清洗液經(jīng)泵進入砂濾罐進行砂濾,去除懸浮物;3)離子交換及回收將所述經(jīng)清洗、過濾后含有重金屬的清洗液經(jīng)泵進入離子交換柱進行離子交換,去除重金屬;離子交換后的清洗液經(jīng)泵回送到三級清洗柱里,繼續(xù)清洗;清洗液采用水、絡合劑乙二胺四乙酸EDTA或氯化鎂MgCl2溶液;所述水溶態(tài)交換態(tài)重金屬污染土壤清洗方法的專用裝置由三級清洗柱、砂濾罐、離子交換柱和泵組成,其中三級清洗柱均為聚氯乙烯管材,上、中、下三級安裝在一起,管路相通,下級清洗柱經(jīng)泵與砂濾罐相連,所述砂濾罐底部經(jīng)泵接離子交換柱,所述離子交換柱輸出液經(jīng)泵回流至清洗柱;所述砂濾罐下部加設一反沖洗裝置,上部設有反沖洗用排放口;所述上、中級清洗柱與子泵相連;所述離子交換柱輸出口設一排放口。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.本發(fā)明方法采用清洗、過濾、離子交換回收一體化工藝,可以去除污染的土壤中大部分水溶態(tài)與交換態(tài)重金屬,同時,清洗液經(jīng)過離子交換后,重金屬污染物被離子交換樹脂濃縮,可以進行回收利用,避免了二次污染。
2.本發(fā)明專用裝置結(jié)構(gòu)簡單、實用,并能耗低、成本低,清洗液可以回流多次重復利用。
圖1為本發(fā)明專用裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行進一步詳細說明。
實施例1水溶態(tài)、交換態(tài)重金屬污染土壤的清洗方法,采用清洗、過濾、離子交換及回收一體化方式,具體為清洗在上、中、下三級清洗柱1中的每級清洗柱1底部鋪墊2cm厚石英砂,將重金屬污染土壤按體積平均分別填加到三級清洗柱1里,在重金屬污染土壤上方再加鋪1cm厚石英砂,然后從最上清洗柱1以土壤重量1.06倍的量加入清洗液,進行清洗;清洗液采用1M MgCl2溶液;過濾用所述清洗后的清洗液經(jīng)泵2進入砂濾罐3進行砂濾,去除懸浮物;離子交換及回收將所述經(jīng)清洗、過濾后含有重金屬的清洗液經(jīng)泵2進入離子交換柱4進行離子交換,去除重金屬;經(jīng)離子交換后的清洗液經(jīng)泵2回送到三級清洗柱1里,繼續(xù)清洗。
本發(fā)明方法專用裝置由三級清洗柱1、砂濾罐3、離子交換柱4和泵2組成,其中三級清洗柱1為聚氯乙烯管材,上、中、下三級縱向安裝在一起,管路相通,下級清洗柱1經(jīng)泵2與砂濾罐3相連,所述砂濾罐3底部經(jīng)泵2接離子交換柱4,所述離子交換柱4輸出液經(jīng)泵2回流至清洗柱1;所述離子交換柱4輸出另設一排放口;所述砂濾罐3下部加設一反沖洗裝置,上部設有反沖洗用排放口;將鎘Cd污染土壤15kg分別填入三級清洗柱1,每級清洗柱1直徑與高之比為1∶1~5,本實施例直徑與高之比為1∶2,每級清洗柱1填加5kg,污染土壤中Cd濃度1.86mg/kg,其中水溶態(tài)Cd 0.27mg/kg,交換態(tài)Cd 0.47mg/kg,用16L 1M MgCl2清洗液進行清洗,清洗柱1出口處清洗液中Cd濃度0.96mg/L,經(jīng)砂濾后清洗液中Cd濃度0.95mg/L,經(jīng)離子交換柱4后,清洗液中Cd濃度0.56mg/L,回收清洗液9L,從離子交換柱4(樹脂)回收Cd 5.22mg。清洗后土壤中Cd濃度為1.10mg/kg,Cd去除率為36%。
實施例2與實施例子不同之處在于清洗在上、中、下三級清洗柱1中的每級清洗柱1底部鋪墊2.5cm厚石英砂,將重金屬污染土壤按體積平均分別填加到三級清洗柱1里,在重金屬污染土壤上方再加鋪1.2cm厚石英砂,然后從最上清洗柱1以土壤重量1.33倍的量加入清洗液,進行清洗;清洗液采用氯化鎂MgCl2溶液;將Cd污染土壤15kg分別填入三級清洗柱1,每級清洗柱1直徑與高之比為1∶1~5,本實施例直徑與高之比為1∶4,每級填加5kg,污染土壤中Cd濃度2.05mg/kg,其中水溶態(tài)Cd 0.33mg/kg,交換態(tài)Cd 0.59mg/kg,用20L 1M MgCl2清洗液進行清洗,清洗柱1出口處清洗液中Cd濃度0.8mg/L,經(jīng)砂濾后清洗液中Cd濃度0.80mg/L,經(jīng)離子交換柱4后,清洗液中Cd濃度0.42mg/L,回收清洗液13L,從離子交換柱4(樹脂)回收Cd 6.4mg。清洗后土壤中Cd濃度為1.36mg/kg,Cd去除率為35%。
本發(fā)明所述上、中級清洗柱1還可與泵2相連;本發(fā)明還適用于其它水溶態(tài)、交換態(tài)重金屬污染土壤清洗,如銅、鉻、鉛、鋅等;本發(fā)明還可用水或絡合劑乙二胺四乙酸(Ethylenediaminetetra-acetic acid縮寫EDTA)當作清洗液;當需要清洗時,使用反沖洗裝置將廢水從砂濾罐3排放口排出;必要時,清洗液在多次使用后,不經(jīng)泵2回流至清洗柱1,而經(jīng)離子交換柱4輸出口的排放口排出。
權(quán)利要求
1.一種水溶態(tài)交換態(tài)重金屬污染土壤清洗方法,其特征在于采用清洗、過濾、離子交換及回收一體化方式,具體為1)清洗在上、中、下三級清洗柱中的每級清洗柱底部鋪墊1.5~2.5cm厚石英砂,將重金屬污染土壤按體積平均分別填加到三級清洗柱里,在重金屬污染土壤上方再加鋪0.8~1.2cm厚石英砂,然后從最上清洗柱以土壤重量1~5倍的量加入清洗液,進行清洗;2)過濾用所述清洗后的清洗液經(jīng)泵進入砂濾罐進行砂濾,去除懸浮物;3)離子交換及回收將所述經(jīng)清洗、過濾后含有重金屬的清洗液經(jīng)泵進入離子交換柱進行離子交換,去除重金屬;離子交換后的清洗液經(jīng)泵回送到三級清洗柱里,繼續(xù)清洗。
2.按照權(quán)利要求1所述重金屬污染土壤清洗方法,其特征在于清洗液采用水、絡合劑乙二胺四乙酸EDTA或氯化鎂MgCl2溶液。
3.一種按照權(quán)利要求1所述水溶態(tài)交換態(tài)重金屬污染土壤清洗方法的專用裝置,其特征在于由三級清洗柱(1)、砂濾罐(3)、離子交換柱(4)和泵(2)組成,其中三級清洗柱(1)均為聚氯乙烯管材,上、中、下三級安裝在一起,管路相通,下級清洗柱(1)經(jīng)泵(2)與砂濾罐(3)相連,所述砂濾罐(3)底部經(jīng)泵(2)接離子交換柱(4),所述離子交換柱(4)輸出液經(jīng)泵(2)回流至清洗柱(1)。
4.按照權(quán)利要求3所述水溶態(tài)交換態(tài)重金屬污染土壤清洗方法的專用裝置,其特征在于所述砂濾罐(3)下部加設一反沖洗裝置,上部設有反沖洗用排放口。
5.按照權(quán)利要求3所述水溶態(tài)交換態(tài)重金屬污染土壤清洗方法的專用裝置,其特征在于所述上、中級清洗柱(1)與泵(2)相連。
6.按照權(quán)利要求3所述水溶態(tài)交換態(tài)重金屬污染土壤清洗方法的專用裝置,其特征在于所述離子交換柱(4)輸出口設一排放口。
全文摘要
一種水溶態(tài)交換態(tài)重金屬污染土壤清洗方法。在上、中、下清洗柱中底部鋪墊1.5~2.5cm厚石英砂,將重金屬污染土壤按體積平均分別填加到三級清洗柱里,在污染土壤上再加鋪0.8~1.2cm厚石英砂,從上清洗柱以土壤重量1~5倍的量加入清洗液,進行清洗;用清洗后的清洗液經(jīng)泵進入砂濾罐進行砂濾,去除懸浮物;再將經(jīng)清洗、過濾后含有重金屬的清洗液經(jīng)泵進入離子交換柱進行離子交換,去除重金屬;離子交換后的清洗液經(jīng)泵回送到三級清洗柱里,繼續(xù)清洗。它無二次污染、結(jié)構(gòu)簡單、成本低。
文檔編號B09C1/02GK1382535SQ0111388
公開日2002年12月4日 申請日期2001年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月20日
發(fā)明者郭書海, 賈宏宇, 李培軍, 張海榮 申請人:中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所