專利名稱：鉻渣污染土壤異位淋洗修復(fù)設(shè)備及修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉻渣污染土壤的異位淋洗修復(fù)設(shè)備及修復(fù)方法，特別是采用淋洗技術(shù)修復(fù)鉻渣污染土壤的修復(fù)工藝中所用到可連續(xù)運(yùn)行的集淋洗，固液分離于一體的修復(fù)設(shè)備。
背景技術(shù)：
鉻及其化合物是冶金、金屬加工、電鍍、制革、顏料等行業(yè)常用的基本原料，這些行業(yè)產(chǎn)生大量的鉻廢渣，截至2010年年底，國內(nèi)鉻渣累積規(guī)模約達(dá)950-1000多萬噸，鉻渣中因含有1-2%的鉻酸鈣和O. 15-1%水溶性鉻(VI)而成為有毒廢物，鉻渣的簡單堆放和鉻鹽企業(yè)的長年生產(chǎn)已經(jīng)對周邊土壤和地下水造成了嚴(yán)重污染，某些場地表層土壤中Cr6+ 含量高達(dá)6000mg/kg,地下水中Cr6+濃度達(dá)到400mg/L,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過地下水環(huán)境質(zhì)量(GB/T 14848-93) III類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求的O. 05mg/L，對人民群眾的生命健康產(chǎn)生了嚴(yán)重的威脅。近幾年來，鉻污染事件不斷曝光，制約著企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和社會的穩(wěn)定。2011年6月云南曲靖“非法傾倒鉻渣”事件曝光，此次事件共有5200多噸鉻渣被傾倒，使得堆放過鉻渣的地方土壤變色，寸草不生，樹木枯死，水庫污染，并致使附近農(nóng)村77 頭牲畜死亡，約4000噸泥土及4萬立方米水受劇毒污染，部分受污染地區(qū)地表水中六價(jià)鉻含量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過地表水環(huán)境質(zhì)量(GB 3838-2002) V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求的O. lmg/L 100倍以上。因此對鉻污染土壤和地下水進(jìn)行修復(fù)治理，徹底消除環(huán)境隱患則顯得刻不容緩。目前鉻及其他重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)主要有化學(xué)淋洗法、生物修復(fù)法、電動力學(xué)修復(fù)法、熱解吸法、固定化/穩(wěn)定化法等。但這些方法都具有各自的局限性如固定化/ 穩(wěn)定化法成本較高，也不能從根本上去除鉻，固化體的處置去向和固化體長期環(huán)境安全性也是需要考慮的重點(diǎn)。熱解吸修復(fù)方法的能耗和處理成本較高，較適用于已存在熱處理設(shè)備的地區(qū)。電動修復(fù)法對土壤條件要求苛刻、修復(fù)成本昂貴，適用小面積污染，而且現(xiàn)場不易操作。生物修復(fù)包括植物修復(fù)和微生物修復(fù)法，該技術(shù)主要表現(xiàn)在處置時間長，難以滿足快速修復(fù)污染土壤的需求，對于植物修復(fù)法還存在植物的處理問題?；瘜W(xué)淋洗法包括原位淋洗和異位淋洗法，原位淋洗技術(shù)是根據(jù)重金屬污染物分布的深度，讓淋洗液在重力或外力的作用下流過污染土壤，使污染物從土壤中遷移出來，并利用抽提井或采用挖溝的辦法收集淋洗液，淋洗液中的污染物經(jīng)合理處置后，可以進(jìn)行回用或達(dá)標(biāo)排放，處理后的土壤可以再安全利用。原位土壤淋洗修復(fù)技術(shù)適用于水力傳導(dǎo)系數(shù)大于10_3 Cm · S-1的多孔隙、 易滲透的土壤，在操作過程中應(yīng)注意對地下水流場和污染物遷移的控制。異位淋洗技術(shù)則是將受污染土壤挖掘至容器中，用淋洗液清洗，使土壤中的重金屬污染物轉(zhuǎn)移至淋洗劑所在的液相中，再對混合物進(jìn)行泥水分離，淋洗液中的污染物經(jīng)處置后，可再次用于淋洗步驟中，淋洗后的土壤如符合控制標(biāo)準(zhǔn)，則可以進(jìn)行回填或安全利用。該方法可將六價(jià)鉻從土壤中徹底的分離去除，尤其適用于土壤滲透性差、處置周期短的情況。CN 101708501A公開了一種鉻污染土壤兩級逆流洗滌加藥劑穩(wěn)定化組合修復(fù)方法1)將污染土壤進(jìn)入一級洗滌設(shè)備，在液固比10 I下攪拌洗滌后進(jìn)行固液分離，分離出的廢水進(jìn)入水處理系統(tǒng)，脫水土壤進(jìn)入二級洗滌設(shè)備；2)經(jīng)水處理系統(tǒng)處理達(dá)標(biāo)的清水作為二級洗滌設(shè)備的用水，脫水土壤在液固比10 I下攪拌洗滌后進(jìn)行固液分離，分離出的洗滌液送至一級洗滌設(shè)備進(jìn)行再利用；3)經(jīng)過二級洗滌后的土壤中加入FeSOjI定化處理，F(xiàn)eSO4的加入量為土壤重量的1_5%，以進(jìn)一步降低土壤中Cr6+含量，同時降低pH ；4)穩(wěn)定化后的土壤直接回填。該發(fā)明采用兩次洗滌方式，使土壤中的六價(jià)鉻基本轉(zhuǎn)移到水體中， 實(shí)現(xiàn)六價(jià)鉻去除的目的。但是針對鉻渣污染土壤異位淋洗設(shè)備的技術(shù)文獻(xiàn)報(bào)道較少。CN 201848424U公開了一種污染土壤的淋洗修復(fù)設(shè)備，屬于土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，組成包括依次相連的土壤破碎篩分設(shè)備、淋洗攪拌設(shè)備、振動篩、沉淀池、泥水儲槽、泥水分離設(shè)備、淋洗液回收槽、淋洗液過濾設(shè)備、淋洗液凈化設(shè)備、淋洗液儲槽。該設(shè)備存在不能連續(xù)運(yùn)行，設(shè)備自動化程度低的缺陷。如果發(fā)生如報(bào)道中的突發(fā)性鉻污染事件，一種集土壤淋洗，脫水，洗脫液處理于一體的機(jī)動快速的土壤修復(fù)設(shè)備將是很好的選擇。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述存在的問題，本發(fā)明的目的是在于提供一種能作為工程應(yīng)用規(guī)模的經(jīng)濟(jì)、可行的異位土壤淋洗修復(fù)設(shè)備和操作方法，其可針對鉻渣污染土壤實(shí)現(xiàn)土壤淋洗與脫水的一體化、自動化處理，解決洗脫液處理問題，并且實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作。為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種鉻渣污染土壤異位淋洗修復(fù)設(shè)備，所述設(shè)備的土壤淋洗和脫水系統(tǒng)為一體式。本發(fā)明將土壤淋洗和脫水操作設(shè)計(jì)為一體式處理，提高了設(shè)備的自動化程度，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)操作。以下為一體式結(jié)構(gòu)的優(yōu)選形式，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠獲知或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的其他一體式土壤淋洗-脫水系統(tǒng)皆可用于實(shí)施本發(fā)明。一種鉻渣污染土壤異位淋洗修復(fù)設(shè)備，主要包括進(jìn)料系統(tǒng)、土壤淋洗-脫水系統(tǒng)、 廢氣處理系統(tǒng)、淋洗液收集處理系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)。土壤淋洗-脫水系統(tǒng)由反應(yīng)筒、反應(yīng)筒內(nèi)的螺旋攪拌推進(jìn)器、反應(yīng)筒末端的調(diào)速電機(jī)和支架構(gòu)成，調(diào)速電機(jī)與螺旋攪拌推進(jìn)器的主軸連接。進(jìn)一步地，所述反應(yīng)筒由采用不透水材料的淋洗段和采用透水材料的脫水段通過法蘭連接組成。所述脫水段螺旋軸直徑沿物料輸送方向逐漸增大，螺旋軸葉片的螺距沿物料輸送方向逐步變小。反應(yīng)筒兩端分別設(shè)有土壤進(jìn)料口和排泥裝置。淋洗段末端設(shè)有淋洗劑入口，靠近土壤進(jìn)料口一端設(shè)有淋洗液溢出口。反應(yīng)筒淋洗段外壁上固定設(shè)置有加熱倉， 加熱倉和反應(yīng)筒之間形成空心夾層，空心夾層內(nèi)設(shè)置有電阻絲及耐火保溫纖維層。采用加熱倉對反應(yīng)筒淋洗段進(jìn)行加熱以促進(jìn)污染土壤中鉻的溶出，使污染物的去除更為徹底。進(jìn)一步地，淋洗段螺旋軸兩葉片之間安裝有垂直于螺旋軸的攪拌槳，當(dāng)電機(jī)帶動螺旋軸轉(zhuǎn)動時，攪拌槳的攪動可以增加土壤和淋洗劑的混合接觸效果。脫水段螺旋軸葉片外圓周面設(shè)置有橡膠制成的彈性刮片，刮片同篩網(wǎng)內(nèi)表面實(shí)現(xiàn)壓力滑動接觸，沉積在篩網(wǎng)內(nèi)表面上的渣層被刮掉，從而更新復(fù)原了過濾表面，防止了篩網(wǎng)堵塞，因此可以連續(xù)穩(wěn)定的對混合物進(jìn)行脫水。進(jìn)一步地，所述的反應(yīng)筒淋洗段內(nèi)壁為不銹鋼材質(zhì)。所述脫水段是由至少三層粗細(xì)不同的不銹鋼篩網(wǎng)疊加組合而成，由內(nèi)向外篩網(wǎng)孔徑逐漸增大。內(nèi)層篩網(wǎng)孔徑為O. 25-0. 6mm,例如 O. 28mm, O. 32mm, O. 4mm, O. 45mm, 0. 53mm, 0. 58mm 等，優(yōu)選為 0. 3-0. 5mm,進(jìn)一步優(yōu)選O. 38mm。進(jìn)一步地，所述排泥裝置由主軸上的擋泥板構(gòu)成，擋泥板和反應(yīng)筒脫水段末端之間留有可調(diào)空隙，間隙大小可調(diào)，可以對排出土壤的含水量進(jìn)行控制。所述淋洗劑溢出口設(shè)有污泥過濾裝置，溢出高度可調(diào)，便于對其液位進(jìn)行控制，通過調(diào)整反應(yīng)筒中淋洗劑的存留量，使淋洗效果達(dá)到最佳。所述支架可通過傾角調(diào)節(jié)裝置改變傾斜角度，如絲桿，支架傾角在 2. 5° -7. 5°，例如可選擇 3° ,4. 3°，5° ,5. 6° ,6. 2° ,6. 9° ,7. 4° 等均可用于實(shí)施本發(fā)明，優(yōu)選4° -6°，進(jìn)一步優(yōu)選5°，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。支架傾斜角度可調(diào)，使反應(yīng)筒進(jìn)料口一端較低便于存留一定量淋洗液與進(jìn)入的土壤充分混合，提高淋洗效果。進(jìn)一步地，進(jìn)料系統(tǒng)包括土壤進(jìn)料裝置和淋洗劑加入裝置。土壤進(jìn)料裝置由進(jìn)料斗、進(jìn)料斗底部連接的輸送管、輸送管內(nèi)的輸送攪軸及輸送管外端的電機(jī)構(gòu)成；淋洗劑加入裝置由依次連接的淋洗劑儲槽、水泵、閥門、液體流量計(jì)、霧化噴頭構(gòu)成。進(jìn)一步地，廢氣處理系統(tǒng)由反應(yīng)筒脫水段上方的集氣罩和集氣罩上方的酸氣吸收劑構(gòu)成。因受熱揮發(fā)的淋洗劑含有酸性成分，通過集氣罩在脫水段將酸氣進(jìn)行收集，并利用疏松多孔的吸收劑對酸氣進(jìn)行中和，可以減少由于酸氣揮發(fā)造成的大氣污染。進(jìn)一步地，淋洗液收集處理系統(tǒng)由濾液回收斗、含鉻廢水處理裝置構(gòu)成。濾液回收斗設(shè)置在反應(yīng)筒脫水段下方，濾液回收斗下部開口并由導(dǎo)管連接至含鉻廢水處理裝置，淋洗液溢出口與含鉻廢水處理裝置由軟管連接。含鉻廢水處理裝置依次包括濾液調(diào)節(jié)槽、還原反應(yīng)槽、中和反應(yīng)槽、斜板沉淀槽、板框壓濾機(jī)；進(jìn)一步地，自動控制系統(tǒng)由熱電偶、控溫儀、調(diào)速器構(gòu)成，熱電偶設(shè)置在加熱倉內(nèi)， 控溫儀、調(diào)速器設(shè)置在加熱倉外壁電器護(hù)罩內(nèi)。進(jìn)一步地，所述的淋洗劑加入裝置中管道與霧化噴頭，集氣罩，濾液回收斗以及進(jìn)料斗、輸送管、輸送攪軸中與土壤接觸部分為不銹鋼材質(zhì)。一種鉻渣污染土壤異位淋洗修復(fù)方法，鉻渣污染土壤首先通過提升機(jī)、進(jìn)料系統(tǒng)進(jìn)入反應(yīng)筒淋洗段，將土壤中的含鉻成分轉(zhuǎn)移至淋洗劑所在的液相，隨螺旋攪拌推進(jìn)器轉(zhuǎn)動，泥水混合物被輸送到反應(yīng)筒脫水段，泥水混合物被擠壓，濾液通過具有透水過濾功能的筒壁排出，而截留下的土壤隨螺旋攪拌推進(jìn)器的轉(zhuǎn)動被輸送到排泥裝置，最終將淋洗、脫水后的土壤排出；從濾液回收斗和淋洗劑溢出口流入到含鉻廢水處理裝置中的淋洗液經(jīng)還原、中和、沉淀處理后回用至淋洗劑儲槽。上述修復(fù)過程中，鉻渣污染土壤與淋洗劑的質(zhì)量比為I : 4-10，例如可選擇 I : 4. 2，I : 5，I : 6. 8，I : 8，I : 8. 3，I : 9，I : 9. 8 等，優(yōu)選 I : 5. 5-8，進(jìn)一步優(yōu)選 I 6。進(jìn)一步地，所述的淋洗劑為檸檬酸溶液，其濃度優(yōu)選為O. 05-0. 3mol/L,例如
O.08mol/L, O. 13mol/L, O. 18mol/L, O. 25mol/L, 0. 29mol/L 等，進(jìn)一步優(yōu)選 O. 1-0. 25mol/L, 最優(yōu)選O. lmol/L。進(jìn)一步地，鉻渣污染土壤與淋洗劑進(jìn)行攪拌淋洗時的溫度控制在40-80°C，例如 45V，53°C，62 V ,70V, 75°C，78°C等，優(yōu)選50-60 V，進(jìn)一步優(yōu)選55 V。本發(fā)明通過合理選擇淋洗溫度，增強(qiáng)淋洗劑的淋洗效果。
進(jìn)一步地，螺旋攪拌推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速為O. 5-5rpm,例如O. 8rpm, I. 5rpm, 2. 6rpm, 3rpm, 3. 7rpm, 4. 3rpm, 4. 9rpm等均可用于實(shí)施本發(fā)明，優(yōu)選l_4rpm,進(jìn)一步優(yōu)選2. 8rpm。進(jìn)一步地，脫水后土壤中的含水率為60-85%，例如可達(dá)到62%，68%，76%， 81·5%，84·8%等，優(yōu)選 75% -80%，進(jìn)一步優(yōu)選 78% ；一種鉻渣污染土壤異位淋洗修復(fù)方法，具體包括以下步驟I)污染土壤首先通過提升機(jī)進(jìn)入進(jìn)料斗，通過輸送攪軸從土壤進(jìn)料口進(jìn)入反應(yīng)筒淋洗段，與存留在土壤進(jìn)料口端的淋洗液進(jìn)行充分的混合接觸，初步實(shí)現(xiàn)將土壤中的含鉻成分轉(zhuǎn)移至淋洗劑所在的液相；2)隨螺旋攪拌推進(jìn)器轉(zhuǎn)動，與淋洗劑充分混合后的污染土壤向高端的出料口移動，在這一過程中與從淋洗段末端的淋洗劑形成逆向流動，實(shí)現(xiàn)對土壤的二次淋洗，進(jìn)一步降低土壤中的含鉻成分。3)當(dāng)泥水混合物被輸送到反應(yīng)筒脫水段，由于螺旋軸直徑增大及葉片螺距減小使脫水段容積減小，泥水混合物被擠壓，濾液通過具有透水過濾功能的筒壁排出，而截留下的土壤隨螺旋攪拌推進(jìn)器的轉(zhuǎn)動被輸送到排泥裝置，最終通過該裝置將淋洗、脫水后的土壤排出。4)從濾液回收斗和淋洗劑溢出口流入到含鉻廢水處理裝置中的淋洗液含有高濃度的六價(jià)鉻，在還原劑的作用下，淋洗液中的六價(jià)鉻在還原反應(yīng)槽中被還原為三價(jià)鉻，然后在中和反應(yīng)槽中加堿使三價(jià)鉻完全形成氫氧化鉻沉淀，利用斜板沉淀槽對沉淀進(jìn)行分離， 并向上清液補(bǔ)加有效成分對淋洗液進(jìn)行回用，含鉻污泥采用板框壓濾機(jī)進(jìn)行脫水處理。本發(fā)明所述用于還原處理的藥劑優(yōu)選為硫化鈉水溶液。所述用于沉淀處理的藥劑優(yōu)選為石灰乳。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠獲知的其他可用于六價(jià)鉻還原藥劑或用于三價(jià)鉻沉淀的藥劑均可用于本發(fā)明。本發(fā)明的鉻渣污染土壤異位淋洗修復(fù)設(shè)備及修復(fù)方法，具有如下技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)
占-
^ \\\ ·I、本發(fā)明將土壤淋洗與泥水分離兩個步驟合并為一個操作單元，只用一個動力源，實(shí)現(xiàn)了土壤異位淋洗的連續(xù)操作。
2、設(shè)備集成化程度高，便于搬運(yùn)，能實(shí)現(xiàn)對突發(fā)性土壤污染事件的緊急處理。3、本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)合理，操作簡單，處理過程自動化程度高，減少了人工投入， 提高了工作效率。4、本發(fā)明中淋洗時間、淋洗溫度、淋洗液用量、淋洗液種類等參數(shù)均可調(diào)整，有利于對淋洗工藝的調(diào)整，可適用于其他重金屬污染的土壤淋洗處理，為科研人員研究土壤淋洗提供了高效便捷的實(shí)驗(yàn)手段。5、本發(fā)明處理成本低，處理效率高，經(jīng)其處理的被污染土壤凈化程度可達(dá)85%以上，同時解決了淋洗液的再生及循環(huán)利用難題。


圖I :本發(fā)明中鉻渣污染土壤異位淋洗修復(fù)流程示意圖；圖2 :本發(fā)明中鉻渣污染土壤異位淋洗修復(fù)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；圖3 :圖2中設(shè)備反應(yīng)筒的淋洗段橫斷面不意圖4 :本發(fā)明中螺旋攪拌推進(jìn)器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1_提升機(jī)；2_進(jìn)料斗；3_輸送管；31_輸送攪軸；4_電機(jī)；5_淋洗劑儲槽； 6-水泵；7-閥門；8_液體流量計(jì)；9_霧化噴頭；10-淋洗劑入口 ； 11-土壤進(jìn)料口 ；12_反應(yīng)筒；13_加熱倉；14-螺旋攪拌推進(jìn)器；141-葉片；142-攪拌槳；143-主軸；15-調(diào)速電機(jī)； 16-支架；17_電阻絲；171-電器護(hù)罩；172-熱電偶；18_法蘭；19-排泥裝置；191-擋泥板； 20-淋洗液溢出口 ；21_集氣罩；22_酸氣吸收劑；23_濾液回收斗；24_絲桿；25_濾液調(diào)節(jié)槽；26_還原反應(yīng)槽-;27_中和反應(yīng)槽；28_斜板沉淀槽；29_板框壓濾機(jī)。下面對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。但下述的實(shí)例僅僅是本發(fā)明的簡易例子，并不代表或限制本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，本發(fā)明的權(quán)利范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
具體實(shí)施例方式為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實(shí)施例如下實(shí)施例I鉻渣污染土壤異位淋洗修復(fù)設(shè)備由進(jìn)料系統(tǒng)、土壤淋洗-脫水系統(tǒng)、廢氣處理系統(tǒng)、淋洗液收集處理系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)組成。進(jìn)料系統(tǒng)包括土壤進(jìn)料裝置和淋洗劑加入裝置，其中土壤進(jìn)料裝置由進(jìn)料斗2、輸送管3、輸送攪軸31及電機(jī)4構(gòu)成，進(jìn)料斗2底部與輸送管3相連,輸送攪軸31設(shè)置在輸送管3內(nèi)，電機(jī)4設(shè)置在輸送管3外端,驅(qū)動輸送攪軸 31將受污染土壤均勻地輸送至反應(yīng)筒12進(jìn)行淋洗；淋洗劑加入裝置由淋洗劑儲槽5、水泵
6、霧化噴頭9構(gòu)成，淋洗劑儲槽5通過管道連接至土壤淋洗-脫水系統(tǒng)，管道上依次設(shè)置水泵6、閥門7、液體流量計(jì)8、霧化噴頭9。土壤淋洗-脫水系統(tǒng)由反應(yīng)筒12、加熱倉13、螺旋攪拌推進(jìn)器14、驅(qū)動該螺旋軸轉(zhuǎn)動的調(diào)速電機(jī)15和支架16構(gòu)成，支架可通過絲桿24改變傾斜角度。反應(yīng)筒12由兩段組成，靠近進(jìn)料口一側(cè)的淋洗段采用不透水材料，出料口一側(cè)的脫水段采用透水材質(zhì)，兩部分采用法蘭18連接。反應(yīng)筒12淋洗段外壁上固定設(shè)置有加熱倉13，加熱倉13和反應(yīng)筒12之間形成空心夾層，空心夾層內(nèi)設(shè)置有電阻絲17和耐火保溫纖維層，淋洗段螺旋軸兩葉片之間安裝有垂直于螺旋軸的攪拌槳142，脫水段螺旋軸葉片外圓周面設(shè)置有橡膠制成的彈性刮片，螺旋攪拌推進(jìn)器14設(shè)置在反應(yīng)筒12內(nèi)，調(diào)速電機(jī)15 設(shè)置在反應(yīng)筒12末端靠近出料口一側(cè)，調(diào)速電機(jī)15與螺旋攪拌推進(jìn)器14的主軸143連接， 筒體兩端分別設(shè)有土壤進(jìn)料口 11和排泥裝置19，淋洗段末端設(shè)有淋洗劑入口 10，靠近土壤進(jìn)料口 11 一端設(shè)有淋洗液溢出口 20。廢氣處理系統(tǒng)由集氣罩21和酸氣吸收劑22構(gòu)成，集氣罩21設(shè)置在反應(yīng)筒12脫水段上方。淋洗液收集處理系統(tǒng)由濾液回收斗23、含鉻廢水處理裝置構(gòu)成，濾液回收斗23設(shè)置在反應(yīng)筒12脫水段下方，濾液回收斗23下部開口并由導(dǎo)管連接至含鉻廢水處理裝置，淋洗液溢出口 20與含鉻廢水處理裝置由軟管連接。自動控制系統(tǒng)由熱電偶172、控溫儀、調(diào)速器構(gòu)成，熱電偶172設(shè)置在加熱倉13內(nèi)，控溫儀、調(diào)速器設(shè)置在加熱倉外壁電器護(hù)罩171內(nèi)。實(shí)施例2污染土壤首先通過提升機(jī)I進(jìn)入進(jìn)料斗2，再由輸送攪軸31將土壤從反應(yīng)筒12 上的土壤進(jìn)料口 11均勻地加入至反應(yīng)筒淋洗段，在攪拌槳142的攪拌作用下與存留在土壤進(jìn)料口 11 一端的淋洗液進(jìn)行充分的混合接觸，并利用加熱倉13提高淋洗反應(yīng)溫度，增強(qiáng)淋洗效果，初步實(shí)現(xiàn)將土壤中的含鉻成分轉(zhuǎn)移至淋洗劑所在的液相。隨螺旋攪拌推進(jìn)器14轉(zhuǎn)動，與淋洗劑充分混合后的污染土壤向高端的出料口移動，在這一過程中與從淋洗段末端加入的淋洗劑形成逆向流動，實(shí)現(xiàn)對土壤的二次淋洗，進(jìn)一步降低土壤中的含鉻成分。當(dāng)泥水混合物被輸送到反應(yīng)筒脫水段，由于螺旋軸直徑增大及葉片141螺距減小使脫水段容積減小，污泥受到擠壓，濾液通過具有透水過濾功能的筒壁排出，而截留下的土壤隨螺旋攪拌推進(jìn)器14的轉(zhuǎn)動被輸送到反應(yīng)筒出泥端，通過調(diào)節(jié)擋泥板191與反應(yīng)筒出泥端的縫隙控制土壤的含水量，并將淋洗、脫水后的土壤排出。因受熱揮發(fā)的淋洗劑含有酸性成分，通過集氣罩21在脫水段將酸氣進(jìn)行收集，并利用疏松多孔的酸氣吸收劑22對酸氣進(jìn)行中和，可以減少由于酸氣揮發(fā)造成的大氣污染。從濾液回收斗23和淋洗劑溢出口 20流入到濾液調(diào)節(jié)槽25中的淋洗液含有高濃度的六價(jià)鉻，淋洗液中的六價(jià)鉻在還原反應(yīng)槽26中先被還原為三價(jià)鉻，然后在中和反應(yīng)槽27中加堿使三價(jià)鉻完全形成氫氧化鉻沉淀，利用斜板沉淀槽28 對沉淀進(jìn)行分離，對上清液補(bǔ)加有效成分并對淋洗劑進(jìn)行回用，含鉻污泥采用板框壓濾機(jī) 29進(jìn)行脫水處理。脫水后的含鉻污泥可回收利用。實(shí)施例3取河南三門峽某化工廠鉻渣堆放場周邊污染土壤為例，樣品中的六價(jià)鉻含量為
8.73mg/g。將土壤加入到進(jìn)料斗中，開啟水泵，將O. lmol/L檸檬酸水溶液作為淋洗劑加入到反應(yīng)筒中，調(diào)整設(shè)備傾斜角度在5°，脫水段內(nèi)層篩網(wǎng)孔徑為O. 5mm，使反應(yīng)筒進(jìn)料端存有一定量淋洗劑后，開啟加料系統(tǒng)中的螺旋攪軸，設(shè)定攪軸轉(zhuǎn)速，將土壤均勻的加入到反應(yīng)筒中，同時調(diào)整淋洗劑流量按土水比為I : 4的比例加入，同時開啟控制螺旋攪拌推進(jìn)器的電機(jī)，設(shè)定螺旋攪拌推進(jìn)器的旋轉(zhuǎn)速度為4rpm，通過控溫儀控制淋洗溫度保持在50°C，從污泥排出口對淋洗后的土壤進(jìn)行取樣，測定其中六價(jià)鉻含量，去除率達(dá)到85%，土壤的含水率為78%。實(shí)施例具體實(shí)施方式
與實(shí)施例3相同，區(qū)別是淋洗劑選擇O. 05mol/L，支架傾角調(diào)節(jié)為 2.5°，脫水段內(nèi)層篩網(wǎng)孔徑為O. 25mm，淋洗過程中控制土水比為I : 10，螺旋攪拌推進(jìn)器的旋轉(zhuǎn)速度為lrpm，淋洗溫度保持在60°C，淋洗后的土壤中六價(jià)鉻的去除率達(dá)到92%，土壤含水率為60%。從結(jié)果來看，相比實(shí)施例3，實(shí)施例4將淋洗時的固液比從I : 4增加到I : 10，淋洗溫度也從50°C提高到60°C，降低螺旋攪拌推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速意味著延長了土壤淋洗的反應(yīng)時間，得到的結(jié)果是土壤中六價(jià)鉻的去除率從85%提高到92%，可以發(fā)現(xiàn)固液比，淋洗溫度，淋洗時間是影響土壤中的六價(jià)鉻去除率三個主要因素，在一定范圍內(nèi)提高這些因素水平對提高土壤淋洗效果有促進(jìn)作用。但隨著液固比的增大，后續(xù)處理過程中的水處理量也隨之增大，能耗也會急劇增多，過高的淋洗溫度也帶來能耗增加的問題，螺旋攪拌推進(jìn)器較低的轉(zhuǎn)速能保證較長的淋洗時間和較好的淋洗效果，但是整個設(shè)備的處理效率也隨之下降，因此選擇合適的液固比，淋洗溫度和螺旋攪拌推進(jìn)器的旋轉(zhuǎn)速度非常重要。實(shí)施例具體實(shí)施方式
與實(shí)施例3相同，區(qū)別是淋洗劑選擇O. 3mol/L,支架傾角調(diào)節(jié)為 7.5°，脫水段內(nèi)層篩網(wǎng)孔徑為O. 6_，淋洗過程中控制土水比為I : 6，螺旋攪拌推進(jìn)器的旋轉(zhuǎn)速度為O. 5rpm，淋洗溫度保持在40°C，淋洗后的土壤中六價(jià)鉻的去除率達(dá)到87%，土壤的含水率為85%。
實(shí)施例具體實(shí)施方式
與實(shí)施例3相同，區(qū)別是淋洗劑選擇O. lmol/L，支架傾角調(diào)節(jié)為 6°，脫水段內(nèi)層篩網(wǎng)孔徑為O. 38mm，淋洗過程中控制土水比為I : 8，螺旋攪拌推進(jìn)器的旋轉(zhuǎn)速度為5rpm，淋洗溫度保持在80°C，淋洗后的土壤中六價(jià)鉻的去除率達(dá)到90%，土壤的含水率為80%。以上實(shí)施例結(jié)果表明，采用鉻渣污染土壤異位淋洗修復(fù)設(shè)備對鉻渣堆放場周邊污染土壤進(jìn)行異位淋洗能明顯降低土壤中的六價(jià)鉻含量，土壤中六價(jià)鉻的去除率高達(dá)85%以上，該設(shè)備可以高效連續(xù)的處理鉻渣污染土壤。申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)結(jié)構(gòu)特征以及修復(fù)方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)結(jié)構(gòu)特征以及修復(fù)方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)結(jié)構(gòu)特征以及修復(fù)方法才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進(jìn)，對本發(fā)明所選用部件的等效替換以及輔助部件的增加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鉻渣污染土壤異位淋洗修復(fù)設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備的土壤淋洗和脫水系統(tǒng)為一體式。
2.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，包括土壤淋洗-脫水系統(tǒng)；所述土壤淋洗-脫水系統(tǒng)優(yōu)選由反應(yīng)筒、反應(yīng)筒內(nèi)的螺旋攪拌推進(jìn)器、反應(yīng)筒末端的調(diào)速電機(jī)和支架構(gòu)成，調(diào)速電機(jī)與螺旋攪拌推進(jìn)器的主軸連接。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述反應(yīng)筒由采用不透水材料的淋洗段和采用透水材料的脫水段通過法蘭連接組成；優(yōu)選地，所述脫水段螺旋軸直徑沿物料輸送方向逐漸增大，螺旋軸葉片的螺距沿物料輸送方向逐步變??；優(yōu)選地，反應(yīng)筒兩端分別設(shè)有土壤進(jìn)料口和排泥裝置；淋洗段末端設(shè)有淋洗劑入口，靠近土壤進(jìn)料口一端設(shè)有淋洗液溢出口。
4.如權(quán)利要求2或3所述的設(shè)備，其特征在于，所述反應(yīng)筒淋洗段外壁上固定設(shè)置有加熱倉，加熱倉和反應(yīng)筒之間形成空心夾層，空心夾層內(nèi)設(shè)置有電阻絲及耐火保溫纖維層；優(yōu)選地，所述淋洗段螺旋軸兩葉片之間安裝有垂直于螺旋軸的攪拌槳；優(yōu)選地，脫水段螺旋軸葉片外圓周面設(shè)置有橡膠制成的彈性刮片。
5.如權(quán)利要求3或4所述的設(shè)備，其特征在于，所述脫水段是由至少三層粗細(xì)不同的篩網(wǎng)疊加組合而成，由內(nèi)向外篩網(wǎng)孔徑逐漸增大；內(nèi)層篩網(wǎng)孔徑優(yōu)選為O. 25-0. 6_，進(jìn)一步優(yōu)選為O. 3-0. 5mm,最優(yōu)選O. 38mm。
6.如權(quán)利要求3-5之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述排泥裝置由主軸上的擋泥板構(gòu)成，擋泥板和反應(yīng)筒脫水段末端之間留有可調(diào)空隙；優(yōu)選地，所述淋洗劑溢出口設(shè)有污泥過濾裝置，溢出高度可調(diào)；優(yōu)選地，所述支架可通過傾角調(diào)節(jié)裝置改變傾斜角度；所述傾角調(diào)節(jié)裝置優(yōu)選絲桿；支架傾角優(yōu)選2. 5° -7.5°，進(jìn)一步優(yōu)選4° -6°，最優(yōu)選5°。
7.如權(quán)利要求2-6之一所述的設(shè)備，其特征在于，還包括與土壤進(jìn)料口相連的進(jìn)料系統(tǒng)、廢氣處理系統(tǒng)、淋洗液收集處理系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)；優(yōu)選地，進(jìn)料系統(tǒng)包括土壤進(jìn)料裝置和淋洗劑加入裝置；土壤進(jìn)料裝置由進(jìn)料斗、進(jìn)料斗底部連接的輸送管、輸送管內(nèi)的輸送攪軸及輸送管外端的電機(jī)構(gòu)成；淋洗劑加入裝置由依次連接的淋洗劑儲槽、水泵、閥門、液體流量計(jì)、霧化噴頭構(gòu)成；優(yōu)選地，廢氣處理系統(tǒng)由反應(yīng)筒脫水段上方的集氣罩和集氣罩上方的酸氣吸收劑構(gòu)成；優(yōu)選地，淋洗液收集處理系統(tǒng)由濾液回收斗、含鉻廢水處理裝置構(gòu)成，濾液回收斗設(shè)置在反應(yīng)筒脫水段下方，濾液回收斗下部開口并由導(dǎo)管連接至含鉻廢水處理裝置，淋洗液溢出口與含鉻廢水處理裝置由軟管連接；優(yōu)選地，含鉻廢水處理裝置依次包括濾液調(diào)節(jié)槽、還原反應(yīng)槽、中和反應(yīng)槽、斜板沉淀槽、板框壓濾機(jī)；優(yōu)選地，自動控制系統(tǒng)由熱電偶、控溫儀、調(diào)速器構(gòu)成，熱電偶設(shè)置在加熱倉內(nèi)，控溫儀、調(diào)速器設(shè)置在加熱倉外壁電器護(hù)罩內(nèi)。
8.—種鉻渣污染土壤異位淋洗修復(fù)方法，其特征在于，鉻渣污染土壤首先通過提升機(jī)、 進(jìn)料系統(tǒng)進(jìn)入反應(yīng)筒淋洗段，將土壤中的含鉻成分轉(zhuǎn)移至淋洗劑所在的液相，隨螺旋攪拌推進(jìn)器轉(zhuǎn)動，泥水混合物被輸送到反應(yīng)筒脫水段，泥水混合物被擠壓，濾液通過具有透水過濾功能的筒壁排出，而截留下的土壤隨螺旋攪拌推進(jìn)器的轉(zhuǎn)動被輸送到排泥裝置，最終將淋洗、脫水后的土壤排出。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，包括以下步驟1)污染土壤首先通過提升機(jī)進(jìn)入進(jìn)料斗，通過輸送攪軸從土壤進(jìn)料口進(jìn)入反應(yīng)筒淋洗段，與存留在土壤進(jìn)料口端的淋洗液進(jìn)行充分的混合接觸；2)隨螺旋攪拌推進(jìn)器轉(zhuǎn)動，與淋洗液充分混合后的污染土壤向高端的出料口移動，與從反應(yīng)筒淋洗段末端加入的淋洗劑形成逆向流動，實(shí)現(xiàn)對土壤的二次淋洗；3)當(dāng)泥水混合物被輸送到反應(yīng)筒脫水段，由于螺旋軸直徑增大及葉片螺距減小使脫水段容積減小，泥水混合物被擠壓，濾液通過具有透水過濾功能的筒壁排出，而截留下的土壤隨螺旋攪拌推進(jìn)器的轉(zhuǎn)動被輸送到排泥裝置，最終通過該裝置將淋洗、脫水后的土壤排出；4)從濾液回收斗和淋洗劑溢出口流入到含鉻廢水處理裝置中的淋洗液含有高濃度的六價(jià)鉻，在還原劑的作用下，淋洗液中的六價(jià)鉻在還原反應(yīng)槽中被還原為三價(jià)鉻，然后在中和反應(yīng)槽中加堿使三價(jià)鉻完全形成氫氧化鉻沉淀，利用斜板沉淀槽對沉淀進(jìn)行分離，并向上清液補(bǔ)加有效成分對淋洗液進(jìn)行回用，含鉻污泥采用板框壓濾機(jī)進(jìn)行脫水處理。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于鉻渣污染土壤與淋洗劑的質(zhì)量比為 I 4-10，優(yōu)選 I : 5. 5-8，進(jìn)一步優(yōu)選 I : 6;優(yōu)選地，所述的淋洗劑為檸檬酸溶液；其濃度優(yōu)選為O. 05-0. 3mol/L,進(jìn)一步優(yōu)選 O. 1-0. 25mol/L，最優(yōu)選 O. lmol/L ；優(yōu)選地，鉻渣污染土壤與淋洗劑進(jìn)行攪拌淋洗時的溫度控制在40-80°C，優(yōu)選 50-60°C，進(jìn)一步優(yōu)選 55°C ；優(yōu)選地，螺旋攪拌推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速為O. 5-5rpm,優(yōu)選l_4rpm,進(jìn)一步優(yōu)選2. 8rpm ；優(yōu)選地，脫水后的土壤中的含水率為60-85%，優(yōu)選75% -80%，進(jìn)一步優(yōu)選78% ；優(yōu)選地，所述用于還原處理的藥劑優(yōu)選為硫化鈉水溶液；優(yōu)選地，所述用于沉淀處理的藥劑優(yōu)選為石灰乳。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鉻渣污染土壤異位淋洗修復(fù)設(shè)備及修復(fù)方法。所述設(shè)備的土壤淋洗和脫水系統(tǒng)為一體式，主要包括進(jìn)料系統(tǒng)、土壤淋洗-脫水系統(tǒng)、廢氣處理系統(tǒng)、淋洗液收集處理系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)。鉻渣污染土壤首先通過進(jìn)料系統(tǒng)進(jìn)入反應(yīng)筒淋洗段，將土壤中的含鉻成分轉(zhuǎn)移至淋洗劑所在的液相，隨螺旋攪拌推進(jìn)器轉(zhuǎn)動，泥水混合物被輸送到反應(yīng)筒脫水段，濾液通過具有透水過濾功能的筒壁排出，而截留下的土壤隨螺旋攪拌推進(jìn)器的轉(zhuǎn)動被輸送到排泥裝置，最終將淋洗、脫水后的土壤排出。本發(fā)明采用一個動力源實(shí)現(xiàn)了土壤淋洗與泥水分離，能耗較低、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、處理效率高，經(jīng)其處理的被污染土壤凈化程度可達(dá)85％以上。
文檔編號B09C1/02GK102601106SQ20121005930
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者曹宏斌, 林曉, 高明 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所