一種淋洗聯(lián)合電沉積修復(fù)重金屬污染土壤的設(shè)備及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種淋洗聯(lián)合電沉積修復(fù)重金屬污染土壤的設(shè)備，包括淋洗柱、緩沖槽、電沉積罐、第一循環(huán)泵和第二循環(huán)泵，淋洗柱內(nèi)裝有污染土壤，其上端設(shè)有淋洗噴頭，下端設(shè)有篩網(wǎng)，淋洗噴頭連接噴淋管；緩沖槽上端連接淋洗柱；電沉積罐內(nèi)設(shè)有陰、陽電極，陰、陽電極間連接一直流電源；第一循環(huán)泵一端連接緩沖槽，另一端通入電沉積罐中；第二循環(huán)泵一端連接電沉積罐，另一端連接噴淋管。本發(fā)明能高效而快速地去除土壤中重金屬，不僅有效避免了產(chǎn)生二次污染的廢液，及時(shí)回收廢液中的重金屬，而且可循環(huán)利用剩余廢液，能夠節(jié)省大量的無機(jī)酸和水資源，將電沉積法與酸洗法有機(jī)結(jié)合，具有操作簡單、修復(fù)周期短和成本低等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種淋洗聯(lián)合電沉積修復(fù)重金屬污染土壤的設(shè)備及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對(duì)重金屬污染土壤修復(fù)的設(shè)備及方法，尤其涉及一種能夠?qū)α芟磸U液進(jìn)行電沉積循環(huán)利用的淋洗聯(lián)合電沉積修復(fù)重金屬污染土壤的設(shè)備及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來隨著工業(yè)的迅速發(fā)展以及人類活動(dòng)的頻繁增加，大量含有重金屬的廢水、廢渣在未經(jīng)過嚴(yán)格高標(biāo)準(zhǔn)的處理后被排放到土壤中。由于重金屬的高累積性、隱蔽性以及生物難降解性等特點(diǎn)，不僅導(dǎo)致大量的土地?zé)o法耕種被擱置，而且還會(huì)通過食物鏈作用，危害到人體的健康。對(duì)重金屬污染土壤尤其是工業(yè)廢棄地重度污染土壤進(jìn)行修復(fù)和治理成為亟待解決的環(huán)境問題。
[0003]目前國內(nèi)外研究涉及到的以及實(shí)際處理過程中應(yīng)用到的重金屬污染土壤的治理主要有固化和去除2種途徑。近年來，圍繞這兩種途徑開發(fā)了不同的治理措施和方法，如固化、還原、農(nóng)業(yè)調(diào)控、生物修復(fù)和植物修復(fù)等，但這些方法具有處理不徹底、耗時(shí)長、易產(chǎn)生高毒中間代謝產(chǎn)物和應(yīng)用范圍有限等缺點(diǎn)，因而尚未在工程上進(jìn)行應(yīng)用。目前工程上主要方法有以下幾種:改土法、電動(dòng)修復(fù)法、熱處理法、玻璃花技術(shù)和土壤淋洗法。與土壤淋洗法相比，改土法、電動(dòng)修復(fù)法、熱處理法和玻璃化技術(shù)或存在二次污染、或適用范圍小、或價(jià)格昂貴，皆有較為明顯等不足。
[0004]土壤淋洗法是運(yùn)用物理或化學(xué)手段將污染土壤中的有機(jī)和無機(jī)污染物進(jìn)行分離、隔離、濃縮或進(jìn)行無害化處理的過程。其中淋洗劑的選擇是修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵。已經(jīng)報(bào)道的重金屬淋洗劑主要是表面活性劑和酸類淋洗劑。表面活性劑分人工合成的絡(luò)合劑(EDTA等)、生物表面活性劑(包括鼠李糖脂、槐糖脂、沙梵婷和皂角苷等XEDTA因其能與大部分金屬離子結(jié)合成穩(wěn)定的螯合物，對(duì)土壤中的Cu，Zn，Pb，Hg，Cd和Cr等都有較高的去除效率，從而被廣泛運(yùn)用到重金屬污染土壤的修復(fù)中，但EDTA存在價(jià)格昂貴、生物降解性較差、回收困難等問題。近年來，人們開始將生物表面活性劑代替EDTA用于土壤淋洗，但生物表面活性劑產(chǎn)量較低，生產(chǎn)成本較高。因此，目前生物表面活性劑工業(yè)規(guī)模的應(yīng)用并不具有優(yōu)勢(shì)。酸類淋洗劑主要包括天然有機(jī)酸溶液(檸檬酸、蘋果酸、草酸、丙二酸、胡敏酸及富里酸等)、無機(jī)酸溶液(HCl和HN03等)。有機(jī)酸對(duì)環(huán)境也沒有太大的危害，而且能夠大面積的推廣使用。但是只能針對(duì)輕度或者中度污染的重金屬污染土壤。對(duì)于重度污染的土壤，會(huì)帶來淋洗劑耗量大、處理費(fèi)用高昂等問題。
[0005]無機(jī)酸淋洗后雖能導(dǎo)致土壤的理化性質(zhì)發(fā)生改變，但是它對(duì)于工業(yè)廢棄地重度污染的土壤具有很好的效果，能夠最大化的去除土壤中的重金屬，并且價(jià)格低廉，淋洗過后的土壤用作固廢填埋。但傳統(tǒng)無機(jī)酸淋洗工藝存在淋洗廢液的引起二次污染、回收率不高、耗水量大、重金屬回收配套設(shè)備欠缺及安全化處理流程復(fù)雜等問題。
[0006]電沉積萃取廢液中重金屬離子的方法是在溶液中插入陰陽電極，施加微弱直流電形成的電場(chǎng)，在電場(chǎng)的作用下溶液中重金屬陽離子遷移并沉積到陰極，然后進(jìn)行集中分離或回收。但電沉積沉積處理土壤淋洗廢液方面未見研究報(bào)道。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的問題是提供一種能夠?qū)α芟磸U液進(jìn)行電沉積循環(huán)利用的修復(fù)重金屬污染土壤的設(shè)備及方法。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:提供一種淋洗聯(lián)合電沉積修復(fù)重金屬污染土壤的設(shè)備，包括淋洗柱，所述淋洗柱內(nèi)裝有待修復(fù)重金屬污染土壤，淋洗柱內(nèi)待修復(fù)重金屬污染土壤的上端設(shè)有淋洗噴頭，淋洗噴頭連接一用來補(bǔ)充淋洗液的噴淋管，所述淋洗柱內(nèi)待修復(fù)重金屬污染土壤的下端設(shè)有篩網(wǎng)；
[0009]緩沖槽，所述緩沖槽上端通過管道連接在淋洗柱的下端部位；
[0010]電沉積罐，所述電沉積罐內(nèi)充有電沉積液，并設(shè)有陰、陽電極，所述陰、陽電極間連接一直流電源；
[0011]第一循環(huán)泵，所述第一循環(huán)泵一端的管道連接緩沖槽的下端，另一端的管道從電沉積罐上端通入電沉積罐中；
[0012]第二循環(huán)泵，所述第二循環(huán)泵一端的管道連接電沉積罐的下端，另一端的管道與噴淋管貫通連接。
[0013]進(jìn)一步，所述淋洗柱為敞開有機(jī)玻璃柱，且豎直放置。
[0014]進(jìn)一步，所述淋洗柱內(nèi)待修復(fù)重金屬污染土壤的上端鋪設(shè)一層石子。
[0015]進(jìn)一步，所述電沉積罐內(nèi)中間部位設(shè)有I根陰電極，電沉積罐內(nèi)四周均勻布置4?8根陽電極。
[0016]還提供一種利用上述設(shè)備進(jìn)行淋洗聯(lián)合電沉積修復(fù)重金屬污染土壤的方法，包括如下步驟:
[0017]步驟一、將重金屬污染土壤放入淋洗柱內(nèi)，無機(jī)淋洗液從上至下對(duì)土壤進(jìn)行淋洗，淋洗后的廢液收集到淋洗柱底部的緩沖槽內(nèi)；
[0018]步驟二、利用第一循環(huán)泵將廢液從緩沖槽通入電沉積罐內(nèi)，電沉積罐的陰、陽電極間通有直流電產(chǎn)生電場(chǎng)，通過電場(chǎng)作用將廢液中重金屬離子沉積到陰電極上；
[0019]步驟三、將分離重金屬后的剩余廢液通過第二循環(huán)泵輸送到淋洗柱上端的噴淋管內(nèi)，作為淋洗液重復(fù)利用。
[0020]進(jìn)一步，所述步驟一中的無機(jī)淋洗濟(jì)由氯化鈉和無機(jī)酸混合配制而成。
[0021]進(jìn)一步，所述無機(jī)酸是鹽酸、硫酸或硝酸，其pH值在3?4之間。
[0022]進(jìn)一步，所述氯化鈉用量為100?200g/L。
[0023]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:首先，使用無機(jī)淋洗液淋洗高濃度的重金屬污染土壤，高效而快速地去除土壤中重金屬；同時(shí)，利用電沉積法處理淋洗廢液，不僅有效避免了產(chǎn)生二次污染的廢液，及時(shí)回收廢液中的重金屬，而且可循環(huán)利用剩余廢液，能夠節(jié)省大量的無機(jī)酸和水資源，將電沉積法與酸洗法有機(jī)結(jié)合，具有操作簡單、修復(fù)周期短和成本低等優(yōu)點(diǎn)；此外，本發(fā)明能促進(jìn)重金屬污染土壤修復(fù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明淋洗聯(lián)合電沉積修復(fù)重金屬污染土壤的設(shè)備具體實(shí)施例的原理示意圖。[0025]圖中:
[0026]1.淋洗柱，2.石子，3.污染土壤，4.篩網(wǎng)，5.緩沖槽，6.第一循環(huán)泵，
[0027]7.第二循環(huán)泵，8.電沉積罐，9.陽電極，10.陰電極，11.直流電源，
[0028]12.噴淋管，13.淋洗噴頭。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為了對(duì)本發(fā)明更加深入的了解，現(xiàn)列舉以下具體實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0030]本實(shí)施例是一種淋洗聯(lián)合電沉積修復(fù)重金屬的設(shè)備及方法。
[0031]如圖1所示，是一種淋洗聯(lián)合電沉積修復(fù)重金屬污染土壤的設(shè)備，包括淋洗柱1、緩沖槽5、電沉積罐8、第一循環(huán)泵6和第二循環(huán)泵7，淋洗柱I內(nèi)裝有待修復(fù)重金屬污染土壤3，淋洗柱I內(nèi)待修復(fù)重金屬污染土壤3的上端設(shè)有淋洗噴頭13，淋洗噴頭13連接一用來補(bǔ)充淋洗液的噴淋管12，淋洗柱I內(nèi)待修復(fù)重金屬污染土壤的下端設(shè)有篩網(wǎng)4 ;緩沖槽5上端通過管道連接在淋洗柱I的下端部位；電沉積罐8內(nèi)充有電沉積液，并設(shè)有陰、陽電極，陰、陽電極間連接一直流電源11 ;第一循環(huán)泵6 —端的管道連接緩沖槽5的下端，另一端的管道從電沉積罐8上端通入電沉積罐8中；第二循環(huán)泵7 —端的管道連接電沉積罐8的下端，另一端的管道與淋洗柱I上端的噴淋管12貫通連接；淋洗柱I為敞開有機(jī)玻璃柱，且豎直放置，其高度為24cm，直徑為9cm，淋洗柱I內(nèi)待修復(fù)重金屬污染土壤的上端鋪設(shè)一層石子；本實(shí)施例中，電沉積罐8內(nèi)中間部位設(shè)有I根陰電極10，電沉積罐8內(nèi)四周均勻布置4?8根陽電極9。
[0032]上述設(shè)備對(duì)重金屬污染土壤的淋洗聯(lián)合電沉積修復(fù)方法為包括如下步驟:
[0033]步驟一、將重金屬污染土壤放入淋洗柱內(nèi)，無機(jī)淋洗液從上至下對(duì)土壤進(jìn)行淋洗，淋洗后的廢液收集到淋洗柱底部的緩沖槽內(nèi)；其中，無機(jī)淋洗濟(jì)由氯化鈉和無機(jī)酸混合配制而成，無機(jī)酸是鹽酸、硫酸或硝酸，其PH值在3?4之間，氯化鈉用量為100?200g/L ；
[0034]步驟二、利用第一循環(huán)泵將廢液從緩沖槽通入電沉積罐內(nèi)，電沉積罐的陰、陽電極間通有直流電產(chǎn)生電場(chǎng)，通過電場(chǎng)作用將廢液中重金屬離子沉積到陰電極上；
[0035]步驟三、將分離重金屬后的剩余廢液通過第二循環(huán)泵輸送到淋洗柱上端的噴淋管內(nèi)，作為淋洗液重復(fù)利用。
[0036]簡言之，將重金屬污染土壤放入淋洗柱內(nèi)，由無機(jī)酸(鹽酸、硫酸或硝酸等)與氯化鈉混配的無機(jī)淋洗液從上至下對(duì)土壤進(jìn)行淋洗，淋洗后的廢液收集到淋洗柱底部的緩沖槽內(nèi)；利用循環(huán)泵將廢液從緩沖槽送入電沉積罐，電沉積罐內(nèi)進(jìn)行重金屬分離；在電場(chǎng)作用下，廢液中金屬陽離子沉積到陰極上，剩余廢液再通過另一循環(huán)泵送到淋洗柱的上部作為淋洗液回用。
[0037]下面列舉三個(gè)利用不同無機(jī)淋洗液對(duì)不同種類重金屬污染的土壤進(jìn)行淋洗的實(shí)例:
[0038]第一種:稱取1.2kg污染砂土，污染砂土中Pb的含量為615mg/kg，土柱底部用400目篩網(wǎng)固定，加入由200g/L的NaCl及少量鹽酸、pH = 3的淋洗液，淋洗液從柱體從上至下緩慢淋洗污染土壤，淋洗廢液經(jīng)緩沖箱收集，經(jīng)蠕動(dòng)泵送入電沉積罐內(nèi)，電沉積罐中間設(shè)有I根陰極石墨電極，罐內(nèi)周圍均勻分布6根陽極石墨電極，電極之間連接直流電源，電沉積分離廢液中重金屬，剩余廢液通過蠕動(dòng)泵又送回淋洗柱上部對(duì)污染土壤進(jìn)行淋洗。經(jīng)循環(huán)淋洗3h后,剩余砂土中Pb的濃度降低到29.3mg/kg。
[0039]第二種:稱取1.2kg污染砂土,污染砂土中Cd的含量為462mg/kg, 土柱底部用400目篩網(wǎng)固定,加入由100g/L的NaCl及少量硫酸、pH = 3.5的淋洗液，淋洗液從柱體從上至下緩慢淋洗污染土壤，淋洗廢液經(jīng)緩沖箱收集，經(jīng)蠕動(dòng)泵送入電沉積罐內(nèi)，電沉積罐中間設(shè)有I根陰極石墨電極，罐內(nèi)周圍均勻分布6根陽極石墨電極，電極之間連接直流電源，電沉積分離廢液中重金屬，剩余廢液通過蠕動(dòng)泵又送回淋洗柱上部對(duì)污染土壤進(jìn)行淋洗。經(jīng)循環(huán)淋洗3h后,剩余砂土中Cd的濃度降低到52.6mg/kg。
[0040]第三種:稱取1.2kg污染砂土,污染砂土中Cu的含量為518mg/kg, 土柱底部用400目篩網(wǎng)固定,加入由200g/L的NaCl及少量硝酸、pH = 4的淋洗液，淋洗液從柱體從上至下緩慢淋洗污染土壤，淋洗廢液經(jīng)緩沖箱收集，經(jīng)蠕動(dòng)泵送入電沉積罐內(nèi)，電沉積罐中間設(shè)有I根陰極石墨電極，罐內(nèi)周圍均勻分布6根陽極石墨電極，電極之間連接直流電源，電沉積分離廢液中重金屬，剩余廢液通過蠕動(dòng)泵又送回淋洗柱上部對(duì)污染土壤進(jìn)行淋洗。經(jīng)循環(huán)淋洗3.5h后,剩余砂土中Cu的濃度降低到39.8mg/kg。
[0041]以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種淋洗聯(lián)合電沉積修復(fù)重金屬污染土壤的設(shè)備，其特征在于:包括淋洗柱，所述淋洗柱內(nèi)裝有待修復(fù)重金屬污染土壤，淋洗柱內(nèi)待修復(fù)重金屬污染土壤的上端設(shè)有淋洗噴頭，淋洗噴頭連接一用來補(bǔ)充淋洗液的噴淋管，所述淋洗柱內(nèi)待修復(fù)重金屬污染土壤的下端設(shè)有篩網(wǎng)； 緩沖槽，所述緩沖槽上端通過管道連接在淋洗柱的下端部位； 電沉積罐，所述電沉積罐內(nèi)充有電沉積液，并設(shè)有陰、陽電極，所述陰、陽電極間連接一直流電源； 第一循環(huán)泵，所述第一循環(huán)泵一端的管道連接緩沖槽的下端，另一端的管道從電沉積罐上端通入電沉積罐中； 第二循環(huán)泵，所述第二循環(huán)泵一端的管道連接電沉積罐的下端，另一端的管道與噴淋管貫通連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淋洗聯(lián)合電沉積修復(fù)重金屬污染土壤的設(shè)備，其特征在于:所述淋洗柱為敞開有機(jī)玻璃柱，且豎直放置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淋洗聯(lián)合電沉積修復(fù)重金屬污染土壤的設(shè)備，其特征在于:所述淋洗柱內(nèi)待修復(fù)重金屬污染土壤的上端鋪設(shè)一層石子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的淋洗聯(lián)合電沉積修復(fù)重金屬污染土壤的設(shè)備，其特征在于:所述電沉積罐內(nèi)中間部位設(shè)有I根陰電極，電沉積罐內(nèi)四周均勻布置4?8根陽電極。
5.一種利用權(quán)力要求I所述的設(shè)備進(jìn)行淋洗聯(lián)合電沉積修復(fù)重金屬污染土壤的方法，包括如下步驟: 步驟一、將重金屬污染土壤放入淋洗柱內(nèi)，無機(jī)淋洗液從上至下對(duì)土壤進(jìn)行淋洗，淋洗后的廢液收集到淋洗柱底部的緩沖槽內(nèi)； 步驟二、利用第一循環(huán)泵將廢液從緩沖槽通入電沉積罐內(nèi)，電沉積罐的陰、陽電極間通有直流電產(chǎn)生電場(chǎng)，通過電場(chǎng)作用將廢液中重金屬離子沉積到陰電極上； 步驟三、將分離重金屬后的剩余廢液通過第二循環(huán)泵輸送到淋洗柱上端的噴淋管內(nèi)，作為淋洗液重復(fù)利用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的淋洗聯(lián)合電沉積修復(fù)重金屬污染土壤的方法，其特征在于:所述步驟一中的無機(jī)淋洗濟(jì)由氯化鈉和無機(jī)酸混合配制而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的淋洗聯(lián)合電沉積修復(fù)重金屬污染土壤的方法，其特征在于:所述無機(jī)酸是鹽酸、硫酸或硝酸，其PH值在3?4之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的淋洗聯(lián)合電沉積修復(fù)重金屬污染土壤的方法，其特征在于:所述氯化鈉用量為100?200g/L。
【文檔編號(hào)】B09C1/02GK103752599SQ201310749657
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】張景輝, 楊偉, 劉漢橋, 魏國俠, 孫磊 申請(qǐng)人:天津生態(tài)城環(huán)保有限公司