汞污染土壤熱脫附及汞回收方法及一體化設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于土壤修復(fù)處理技術(shù)，具體地涉及一種汞污染土壤熱脫附及汞回收方 法。
[0002] 本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)現(xiàn)上述方法的一體化設(shè)備。
[0003] 可以針對(duì)不同污染程度的汞污染土壤進(jìn)行修復(fù)，同時(shí)對(duì)污染土壤中的汞進(jìn)行回 收。
【背景技術(shù)】
[0004] 亞洲是受汞污染最嚴(yán)重的地區(qū)，我國汞污染土壤情況亦不容樂觀。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國受 汞污染的耕地面積達(dá)到3. 2 X IO4公頃，每年產(chǎn)生污染環(huán)境的汞高達(dá)I. 9 X 10 \g。據(jù)現(xiàn)有國 內(nèi)文獻(xiàn)報(bào)道，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)農(nóng)業(yè)環(huán)境惡化，農(nóng)產(chǎn)品受汞污染現(xiàn)象嚴(yán)重。對(duì)廣州市郊土壤 調(diào)查顯示汞的污染頻率最大；福州市比較有代表性的蔬菜基地土壤中，汞含量超標(biāo)現(xiàn)象最 嚴(yán)重，超標(biāo)率高達(dá)84. 3 % ;哈爾濱市東南郊菜地土壤重金屬的污染評(píng)價(jià)顯示，汞污染達(dá)到中 等生態(tài)危害程度；長(zhǎng)沙市郊27. 6%的蔬菜基地土壤汞含量超標(biāo)；石家莊、成都、貴陽等地區(qū) 耕地土壤中汞含量檢測(cè)超標(biāo)嚴(yán)重。
[0005] 汞污染土壤中常見無機(jī)汞化合物有HgS、Hg (NO3) 2 · H20、HgO和HgSO4，有機(jī)汞污染 物主要為甲基汞，甲基汞是主要包括單甲基汞和二甲基汞在內(nèi)的一系列有機(jī)汞化合物。汞 及其化合物可在植物、作物中積累并進(jìn)入食物鏈循環(huán)，進(jìn)入人體后將導(dǎo)致人體急性及慢性 中毒，損傷肝腎，損傷皮膚，破壞神經(jīng)系統(tǒng)導(dǎo)致肌肉震顫和精神失常等。其中甲基汞對(duì)生物 體危害最大。甲基汞是一種神經(jīng)毒素，可直接造成肌肉運(yùn)動(dòng)失調(diào)、神經(jīng)損傷甚至死亡。甲基 汞可通過母體作用于胎兒，造成胎兒有嚴(yán)重的出生缺陷如智力遲鈍、大腦性麻痹、失明等癥 狀。因此，汞污染土壤的存在，將直接對(duì)人體健康構(gòu)成威脅，并帶來嚴(yán)重的糧食安全問題。
[0006] 汞已經(jīng)被美國環(huán)保局（U. S. EPA)列為13種重金屬優(yōu)先控制污染物名單中的一種。 我國政府對(duì)汞污染問題亦十分重視，汞已經(jīng)列入環(huán)保部第一批公布的68種環(huán)境優(yōu)先監(jiān)測(cè) 污染物的名錄中，且對(duì)汞環(huán)境安全的污染防治亦明確寫入"十三五規(guī)劃"。
[0007] 導(dǎo)致土壤汞污染的原因很多。首先，地球物理、化學(xué)活動(dòng)會(huì)造成土壤汞污染。據(jù)統(tǒng) 計(jì)，目前每年自然條件下釋放進(jìn)入大氣的汞為80-600噸，通過自然沉降、降雨等沉積途徑 返回到地球表面，這種方式中約90%的汞最終會(huì)進(jìn)入土壤與生態(tài)系統(tǒng)。人為汞排放是全球 汞污染的直接原因。據(jù)統(tǒng)計(jì)，汞的人為排放約占汞排放總量的98%，全球每年開采應(yīng)用的汞 在1000 Ot以上，通過各種途徑向自然界排放汞約5000t，其中燃燒過程和制造過程的汞排 放比重較大。在我國，石化燃料燃燒、生活垃圾燃燒、醫(yī)療垃圾焚毀和污泥燃燒處理等燃燒 過程向環(huán)境中排放的汞已占認(rèn)為排放總量的80%。此外，汞礦開采、氯堿行業(yè)生產(chǎn)、有色金 屬冶煉、造紙、電池生產(chǎn)、熒光燈及汞燈生產(chǎn)等涉汞生產(chǎn)過程亦造成汞環(huán)境污染。
[0008] 土壤中重金屬污染的修復(fù)方法主要有生物修復(fù)、固化穩(wěn)定化法、土壤淋洗法、熱脫 附法等。由于汞屬于易揮發(fā)性重金屬，所以熱脫附技術(shù)在汞污染場(chǎng)地修復(fù)技術(shù)上應(yīng)用較多。 目前應(yīng)用的熱脫附技術(shù)主要用于脫除土壤中的汞，考慮到工程成本，尾氣多數(shù)只以活性炭 等材料進(jìn)行吸附或直接排放，并沒有進(jìn)行汞的收集，這樣做只會(huì)轉(zhuǎn)嫁污染源，且對(duì)高濃度汞 污染場(chǎng)地而言，也是資源的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種汞污染土壤熱脫附及汞回收方法。
[0010] 本發(fā)明的又一目的是提供一種用于實(shí)現(xiàn)上述方法的一體化設(shè)備。
[0011] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的汞污染土壤熱脫附及汞回收的方法，步驟如下： [0012] 1)氯鹽添加工序：將汞污染土壤破碎磨細(xì)后，添加氯鹽，加水并充分?jǐn)嚢?，制成?漿；氯鹽的添加量應(yīng)在其水解后氯離子的摩爾濃度高于污染土壤中汞的摩爾濃度；
[0013] 2) pH調(diào)整工序：用酸性水溶液調(diào)價(jià)泥漿pH至6. 5-7. 5 ;
[0014] 3)風(fēng)干工序：將泥漿自然風(fēng)干；
[0015] 4)破碎工序：破碎自然風(fēng)干的泥衆(zhòng)，取5目篩下細(xì)質(zhì)土壤作為待處理土壤，用于后 續(xù)處理；
[0016] 5)熱脫附工序：將待處理土壤于150~300°C下進(jìn)行熱脫附，并于自然冷卻下回收 汞，熱脫附后的土壤另作其他用途；
[0017] 6)汞回收工序：常溫下回收熱脫附的含汞化合物。
[0018] 所述的方法中，氯鹽為 MgCl2、FeCl3、NaCl、CaCl2S NH 4C1。
[0019] 所述的方法中，氯鹽的添加量應(yīng)使其水解后氯離子摩爾濃度是污染土壤中汞摩爾 濃度的4~8倍。
[0020] 所述的方法中，pH調(diào)整工序中的酸性水溶液為鹽酸、硫酸、硝酸或混酸。
[0021] 本發(fā)明提供有用于實(shí)現(xiàn)上述方法的一體化設(shè)備：
[0022] 回轉(zhuǎn)窯的兩端分別設(shè)有空氣預(yù)熱器和冷卻器，回轉(zhuǎn)窯位于空氣預(yù)熱器和冷卻器中 間為脫附段，脫附段設(shè)有加熱器；
[0023] 回轉(zhuǎn)窯、空氣預(yù)熱器和冷卻器為水平設(shè)置；
[0024] 回轉(zhuǎn)窯與空氣預(yù)熱器的連接處設(shè)有進(jìn)料口，回轉(zhuǎn)窯與冷卻器的連接處設(shè)有出料 P ;
[0025] 冷卻器的出氣口連接一抽氣栗；
[0026] 若干個(gè)散熱板插設(shè)在冷卻器內(nèi)，各散熱板的一部分延伸至冷卻器外部，通過空氣 散熱，使抽氣栗的尾氣溫度為40~50 °C。
[0027] 所述的一體化設(shè)備中，空氣預(yù)熱器和冷卻器分別通過法蘭與回轉(zhuǎn)窯相連接。
[0028] 所述的一體化設(shè)備中，冷卻器內(nèi)設(shè)有振蕩器，通過振動(dòng)回收含汞化合物。
[0029] 所述的一體化設(shè)備中，冷卻器與抽氣栗之間設(shè)有過濾器。
[0030] 所述的一體化設(shè)備中，空氣預(yù)熱器進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯的空氣溫度為200~250°C，熱脫附 段的溫度為150~300°C，回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速為I. 0~3. Or/min。
[0031] 所述的一體化設(shè)備中，一體化設(shè)備的空氣預(yù)熱器一端的高度高于冷卻器一端，使 一體化設(shè)備保持15~45°的傾角。
[0032] 本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)：
[0033] 1、廣譜性高。該汞污染土壤固化穩(wěn)定化方法對(duì)土質(zhì)類型不敏感，可以針對(duì)多種形 態(tài)的汞，可用于絕大部分汞污染土壤。
[0034] 2、工藝簡(jiǎn)單。本汞污染土壤固化穩(wěn)定化方法主要依靠溫控和攪拌設(shè)備，其他無特 殊要求，流程簡(jiǎn)便、可靠。
[0035] 3、修復(fù)效果好。本方法中，氯鹽的添加并采用熱脫附技術(shù)對(duì)汞污染土壤的修復(fù)具 有很強(qiáng)的針對(duì)性，技術(shù)可靠，修復(fù)效果良好且穩(wěn)定。
[0036] 4、環(huán)境效益好。經(jīng)過處理的含汞污染土壤可回填或用于其他用途，解決了污染問 題。
[0037] 5、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益好。經(jīng)過處理的含汞污染土壤緩解了涉汞企業(yè)的環(huán)境污染問題， 被修復(fù)的場(chǎng)地可作為其他用途用地使用，同時(shí)回收的汞可以再利用于社會(huì)生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0038] 圖1為本發(fā)明汞污染土壤熱脫附及汞回收方法的工藝流程圖；
[0039] 圖2為本發(fā)明用于汞污染土壤熱脫附及汞回收的一體化設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。附圖中符號(hào) 說明
[0040] 回轉(zhuǎn)窯1，空氣預(yù)熱器2,冷卻器3,脫附段4,加熱器5,進(jìn)料口 6,出料口 7,抽氣栗 8,散熱板9,法蘭10,振蕩器11，過濾器12。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 本發(fā)明可以對(duì)不同污染程度的汞污染土壤進(jìn)行修復(fù)，同時(shí)對(duì)污染土壤中的汞進(jìn)行 回收。
[0042] 本發(fā)明的汞污染土壤熱脫附及汞回收方法，其步驟為：
[0043] 1)氯鹽添加工序：將汞污染土壤破碎磨細(xì)后，添加適量氯鹽，加水并充分?jǐn)嚢?，?成泥漿。
[0044] 2) pH調(diào)整工序：用酸性水溶液調(diào)價(jià)泥漿pH至6. 5-7. 5左右。
[0045] 3)風(fēng)干工序：將泥漿置于10~20°C環(huán)境中自然風(fēng)干，風(fēng)干用時(shí)應(yīng)介于16~24小 時(shí)。
[0046] 4)破碎工序：破碎風(fēng)干土壤，破碎后取5目篩下細(xì)質(zhì)土壤作為待處理土壤，用于后 續(xù)處理。
[0047] 5)熱脫附工序：將待處理土壤投加入熱脫附及汞回收一體化設(shè)備中進(jìn)行處理，熱 脫附段溫度設(shè)置為150~300°C，回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速控制在I. 0~3. Or/min。熱脫附后的土壤可 進(jìn)行回填或用于其他用途。
[0048] 6)汞回收工序：開啟振蕩器，在10~25°C環(huán)境中回收冷卻器內(nèi)的含汞化合物。
[0049] 進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的汞污染土壤熱脫附及汞回收一體化方法，氯鹽的加量要 保證其水解后氯離子摩爾濃