重金属污染土壤异位化学淋洗修复和洗出液回用装置的制作方法

本实用新型属于重金属污染场地土壤治理领域，进一步是指一种重金属污染场地土壤的异位化学淋洗修复和洗出液回用的装置。

背景技术：

化学淋洗修复是一种重要的应用于污染土壤环境修复的技术，借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移的化学/生物化学溶剂，在重力作用下或通过水力压头推动淋洗液注入到被污染土层中，然后再把包含有污染物的液体从土层中抽提出来，进行分离和污水处理的技术。淋洗液通常具有淋洗、增溶、乳化或改变污染物化学性质的作用。到目前为止，化学淋洗技术主要围绕着用表面活性剂处理有机污染物，用螯合剂或酸处理重金属来修复被污染的土壤。与其他处理方法相比，淋洗法不仅可以去除土壤中大量的污染物，限制有害污染物的扩散范围，还具有投资及消耗相对较少，操作人员可不直接接触污染物等优点。

国内外在以前的化学淋洗修复过程中，一般偏重于原位化学淋洗修复，尤其是在国外。原位化学淋洗修复污染土壤虽有很多优点，如长效性、易操作性、高渗透性。从污染土壤性质来看，原位化学淋洗技术存在的缺点是，只适用于多孔隙、易渗透的土壤。另外，原位修复需要对地下土壤的性质以及结构层有清晰的了解，并且要采取防止修复过程中污染物进一步扩散的措施；一般情况下，原位修复需要较长的运行时间，且时间周期还有很大的不确定性。

针对污染场地土壤异位修复技术的设备还有待进一步研究。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供污染场地土壤异位修复技术的设备，该设备适用于污染浓度较高、风险性较大的污染场地；可以选择直接有效的技术方法集中处理污染土壤，处理效率高且彻底。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

重金属污染土壤异位化学淋洗修复和洗出液回用装置，包括干式滚筒式筛分设备、研磨机、湿式滚筒式筛分设备、一级淋洗反应罐、二级淋洗反应罐以及洗出液回用设备；所述洗出液回用设备包括依次连通的洗出液收集池、调节中和池、电絮凝设备、曝气氧化池、硅藻土循环澄清池、pH值回调池、淋洗液回用水池；所述干式滚筒式筛分设备底部设有细土壤储存桶和粗土壤储存桶；所述湿式滚筒式筛分设备底部设有湿细土壤储存桶和湿粗土壤储存桶；所述干式滚筒式筛分设备的粗土壤储存桶与所述研磨机顶部连通，所述研磨机底部与所述湿式滚筒式筛分设备的顶部连通；所述干式滚筒式筛分设备的细土壤储存桶和所述湿式滚筒式筛分设备的湿细土壤储存桶均与所述一级淋洗反应罐顶部连通，所述湿式滚筒式筛分设备的湿粗土壤储存桶与所述研磨机顶部连通；所述一级淋洗反应罐与所述二级淋洗反应罐连通，且所述一级淋洗反应罐和所述二级淋洗反应罐的顶部均与所述洗出液收集池连通。

优选方案，所述干式滚筒式筛分设备的顶部连接有输送设备。

优选方案，所述输送设备包括螺旋带输送机。

优选方案，所述干式滚筒式筛分设备内部设有网格，所述格网由两段组成，一段为第一细格网，筛除粒径为15～50mm，第一细格网下方设有细土壤储存桶；另一段为第一粗格网，筛除粒径为50～200mm，第一粗格网下方设有粗土壤储存桶。

优选方案，所述研磨机内设置有研磨机心。

优选方案，所述湿式滚筒式筛分设备内部设有网格，所述格网由两段组成，一段为第二细格网，筛除粒径为15～50mm，第二细格网下方设有湿细土壤储存桶，另一段为第二粗格网，筛除粒径为50～200mm，第二粗格网下方设有湿粗土壤储存桶。

优选方案，所述一级淋洗反应罐内周顶部设置有喷淋加水管，顶部设有一级淋洗反应罐洗出液出水槽，罐中设置有第一强力搅拌机。

优选方案，所述一级淋洗反应罐顶部连接有加水设备，所述加水设备内设有加水管道。

优选方案，所述二级淋洗反应罐内周顶部设置有喷淋加药管，顶部设有二级淋洗反应罐洗出液出水槽，罐中设置有第二强力搅拌机。

优选方案，所述二级淋洗反应罐顶部连接有加药设备，所述加药设备内设有加药管道。

优选方案，所述二级淋洗反应罐底部连接有污泥处理设备，所述污泥处理设备包括依次连接的泥浆浓缩池、污泥螺杆泵和板框压滤机。

优选方案，所述泥浆浓缩池为钢制，钢板厚度为10-15mm，加工成锥斗型，锥斗夹角为150°。

优选方案，所述调节中和池底部设置有第一空气搅拌管，所述调节中和池旁设置有石灰乳投加罐。

优选方案，所述电絮凝设备离池底往上450-500mm空间处设置有极板，极板支架上面设置有多块极板。

优选方案，所述曝气氧化池池底设置有旋混曝气器，内壁边设置有液位计，池旁设置有提升水泵。

优选方案，所述硅藻土循环澄清池从底部往上依次设置有进水管、喷嘴、喉管和第一反应室，第一反应室旁边设置有第二反应室，第二反应室上部设置有斜管组件，斜管组件上部设置有环形集水槽；所述硅藻土循环澄清池池底设置有排泥管，池顶部设置有喉管提升器。

优选方案，所述pH值回调池底部设置有第二空气搅拌管，池旁设置的加药装置。

优选方案，所述淋洗液回用水池池底设置有潜水泵，池壁上部设有循环回用管，所述循环回用管与所述一级淋洗反应罐顶部连通。

根据上述技术方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型的设备适用于污染浓度较高、风险性较大的场地；可以选择直接有效的技术方案集中处理污染土壤，处理效率高且彻底。另外，对洗出液循环回用，节约能源，无二次污染。

附图说明

图1是一种重金属污染土壤异位化学淋洗修复和洗出液回用装置；在图中：

图2是一种重金属污染土壤异位化学淋洗修复的工艺流程图；

1-污染土壤料仓

2-输送设备

3-干式滚筒式筛分设备，3-1-第一细格网，3-2-细土壤储存桶，3-3-第一粗格网，3-4-粗土壤储存桶

4-研磨机，4-1-研磨机心

5-湿式滚筒式筛分设备，5-1-第二细格网，5-2-湿细土壤储存桶，5-3-第二粗格网，5-4-湿粗土壤储存桶

6-一级淋洗反应罐，6-1-喷淋加水管，6-2-一级淋洗反应罐洗出液出水槽，6-3-第一强力搅拌机

7-加水设备

8-二级淋洗反应罐，8-1-喷淋加药管，8-2-二级淋洗反应罐洗出液出水槽，8-3-第二强力搅拌机

9-加药设备

10-洗出液收集池，10-1-进液管

11-调节中和池，11-1-第一空气搅拌管，11-2-石灰乳投加罐

12-电絮凝设备，12-1-极板支架，12-2-极板，12-3-外部电源，12-4-pH调节系统

13-曝气氧化池，13-1-旋混曝气器，13-2-液位计，13-3-提升泵

14-硅藻土循环澄清池，14-1-进水管，14-2-喷嘴，14-3-喉管，14-4-第一反应室，14-5-第二反应室，14-6-环形集水槽，14-7-斜管组件，14-8-排泥管，14-9-喉管提升器

15-pH值回调池，15-1-第二空气搅拌管，15-2-加药装置

16-淋洗液回用水池，16-1-潜水泵，16-2-循环回用管

17-泥浆浓缩池

18-污泥螺杆泵

19-板框压滤机

20-储泥间暂存

21-合格土回填场。

具体实施方式

实施例1

为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型进一步的详细说明。

如图1所示，本实用新型的一种重金属尾污染场地土壤异位化学淋洗修复和洗出液回用的装置，包括干式滚筒式筛分设备3、研磨机4、湿式滚筒式筛分设备5、一级淋洗反应罐6、二级淋洗反应罐8以及洗出液回用设备；所述洗出液回用设备包括依次连通的洗出液收集池10、调节中和池11、电絮凝设备12、曝气氧化池13、硅藻土循环澄清池14、pH值回调池15、淋洗液回用水池16；所述干式滚筒式筛分设备3底部设有细土壤储存桶3-2和粗土壤储存桶3-4；所述湿式滚筒式筛分设备5底部设有湿细土壤储存桶5-2和湿粗土壤储存桶5-4；所述干式滚筒式筛分设备3的粗土壤储存桶3-4与所述研磨机4顶部连通，所述研磨机4底部与所述湿式滚筒式筛分设备5的顶部连通；所述干式滚筒式筛分设备3的细土壤储存桶3-2和所述湿式滚筒式筛分设备5的湿细土壤储存桶5-2均与所述一级淋洗反应罐6顶部连通，所述湿式滚筒式筛分设备5的湿粗土壤储存桶5-4与所述研磨机4顶部连通；所述一级淋洗反应罐6与所述二级淋洗反应罐8连通，且所述一级淋洗反应罐6和所述二级淋洗反应罐8的顶部均与所述洗出液收集池1连通。

图1中土壤料仓1为钢制，钢板厚度为10mm，料仓有料斗、筒体、收尘器、安全阀、料位计、振动器、人孔、爬梯、栏杆、降温设备、称重系统等组成。

所述输送设备2含螺旋带输送机。

所述干式滚筒式筛分设备3的格网由两段组成，一段为第一细格网3-1，筛除粒径为15～50mm，下面配有细土壤储存桶3-2；另一端为第二粗格网3-3，筛除粒径为50～200mm，下面配有粗土壤储存桶3-4。

所述研磨机4内设置有研磨机心4-1。

所述湿式滚筒式筛分设备5格网由两段组成，一段为第二细格网5-1，筛除粒径为15～50mm，下部配有湿细土壤储存桶5-2，另一端为第二粗格网5-3，筛除粒径为50～200mm，下部配有湿粗土壤储存桶5-4。湿式滚筒式筛分设备在对土壤进行筛分时，由安装在设备顶端的喷水管以进行湿筛。

所述一级淋洗反应罐6为钢制，钢板厚度为10mm，加工成锥斗型，锥斗夹角为135°，罐内采用三布四油进行防腐。一级淋洗反应罐6内顶部圆周设置有喷淋加水管6-1，喷淋加水管管径为DN32mm，沿管底部中心线夹角45°交错，间距为100mm，开有直径5mm孔；一级淋洗反应罐顶部外沿设置有一级淋洗反应罐洗出液出水槽6-2；罐中设置有第一强力搅拌机6-3，搅拌机转速为136r/min。

所述加水设备7含加水管道，直径为DN32mm。一级淋洗反应以清水为淋洗剂，液固比10:1，pH值5～8，淋洗时间6h，搅拌反应时间为2h，目标重金属As、Cr、Pb、Zn等。以清水为淋洗液，可以避免淋洗液可能带来的二次污染。

所述二级淋洗反应罐8为钢制，钢板厚度为10mm，加工成锥斗型，锥斗夹角为135°，罐内采用三布四油进行防腐。二级淋洗反应罐8内顶部圆周设置有喷淋加药管8-1，喷淋加药管管径为DN32mm，沿管底部中心线夹角45°交错，间距为100mm，开有直径5mm孔；二级淋洗反应罐顶部外沿设置有二级淋洗反应罐洗出液出水槽8-2；罐中设置有第二强力搅拌机8-3，搅拌机转速为100r/min。

所述加药设备9含加药管道，直径为DN32mm。二级淋洗反应以苹果酸为淋洗剂，投加浓度为0.1mol/L，液固比10:1，pH值4～5，淋洗时间12h，搅拌反应时间为4h。目标重金属为Dd、Cr、Pb、Hg等。

所述洗出液收集池10进口设置有进液管10-1。

所述调节中和池11底部设置有第一空气搅拌管11-1，空气搅拌管直径为DN32mm，孔直径为5mm，孔距200mm，孔眼向下与水平成45°交错排列。池顶设置有石灰乳投加罐11-2。通过设置在池顶的石灰乳投加罐投加碱性石灰乳对pH值调整，使pH值保持在7.5～8.5之间。

所述电絮凝设备12离池底往上450mm空间处设置有极板支架12-1，极板支架用[80×8mm的槽钢制作，极板支架上面设置有极板12-2，极板规格为长×宽×厚＝800×500×10mm，用铁板制作，极板和外部电源12-3采用单极方式连接，即奇数极板用阴极导线与外部电源的负极连接，偶数极板用阳极导线与外部电源正极连接。池旁设置的pH值调节系统12-4，包括酸碱罐及配制系统，变频加药泵及pH计，对pH值进行精调至8.5～10.0之间。

所述曝气氧化池13池底设置有旋混曝气器13-1，内壁设置有液位计13-2，池旁设置有提升泵13-3。

所述硅藻土循环澄清池14从底部往上依次设置有进水管14-1(并在进水管上一并加入硅藻土溶液)、喷嘴14-2、喉管14-3、第一反应室14-4旁设置有第二反应室14-5，第二反应室上部设置有斜管组件14-7，斜管组件上部设置有环形集水槽14-6，池底设置有排泥管14-8，所排出的含有重金属的剩余污泥由有资质的单位进行资源回收，池顶设置有喉管提升器14-9。

所述pH值回调池15底部设置有第二空气搅拌管15-1，第二空气搅拌管直径为DN25mm，孔直径为4mm，孔距为150mm，孔眼向下与水平成45°交错排列，池顶设置的加药装置15-2向池中投加稀硫酸溶液，使PH回调至6～9之间。

所述淋洗液回用水池16底部设置有潜水泵16-1，池壁上设置有循环回用管16-2。

所述泥浆浓缩池17为钢制，钢板厚度为10mm，加工成锥斗型，锥斗夹角为150°，池内采用三布四油防腐。

所述污泥螺杆泵18和板框压滤机19配套使用，用以处理经淋洗后的土壤泥浆。

所述储泥间暂存20为一工房，以暂存经淋洗处理合格后的土壤。

所述合格土回填为用汽车送至合格土回填场21。

所述本实用新型的工作过程：用挖掘机将含有As、Cd、Pb、Zn、Hg等重金属污染土壤装入污染土壤料仓1，由输送设备2输送至干式滚筒式筛分设备3，经过干式筛分，15～50mm粒径的细土壤落入细土壤储存桶3-2，输送至一级淋洗反应罐6进行淋洗；50～200mm粒径的粗土壤落入粗土壤储存桶3-4，输送至研磨机4进行研磨；经研磨后的土壤进入湿式滚筒式筛分设备5，湿式滚筒式筛分设备对土壤进行筛分时，由安装在顶部的喷水管喷水以进行湿筛。经过湿筛分，小于15mm粒径的细土壤落入湿细土壤储存桶5-2内，输送至一级反应罐进行淋洗。一级淋洗反应以清水为淋洗剂，液固比10:1，pH值5～8，淋洗时间6h，搅拌反应时间为2h，目标重金属为As、Cd、Pb、Zn、Hg等；50～200mm粒径的粗土壤落入湿粗土壤储存桶5-4；返回研磨机进行研磨。经过一级淋洗反应罐水洗后的泥浆进入二级淋洗反应罐进行药洗，二级淋洗时间12h，搅拌反应时间为4h。目标重金属为Cd、Pb、Zn、Hg等经过一级淋洗反应罐6和二级淋洗反应罐8沉淀后的上清液由一级淋洗反应罐洗出液出水槽6-2、二级淋洗反应罐洗出液出水槽8-2排至洗出液收集池10，经调节中和池11、电絮凝设备12、曝气氧化池13、硅藻土循环澄清池14和pH值回调池15处理后进入淋洗液回用水池16，由设置在池底部的潜水泵16-1经池壁上部设置的循环回用管16-2返回至淋洗液循环回用系统。经过二级淋洗反应罐8药洗搅拌反应沉淀后的泥浆从底部进入泥浆浓缩池17后由污泥螺杆泵18抽升至板框压滤机19进行压榨，经压榨后的污泥堆放至储泥间暂存20，处理合格土回填21为汽车外运至回填地址。

实施例2

某污染场地土壤异位化学淋洗修复中试示范工程

(1)治理目标

淋洗修复目标污染物为Cd、Pb、Zn、As和Hg。整个示范工程淋洗处理量约1.2万吨。示范工程的多金属污染土壤淋洗修复目标如下：

1)修复后土壤中重金属的含量达到《土壤环境治理标准》(GB15618-1995)二级标准，回填到原位置。

2)修复过程中产生的旧淋洗液处理后循环回用。

3)修复过程中产生的含重金属污泥为危险废物，委托有资质的单位处理。

(2)修复主要工艺流程如图2所示

(3)主要控制参数

1)一级淋洗反应以清水为淋洗液，液固比10:1，pH值5～8，淋洗时间6h，搅拌反应时间2h；

2)二级淋洗反应以苹果酸为淋洗剂，投加浓度为0.1mol/L，液固比10:1，pH值4～5，淋洗时间12h，搅拌反应时间为4h；

3)洗出液回用处理的具体参数：前中和反应池pH值保持在7.5～8.5之间；电絮凝设备pH值保持在8.5～10.0之间；喷嘴流速控制在7～9m/s以上；喉管内流速以2～3m/s；pH值回调池为6～9之间。