一种含氰土壤无害化处理工艺及设备的制作方法

本发明涉及氰化物污染土壤修复领域，特别涉及一种含氰土壤无害化处理工艺及设备。

背景技术：

氰化物指含有氰基的化合物，自然界中主要以无机和有机两种化合物存在，常见的无机氰化物有简单氰化物、络合氰化物、硫氰酸盐等；有机氰化物有乙腈、丙腈等腈类化合物。其中氰化氢是最常见的形态，具有苦杏仁的味道，剧毒，致死量为1mg/kg(体重)。由于氰根具有良好的络合、表面活性、活化性能，近年来氰化物在黄金冶炼、金属加工、电镀、有机化工等行业被广泛应用。被氰化物污染的土壤成为环境中的二次污染源，对地表环境、土地利用和地面水、地下水有长期的潜在危害。因此，迫切需要对氰化物污染的土壤进行修复技术。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种含氰土壤无害化处理工艺及设备。

一种含氰土壤无害化处理工艺，具体工艺按照如下阶段依次进行：

1)装柱阶段：将含氰土壤的粒径破碎为5～10mm左右，装于淋洗柱中；

2)淋洗阶段：淋洗液取自循环水槽，通过水泵向淋洗管内输送淋洗液，淋洗液从淋洗柱顶部滴加，控制淋洗强度为10～100l/(m²·h)。

3)臭氧氧化阶段：臭氧经由臭氧发生器产生，通过文丘里管与循环水混合，与淋洗柱出水一同从接触氧化反应器底部加入，臭氧投加量为理论投加量的10～20倍之间(质量比例)，在接触氧化反应器中氰化物与臭氧接触发生反应。

4)紫外辐照阶段：废水从接触氧化反应器顶部溢流进入紫外反应器，在紫外辐照下进一步分解水中氰化物。

5)淋洗液循环阶段：紫外反应器出水自流进入循环水槽，调节循环水的ph值在10～11之间，通过水泵输送淋洗液至含氰土壤顶部，在循环水槽中设有潜水泵，循环水经潜水泵循环输送至接触氧化反应器。

6)重复上述步骤2)～5)，直至土壤及循环水中的氰化物降低至无害化要求。

一种含氰土壤无害化处理工艺所用设备，其特征在于，所述设备主要包括：依次串联的淋洗柱、接触氧化反应器、紫外反应器、循环水槽、水泵、潜水泵、臭氧发生器、文丘里管；所述淋洗柱下端出水口与接触氧化反应器底部的进水口通过管路连接；所述接触氧化反应器中装有填料，上部的出水口与紫外反应器进水口通过管路连接；所述紫外反应器中设有紫外灯，紫外强度为9～230μw/cm²，紫外反应器的水力停留时间为1～2min，紫外反应器出水口与循环水池通过管路连接。

本发明的有益效果是：

1.采用碱性溶液作为淋洗剂，能有效浸取土壤中多种氰化物，并且不引入新的污染物质，使土壤保持原有性质。

2.采用臭氧-紫外协同工艺处理含氰废水的方法，能快速、有效的降解废水中的多种氰化物，包括易释放氰化物、铁(ii、iii)氰络合物和其他复杂氰化物，有效解决了复杂氰化物难降解、降解时间长的问题，使处理出水的总氰化物达到排放标准。

3.该工艺处理系统结构简单，易操作，同时处理后的淋洗液进行循环利用，节约水资源。

附图说明

图1为本发明的一种含氰土壤无害化处理设备结构示意图。

《对附图中主要序号的说明》

1：淋洗柱2：取样口3：接触氧化反应器

4：紫外反应器5：循环水槽6：潜水泵

7：水泵8：臭氧发生器9：文丘里管

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明。

图1为本发明的一种含氰土壤无害化处理设备连接示意图。

如图1所示，本发明提供一种含氰土壤无害化处理工艺，具体工艺按照如下阶段依次进行：

1)装柱阶段：将含氰土壤的粒径破碎为5～10mm左右，装于淋洗柱中；

2)淋洗阶段：淋洗液取自循环水槽，通过水泵向淋洗管内输送淋洗液，淋洗液从淋洗柱顶部滴加，控制淋洗强度为10～100l/(m²·h)。

3)臭氧氧化阶段：臭氧经由臭氧发生器产生，通过文丘里管与循环水混合，与淋洗柱出水一同从接触氧化反应器底部加入，臭氧投加量为理论投加量的10～20倍之间(质量比例)，在接触氧化反应器中氰化物与臭氧接触发生反应。

4)紫外辐照阶段：废水从接触氧化反应器顶部溢流进入紫外反应器，在紫外辐照下进一步分解水中氰化物。

5)淋洗液循环阶段：紫外反应器出水自流进入循环水槽，调节循环水的ph值在10～11之间，通过水泵输送淋洗液至含氰土壤顶部，在循环水槽中设有潜水泵，循环水经潜水泵循环输送至接触氧化反应器。

6)重复上述步骤2)～5)，直至土壤及循环水中的氰化物降低至无害化要求。

一种含氰土壤无害化处理工艺所用设备，其特征在于，所述设备主要包括：依次串联的淋洗柱、接触氧化反应器、紫外反应器、循环水槽、水泵、潜水泵、臭氧发生器、文丘里管；所述淋洗柱下端出水口与接触氧化反应器底部的进水口通过管路连接；所述接触氧化反应器中装有填料，上部的出水口与紫外反应器进水口通过管路连接；所述紫外反应器中设有紫外灯，紫外强度为9～230μw/cm²，紫外反应器的水力停留时间为1～2min，紫外反应器出水口与循环水池通过管路连接。

该含氰土壤无害化处理工艺，采用淋洗技术脱除土壤中氰化物、臭氧-紫外组合工艺降解废水中氰化物的方法，首先通过淋洗技术将土壤中的氰化物溶至淋洗液，再将含氰化物的淋洗液依次输送至接触氧化反应器和紫外反应器，氰化物与臭氧接触发生氧化反应，反应分为如下(1)和(2)所示的两个阶段，最终将氰化物分解为氮气和碳酸盐。

cn^-+o3＝cno^-+o2(1)

2cno^-+3o3+h2o＝n2+2hco3^-+3o2(2)

接触氧化反应器出水溢流至紫外反应器，臭氧在紫外的作用下分解产生羟基自由基·oh，而羟基自由基具有极强的氧化性，能降解性质稳定的金属氰络合物，反应过程如公式(3)和(4)所示。

o3+hv→·o+o2(3)

·o+h2o→2·oh(4)

一种实施例为：在淋洗柱底部铺设一层无纺布，将平均粒径为5mm，氰化物浓度为68.95mg/kg的污染土壤装于淋洗柱中，在循环水槽中配置ph为10.5的淋洗液，通过水泵输送淋洗液，淋洗液从淋洗柱顶部滴加，控制淋洗强度为79l/(m²·h)，臭氧投加量为300mg/h，紫外强度为145μw/cm²，紫外反应器水力停留时间为1.17min，循环水流量为90l/h。

定期采集样品，检测废水中和土壤中氰化物浓度，淋洗过程中淋洗液和循环水中总氰化物、铁(ii、iii)氰络合物和易释放氰化物浓度变化如下表1所示。

表1：

从表1可以看出，在淋洗初期，淋洗液中总氰化物、铁(ii、iii)氰络合物和易释放氰化物浓度都快速下降，总氰化物浓度由14.78mg/l快速的下降至2mg/l左右，铁(ii、iii)氰络合物的浓度由11.03mg/l快速的下降至2mg/l左右，易释放氰化物的浓度由2.24mg/l快速下降至0.4mg/l左右，随着时间的延长，总氰化物、铁(ii、iii)氰络合物和易释放氰化物浓度下降缓慢，淋洗30h后，总氰化物浓度降至0.97mg/l，铁(ii、iii)氰络合物浓度降至0.74mg/l，易释放氰化物浓度降至0.15mg/l；经臭氧-紫外法处理后的循环水，其总氰化物、铁(ii、iii)氰络合物和易释放氰化物浓度始终保持在0.5mg/l以下，表明淋洗液能有效的浸取土壤中的总氰化物、铁(ii、iii)氰络合物和易释放氰化物，臭氧-紫外法能有效降解淋洗液中的总氰化物、铁(ii、iii)氰络合物和易释放氰化物。

处理前后土壤中氰化物浓度变化如下表2所示。

表2：

从表2可以看出，采用淋洗工艺处理污染土壤，总氰化物浓度由68.95mg/kg降低至6.7mg/kg，去除率为90％；铁(ii、iii)氰络合物浓度由51.83mg/kg降低至5.41mg/kg，去除率为89.6％；易释放氰化物浓度由10.06mg/kg降低至0.88mg/kg，去除率为91.2％；可见，淋洗技术能有效浸取污染土壤中的多种氰化物，包括铁(ii、iii)氰络合物。

处理前后土壤中金属元素的浓度变化如下表3所示。

表3：

由表3可知，淋洗技术处理含氰土壤前，土壤中存在al、fe、mn、v、pb、li、zn、ni、cu等元素，其中al、fe、mn元素的浓度很高，al元素浓度为22683mg/kg，fe元素浓度为13698mg/kg，mn元素浓度为470mg/kg；经淋洗技术处理后，土壤中al、fe等元素浓度均有所下降，其中al元素浓度降低至12652mg/kg，去除率达到44％，fe元素浓度降低至8182mg/kg，去除率为45％，mn元素浓度降低至194.4mg/kg，去除率为58％。可见，淋洗技术不仅能浸取氰化物，还能浸出土壤中的al、fe、mn等金属元素。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。