一種有機物汙染土壤溼法修復裝置及工藝的製作方法

2023-06-01 18:52:46 2

[技術領域]

本發明涉及土壤修復技術領域，具體是一種有機物汙染土壤溼法修復裝置及工藝。

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背景技術：
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中國土壤汙染已對土地資源可持續利用與農產品生態安全構成威脅。全國受有機汙染物汙染的農田已達3600萬公頃，汙染物類型包括石油類、多環芳烴、農藥、有機氯等；因油田開採造成的嚴重石油汙染土地面積達1萬公頃，石油煉化業也使大面積土地受到汙染。中國的汙染土壤即將進入一個快速、全面的治理時期。土壤修復技術歸納起來，常用的處理方法見下表：

汙染土壤化學修復中常用的是淋洗和氧化修復，土壤修復一般以異位修復為主，原位修復為輔。

異位修復傳統攪拌方法是將汙染土壤機械破碎成泥塊後混合藥劑進行攪拌，因現場土壤中都有一定的含水率，粘性土一般不能完全被破碎，這樣就不能保證藥劑與土壤完全混合，影響汙染土壤的修復效果。

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技術實現要素：
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本發明的目的就是為了解決上述問題，設計一種有機物汙染土壤溼法修復裝置及工藝，將汙染土壤與含藥劑的水溶液混合，通過機械攪拌形成流動狀態的泥漿，使汙染土壤顆粒充分分散，藥劑與吸附於土壤顆粒表面的有機物進行化學反應，有效清除水和土壤中的有機汙染物，通過水土分離，還原為含水率低清潔無汙染的土壤。

所述有機物汙染土壤溼法修復工藝，具體方法步驟如下：

(1)汙染土壤篩分破碎：將汙染土壤挖出，對汙染土壤進行篩分破碎，並清除建築垃圾或其他塊狀汙染物，對汙染土體進行現場檢測，確定藥劑的類型和用量；

(2)泥漿攪拌：將汙染土壤加入第一泥漿攪拌筒中，加入含藥劑的水溶液進行第一次攪拌，形成泥漿，泥漿比重控制在1.05～1.5g/cm3之間；

(3)二次攪拌：將第一次攪拌後的汙染土壤加入第二泥漿攪拌筒中，並第二次加入藥劑，持續攪拌，增加藥劑與泥漿的攪拌均勻度；

(4)霧化攪拌：通過霧化泵進行攪拌，降低粘土顆粒粒徑，提高粘土顆粒分散度，添加藥劑，確保有機汙染物全部清除，霧化攪拌後進行泥漿抽樣檢測，根據抽樣檢測結果調整反應時間或藥劑用量；

(5)水土分離：抽樣檢測結果合格後，在泥漿中加入絮凝劑，將泥漿進行水土分離；

(6)水土分離後得到的水體和土體分別存放，並進行驗收檢驗；

所述的藥劑包括有機汙染物氧化修復劑，有機汙染物氧化修復劑包括過氧化氫、芬頓試劑、高錳酸鉀或過硫酸鹽。

所述的步驟(2)中的泥漿比重控制在1.05～1.5g/cm3之間，所述的步驟(2)(3)(4)中的反應(攪拌)時間不小於10min。

所述的攪拌過程中的攪拌形式為立式攪拌、臥式攪拌或射流攪拌，所述水土分離採用板式壓濾、帶式壓濾或疊螺式壓濾的方法，水土分離後得到的土體的含水率不大於50％。

將驗收檢驗合格的土體進行資源利用，將驗收檢驗合格的水體作為步驟(2)中的清水進行循環利用或排放。

一種應用於所述有機物汙染土壤溼法修復工藝的修復裝置，包括一級泥土化學處理攪拌單元、二級泥漿化學處理攪拌單元、三級泥土化學處理攪拌單元、管道混合器、汙染土傳輸帶、水土分離單元和水體回流管路，一級泥土化學處理攪拌單元包括第一泥漿攪拌筒，第一泥漿攪拌筒內設有攪拌裝置，第一泥漿攪拌筒上設有第一加料口、第二加料口和第一物料出口，汙染土傳輸帶一端連通第一加料口，汙染土傳輸帶另一端上設有篩分破碎裝置，第一加料口上還設有第一修復劑添加機構，二級泥漿化學處理攪拌單元包括第二泥漿攪拌筒，第二泥漿攪拌筒內設有攪拌裝置，第二泥漿攪拌筒上設有第三加料口、第四加料口和第二物料出口，第一泥漿攪拌筒的第一物料出口通過管道與第二泥漿攪拌筒的第四加料口連接，第二泥漿攪拌筒的第三加料口上設有第二修復劑添加機構，三級泥土化學處理攪拌單元包括第三泥漿攪拌筒，第三泥漿攪拌筒內設有攪拌裝置，第三泥漿攪拌筒上設有第五加料口、第六加料口和第三物料出口，第二泥漿攪拌筒內的第二物料出口通過管道和乳化泵連接第三泥漿攪拌筒的第六加料口，第三泥漿攪拌筒的第五加料口上設有第三修復劑添加機構，第三泥漿攪拌筒的第三物料出口通過管道連接管道混合器一端，管道混合器另一端通過管道連接水土分離單元，管道混合器又一端通過管道連接絮凝劑攪拌筒，水土分離單元設有泥土出口和水體出口，水體出口通過水體回流管路連接第一泥漿攪拌筒的第二加料口。

所述水體回流管路(7)上設有水體再生機構(8)，所述的第一泥漿攪拌筒、第二泥漿攪拌筒、第三泥漿攪拌筒為立式或臥式泥漿攪拌筒，第一加料口(21)設置在第一泥漿攪拌筒(2)的頂部，第二加料口(22)設置在第一泥漿攪拌筒(2)的側面上部，第一物料出口(23)設置在第一泥漿攪拌筒(2)的底部。

修復裝置還包括汙染土壤輸送單元，汙染土壤輸送單元包括汙染土傳輸帶(1)，所述的汙染土傳輸帶(1)的一端設置泥漿攪拌單元的第一加料口(21)的上方，另一端設置在篩分破碎單元(9)的下方，所述的汙染土壤輸送單元還包括汙染土壤計量料鬥，所述的汙染土壤計量料鬥設置在汙染土傳輸帶(1)和第一加料口(21)之間或設置在汙染土傳輸帶(1)的另一端的上方，第一、第二、第三泥漿攪拌筒的側壁下部均設有至少一個泥漿取樣口。

所述修復裝置還包括水土分離單元，所述水土分離單元包括泥水分離機(6)，所述的泥水分離機(6)為帶式壓濾泥水分離機或板式壓濾泥水分離機或疊螺式泥水分離機，水體回流管路(7)連接在泥水分離機(6)的水體出口與第二、第四、第六加料口(22)之間，所述的水土分離單元還包括設置在三級泥土化學處理攪拌單元和泥水分離機(6)之間的土體絮凝組件，所述的土體絮凝組件包括絮凝劑加料機構和多節連用的管道混合器(5)，所述的絮凝劑加料機構為三筒一體式絮凝劑加料機構，包括依次連接的配料攪拌筒(41)、熟化攪拌筒(42)和成藥存儲攪拌筒(43)，所述的配料攪拌筒(41)上設有清水進口和絮凝劑進料口，成藥存儲攪拌筒(43)與設置在各節管道混合器(5)上的藥劑添加口(51)分別連接，所述的第一、第二、第三修復劑添加機構包括至少一個架設在第一、第三、第五加料口的土壤修復劑計量添加器，所述的土壤修復劑計量添加器包括計量泵式土壤修復劑添加器或稱量鬥式土壤修復劑添加器。

本發明同現有技術相比，其優點在於：

(1)能徹底清除土壤中的汙染物，汙染土壤以泥漿的形式與藥劑接觸，分散均勻，取樣檢測的可靠性更高，能夠避免由於抽樣帶來的修復不徹底的問題。

(2)工藝簡單，採用泥漿攪拌設備和一般的水土分離設備就可以施工，而且易實現連續化修復。

(3)施工成本低，汙染土壤以泥漿的形式與藥劑接觸，作用更加充分，藥劑利用率更高，能有效減小藥劑的使用量，水體重複利用率高，能大量節省水資源。

(4)施工效率高，可通過提高攪拌機轉速等方法提高工效，減少修復時間。

(5)適用範圍廣，能用於有機物汙染土壤的原地異位氧化和淋洗修復，汙染土可以是砂性土，也可以是粘性土。

[附圖說明]

圖1是本發明實施例中流程示意圖。

圖2是本發明實施例中各組成部分節後示意圖。

如圖所示，圖中：1汙染土傳輸帶，11第二泥漿攪拌筒，12第三泥漿攪拌筒，2第一泥漿攪拌筒，21第一加料口，22第二加料口，23第一物料出口，24第四加料口，25第三加料口，26第二物料出口，27第六加料口，28第五加料口，29第三物料出口，31第一修復劑添加機構，32第二修復劑添加機構，33第三修復劑添加機構，41配料攪拌筒，42熟化攪拌筒，43成藥存儲攪拌筒，5管道混合器，51藥劑添加口，6泥水分離機，7水體回流管路，8水體再生機構，9篩分破碎裝置。

[具體實施方式]

下面結合附圖對本發明作進一步說明，這種裝置的結構和原理對本專業的人來說是非常清楚的。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

參見圖1，一種原地異位有機物汙染土壤溼法修復工藝，包括以下步驟：

(1)汙染土壤篩分破碎：將汙染土壤挖出，對汙染土壤進行篩分破碎，並清除建築垃圾等塊狀汙染物，對汙染土體進行現場檢測，根據現場檢測結果，確定藥劑的類型和用量；

(2)泥漿攪拌：將汙染土壤加入泥漿攪拌筒中，加入含藥劑的水溶液進行第一次攪拌，形成泥漿，泥漿比重控制在1.05～1.5g/cm3之間；

(3)二次攪拌：視汙染情況第二次加入藥劑，並持續攪拌，增加藥劑與泥漿的攪拌均勻度。

(4)乳化、攪拌：通過乳化泵使泥漿乳化，降低粘土顆粒粒徑，提高粘土顆粒分散度，並視情況添加藥劑進行攪拌，確保有機汙染物全部清除。乳化攪拌後進行泥漿抽樣檢測，根據抽樣檢測結果調整反應時間或藥劑用量；

(5)水土分離：抽樣檢測結果合格後，在泥漿中加入絮凝劑，將泥漿進行水土分離；

(6)水土分離後得到的水體和土體分別存放，並進行驗收檢驗。驗收合格後的土體進行資源化利用，如製成廣場磚、填土、綠化用土等。

作為優選的技術方案，步驟(1)中將汙染土壤挖出後，置於鋪有防滲膜的臨時存放點，並在將其加入泥漿攪拌筒前，進行破碎。

作為優選的技術方案，所述的藥劑包括有機汙染物氧化修復劑。

作為優選的技術方案，所述的有機汙染物氧化修復劑包括過氧化氫、芬頓試劑、高錳酸鉀或過硫酸鹽；。

作為優選的技術方案，所述的步驟(2)中的泥漿比重控制在1.05-1.5g/cm3之間。

作為進一步優選的技術方案，所述的步驟(2)中的泥漿比重控制在1.05-1.5g/cm3之間。有利於粘土顆粒充分分散，藥劑能與粘土顆粒附著的有害有機物充分反應，徹底清除汙染物。比重過小，影響處理效率，比重過大，不利於土體顆粒分散，影響處理質量。

作為優選的技術方案，所述的攪拌過程中的所述的攪拌過程中的攪拌形式為立式攪拌、臥式攪拌或射流攪拌。通過強制攪拌泥漿，有利於粘土顆粒充分分散，藥劑能與粘土顆粒附著的有害有機物充分反應，徹底清除汙染物。

作為優選的技術方案，所述的步驟(3)中的反應時間不小於10min。

作為優選的技術方案，所述的水土分離採用板式壓濾、帶式壓濾或疊螺式壓濾的方法，水土分離後得到的土體的含水率不大於50％。

作為優選的技術方案，將驗收檢驗合格的土體進行資源利用；將驗收檢驗合格的水體作為步驟(2)中的清水進行循環利用或排放。

參見圖2，一種汙染土壤異位修復系統，包括汙染土壤輸送單元、泥漿攪拌單元、化學處理攪拌單元及水土分離單元；泥漿攪拌單元和化學處理攪拌單元均包括一泥漿攪拌筒，泥漿攪拌筒上設有第一加料口21、第二加料口22和物料出口23；汙染土壤輸送單元與泥漿攪拌單元的第一加料口21連接；化學處理攪拌單元的第一加料口21設有修復劑添加機構，第二加料口22與泥漿攪拌單元的物料出口23連接，物料出口23與水土分離單元連接；水土分離單元與泥漿攪拌單元的第二加料口22之間連接有水體回流管路7。

參見圖2，本實施例的泥漿攪拌筒為立式泥漿攪拌筒，第一加料口21設置在泥漿攪拌筒的頂部，第二加料口22設置在泥漿攪拌筒的側面上部，物料出口23設置在泥漿攪拌筒的底部，通過採用現有的泥漿攪拌筒來降低成本，汙染土壤輸送單元包括汙染土傳輸帶1，汙染土傳送帶1的一端設置泥漿攪拌單元的第一加料口21的上方，為了對加入泥漿攪拌單元的泥漿攪拌筒中的汙染土壤進行更加精確的計量，本實施例中的汙染土壤輸送單元還包括汙染土壤計量料鬥，汙染土壤計量料鬥設置在汙染土壤傳送帶1和泥漿攪拌單元的第一加料口21之間或設置在汙染土壤傳送帶1的另一端的上方，為了方便對化學處理過程中取樣，並保證取樣儘可能的可靠性，化學處理攪拌單元的泥漿攪拌筒的側壁的下部設有至少一個泥漿取樣口。

參見圖2，本實施例的修復劑添加機構包括至少一個架設在化學處理攪拌單元的第一加料口21處的土壤修復劑計量添加器，土壤修復劑計量添加器包括計量泵式土壤修復劑添加器或稱量鬥式土壤修復劑添加器。

參見圖2，本實施例的水土分離單元包括泥水分離機6，泥水分離機6為帶式壓濾泥水分離機或板式壓濾泥水分離機，水體回流管路7連接在泥水分離機6的水體出口與泥漿攪拌單元的第二加料口22之間。進一步的，為了提高泥水分離效果，水土分離單元還包括設置在化學處理攪拌單元和泥水分離機6之間的土體絮凝組件。本實施的土體絮凝組件包括絮凝劑加料機構和多節連用的管道混合器5，絮凝劑加料機構為三筒一體式絮凝劑加料機構，包括依次連接的配料攪拌筒41、熟化攪拌筒42和成藥存儲攪拌筒43，配料攪拌筒41上設有清水進口和絮凝劑進料口，成藥存儲攪拌筒43與設置在各節管道混合器5上的藥劑添加口51分別連接。

參見圖1，本發明對有機物的異位氧化修復實施例：

(1)首先用挖機將汙染土壤挖除，存放在鋪有防滲膜的臨時堆放點，並對汙染土壤進行現場檢測；

(2)經簡單篩分破碎後用挖機或輸送帶將土壤定量加入泥漿攪拌筒中，加入清水進行攪拌，泥漿比重控制在1.25-1.4g/cm3之間；

(3)根據汙染的現場檢測結果或修複方案要求，確定氧化劑的用量，氧化劑採用過氧化氫；

(4)將藥劑輸入泥漿攪拌筒攪拌，攪拌時間10分鐘後，經土工實驗室檢測，粘土顆粒小於0.075mm；

(5)泥漿檢測結果合格後，在泥漿中加入絮凝劑，使分散的粘土細顆粒絮凝成團狀顆粒，然後輸入水土分離裝置進行水土分離，水土分離可採用板式壓濾、帶式壓濾、疊螺式壓濾等方法，泥漿水土分離後粘土的含水率不宜大於50％；

(6)分離後的土和水分別存放，並進行驗收檢驗，檢測結果合格後，修復後的土壤可進行資源化利用，用於製作成廣場磚、築路回填、綠化用土等，分離出的水可進行了循環利用，或達標後排放到城市排水管道。