申请日2017.03.23
公开(公告)日2017.07.28
IPC分类号C02F1/48; C02F11/12; C02F101/20
摘要
本发明涉及一种重金属污染土壤淋出液处理装备。包括：依次连接的淋洗单元、重金属磁分离单元、沉淀脱水单元;其中，所述淋洗单元具体包括：土壤淋洗塔，其进液口通过喷淋泵P2与淋洗稀释罐相连，其出液口与淋出液回收池相连;所述淋洗稀释罐通过淋洗剂浓液计量泵与淋洗剂储罐相连;所述淋出液回收池与土壤淋洗塔和收集罐的进口相连;该装置及方法具有占地面积小、撬装式及适用于大水量淋出液处理等特点，能提高淋出液中重金属去除速度;可以降低后续处理单元絮凝剂和助凝剂的添加量，有利于污泥的减量，并且污泥经脱水机处理后产生的水回用到淋洗剂的稀释，减少了前端土壤淋洗补水量。
权利要求书
1.一种重金属污染土壤淋出液处理装备，其特征在于，包括：依次连接的淋洗单元、重金属磁分离单元、沉淀脱水单元;
其中，所述淋洗单元具体包括：
土壤淋洗塔(2)，其进液口通过喷淋泵P2与淋洗稀释罐(4)相连，其出液口与淋出液回收池(3)相连;所述淋洗稀释罐(4)通过淋洗剂浓液计量泵P3与淋洗剂储罐(5)相连;所述淋出液回收池(3)与土壤淋洗塔出口(2)和收集罐(6)的进口相连;
所述重金属磁分离单元具体包括：
混合罐(7)，其进口与收集罐(6)的出口相连，其出口与超导磁分离机(9)进液口相连，所述混合罐(7)上方设置与磁种加药装置(8)出口端相连的磁介质投放口;超导磁分离机(9)的磁介质回收出口通过旋风分离器(10)与磁介质投放口相连;
所述沉淀脱水单元具体包括：
顺次相连的混合池(13)、 污泥沉淀池(14)、污泥脱水机(15)、储水池(17)和储泥槽(16);其中，所述混合池(13)进液口与超导磁分离机(9)的溢流口相连;所述混合池(13)的进口通过絮凝剂加药装置(11)、助凝剂加药装置(12)相连。
2.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤淋出液处理装备，其特征在于，所述淋出液回收池(3)内部安装有液位计，所述淋出液回收池(3)底部回流管道上安装回流泵P1，所述回流泵P1通过回流电磁阀F1与土壤淋洗塔(2)进口相连，所述回流泵P1通过排放电磁阀F2与收集罐(6)相连。
3.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤淋出液处理装备，其特征在于，所述超导磁分离机(9)上设置进液口、溢流口、排泥口及两个空气吹吸喇叭口，所述进液口和溢流口分别位于内部金属链网两侧，排泥口位于磁分离罐体底部，其中，所述溢流口分别与收集罐和混合池相连，排泥口通过污泥泵与污泥沉淀池相连，所述喇叭口一个为正压，另一个为负压。
4.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤淋出液处理装备，其特征在于，所述污泥沉淀池(14)进口端与超导磁分离机(9)排泥口端之间的管道上安有污泥泵;所述污泥沉淀池(14)溢流口与储水池(17)相连，所述污泥沉淀池(14)中的底部污泥经污泥泵P7输送至污泥脱水机(15);所述污泥脱水机(15)为板框压滤机，所述板框压滤机排泥口与储泥槽(16)相连，所述板框压滤机排液口与储水池(17)相连。
5.一种利用上述设备进行重金属污染土壤淋出液处理的方法，其特征在于，包括：
土壤淋洗步骤，将重金属污染土壤经皮带输送机输送至土壤淋洗塔，淋洗剂原液和水分别从淋洗剂储罐和储水池中定量的流入到淋洗稀释罐中混合，稀释混合均匀后的淋洗剂经过流量计和喷淋泵定量的输入到淋洗塔，通过淋洗塔喷淋系统均匀的喷洒到重金属污染土壤上，然后通过解吸附、反络合及溶解作用将土壤中重金属从固相的土壤中转移到淋出液中，淋出液从淋洗塔底部流入到淋出液回收池中，处理洁净的土壤经皮带机输送至泥土堆放场;
超导磁分离步骤，将重金属超标淋出液经淋出液回流泵输送至收集罐后，通过污水泵定量输入至混合罐;根据混合罐体中水质要求，通过磁种加药装置定量提供磁性介质，磁性介质在搅拌系统的搅拌下与淋出液充分混合;将混合了磁性介质的淋出液通过污水泵输送至超导磁分离机中，在超导体产生的高梯度强磁场作用下，超导磁分离机中内置的可转动金属链网将吸附有重金属的磁性介质带出液面，然后利用空吹喇叭口将磁性介质从金属链网上吹出，并进入到旋风分离器中进行固气分离，得到的固体粉末重新加入到混合罐中进行再利用;淋出液中的非磁性大颗粒物沉淀到超导磁分离机下部，并定期排除沉淀物，当处理后的淋出液重金属浓度超标时，淋出液重新回流至收集罐中，反之流入混合池中;
污泥沉淀脱水步骤，向混合池中定量加入絮凝剂和助凝剂进行混合搅拌，混合后的水及超导磁分离机中排放的底泥进入到污泥沉淀池中进行沉淀分离，上层水进入到储水池中，下层泥浆经污泥泵进入到板框压滤机，污泥脱水后被压滤成泥饼，产生的水分流入到储水池中，储水池中的水经泵回流到淋洗剂储罐中进行再利用。
6.根据权利要求5所述的一种利用上述设备进行重金属污染土壤淋出液处理的方法，其特征在于，所述土壤淋洗步骤中，当淋出液回收池中液位较低时，喷淋泵开启且回流泵关闭，淋洗剂从稀释罐中不断被喷洒在土壤上，携带有重金属的淋洗剂进入到淋出液回收池中，导致池中液位不断升高，当液位达到液位计设定高度时，喷淋泵关闭且回流泵和回流电磁阀开启工作;随着回流次数的增加，导致淋出液中重金属浓度升高，当重金属浓度超过相关标准时，回流电磁阀关闭且排放电磁阀开启，重金属超标淋出液经回流泵输送至超导磁分离单元进行处理，随着回收池中淋出液不断减少，回收池中液位不断降低，当液位低于液位计设定的标准时，系统进入下一轮循环。
说明书
一种重金属污染土壤淋出液处理装备及污水处理方法
技术领域
本发明涉及一种淋出液处理装备及方法，属于土壤重金属污染治理领域，具体涉及一种重金属污染土壤淋出液处理装备。
背景技术
随着我国经济的高速发展，粗放型的经济增长模式导致土壤污染状况严重恶化。根据2014年全国土壤污染状况调查公报，我国16.1%的国土面积受到污染，19.4%的耕地受到污染，约三分之一受调查的工业场地受到污染。土壤污染类型以重金属污染为主，有机物污染次之，复合型污染比重较小。导致土壤污染的重金属主要包括镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌和镍，由于土壤中重金属具有隐蔽性、累积性、滞后性且毒性较强和易被生物吸收的特点，因此针对土壤重金属污染修复工作刻不容缓。
目前土壤重金属污染修复技术主要包括生物修复、物理修复、化学修复及其联合修复技术，而土壤淋洗技术因其具有快速高效、处理量大且成本低廉等特点在国内外被广泛使用。尽管土壤淋洗法具有长效性、易操作性和高渗透性等优点，但是大量淋出液需要处理，淋出液中富含重金属与淋洗剂的络合物，如果没有得到妥善处理，会对地下水存在污染风险。
目前已经开发应用的化学淋出液处理技术主要有化学法、物理法、生物法。化学法通过改变重金属在淋出液中存在状态而将其除去，如利用化学沉淀、氧化还原及电解等技术等，该方法受到沉淀剂和氧化还原剂二次污染及电解技术成本高的问题;物理法是指在保持金属化学形态不变的情况下将其排除，如通过离子交换、溶剂萃取以及膜分离等技术对淋出液中的重金属进行浓缩实现分离，该方法中受离子交换剂种类、产量和成本影响以及膜污染、结垢及腐蚀等问题;生物法是利用微生物对重金属的吸附、转化、富集等作用降低或消除淋出液中的重金属浓度，生物处理方法具有运行成本低、处理效果好等优势，但同时具有耗时长、微生物易中毒、耐负荷冲击能力较弱、产泥量大等缺陷。
发明内容
本发明主要是解决现有技术中富含重金属淋出液处理效率低、占地面积大及产泥量高的问题，提出了一种重金属污染土壤淋出液处理装备及方法。该装备及方法具有占地面积小、撬装式及适用于大水量淋出液处理等特点，能提高淋出液中重金属去除速度;采用磁性介质吸附分离淋出液中的重金属，可以降低后续处理单元絮凝剂和助凝剂的添加量，有利于污泥的减量，并且污泥经脱水机处理后产生的水回用到淋洗剂的稀释，减少了前端土壤淋洗补水量。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种重金属污染土壤淋出液处理装备，包括：依次连接的淋洗单元、重金属磁分离单元、沉淀脱水单元;
其中，所述淋洗单元具体包括：
土壤淋洗塔，其进液口通过喷淋泵P2与淋洗稀释罐相连，其出液口与淋出液回收池;所述淋洗稀释罐通过淋洗剂浓液计量泵与淋洗剂储罐相连;所述淋出液回收池与土壤淋洗塔和收集罐的进口相连;
所述重金属磁分离单元具体包括：
混合罐，其进口与收集罐的出口相连，其出口与超导磁分离机进液口相连，所述混合罐上方设置与磁种加药装置出口端相连的磁介质投放口;超导磁分离机的磁介质回收出口通过旋风分离器与磁介质投放口相连;
所述沉淀脱水单元具体包括：
顺次相连的混合池、污泥沉淀池、污泥脱水机、储水池和储泥槽;其中，所述混合池进液口与超导磁分离机的溢流口相连;所述混合池的进口通过絮凝剂加药装置、助凝剂加药装置相连。
优化的，上述的一种重金属污染土壤淋出液处理装备，所述淋出液回收池内部安装有液位计，所述淋出液回收池底部回流管道上安装回流泵P1，所述回流泵P1通过回流电磁阀F1与土壤淋洗塔进口相连，所述回流泵P1通过排放电磁阀F2与收集罐相连。
优化的，上述的一种重金属污染土壤淋出液处理装备，所述超导磁分离机上设置进液口、溢流口、排泥口及两个空气吹吸喇叭口，所述进液口和溢流口分别位于内部金属链网两侧，排泥口位于磁分离罐体底部，其中，所述溢流口分别与收集罐和混合池相连，排泥口通过污泥泵与污泥沉淀池相连，所述喇叭口一个为正压，另一个为负压。
优化的，上述的一种重金属污染土壤淋出液处理装备，所述污泥沉淀池进口端与超导磁分离机排泥口端之间的管道上安有污泥泵;所述污泥沉淀池溢流口与储水池相连，所述污泥沉淀池中的底部污泥经污泥泵输送至污泥脱水机;所述污泥脱水机为板框压滤机，所述板框压滤机排泥口与储泥槽相连，所述板框压滤机排液口与储水池相连。
一种利用上述设备进行重金属污染土壤淋出液处理的方法，包括：
土壤淋洗步骤，将重金属污染土壤经皮带输送机输送至土壤淋洗塔，淋洗剂原液和水分别从淋洗剂储罐和储水池中定量的流入到淋洗剂稀释罐中混合，稀释混合均匀后的淋洗剂经过流量计和喷淋泵定量的输入到淋洗塔，通过淋洗塔喷淋系统均匀的喷洒到重金属污染土壤上，然后通过解吸附、反络合及溶解作用将土壤中重金属从固相的土壤中转移到淋出液中，淋出液从淋洗塔底部流入到淋出液回收池中，处理洁净的土壤经皮带机输送至泥土堆放场;
超导磁分离步骤，将重金属超标淋出液经淋出液回流泵输送至收集罐后，通过污水泵定量输入至混合罐;根据混合罐体中水质要求，通过磁种加药装置定量提供磁性介质，磁性介质在搅拌系统的搅拌下与淋出液充分混合;将混合了磁性介质的淋出液通过污水泵输送至超导磁分离机中，在超导体产生的高梯度强磁场作用下，超导磁分离机中内置的可转动金属链网将吸附有重金属的磁性介质带出液面，然后利用空吹喇叭口将磁性介质从金属链网上吹出，并进入到旋风分离器中进行固气分离，得到的固体粉末重新加入到混合罐中进行再利用;淋出液中的非磁性大颗粒物沉淀到超导磁分离机下部，并定期排除沉淀物，当处理后的淋出液重金属浓度超标时，淋出液重新回流至收集罐中，反之流入混合池中;
污泥沉淀脱水步骤，向混合池中定量加入絮凝剂和助凝剂进行混合搅拌，混合后的水及超导磁分离机中排放的底泥进入到污泥沉淀池中进行沉淀分离，上层水进入到储水池中，下层泥浆经污泥泵进入到板框压滤机，污泥脱水后被压滤成泥饼，产生的水分流入到储水池中，储水池中的水经泵回流到淋洗剂储罐中进行再利用。
优化的，上述的一种利用上述设备进行重金属污染土壤淋出液处理的方法，所述土壤淋洗步骤中，当淋出液回收池中液位较低时，喷淋泵开启且回流泵关闭，淋洗剂从稀释罐中不断被喷洒在土壤上，携带有重金属的淋洗剂进入到淋出液回收池中，导致池中液位不断升高，当液位达到液位计设定高度时，喷淋泵关闭且回流泵和回流电磁阀开启工作;随着回流次数的增加，导致淋出液中重金属浓度升高，当重金属浓度超过相关标准时，回流电磁阀关闭且排放电磁阀开启，重金属超标淋出液经回流泵输送至超导磁分离单元进行处理，随着回收池中淋出液不断减少，回收池中液位不断降低，当液位低于液位计设定的标准时，系统进入下一轮循环。
因此，本发明具有如下优点：
1、采用磁性介质吸附分离淋出液中的重金属，可以降低后续处理单元絮凝剂和助凝剂的添加量，有利于污泥的减量。
2、无废水排放，污泥经脱水机处理后产生的水回用到淋洗剂的稀释，减少了前端土壤淋洗补水量。
