专利名称：水溶态交换态重金属污染土壤清洗方法及其专用装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及土壤清洗技术，具体地说是一种水溶态交换态重金属污染土壤的清洗方法及其专用设备。
土壤清洗技术是指利用物理-化学原理去除土壤中污染物的方法，目前主要是采用罐式装置盛放重金属污染土壤，加入水或淋(清)洗剂，进行清洗，再将土壤和含重金属的清洗液分离开来，在国外得到广泛应用，然而因所产生的淋(清)洗液中含有大量的重金属，此方法面临可能产生的二次污染问题，加之设备昂贵，能耗大，局限了土壤清洗技术的应用。
本发明的目的是提供一种无二次污染、结构简单、成本低的水溶态交换态重金属污染土壤清洗方法及其专用装置。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是采用清洗、过滤、离子交换及回收一体化方式，具体为1)清洗在上、中、下三级清洗柱中的每级清洗柱底部铺垫1.5～2.5cm厚石英砂，将重金属污染土壤按体积平均分别填加到三级清洗柱里，在重金属污染土壤上方再加铺0.8～1.2cm厚石英砂，然后从最上清洗柱以土壤重量1～5倍的量加入清洗液，进行清洗；2)过滤用所述清洗后的清洗液经泵进入砂滤罐进行砂滤，去除悬浮物；3)离子交换及回收将所述经清洗、过滤后含有重金属的清洗液经泵进入离子交换柱进行离子交换，去除重金属；离子交换后的清洗液经泵回送到三级清洗柱里，继续清洗；清洗液采用水、络合剂乙二胺四乙酸EDTA或氯化镁MgCl2溶液；所述水溶态交换态重金属污染土壤清洗方法的专用装置由三级清洗柱、砂滤罐、离子交换柱和泵组成，其中三级清洗柱均为聚氯乙烯管材，上、中、下三级安装在一起，管路相通，下级清洗柱经泵与砂滤罐相连，所述砂滤罐底部经泵接离子交换柱，所述离子交换柱输出液经泵回流至清洗柱；所述砂滤罐下部加设一反冲洗装置，上部设有反冲洗用排放口；所述上、中级清洗柱与子泵相连；所述离子交换柱输出口设一排放口。
本发明具有如下优点1.本发明方法采用清洗、过滤、离子交换回收一体化工艺，可以去除污染的土壤中大部分水溶态与交换态重金属，同时，清洗液经过离子交换后，重金属污染物被离子交换树脂浓缩，可以进行回收利用，避免了二次污染。
2.本发明专用装置结构简单、实用，并能耗低、成本低，清洗液可以回流多次重复利用。
图1为本发明专用装置结构示意图。
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步详细说明。
实施例1水溶态、交换态重金属污染土壤的清洗方法，采用清洗、过滤、离子交换及回收一体化方式，具体为清洗在上、中、下三级清洗柱1中的每级清洗柱1底部铺垫2cm厚石英砂，将重金属污染土壤按体积平均分别填加到三级清洗柱1里，在重金属污染土壤上方再加铺1cm厚石英砂，然后从最上清洗柱1以土壤重量1.06倍的量加入清洗液，进行清洗；清洗液采用1M MgCl2溶液；过滤用所述清洗后的清洗液经泵2进入砂滤罐3进行砂滤，去除悬浮物；离子交换及回收将所述经清洗、过滤后含有重金属的清洗液经泵2进入离子交换柱4进行离子交换，去除重金属；经离子交换后的清洗液经泵2回送到三级清洗柱1里，继续清洗。
本发明方法专用装置由三级清洗柱1、砂滤罐3、离子交换柱4和泵2组成，其中三级清洗柱1为聚氯乙烯管材，上、中、下三级纵向安装在一起，管路相通，下级清洗柱1经泵2与砂滤罐3相连，所述砂滤罐3底部经泵2接离子交换柱4，所述离子交换柱4输出液经泵2回流至清洗柱1；所述离子交换柱4输出另设一排放口；所述砂滤罐3下部加设一反冲洗装置，上部设有反冲洗用排放口；将镉Cd污染土壤15kg分别填入三级清洗柱1，每级清洗柱1直径与高之比为1∶1～5，本实施例直径与高之比为1∶2，每级清洗柱1填加5kg，污染土壤中Cd浓度1.86mg/kg，其中水溶态Cd 0.27mg/kg，交换态Cd 0.47mg/kg，用16L 1M MgCl2清洗液进行清洗，清洗柱1出口处清洗液中Cd浓度0.96mg/L，经砂滤后清洗液中Cd浓度0.95mg/L，经离子交换柱4后，清洗液中Cd浓度0.56mg/L，回收清洗液9L，从离子交换柱4(树脂)回收Cd 5.22mg。清洗后土壤中Cd浓度为1.10mg/kg，Cd去除率为36％。
实施例2与实施例子不同之处在于清洗在上、中、下三级清洗柱1中的每级清洗柱1底部铺垫2.5cm厚石英砂，将重金属污染土壤按体积平均分别填加到三级清洗柱1里，在重金属污染土壤上方再加铺1.2cm厚石英砂，然后从最上清洗柱1以土壤重量1.33倍的量加入清洗液，进行清洗；清洗液采用氯化镁MgCl2溶液；将Cd污染土壤15kg分别填入三级清洗柱1，每级清洗柱1直径与高之比为1∶1～5，本实施例直径与高之比为1∶4，每级填加5kg，污染土壤中Cd浓度2.05mg/kg，其中水溶态Cd 0.33mg/kg，交换态Cd 0.59mg/kg，用20L 1M MgCl2清洗液进行清洗，清洗柱1出口处清洗液中Cd浓度0.8mg/L，经砂滤后清洗液中Cd浓度0.80mg/L，经离子交换柱4后，清洗液中Cd浓度0.42mg/L，回收清洗液13L，从离子交换柱4(树脂)回收Cd 6.4mg。清洗后土壤中Cd浓度为1.36mg/kg，Cd去除率为35％。
本发明所述上、中级清洗柱1还可与泵2相连；本发明还适用于其它水溶态、交换态重金属污染土壤清洗，如铜、铬、铅、锌等；本发明还可用水或络合剂乙二胺四乙酸(Ethylenediaminetetra-acetic acid缩写EDTA)当作清洗液；当需要清洗时，使用反冲洗装置将废水从砂滤罐3排放口排出；必要时，清洗液在多次使用后，不经泵2回流至清洗柱1，而经离子交换柱4输出口的排放口排出。
权利要求
1.一种水溶态交换态重金属污染土壤清洗方法，其特征在于采用清洗、过滤、离子交换及回收一体化方式，具体为1)清洗在上、中、下三级清洗柱中的每级清洗柱底部铺垫1.5～2.5cm厚石英砂，将重金属污染土壤按体积平均分别填加到三级清洗柱里，在重金属污染土壤上方再加铺0.8～1.2cm厚石英砂，然后从最上清洗柱以土壤重量1～5倍的量加入清洗液，进行清洗；2)过滤用所述清洗后的清洗液经泵进入砂滤罐进行砂滤，去除悬浮物；3)离子交换及回收将所述经清洗、过滤后含有重金属的清洗液经泵进入离子交换柱进行离子交换，去除重金属；离子交换后的清洗液经泵回送到三级清洗柱里，继续清洗。
2.按照权利要求1所述重金属污染土壤清洗方法，其特征在于清洗液采用水、络合剂乙二胺四乙酸EDTA或氯化镁MgCl2溶液。
3.一种按照权利要求1所述水溶态交换态重金属污染土壤清洗方法的专用装置，其特征在于由三级清洗柱(1)、砂滤罐(3)、离子交换柱(4)和泵(2)组成，其中三级清洗柱(1)均为聚氯乙烯管材，上、中、下三级安装在一起，管路相通，下级清洗柱(1)经泵(2)与砂滤罐(3)相连，所述砂滤罐(3)底部经泵(2)接离子交换柱(4)，所述离子交换柱(4)输出液经泵(2)回流至清洗柱(1)。
4.按照权利要求3所述水溶态交换态重金属污染土壤清洗方法的专用装置，其特征在于所述砂滤罐(3)下部加设一反冲洗装置，上部设有反冲洗用排放口。
5.按照权利要求3所述水溶态交换态重金属污染土壤清洗方法的专用装置，其特征在于所述上、中级清洗柱(1)与泵(2)相连。
6.按照权利要求3所述水溶态交换态重金属污染土壤清洗方法的专用装置，其特征在于所述离子交换柱(4)输出口设一排放口。
全文摘要
一种水溶态交换态重金属污染土壤清洗方法。在上、中、下清洗柱中底部铺垫1.5～2.5cm厚石英砂,将重金属污染土壤按体积平均分别填加到三级清洗柱里,在污染土壤上再加铺0.8～1.2cm厚石英砂,从上清洗柱以土壤重量1～5倍的量加入清洗液,进行清洗;用清洗后的清洗液经泵进入砂滤罐进行砂滤,去除悬浮物;再将经清洗、过滤后含有重金属的清洗液经泵进入离子交换柱进行离子交换,去除重金属;离子交换后的清洗液经泵回送到三级清洗柱里,继续清洗。它无二次污染、结构简单、成本低。
文档编号B09C1/02GK1382535SQ0111388
公开日2002年12月4日 申请日期2001年4月20日 优先权日2001年4月20日
发明者郭书海, 贾宏宇, 李培军, 张海荣 申请人:中国科学院沈阳应用生态研究所