一种用于修复受重金属污染土壤的干燥分解分离方法与流程

本发明涉及一种修复污染土壤的系统和方法。更具体地说，这是一种以粒径选择性方式利用干法分离来修复重金属污染土壤的系统和方法。受污染的土壤根据粒径被干燥分解并分离，并且选择性地修复了分离的土壤颗粒中具有对应于高污染水平的颗粒。

背景技术：

一般来说，环境污染可分为空气污染，水污染和土壤污染，这些污染之间的密切联系在于污染物的相互转移。特别是由污水，大气重金属造成的土壤污染，对食品生产构成严重威胁。在工业区，植物污水和重金属烟雾严重污染土壤。

为了修复受污染的土壤，人们已经开发了各种土壤修复系统和方法。修复污染土壤的常规方法包括：搅拌步骤，向污染土壤中加入清洗液并搅拌混合物；从搅拌土壤对土壤颗粒进行四级分离和洗涤步骤；通过高压喷雾清洗液洗涤细颗粒，共清洗三次；第一和第二细颗粒分离步骤是从土壤中分离大粒径；将混合清洗液添加到土壤中并沉淀土壤颗粒的沉淀步骤；以及对经沉淀后的土壤过滤清洗液的过滤步骤。

简单而言，污染的土壤在高压下用介质（清洗溶液等）洗涤，根据粒径大小分离和沉淀，并将滤液溶出。然而，湿法洗涤方法有一些问题，如复杂的修复过程，大型修复设备，以及产生的重金属污染的清洗液。针对上述问题，本发明公开了一种以粒径选择修复及干法分离重金属污染土壤的系统和方法，其中污染的土壤根据粒径大小被干燥分解并分离，并且选择性地修复需要洗涤的特定尺寸的颗粒。

技术实现要素：

为了实现上述目的，本发明公开了一种以粒径选择性方式干法分离修复重金属污染土壤的系统和方法。该系统包括如下单元：控制污染土壤含水量和土壤尺寸的预处理单元；用于将预处理的土壤分解成单个颗粒的分解单元；用于将分解的颗粒分离成标准粒径的颗粒分离单元；重金属去除单元，在干燥条件下利用表面摩擦力和冲击力剥离大于标准粒径的土壤颗粒表面以除去重金属；以及分离和收集剥离表面土壤颗粒的分离和收集单元。

在本发明的系统中，所述分离收集单元将所收集的土壤颗粒返回到分解单元、颗粒分离单元或重金属去除单元。

所述分解单元或颗粒分离单元是根据空气中的颗粒尺寸分离土壤颗粒的旋风分离单元。

所述分解单元或颗粒分离单元是基于决定土壤污染程度的标准粒径来分离土壤颗粒。

所述分离收集单元是将污染物浓度高于标准浓度的土壤颗粒返回到分解单元。所述颗粒分离单元或重金属去除单元，是通过测量和分离表面剥落土壤颗粒的污染物浓度。

本发明还公开了使用上述系统来修复污染土壤的方法。该方法包括以下步骤：（s100）预处理污染土壤以控制含水量和粒径大小；（s200）干燥条件下将预处理的土壤分解成单体颗粒；（s300）根据土壤的污染程度确定标准粒径，并根据标准粒径分离土壤颗粒；（s400）在干燥条件下利用表面摩擦力和干燥机中的冲击力剥离大于标准粒径的土壤颗粒表面；（s500）分离和收集从土壤颗粒剥离的表面。

所述步骤（s100）包括在调节土壤含水量之后控制土壤的尺寸。本发明还可以包括以下步骤：（s600）确定所述步骤（s500）所测量的污染物浓度是否低于标准污染物浓度；（s700）分别处理污染物浓度高于步骤s600的标准浓度的土壤颗粒，以及由步骤s500得到的分离的土壤颗粒表面。

本发明的方法还可以包括在步骤（s300）中回收小于标准粒径的土壤颗粒的步骤（s800），并且在步骤（s600）中表面剥落的土壤颗粒污染物浓度均小于标准污染物浓度的。

有益效果：

如上所述，以粒径选择性方式修复污染土壤可以降低土壤修复过程所需的时间和成本。此外，污染土壤在颗粒分离前分解，通过空气漂浮法分离后由重金属去除单元进行修复。因此与湿法洗涤相比，本发明具有简化土壤修复过程，减少设施面积，防止土壤干扰和清洗水二次污染的有益效果。

附图说明：

图1根据本发明的优选实施例，示意性地以粒径选择性干燥分解方式修复重金属污染土壤系统的结构。

图2是使用图1的系统来修复污染土壤方法的框图。

在附图中使用的附图标记的描述：

100：修复系统；110：预处理单元；

120：分解单元；130：颗粒分离单元；

140：重金属去除单元；

150：分离和收集单元。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

图1根据本发明的优选实施方案示意了以粒径选择性干燥分解方式修复重金属污染土壤的系统。

如图1所示，根据本发明的优选实施方案，用以粒径选择性方式干燥分解修复重金属污染土壤的系统100包括预处理单元110，干燥分解单元120，颗粒分离单元130，重金属去除单元140和分离和收集单元150。

预处理单元110通过控制土壤的含水量来预处理污染土壤以使得土壤尺寸便于分解。分解单元120用于将预处理的土壤以干燥的方式分解成单个颗粒。因此预处理后的土壤由于在预处理过程中进行蒸发而具有特定的水含量。收集到的污染土壤自然放置，一定时间内可引起水的自然蒸发或装入人造蒸发的高温室。颗粒分离单元130用于将分解的土壤颗粒分离成标准粒度。具体地，基于环境保护法选取特定粒径，且颗粒分离单元130根据选取的粒径分离污染土壤颗粒。在某稻田土壤实例中，显示出粒径为75μm以上并且主要由砾石和砂组成的粗颗粒的污染程度超过了污染标准。因此，颗粒分离单元130可将污染的土壤颗粒分离成标准粒度（例如75μm）。在分离单元130中优先选择旋风分离的土壤颗粒分离装置，使用常规的空气分离装置（例如，空气喷砂分离器或空气净化器）。图1示出了根据粒径通过喷射空气而分离土壤颗粒的旋风式空气浮动分离装置。大于分离标准的粒度（例如75μm）的土壤颗粒被转移到重金属去除单元140中。这里，标准粒径可以根据污染区域和土壤的污染程度而变化。此外，也可以安装多个对应于标准粒径的颗粒分离单元130和重金属去除单元140。颗粒分离单元130将污染的土壤分离成小于标准粒度（例如75μm），然后测量污染土壤的浓度。如果污染物浓度高于标准浓度，则土壤颗粒被分离处理，如果污染物浓度低于标准浓度，土壤颗粒被回收再填充。这里，砷污染土壤的标准浓度以75μm为例。

进一步地，重金属去除单元140用于修复大于标准粒径的严重污染的土壤颗粒。这里，通过诸如表面摩擦力的物理冲击可剥离土壤颗粒表面，并且重金属也通过剥落而除去。此外，分离和收集单元150用于分离并收集从重金属去除单元产生的土壤颗粒的剥离表面。分离和收集单元150使用包括真空或高压空气的各种方法从修复的土壤颗粒中分离和收集剥离表面。此外，分离收集单元150也可测量表面剥离的土壤颗粒中的污染物的浓度。如果污染物的浓度高于标准浓度，则该单元将土壤颗粒返回到分解单元120、颗粒分离单元130或重金属去除单元140，并且如果污染物的浓度低于标准浓度，土壤颗粒则被回收利用。

图2是使用图1的修复系统来修复污染土壤方法的框图。

如图2所示，在以粒径选择性方式修复污染土壤颗粒的本发明方法中，首先对从特定区域收集的污染土壤进行干预处理（s100），在此步骤中控制污染土壤的大小和含水量。根据之前的方法，需要一个供水单元将污染土壤分散在处理水中。因此需要进一步安装用于净化水的装置。然而，干法可以消除额外的装置并简化工艺。

将来自步骤（s100）的污染土壤块根据粒径分解并分离（s200）。在使用分解单元120进行分解步骤中，使用的是压缩空气。

根据土壤的污染程度确定标准粒径，并根据标准粒径s300分离污染土壤颗粒。在该步骤中，颗粒分离单元130根据标准粒径分离污染的稻田土壤颗粒（例如75μm）。

在花园土壤，山区土壤等情况下，可以根据收集的样品选择分离标准进行分解。此外，污染的土壤颗粒也可以根据污染程度被分离成多种粒径。将空气注入到颗粒分离单元130中，然后根据颗粒大小进行旋风分离。这里，小于标准粒径（例如75μm）的土壤颗粒由于污染程度较低将被循环回填至如下所述的s800。另外，如果小于标准粒径（例如75μm）的土壤颗粒中的污染物浓度高于标准浓度（例如法律规定的标准值），则分开处理该土壤颗粒，如果浓度低于标准浓度，则将土壤颗粒再循环回填至（s800）中。

进一步地，使用重金属去除单元140中的表面摩擦力和冲击力来修复所选择的污染土壤颗粒（s400）。当粗粒子如砾石和沙子重金属污染浓度高时，选择大于标准粒径（例如75μm）的土壤颗粒并将其转移到重金属去除单元140中。重金属与从土壤颗粒剥离的表面一起得到去除。此外，可以选择小于标准粒径且含有高浓度重金属污染物的土壤颗粒，通过干法除去重金属。

分离和收集土壤颗粒表面剥离的部分（s500）。因此，从土壤颗粒分离的表面被收集在重金属去除单元140中。进一步地，收集的表面被分开处理（s700）并循环回填（s800）。

确定分离收集步骤（s500）中收集到的剥落表面是否小于标准（s600）。最后，如果土壤颗粒污染物浓度高于标准，土壤颗粒将被分开处理（s700），如果污染物浓度低于标准浓度，则将土壤颗粒再循环回填（s800）。这里，污染浓度高于标准浓度的土壤颗粒返回到用于再处理的分解步骤（s200）或重金属去除步骤（s400）。在分开处理步骤（s700）中，将污染物浓度高于标准浓度的剥落面或土壤颗粒返回到分解步骤（s200）、分离步骤（s300）或重金属去除步骤（s400）。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。