一种重金属污染土壤修复设备及其修复工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及环保设备领域，具体涉及一种能够有效对重金属污染土壤进行处理的 重金属污染土壤修复设备及其修复工艺。
【背景技术】
[0002] 土壤中的重金属污染主要来源于工矿及化工企业产生废渣、废水及废气未经处理 的排放，污染因子主要有铅、砷、镉、锌、汞、铜等，土壤重金属污染不但影响农产品的质量， 而且影响大气及水环境质量。同时，严重的土壤污染已经成为制约城市地区土地可持续开 发利用的主要因素。
[0003] 土壤淋洗是一种物理和化学修复技术，是利用淋洗剂冲淋土壤，使之与重金属离 子形成更稳定的络合物。因重金属污染处理工程量大、覆盖面广，而淋洗剂配比价格昂贵， 单独淋洗必然导致运行成本高，且淋洗效果差，易引起二次污染，容易导致地下水污染。
[0004] 不同淋洗条件和淋洗方式对修复污染土壤的程度不同，主要受土壤条件、污染物 类型、淋洗剂种类和运行方式等因素影响。由于地质结构和土壤肥力不同，土壤重金属分布 呈不规则分布，选用适当的技术既有效降低土壤重金属含量，也降低能源消耗十分重要。
[0005] 对这种重金属污染的土壤如何有效快速地进行修复处理，是当前急需解决的难 题。现有重金属污染土壤修复处理，均采用简单的工艺和设备进行简单的处理，存在修复工 艺落后、处理效率低、效果差、设备占地面积大、自动化程度低等缺点。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种工艺先进、处理效果好、工作 效率高、自动化程度高的新型重金属污染土壤修复设备及其修复工艺。
[0007] 本发明是通过以下技术方案予以实现的： 一种重金属污染土壤修复设备，包括机架、进料斗、粉碎滚、球磨机、分离筛、一级水洗 池、直线振动筛、泥浆缓冲池、渣浆栗、离心机、深度淋洗池、二级水洗池，所述机架上部设有 进料斗，所述进料斗下方设有一对粉碎滚，所述粉碎滚下方设有球磨机，所述球磨机底部设 有分离筛，所述分离筛下方设有一级水洗池，所述一级水洗池下方设有直线振动筛，所述直 线振动筛下方设有泥浆缓冲池，所述泥浆缓冲池通过管道、渣浆栗与离心机相连，所述离心 机下方设有深度淋洗池，所述深度淋洗池通过水力漩流器与下方的二级水洗池相连。
[0008] 上述重金属污染土壤修复设备的修复工艺，包括以下步骤： S1、土壤分类：对污染片区土壤进行三维检测，按污染程度划分为重度污染土壤、轻度 污染土壤和未污染土壤，并分堆堆放，重度污染土壤和轻度污染土壤进入破碎筛分，未污染 土壤直接回填。
[0009] S2、机械研磨：对污染土壤分别进行初步破碎和筛分，将破碎和筛分后土壤放入湿 式球磨机中进行机械研磨，时间30-40min，然后出料过筛，筛上部分进入土壤堆场，筛下部 分重度污染土壤进进连续搅拌池进行一级水洗，轻度污染土壤不经历一级水洗，直接进入 深度淋洗池。
[0010] S3、一级水洗：步骤S2筛分后的待淋洗重度污染土壤进入一级水洗池，按固液比 1:2-1:4加入清水，启动搅拌器，使土水充分混合，土壤结构分散，土壤或岩石碎肩表面重金 属在水的作用下解吸附进入水体，淋洗10_20min后打开淋洗池底部闸门，泥浆进入直线振 动筛，筛上较大粒径岩石和岩石碎肩再经高压水枪冲洗，冲洗后土壤放置一级筛分土壤堆 放区，冲洗后泥浆进入下方的泥浆缓冲池，完成一级水洗。
[0011] S4、一级固液分离：渣浆栗将泥浆提升至自动卸料离心机，由高速离心机脱水，产 生的废液进入污水缓冲池。
[0012] S5、深度淋洗：脱水后土壤和轻度污染土壤经传送带送至深度淋洗池，加入 HSJ-γ化学淋洗剂，启动搅拌器，将土壤与淋洗剂充分混匀，反应结束后打开搅拌池底部阀 门，泥浆在重力作用下进入水力漩流器。
[0013] S6、二级水洗：调试好的水力漩流器筛选出粒径大于0. 075mm 土壤，进入二级水洗 池，加入清水，充分搅拌，进行二级水洗；小于0. 075mm部分随废水一起进入絮凝沉淀池，进 行淋洗剂回收利用和清水回用。
[0014] S7、二级固液分离：经步骤S6二级水洗后的泥浆再进行固液分离，液相进入污水 缓冲池，固相进入土壤堆场进行安全处置。
[0015] 根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技 术方案： 步骤S1对污染土壤按重金属污染程度进行分类：所检测的重金属污染物包括：Pb、Zn、 Cd、Hg、Cu及类金属As ;重度污染土壤设计为上述六种金属任一种重金属污染物浓度超过 环境标准限值5倍以上的土壤；轻度污染土壤为任一浓度在环境标准限值和环境标准限值 5倍之间的土壤。
[0016] 步骤S5深度淋洗所用淋洗剂HSJ-γ化学淋洗剂为复合淋洗剂，包括增效剂和络 合剂，增效剂为过硫酸钾、双氧水和C102中的至少一种，络合剂为EDTA、硫脲和乙撑硫脲中 的至少一种。
[0017] 优选地，步骤S5中所用的增效剂为过流酸钾，其用量与二级淋洗土壤的质量比 为1:100~200 ;络合剂为EDTA和乙撑硫脲两种，其用量与二级淋洗土壤的质量比例为 1:1:50 ~100〇
[0018] 更优选地，步骤S5所述的深度淋洗所用的增效剂和络合剂分先后加入；增效剂加 入搅拌反应l〇min后再加入络合剂，加入络合剂后反应时间为10-15min。
[0019] 优选地，步骤S4深度淋洗总固液为1:3-1:5 ;步骤S6二级水洗中清水的加入量与 淋洗土壤的质量比为1:1-2:1。
[0020] 为解决本发明所要解决的技术问题，对污水缓冲池和絮凝沉淀池中的淋洗废液， 重金属回收药剂进行处理，处理完毕后进行固液分离，污水缓冲池得到的清液可回用于S3 一级水洗，絮凝沉淀池得到的滤液可回用于S5重新作为深度淋洗剂，滤渣进行后续的资 源回收或进行危废填埋。
[0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：淋洗装置体积紧凑、占地面积小、自动化 程度高，修复处理的效率和效果远高于现有装置，减少了设备投资，降低了土壤修复成本， 减轻了劳动强度。另外，本发明采用先粉碎球磨、二级水洗、二级固液分离、再加深度淋洗的 先进工艺，修复效率高、效果好。本发明根据土壤的污染程度，对土壤进行分类处理，既节约 了药剂成本和运行成本，又在一定程度上减少了废液量的产生，整个工艺所需的溶液量比 传统化浆淋洗要低，从传统1:8~1:10的固液比降低到1:6左右，降低了 20% - 30%的淋洗 液总量。本发明整套工艺中水处理后循环使用，并且二级淋洗产生的废液经化学沉淀处理 后，可以回用作为二级淋洗液，回用效率可达60%左右，从而节省了一部分药剂成本，并且 避免了对外界环境造成二次污染。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明的结构示意图。
[0023] 图2为本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图和具体实例，对本发明做进一步的阐述。
[0025] 如图1所示，一种重金属污染土壤修复设备，包括机架、进料斗、粉碎滚、球磨机、 分离筛、一级水洗池、直线振动筛、泥浆缓冲池、渣浆栗、离心机、深度淋洗池、二级水洗池。 机架上部设有进料斗，所述进料斗下方设有一对粉碎滚，所述粉碎滚下方设有球磨机。球 磨机底部设有分离筛，所述分离筛下方设有一级水洗池，所述一级水洗池下方设有直线振 动筛，所述直线振动筛下方设有泥浆缓冲池，所述泥浆缓冲池通过管道、渣浆栗与离心机相 连，所述离心机下方设有深度淋洗池，所述深度淋洗池通过水力漩流器与带式压滤机和下 方的二级水洗池相连。
[0026] 实施例1 如图2所示，上述重金属污染土壤修复设备的修复工艺，包括以下步骤： (1) 土壤分类：对某铅污染场地土壤进行三维检测，按污染程度划分为重度污染土壤 (Pd平均浓度为3. 182mg/g)、轻度污染土壤（Pd平均浓度为1. 563mg/g)和未污染土壤（Pd 平均浓度为〇. 391mg/g)，并分堆堆放，重度污染土壤和轻度污染土壤进入破碎筛分，未污染 土壤直接回填。
[0027] (2 )机械研磨：对受污染土壤进行初步破碎和筛分，将破碎和筛分后土壤通过进料 斗放入湿式球磨机中进行机械研磨30min，然后出料过2mm筛，筛上部分进入土壤堆场，筛 下部分进连续搅拌池进行一级水洗。
[0028] (3) -级水洗：步骤S2筛分后的重度污染土壤进入一级水洗池，一级水洗池设计 容量为25m3。通过传送带加入2. 5m3筛分后的污染土壤，按固液比1:3由清水栗从循环水 池抽水加入清水20m3,进水设置自动控制器，到达设定水位后自动停止工作；搅拌罐内大功 率高速搅拌电机带动搅拌器使土水充分混合，土壤结构分散，土壤或岩石碎肩表面重金属 在水的作用下解吸附进入水体；淋洗15min后打开淋洗池底部闸门，泥浆进入直线振动筛 (筛孔粒径2mm)，筛上较大粒径岩石和岩石碎肩再经高压水枪冲洗，冲洗后土壤放置一级筛 分土壤堆放区，冲洗后的泥浆进入下方的泥浆缓冲池，完成一级水洗。
[0029] (4)-级固液分离：一级水洗后清洁土壤从筛上转移至土壤堆场，筛下物进入泥浆 缓冲池；渣浆栗将泥浆提升至自动卸料离心机，由高速离心机脱水。
[0030] (5)深度淋洗：脱水后土壤经传送带送至深度淋洗池；由计量栗按质量比1:150 先往池内加入过硫酸钾36kg，大功率高速电机带动搅拌器将土壤与增效剂充分混匀；反应 lOmin后，再按按质量比1:1:200往池内加入EDTA 27. 5kg和乙撑硫脲27. 5 kg，反应lOmin 后打开搅拌池底部阀门，泥浆在重力作用下进入水力漩流器。
[0031] (6)二级水洗：调试好的水力漩流器筛选出粒径大于0.075mm 土壤，进入二级水洗 池，按固液比1:1. 5加入清水7. Om3,充分搅拌，进行二级水洗；小于0. 075mm部分随废水一 起进入絮凝沉淀池，进行淋洗剂回收利用和清水回用。
[0032] (7)二级固液分离：经二级水洗后再固液分离，液相进入污水缓冲池，经化学沉淀 后清液循环回用，固相进入土壤堆场检测后安全填