专利名称：硝基氯苯污染土壤的异位淋洗修复方法
技术领域：
本发明涉及硝基氯苯污染土壤的异位淋洗修复方法，属于土壤修复技术领域。
背景技术：
土壤是生态系统的重要组成部分，也是人类赖以生息的环境资源之一。随着现代工农业生产的发展，化肥、农药大量施用，工业废水不断侵袭农田，城市工业废物和其他人工合成物质不断进入土壤，垃圾填埋渗漏，油井开采和大气沉降，造成土壤环境污染事故不断发生。污染物进入土壤后，不仅影响植物生长发育及土壤内部生物群的变化与物质的转化，导致粮食产量和质量下降，会对地表水、地下水等造成次生污染。污染物还可通过土壤-植物系统，对农产品安全构成严重威胁；经食物链进入人体，危害人群健康。中国土壤污染简单分为耕地污染、工业场地污染、矿山污染。随着城市化进程加快、产业结构和工业布局调整，许多在主城区的工业企业实施搬迁，主要包括化工、钢铁、有色冶金、机械制造、轻工等行业。近年来，城市建设开发市场规模急剧膨胀，目前城市土地资源日趋紧缺。这些置换出来的工业用地极有可能被改变土地利用性质，变成商业和居住用地等环境质量要求较高的用地进行开发建设。而多年的工业生产活动对厂区土壤、地下水的环境污染影响相当严重，须在场地调查及风险评估后对污染土壤进行治理、修复，达到清除污染或降低风险以满足改变土地利用性质的需要。可见，城市土地资源重新规划后工业用地面临转型，工业场地污染土壤的治理成为一种紧迫和必须的任务。污染土壤的修复技术研究国内外已开展多年。目前为止没有一项特殊的技术具有普遍适用性。作为一种快速高效的化学处理技术，化学淋洗技术大量用于高浓度污染土壤的修复处理。该技术是二十世纪末美国环保署推荐使用的治理土壤有机污染物的方法之一。异位化学淋洗修复技术始于20世纪80年代，与原位化学淋洗修复技术不同，异位化学淋洗修复是将污染土壤挖掘出、置于容器里，用溶于水的化学试剂来清洗、去除土壤上的污染物，再处理含污染物的废水或废液。土壤异位淋洗修复技术适用于各种类型污染物的治理，如重金属、放射性元素以及许多有机物，包括石油烃、挥发有机物、多氯联苯及多环芳烃等。因为是将土壤挖掘出来处理，在城市土地置换过程中对污染土地的治理和再开发利用的效率是明显的。异位化学淋洗处理有机物污染土壤技术的优点如下(1)从待开发土地污染源消除的效率来看，化学淋洗技术的优点是能及时从原位转移出高浓度的污染物，置换出清洁的地块，对于污染土地置换开发频繁、紧迫的城市土壤的快速周转和利用，是个见效快、易操作的修复技术途径。(2)从该技术的适用性来看，化学淋洗技术的适用范围广，可以用来处理有机污染物、无机污染物和放射性污染物，且人为可控性较强。(3)从实施该技术对清除土壤污染物的效率来看，化学淋洗技术去除效率高，修复工期短，只要选择合适的溶剂或者表面活性剂，即可获得较高的去除率。(4)从该技术的可实施性来看，技术总体可行。因其装备属于单元操作系统，即可运输，也可拆卸，改装，据有灵活方便的特点，更加有利于技术推广。邻硝基氯苯和对硝基氯苯是重要的化工原料和有机合成中间体，广泛应用于农药、医药、染料、有机颜料、橡胶助剂等行业，属于高毒性化学品。具有难溶与水、难生物降解、脂溶性高等特性，动物和人体试验表明硝基氯苯能使人的肝脾器官受损，能引起高铁血红蛋白症和贫血等多种疾病，还可能致使基因突变，被认为是一类可疑致癌物。其中的对硝基氯苯已被美国EPA和我国列为环境优先控制污染物。一些发达国家自上世纪80年代就开始减少或停止对硝基氯苯的生产，转而从中国及其它亚洲国家进口。近几年，我国生产的对硝基氯苯占全世界总产量的60%以上。然而目前国内还没有较成熟的可运用于小规模工业化应用的硝基氯苯污染土壤异位淋洗修复方法。
发明内容
本发明要解决技术问题是克服现有技术的缺点，提供一种硝基氯苯污染土壤的异位淋洗修复方法，解决了淋洗液回收、再生利用的难题，可运用于小规模工业化应用，以及为科研人员进行土壤修复研究提供一种有效手段。为了解决以上技术问题，本发明提供的硝基氯苯污染土壤的异位淋洗修复方法， 包括如下步骤第一步——土壤破碎过筛，去除石块及砂砾；进一步的，本步骤中筛分的筛网孔隙为 5-10mm ；第二步——破碎过筛后得到的土壤投放入淋洗反应器进行淋洗，采用机械搅拌方式使土壤与淋洗液充分混合，淋洗液选用乙醇水溶液；进一步的，本步骤中，逐渐向淋洗反应器加入淋洗液至水土质量比为3-5 1。先以转速10-15rpm搅拌5-10分钟，后再以转速 25-35rpm 搅拌 10-20 分钟；第三步——对淋洗处理后泥水混合物进行筛分过滤；进一步的，本步中的筛分过滤为二级筛分过滤，通过振动筛完成。第一级筛网置于第二级筛网的上方；第一级筛网孔隙为5-8目，第二级筛网孔隙为20-40目。第四步——经筛分过滤后的泥水混合物送至固液分离处理；进一步的，本步中通过板框压滤机对泥水混合物进行固液分离处理；第五步——固液分离出的液相回收至淋洗液回收槽；固体是粒径较小的土壤颗粒，其硝基氯苯的浓度达到相关标准，收集后统一处理。根据具体用途，可用作制水泥、烧砖的原料，也可用作复垦或农用，即完成整个土壤修复过程。第六步——对淋洗液回收槽内的溶液依次进行过滤和净化，淋洗液得到再生，并送入淋洗液储槽待用，第七步——调整淋洗液储槽内的乙醇浓度，作为下一批次淋洗处理备用。第六步中，对回收淋洗液的过滤采用砂滤过滤，对淋洗液的净化采用活性炭吸附； 进一步的，本步骤中，分别通过砂滤柱和活性炭柱对淋洗液进行过滤及净化，并且淋洗液从上至下的流经砂滤柱、活性炭柱，所述砂滤柱自上而下填充两层石英砂，粒径分别为2-4目及10-20目。所述活性炭柱内填充颗粒状活性炭。更进一步的，本发明土壤淋洗修复方法中，所述淋洗液为10% 30%的乙醇水溶液，第七步中，使用酒精计测量淋洗液储槽内的乙醇浓度，并调整至所需浓度。第四步中，将上层清液转至淋洗液回收槽，降低了泥水分离设备的工作负担，提高泥水分离设备的工作效率。本发明的淋洗液选用乙醇水溶液，砂滤柱对回收的淋洗液进行过滤，活性炭可吸附淋洗液中的硝基氯苯等有机物分子，而不吸附淋洗液中的乙醇分子，实现淋洗剂和污染物的分离，淋洗液得到净化、再生，可再回用于淋洗过程。对吸附饱和的活性炭的处置可厂家回收再生或安全焚烧等方式处理。更进一步的，所述土壤破碎筛分设备的筛网孔隙为5-10mm，所述振动筛的第一级筛网孔隙为5-8目，第二级筛网孔隙为20-40目。土壤破碎过筛设备的筛网可以筛去石块、 砂砾等杂物，振动筛网可以截留粗粒径的土壤颗粒，用以分析不同淋洗方案对不同粒径土壤颗粒的淋洗效果，从而可展开多样的对比试验，有助于在实践中调整具体淋洗方案，达到最佳淋洗效果。本发明工艺易于实现，可应用于小规模的工业化应用，减少了人工投入，大大提高了生产效率；同时也为科研人员研究土壤化学淋洗提供了高效便捷的实验手段。本发明中， 异位淋洗工艺中的淋洗液配方、淋洗液用量及土壤分粒径、振动筛频率、淋洗反应器搅拌时间、搅拌速度等参数均可调整，有利于对淋洗工艺的调整，适用于不同土壤特性、不同浓度硝基氯苯污染的土壤淋洗处理。可见，本发明构思奇巧，效果显著，可解决处理高浓度硝基氯苯污染土壤的处理难题，具有良好的市场前景。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。图1为本发明实施例1的工艺流程示意图。
具体实施例方式如图1所示，为本发明工艺流程图。本实施例硝基氯苯污染土壤的异位淋洗修复方法，包括如下步骤第一步——土壤破碎过筛，去除石块及砂砾；进一步的，本步骤中筛分的筛网孔隙为5-10mm ；土壤破碎筛分设备的筛网可以筛去石块、砂砾等杂物；第二步——筛分后得到的土壤投放入淋洗反应器与淋洗液混合，采用机械搅拌方式达到充分混合。淋洗液选用乙醇水溶液(10% 30%)；进一步的，本步骤中，逐渐向淋洗反应器加入适量淋洗液至水土质量比4-5 1，先以转速10-15rpm搅拌5-10分钟，后再以转速25-35rpm搅拌10-20分钟；第三步——对淋洗处理后泥水混合物进行筛分过滤；进一步的，本步中的筛分过滤为二级筛分过滤，第一级筛分过滤的筛网孔隙为5-8目，第二级筛分过滤的筛网孔隙为 20-40目，所述二级筛分过滤通过振动筛完成，第一级筛网置于第二级筛网的上方；两级筛网可以截留粒径较大的土壤颗粒，用以分析不同淋洗方案对不同粒径土壤颗粒的淋洗效果，从而可展开多样的对比试验，有助于在实践中调整具体淋洗方案，达到最佳淋洗效果；第四步——经筛分过滤后的泥水混合物送至泥水贮槽，上层清液转移至淋洗液回收槽，下层泥水混合物泵入固液分离设备处理；进一步的，本步中通过板框压滤机对泥水混合物进行固液分离处理；第五步——固液分离后的液相回收至淋洗液回收槽；固体是粒径较小的土壤颗粒，其硝基氯苯浓度达到相关标准；收集后统一处理。进一步的，经过淋洗后，土壤中有机污染物符合相关标准。被筛网截留的颗粒较大的土壤可以用作建筑、筑路材料；经固液分离出的颗粒较小的土壤根据具体用途，可用作制水泥、烧砖的原料，也可用作复垦或农用，即完成整个土壤修复过程。第六步——对淋洗液回收槽内的溶液依次进行过滤和净化，淋洗液得到再生，并送入淋洗液储槽(淋洗液调节槽)待用，第七步——调整淋洗液储槽(淋洗液调节槽)内的乙醇浓度，作为下一批次处理的淋洗液备用。第六步中，对淋洗液的过滤采用砂滤过滤，对淋洗液的净化采用活性炭吸附；本步骤中，分别通过砂滤柱和活性炭柱对淋洗液进行过滤及净化，并且淋洗液从上至下的流经砂滤柱、活性炭柱，所述砂滤柱自上而下填充两层石英砂，粒径分别为2-4目及10-20目。所述活性炭柱内填充颗粒状性炭柱。第七步中，本发明涉及的淋洗液为10% 30%的乙醇水溶液，使用酒精计测量乙醇浓度，并调整至所需浓度。利用本发明的修复方法，适当调整淋洗液浓度、淋洗液用量、淋洗搅拌时间的参数，对土样进行淋洗试验。实验结果表明1、本实验采用三个浓度的乙醇溶液，即10%、20%、30%，从洗脱效果来看，乙醇浓度越高，洗脱效果越好。30%乙醇溶液的洗脱效果最好，平均约为90%。2、本实验进行的三个浓度对硝基氯污染土壤的淋洗。若是高浓度对硝基氯苯污染土壤(初始浓度是141.9mg/kg)，按照制定的土壤修复目标，则用20%乙醇溶液洗脱后，土壤残留的对硝基氯苯达标。若是中、低浓度的对硝基氯苯污染土壤(分别为105. :3mg/kg及 86. 7mg/kg)，则用10%乙醇溶液洗脱后，土壤残留的对硝基氯苯达标。3、本实验三种浓度的乙醇溶液分别循环使用8次的洗脱效果差异不大。10%、 20%、30%乙醇溶液都是第一次使用时是新鲜配置，作为淋洗液使用后回收、经砂滤过滤、 活性炭净化处理，收集于淋洗液贮槽。用酒精计测量浓度，补充适量乙醇至所需浓度，用作下一个批次淋洗土壤使用。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
权利要求
1.硝基氯苯污染土壤的异位淋洗修复方法，包括如下步骤第一步一土壤破碎过筛，去除石块及砂砾；第二步一筛分后的土壤投放入淋洗反应器，采用机械搅拌使土壤颗粒与淋洗液充分混合，淋洗液选用乙醇水溶液；第三步一淋洗处理后泥水混合物经过两级筛分过滤后进入泥水贮槽，粒径较大的土壤颗粒被筛网截留；第四步一泥水贮槽上层清夜可以直接送入淋洗液回收槽；下层的泥水混合物由泵送至固液分离设备进行固液分离处理；第五步一固液分离后的液相移至淋洗液回收槽，固体为粒径较细的土壤，硝基氯苯浓度符合相关标准，收集后统一处理；第六步一对淋洗液回收槽内的淋洗液依次进行过滤和净化，淋洗液再生，并送入淋洗液储槽待用，第七步一调整淋洗液储槽内的乙醇浓度，作为下一批次处理硝基氯苯污染土壤的淋洗液备用。
2.根据权利要求1所述硝基氯苯污染土壤的异位淋洗修复方法，其特征在于第六步中，对回收淋洗液的过滤采用砂滤过滤，对淋洗液的净化采用活性炭吸附。
3.根据权利要求2所述硝基氯苯污染土壤的异位淋洗修复方法，其特征在于第六步中，分别通过砂滤柱和活性炭柱对淋洗液进行过滤及净化，并且淋洗液从上至下的流经砂滤柱、活性炭柱。
4.根据权利要求3所述硝基氯苯污染土壤的异位淋洗修复方法，其特征在于所述砂滤柱自上而下填充两层石英砂，粒径分别为2-4目及10-20目。
5.根据权利要求2所述硝基氯苯污染土壤的异位淋洗修复方法，其特征在于第一步中，过筛的筛网孔隙为5-10mm;第三步中的筛分过滤为二级过滤，第一级过滤的筛网孔隙为5-8目，第二级过滤的筛网孔隙为20-40目。
6.根据权利要求5所述硝基氯苯污染土壤的异位淋洗修复方法，其特征在于所述二级筛分过滤通过振动筛完成，第一级筛网置于第二级筛网的上方。
7.根据权利要求2所述硝基氯苯污染土壤的异位淋洗修复方法，其特征在于第四步中，通过板框压滤机对泥水混合物进行固液分离处理。
8.根据权利要求2所述硝基氯苯污染土壤的异位淋洗修复方法，其特征在于所述淋洗液为10% 30%的乙醇水溶液，第七步使用酒精计测量淋洗液储槽内的乙醇浓度，并作调整，作下一个批次土壤淋洗处理使用。
9.根据权利要求2所述硝基氯苯污染土壤的异位淋洗修复方法，其特征在于第二步中，逐渐向淋洗反应器加入淋洗液至水土质量比为4-5 1。
10.根据权利要求9所述硝基氯苯污染土壤的异位淋洗修复方法，其特征在于第二步中，逐渐向淋洗反应器加入淋洗液的同时以转速10-15rpm搅拌5_10分钟，尔后再以转速 25-35rpm 搅拌 10-20 分钟。
全文摘要
硝基氯苯污染土壤的异位淋洗修复方法步骤如下土壤破碎后过筛去除石块及砂砾；投入淋洗反应器内与适量淋洗液充分混合，淋洗剂为乙醇；淋洗后的泥水混合物经过两级筛分过滤，粒径较大的土壤颗粒被筛网截留；泥水混合物被泵至固液分离设备，分离出的淋洗液经回收、过滤和净化得以再生，并经调整浓度后待下一个批次淋洗使用。砂滤柱进行过滤，活性炭吸附淋洗液中的硝基氯苯等有机污染物分子，而不吸附淋洗剂乙醇分子，使淋洗液得到净化，可回用，实现资源循环利用。淋洗后土壤的有机污染物符合相关标准。被筛分过滤出的土壤颗粒用作建筑、筑路材料；经固液分离出的土壤颗粒用作制水泥、烧砖的原料，也可用作复垦，即完成整个土壤修复过程。本发明工艺易于实现，可应用于小规模的工业化应用以及为科研人员进行土壤修复研究提供一种有效手段。
文档编号B09C1/02GK102172614SQ20111003239
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者卜现亭, 卢宁川, 展漫军, 朱忠湛, 蒋乐平 申请人:南京市环境保护科学研究院