本发明涉及一种脱水系统及方法，属于土壤重金属污染治理领域，具体涉及一种沉淀脱水系统及方法。
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。
技术实现要素：
本发明主要是解决现有技术所存在的上述的问题，提出了一种沉淀脱水系统及方法。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：
一种沉淀脱水系统，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，上述的一种沉淀脱水系统，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P7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。
一种利用上述的沉淀脱水系统进行沉淀脱水的方法，包括：
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。
优选的，上述的沉淀脱水的方法，还包括：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。
优选的，上述的沉淀脱水的方法，还包括：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。
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。
附图说明
附图1是本发明的一种原理图；
图中，1.1第一皮带机，1.2第二皮带机、2淋洗塔、3淋出液回收池、4淋洗稀释罐、5淋洗剂储罐、6收集罐、7混合罐、8磁种加药装置、9超导磁分离机、10旋风分离器、11絮凝剂加药装置、12助凝剂加药装置、13混合池、14污泥沉淀池、15污泥脱水机、16、储泥槽、17储水池、P1回流泵、P2喷淋泵、P3淋洗剂浓液计量泵、P4进水泵、P5排污泵、P6真空泵、污泥泵P7、污泥泵P8、P9回用水泵、F1回流电磁阀、F2排放电磁阀、F3回流球阀、F4排放球阀、V1喷淋流量计、V2混合用水流量计、V3负压表。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
如图1所示，为本实施例的一种重金属污染土壤淋出液处理装备。图中：
第一皮带机1.1，用于淋洗塔中重金属污染土壤的进料；
第二皮带机1.2，用于淋洗塔中处理达标后土壤的出料；
淋洗塔2，用于对重金属污染土壤进行淋洗，顶部均匀分布有喷头，稀释后的淋洗剂被均匀喷洒在重金属污染土壤上；
淋出液回收池3，用于收集淋洗塔中流出的淋出液，收集的淋出液经回流泵P1循环使用；
淋洗稀释罐4，用于暂存浓稀释剂和水按比例混合后的稀淋洗剂；
淋洗剂储罐5，用于对洗涤剂原浓液进行存储，浓液经淋洗剂稀释泵输送至淋洗稀释罐中与水按比例混合均匀；
收集罐6，用于接收来自淋出液回收池中重金属超标的淋出液；
混合罐7，用于磁种与重金属超标淋出液进行搅拌混合；
磁种加药装置8，用于混合罐中重金属处理所需要的磁种及补充磁种的损耗；
超导磁分离机9，用于混合溶液中磁种的分离，通过设置的可转动的金属链网将吸附了重金属的磁种带出超导磁分离机；
旋风分离器10，用于提出来磁种的回收利用；
絮凝剂加药装置11，用于向混合池中定量加入絮凝剂，有助于溶液悬浮微粒聚集联结形成粗大絮状团粒或团块；
助凝剂加药装置12，用于向混合池中定量加入助凝剂，加快絮凝沉淀速度；
混合池13，用于接收经超导磁分离机溢流口排放出的重金属处理达标溶液，通过定量加入絮凝剂和助凝剂，加快溶液中其他杂质的去除。
污泥沉淀池14，用于接收混合池13中混有絮凝剂和助凝剂的溶液，并进行沉淀处理，得到回用水和污泥；
污泥脱水机15，用于对污泥沉淀池出来的污泥进行脱水压缩处理，并得到泥饼；
储泥槽16用于存储污泥脱水机15产生的泥饼；
储水池17，具有连通淋洗稀释罐4的出水管，以及与污泥沉淀池14和污泥脱水机15相连的补水管。
本实施例的结构可以划分为三个单元，分别是重金属污染土壤淋洗单元、淋出液重金属磁分离单元及污泥沉淀脱水单元。
其中，重金属污染土壤淋洗单元包括顺次相连的淋洗剂储罐、稀释计量泵、淋洗稀释罐、喷淋泵、流量计、淋洗塔、淋出液回收池、回流泵和回流电磁阀；其中，所述淋洗剂储罐用于存储高浓度淋洗剂，所述高浓度淋洗剂为螯合剂，所述螯合剂为乙二胺四乙酸、氨基三乙酸、二乙基三胺五乙酸、乙二胺二琥珀酸、柠檬酸、苹果酸、草酸、胡敏酸和富里酸中的至少一种；所述高浓度的淋洗剂经稀释计量泵输送至淋洗剂稀释罐中与储水池中的来水按照一定比例混合制备成低浓度的淋洗剂，所述淋洗剂稀释罐含有自动搅拌系统；所述淋洗剂通过喷淋泵和流量计定量输送至淋洗塔顶部；所述淋洗塔顶部设有均匀分布的喷头，保证淋洗剂均匀喷洒在土壤上，所述淋洗塔设有自动进料口和出料口；所述淋出液回收池用于收集淋洗塔底部流出的淋出液，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有回流泵和回流电磁阀，所述回流泵电磁阀与收集罐之间管道上安装有排放电磁阀；所述淋出液回流池处于高液位且淋出液中重金属浓度未超标时，回流泵和回流电磁阀开启，喷淋泵停止工作，淋出液经回流泵回流至淋洗塔顶部；所述淋出液回流池处于高液位且淋出液中重金属浓度超标时，回流电磁阀关闭且排放电磁阀开启，喷淋泵停止工作；当所述高液位变为低液位时，回流泵、回流电磁阀及排放电磁阀关闭，喷淋泵开启。
其中，淋出液重金属磁分离单元包括收集罐、混合罐、磁种加药装置、超导磁分离机和磁介质回收设备；其中，所述收集罐的进口与淋出液回流泵一个出口端相连，所述收集罐出口与混合罐的进口相连；所述混合罐出口与超导磁分离罐体进液口相连，所述混合罐上面设有磁介质投放口，所述磁介质投放口与磁种加药装置出口端相连，所述磁种加药装置用于磁分离混合罐体中磁种的消耗补充，所述磁种包括铁粉、四氧化三铁粉末及其化学改性四氧化三铁纳米颗粒中的至少一种，所述化学改性采用带特定基团的有机高分子修饰四氧化三铁纳米颗粒，增强四氧化三铁与重金属离子结合度，所述特定基团包括氨基、羧基、羟基和巯基中的至少一种，所述有机高分子包括丙烯酸、壳聚糖、甜菜碱、聚吡咯、聚苯乙稀、油酸、多巴胺、聚乙烯醇、聚丙烯醇、淀粉、乙酸乙烯酯、聚苯乙烯、聚乙烯吡络烷酮、硅酸乙酯等中的至少一种；所述超导磁分离机包括超导磁体、金属链网、磁分离罐体、制冷机及系统控制柜，所述超导体可以拆卸、更换为低温超导磁体或高温超导磁体，所述超导磁体向超导分离装置内部提供预定高梯度磁场；所述金属链网位于高梯度磁场的磁分离罐体中，吸附有重金属的磁种不断随着金属链网转动带出磁分离罐体；所述磁分离罐体上设置进液口、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所述金属链网的两侧，排泥口位于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；所述磁介质回收设备包括旋风分离器及真空泵，所述负压喇叭口连接有若干个并联的旋风分离器，所述真空泵排气端与正压喇叭口相连。
其中，污泥沉淀脱水单元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磁分离罐体溢流口相连，所述混合池和超导磁分离机之间连接管道上设有球阀和取样口，所述混合池分别与絮凝剂和助凝剂加药装置相连，所述絮凝剂和助凝剂通过计量泵定量投加，所述混合池出口端与污泥沉淀池进口端相连；所述污泥沉淀池进口端与磁分离罐体排泥口端之间的管道上安有污泥泵，超导磁分离机中沉淀的底泥经泵输送至污泥沉淀池中，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。
本实施例的工作过程如下：
1、土壤淋洗
重金属污染土壤经皮带进料机1加料到淋洗塔2中，经淋洗剂浓液计量泵P3的淋洗剂原液和水按比例分别从储水池17和淋洗剂储罐5中进入到淋洗稀释罐中进行混合，制备低浓度淋洗剂，低浓度淋洗剂经喷淋泵P2和喷淋流量计V1进入到淋洗塔2中，流经重金属污染土壤到达淋洗塔2底部的淋出液经淋出液回收池3收集，当淋出液回收池3处于低液位时，喷淋泵P2一直工作直至淋出液回收池3达到高液位后关闭，此时回流泵P1和回流电磁阀F1开启，淋出液进入循环喷淋过程，待淋出液回收池3中淋出液重金属浓度超标时，回流电磁阀F1关闭，排放电磁阀F2开启，淋出液被输送至收集罐6中，当淋出液回收池3的液位降低至低液位时，回流泵P1和排放电磁阀F2关闭，喷淋泵开启工作，进入下一轮喷淋循环过程，经淋洗塔2处理后的洁净土壤经皮带出料机1输送至污泥堆场。
2、淋出液重金属超导磁分离
收集罐6中收集的淋出液经进水泵P4定量输送至混合罐7中，根据水质和水量，磁种加药装置8定量加入磁种和淋出液进行搅拌混合，混合有磁种的淋出液经排污泵P5输送至超导磁分离机9中，经超导磁分离作用，吸附有重金属的磁种被吸附在内置于超导磁分离机9的金属链网上，通过金属链网的转动将吸附重金属的磁种带出液面，然后真空泵P6的抽吸和吹扫将磁种带入到旋风分离器10中进入磁种的回收，回收的磁种重新加入到混合罐7中进行再利用，经超导磁分离机9中溢流口排出的上清液，如果重金属不达标则球阀F3开启且球阀F4关闭，上清液回流至收集罐6重新处理，如果处理达标则F3关闭且球阀F4开启，上清液输送至混合池13中。
3、污泥沉淀脱水
根据混合池13的水量，絮凝剂加药装置11和助凝剂加药装置12分别向混合池13中定量加入絮凝剂和助凝剂，混有絮凝剂和助凝剂的混合液与超导磁分离机9排泥口排放的污泥经污泥泵P7一同被输送至污泥沉淀池14中进行污泥沉淀分离，污泥沉淀池14中上清液流入到储水池17中，底部污泥经污泥泵P8输送至污泥脱水机15进行污泥脱水压滤，产生的水排放到储水池17进行回收，产生的污泥存放在储泥槽16中，储水池17中的水经回用水泵P9和混合用水流量计V2定量输送至淋洗稀释罐4中进行淋洗剂稀释用水。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。