一种内外循环结合、三相双床耦合的浸洗系统和方法与流程

本发明涉及一种内外循环结合、三相双床耦合的浸洗系统和方法，特别是涉及对受污染土壤和受污染的其它固体的浸洗和清洁的系统和方法。

背景技术：

随着我国经济迅速发展以及城市化与工业化进程加快，污染问题也日趋严重。二十一世纪初期，我国对企业进行了严格的限制与要求并在近年关闭或转迁了大量的企业，涉及冶金、化工、电力等各个行业，使得大批污染场地留在厂区原址，对土壤和水质产生严重破坏，给当地居民的生活带来了严重的影响。

污染物可以分为有机污染物、无机污染物和复合型污染物。根据《全国污染状况调查公报》，全国总体环境状况不容乐观，工矿业废弃地土壤环境问题突出，耕地土壤环境质量堪忧。全国有16.1％的土壤超标，并且无机污染物超标土壤占所有检测位点的82.8％。污染分布总体呈现为由北向南(西北到东南、东北到西南方向)逐渐升高的特点，长江三角洲、珠江三角洲、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题尤为严重。工业的类型和工艺水平决定了污染场地类型。污染的来源主要有重金属污染、持久性有机污染物(pops)污染、电子废弃物污染以及有机为主的石油、化工、焦化污染等。土壤污染一般通过大气与水污染的转化而产生，由于工农业的现代化，大量化学废物及农药散落到环境中，并且通过水土流失和风蚀作用使得污染面积不断扩大。同时工矿企业每年也产生大量的污泥或天然矿物的废弃催化剂，也会对生态环境造成重大的危害。现在考虑的处理方式主要包括各种物理(如气象抽提、淋洗法)、化学法(如化学氧化)、热处理(如热脱附、微波热修复、电热修复)以及生物化学(如植物、微生物修复)等方法，各种方法都有各自的优势，也有相应的弊端，比如有机物或重金属脱除不彻底、易导致二次污染等，严重制约了这些技术的普及和发展。目前，我国急需一种快速高效处理处置这些受污染固体的技术或装置，以减少或杜绝其对环境的伤害。这种技术或装置对受污染固体既可以原位也可异位处理，并且处理后的洁净固体可以安全使用，不会对环境造成二次污染；另外，可以对收集的各种有毒有害物质进行集中处理，减少了有毒有害物质的处理量，提高了处理效率，改善了处理效果，对于土壤和水质的保护和改善，有重要的实际意义和积极与深远的生态影响。

技术实现要素：

本发明涉及一种内外循环结合、三相双床耦合的浸洗系统和方法，特别是涉及对受污染土壤和受污染的其它固体的浸洗和清洁的系统和方法。

实现本发明目的技术方案是：一种内外循环结合、三相双床耦合的浸洗系统和方法，该方法包括浸洗塔分上下两段，上部的浸洗塔沉降段直径较大，下部的浸洗塔浓缩段直径较小，浸洗液在浸洗塔的多个进液口进入，固体和浸洗液在浸洗塔沉降段混合，通过液体的旋流运动、固体沉降段和浓缩段的结构设计、内循环筒和旋液分离器外循环的使用以及气浮和螺杆搅拌混合输送挤压机理的应用，极大地促进了浸洗塔气液固三相的混合与分布、提高了传质效率和浸洗效果；螺杆混合输送器将浓缩的固体输送至水洗单元进行水洗，水洗后，进入液固分离单元，固体进入干燥器进行干燥处理，液体和螺杆混合输送器排出的液体混合后，一部分返回到浸洗塔循环使用。

实现上述方法的内外循环结合、三相双床耦合的浸洗系统，包括固体进料系统、浸洗塔、旋液分离器，新鲜浸洗液进料管、浸洗液混合器、浸洗液输送泵、鼓风机、螺杆混合输送器、水洗单元、液固分离单元、干燥单元，其中浸洗塔包括上部直径较大的浸洗塔沉降段和下部直径较小的浸洗塔浓缩段，浸洗塔里面有内循环筒和气体分布器，内循环筒竖直固定在浸洗塔里面的径向中心位置，气体分布器通过管道管件和鼓风机连通，固体进料系统和浸洗塔在浸洗塔沉降段的上部连通，固体进料系统将受污染固体和添加剂由浸洗塔沉降段的上部加入到浸洗塔，浸洗塔和旋液分离器连通，旋液分离器通过旋液分离器固体回料管将固体返回到浸洗塔浓缩段，旋液分离器通过其上部的旋液分离器液体回料管将一部分液体输送到浸洗液混合器，浸洗塔浓缩段和其下面的螺杆混合输送器连通，浓缩的固体由螺杆混合输送器挤压脱水并输送到水洗单元进行水洗，水洗后，进入液固分离单元进行液固分离，液固分离后的固体进入干燥单元进行干燥，从螺杆混合输送器、液固分离单元输出的液体一部分通过液体收集管返回到浸洗液混合器，新鲜浸洗液由新鲜浸洗液进料管输入到浸洗液混合器，浸洗液混合器里面的液体由浸洗液输送泵分别通过进液口一和进液口二在切向方向输送到浸洗塔上部的浸洗塔沉降段和其下部的浸洗塔浓缩段。

上述内外循环结合、三相双床耦合的浸洗系统和方法，进液口一在浸洗塔沉降段的切向进口位置，进液口二在浸洗塔浓缩段的切向进口位置，浸洗塔沉降段直径比浸洗塔浓缩段的直径大，液体由浸洗塔沉降段和浸洗塔浓缩段的切向方向分别进入浸洗塔，形成由上至下的旋流运动，受污染固体在湍动的旋流运动中和流体发生剧烈的顺流与逆流流动，产生剧烈的液固相互作用，有毒有害的物质从受污染固体中析出，从而固体得到浸洗和净化，清洁的、密度大的固体颗粒在旋流运动中发生沉降而集中在浸洗塔浓缩段，水夹带着淋洗下的污染物在旋流运动中上浮至浸洗塔沉降段，由旋液分离器继续进行液固分离，浸洗塔沉降段和浸洗塔浓缩段可分别设置1或多个进液口，进入浸洗塔的浸洗液温度是常温或较高温度。

上述内外循环结合、三相双床耦合的浸洗系统和方法，内循环筒竖直固定在浸洗塔里面的径向中心位置，内循环筒和浸洗塔的内壁形成由上至下横截面积逐渐变小的流道，浸洗液和受污染固体的旋流运动发生在由上至下横截面积逐渐变小的流道里，浸洗后的固体在旋流运动和重力作用下在浸洗塔浓缩段的窄流道里富集，由螺杆混合输送器挤压脱水并输送至水洗单元，水溶性物质或者密度较小的物质上浮至浸洗塔沉降段，由旋液分离器进一步进行液固分离。

上述内外循环结合、三相双床耦合的浸洗系统和方法，鼓风机通过管道和气体分布器连通，气体分布器在内循环筒里面且在其底部，气体分布器的气体出口向上，空气气泡向上运动，水相里面较水轻的组分被气浮出来，随着气泡上升至浸洗塔沉降段，并随着水相进入旋液分离器进行液固分离，同时，内循环筒内部上升的气泡使内循环筒和浸洗塔内部产生循环，和浸洗塔内部的旋流运动相结合，从而促进了流体的湍流程度和气液固三相之间的传质、提高了浸洗效率、改善了浸洗效果；添加剂(如淋洗剂、螯合剂、絮凝剂或混凝剂等)的加入以及气浮原理的使用促进了浸洗效果和液固分离；鼓风机也可以将热气体通过气体分布器输送到内循环筒和浸洗塔，进一步提高了污染物脱除效率、改善了浸洗效果。

上述内外循环结合、三相双床耦合的浸洗系统和方法，浸洗塔浓缩段在下部和螺杆混合输送器连通，浓缩的固体从浸洗塔浓缩段进入螺杆混合输送器，螺杆混合输送器的螺杆将其挤压脱水并将挤出的水相通过螺杆混合输送器挤压段末端下面的小孔排出。

上述内外循环结合、三相双床耦合的浸洗系统和方法，固体进料系统将受污染固体和添加剂(如各种絮凝剂或混凝剂等)由浸洗塔沉降段的上部加入到浸洗塔，新鲜浸洗液由新鲜浸洗液进料管输入到浸洗液混合器，并与从旋液分离器上部循环回流的液体以及从螺杆混合输送器和液固分离单元循环回流的液体在浸洗液混合器内混合，混合后的液体由浸洗液输送泵通过进液口一和进液口二分别在切向方向输送到直径较大的浸洗塔沉降段和直径较小的浸洗塔浓缩段，从而形成以内循环筒为中心的旋流运动，旋流运动的流道由上至下逐渐变窄；鼓风机通过气体分布器将空气或热空气鼓入内循环筒底部，气泡质量轻，由内循环筒底部向上运动，将密度小的污染物气浮并送至浸洗塔沉降段；旋流运动与内循环运动的结合，极大地促进了流体湍流程度和气液固混合与传质，提高了浸洗效率、改善了固体浸洗效果。水相、密度轻的污染物和夹带的一些颗粒物由旋液分离器进行液固分离，密度大的颗粒物由旋液分离器固体回料管返回到浸洗塔浓缩段，密度轻的水相和夹带物一部分回流至浸洗液混合器，另一部分送至下游单元进行进一步的处理。浸洗塔浓缩段底部富集的固体由螺杆混合输送器挤压、脱水并输送至水洗单元进行进一步水洗以彻底洗清有毒有害物质，水洗后进入液固分离单元，液固分离单元分离出来的固体进入干燥单元进行干燥处理，液固分离单元分离出来的液体和螺杆混合输送器分离出来的液体混合后，一部分返回到浸洗液混合器，另一部分进入下游单元进行进一步的处理。

本发明具有积极的效果：(1)本发明方法或系统的浸洗塔包括上部直径较大的浸洗塔沉降段和下部直径较小的浸洗塔浓缩段，形成由上至下逐渐变窄的流道；(2)浸洗液分别在浸洗塔沉降段和浸洗塔浓缩段的切向方向进入浸洗塔，在浸洗塔内形成以内循环筒为中心的旋流运动，促进了气液固混合和传质；(3)气体或热气体在内循环筒底部加入，在内循环筒内上升，把密度轻的污染物气浮至浸洗塔沉降段，形成浸洗塔内部循环，密度轻的污染物进入旋液分离器并由其顶部排出，内循环和旋流运动耦合，极大地提高了湍动程度、促进了气液固混合与传质、提高了浸洗效率、改善了浸洗效果；(4)由浸洗塔排出的水相和密度轻的污染物及夹带的颗粒物，在旋液分离器进行液固分离，密度重的流股由旋液分离器固体回料管返回到浸洗塔浓缩段，密度轻的流股一部分返回到浸洗液混合器进而在切向方向分别进入浸洗塔沉降段和浸洗塔浓缩段，形成浸洗塔外循环，内循环和外循环的使用促进了气液固混合与传质、提高了浸洗效率、改善了浸洗效果；(5)浸洗塔和螺杆混合输送器耦合实现固体的浓缩、富集、挤压脱水一体化，提高了液固分离效率和浸洗效率。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明浸洗系统的结构示意图；

其中：

1固体进料系统、2浸洗塔、3浸洗塔沉降段、4浸洗塔浓缩段，5内循环筒，6气体分布器、7旋液分离器，8旋液分离器固体回料管、9新鲜浸洗液进料管、10浸洗液混合器、11浸洗液输送泵、12鼓风机、13进液口一、14进液口二、15旋液分离器液体回料管、16液体收集管、17螺杆混合输送器、18水洗单元、19液固分离单元、20干燥单元

具体实施方式

(实施例1，见图1)

本实例包括固体进料系统1、浸洗塔2、旋液分离器7，新鲜浸洗液进料管9、浸洗液混合器10、浸洗液输送泵11、鼓风机12、螺杆混合输送器17、水洗单元18、液固分离单元19、干燥单元20。固体进料系统1将受重金属污染土壤、柠檬酸和石灰由浸洗塔沉降段3的上部加入到浸洗塔2，硝酸由新鲜浸洗液进料管9输入到浸洗液混合器10，从旋液分离器7上部循环回流的液体以及从螺杆混合输送器17和液固分离单元19循环回流的液体在浸洗液混合器10与新鲜浸洗液混合，混合后的液体被加热到90℃，由浸洗液输送泵11通过进液口一13和进液口二14分别在切向方向输送到直径较大的浸洗塔沉降段3和直径较小的浸洗塔浓缩段4，从而形成以内循环筒5为中心的旋流运动，旋流运动的流道由上至下逐渐变窄；鼓风机12通过气体分布器6将空气鼓入内循环筒5底部，气泡质量轻，由内循环筒5底部向上运动，将密度小的污染物气浮并送至浸洗塔沉降段3；旋流运动与内循环运动的结合，极大地促进了流体湍流程度和气液固混合与传质，提高了浸洗效率、改善了固体浸洗效果。水相、密度轻的污染物和夹带的一些颗粒物由旋液分离器7进行液固分离，密度大的颗粒物由旋液分离器固体回料管8返回到浸洗塔浓缩段4，密度轻的水相和夹带物一部分回流至浸洗液混合器10，另一部分送至下游单元进行进一步的处理。浸洗塔浓缩段4底部富集的固体由螺杆混合输送器17挤压、脱水并输送至水洗单元18进行进一步水洗以彻底洗清有毒有害物质，水洗后进入液固分离单元19，液固分离单元19分离出来的固体进入干燥单元20进行干燥处理，液固分离单元19分离出来的液体和螺杆混合输送器17分离出来的液体混合后，一部分返回到浸洗液混合器10，另一部分进入下游单元进行进一步的处理。

(实施例2，见图1)

本实施例与实施例1的区别之处为：固体进料系统1将受重金属污染土壤、柠檬酸和聚硅酸硫酸铁由浸洗塔沉降段3的上部加入到浸洗塔2，常温水由新鲜浸洗液进料管9输入到浸洗液混合器10。其他系统组成与实施例1相同。

(实施例3，见图1)

本实施例与实施例1的区别之处为：固体进料系统1将受有机物污染的白土催化剂、聚硅酸絮凝剂由浸洗塔沉降段3的上部加入到浸洗塔2，常温水由新鲜浸洗液进料管9输入到浸洗液混合器，鼓风机12通过气体分布器6将120℃的热空气鼓入内循环筒5。其他系统组成与实施例1相同。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，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。