一种土壤重金属生物淋滤系统及方法

本发明涉及土壤重金属污染治理领域，具体涉及一种土壤重金属生物淋滤系统及方法。

背景技术：

1、由于有色金属开采等工业活动造成的重度土壤重金属污染危害极大，将这部分土壤通过一定的技术和方法处理脱毒，对于我国的环境保护、土地尤其是耕地资源的保护具有重要的意义。

2、传统方法对于土壤重金属的处理具有很大的局限性。目前业内通常采用植物修复、化学修复、异位移土回填等方法进行处理，处理周期长、处理效率低下，而且异位移土回填并没有彻底处理掉被污染的土壤。在漫长的处理周期中，游离态的重金属可能还会造成进一步的污染扩散，甚至反应成为毒性更强的化合物，不仅有可能在生物体内聚集，还会污染深层土壤甚至地下水。

3、目前为止，尚无对重度土壤重金属污染进行有效处理的设备和技术方法的相关实践和报道，因此需要探索一套高效的处理土壤重金属的装置以及相关工艺流程。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种土壤重金属生物淋滤系统及方法，生物淋滤系统中包括土壤传输系统、淋滤液传输系统，通过淋滤液与生物淋滤液系统之间的协同配合，实现重金属污染土壤的高效修复治理。

2、为了实现上述目的，本发明首先提供了一种土壤重金属生物淋滤系统，包括淋滤柱和储液罐，所述淋滤柱顶部开设有土壤进口，所述淋滤柱侧面均匀安装有若干淋滤分液管，所述淋滤柱下方设置有传送带，所述传送带为网孔状结构，所述传送带上方设置有若干淋滤喷头，所述淋滤分液管和淋滤喷头均通过输送管与所述储液罐连通；

3、所述传送带正下方设置有回收槽，所述回收槽内安装有过滤层，所述回收槽底部通过回流管与所述储液罐连通；

4、所述储液罐内储存生物淋滤液，所述生物淋滤液按重量计包括水100份，微生物菌种5～20份，微生物营养液5～20份。

5、作为优选，所述微生物菌种为产黄青霉菌，所述微生物营养液按重量计包括葡萄糖10份、硝酸铵2份、蛋白胨4份、氯化钠5份和酵母浸膏20份。

6、作为优选，所述过滤层为三层结构，从上到下依次为麦饭石、改性活性炭和高分子过滤层。

7、作为优选，所述输送管靠近所述储液罐一端安装有加压泵，所述回流管上安装有提升泵。

8、作为优选，所述储液罐上方开设有加液口，所述回收槽上端安装有排放口。

9、基于一个总的发明构思，本发明还提供了一种土壤重金属生物淋滤系统的应用方法，包括以下步骤：

10、s1、检测重金属污染土壤ph值，使用ph调节剂调节重金属污染土壤至中性；

11、s2、向储液罐中持续加注生物淋滤液，同时开启加压泵和提升泵，通过淋滤分液管向淋滤柱内均匀通入生物淋滤液；

12、s3、通过土壤进口持续向淋滤柱中加入重金属污染土壤，直至填满整个淋滤柱；

13、s4、当淋滤柱中的重金属污染土壤进入传送带时，开启传送带，同时开启淋滤喷头，并向淋滤柱中持续补充污染土壤；

14、s5、对传送带传送出来的土壤进行检测，合格则可直接将土壤进行回填使用，若检测不合格则继续将土壤送回淋滤柱内重新进行淋滤。

15、作为优选，所述步骤s2中淋滤液分液管向淋滤柱内通入生物淋滤液的速率为每千克重金属污染土壤0.6l·h-1。

16、作为优选，所述步骤s4中淋滤喷头生物淋滤液的喷出速率为每千克重金属污染土壤0.2l·h-1。

17、作为优选，所述步骤s2中注生物淋滤液需保持生物淋滤液液面在储液罐的1/2高度以上。

18、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

19、1、本发明提供的土壤重金属生物淋滤系统，使用含生物菌种(比如产黄青霉菌)和营养液的生物淋滤液，营养液中葡萄糖提供碳源，硝酸铵的提供无机氮源，蛋白胨的提供有机氮源，氯化钠的提供无机盐，酵母浸膏提供蛋白质，从而营养液可以充分活化生物菌种并使菌种增殖扩大，将淋滤液分别在淋滤柱内和传送带上与污染土壤混合反应，通过微生物菌种作用将游离的重金属离子从土壤中剥离并吸收至微生物菌体中，并通过淋滤液的流动带出土壤，充分发挥微生物的重金属分解吸附作用，土壤中重金属离子铅、铬、镉的淋滤去除率达到90以上，且淋滤时间缩短，实现高效净化处理重金属污染土壤；该系统能够连续处理受重金属污染的土壤，采用连续进料的模式，每天最大处理能力超过100kg,具有处理效率高、重金属去除能力强、能耗低、流程简单、易于操作维护等特点。

20、2、该系统中设置有淋滤液回收系统，回收槽底部铺有三层过滤层，过滤层用以过滤淋滤液中的杂质、微生物和离子，经过滤的淋滤液通过提升泵回收至储液罐，而上层废液经排放口排出，实现了生物淋滤液的有效回收利用，降低处理成本。

技术特征：

1.一种土壤重金属生物淋滤系统，包括淋滤柱(3)和储液罐(10)，其特征在于，所述淋滤柱(3)顶部开设有土壤进口(2)，所述淋滤柱(3)侧面均匀安装有若干淋滤分液管(1)，所述淋滤柱(3)下方设置有传送带(4)，所述传送带(4)为网孔状结构，所述传送带上方设置有若干淋滤喷头(9)，所述淋滤分液管(1)和淋滤喷头(9)均通过输送管(13)与所述储液罐(10)连通；

2.根据权利要求1所述的土壤重金属生物淋滤系统，其特征在于，所述微生物菌种为产黄青霉菌，所述微生物营养液按重量计包括葡萄糖10份、硝酸铵2份、蛋白胨4份、氯化钠5份和酵母浸膏20份。

3.根据权利要求1所述的土壤重金属生物淋滤系统，其特征在于，所述过滤层(6)为三层结构，从上到下依次为麦饭石、改性活性炭和高分子过滤层。

4.根据权利要求1所述的土壤重金属生物淋滤系统，其特征在于，所述输送管(13)靠近所述储液罐(10)一端安装有加压泵(12)，所述回流管(14)上安装有提升泵(7)。

5.根据权利要求1所述的土壤重金属生物淋滤系统，其特征在于，所述储液罐(10)上方开设有加液口(11)，所述回收槽(8)上端安装有排放口(5)。

6.一种应用如权利要求1~5任一项所述的土壤重金属生物淋滤系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤s2中淋滤液分液管(1)向淋滤柱(3)内通入生物淋滤液的速率为每千克重金属污染土壤0.6l·h-1。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤s4中淋滤喷头(9)生物淋滤液的喷出速率为每千克重金属污染土壤0.2l·h-1。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤s2中注生物淋滤液需保持生物淋滤液液面在储液罐(10)的1/2高度以上。

技术总结
本发明提供了一种土壤重金属生物淋滤系统及方法，该系统包括淋滤柱和储液罐，淋滤柱顶部开设有土壤进口，淋滤柱侧面均匀安装有若干淋滤分液管，淋滤柱下方设置有传送带，传送带为网孔状结构，传送带上方设置有若干淋滤喷头，淋滤分液管和淋滤喷头均通过输送管与储液罐连通；传送带正下方设置有回收槽，回收槽内安装有过滤层，回收槽底部通过回流管与储液罐连通；储液罐内储存生物淋滤液，生物淋滤液按重量计包括水100份，微生物菌种5～20份，微生物营养液5～20份。该生物淋滤系统使用含生物菌种和营养液的生物淋滤液，将淋滤液分别在淋滤柱内和传送带上与污染土壤混合反应，充分发挥微生物的重金属分解吸收作用，缩短淋滤时间，高效净化处理污染土壤。

技术研发人员：周长凯,苏长青,马卫武,李立清,曾政
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13