一种土壤污染的应急处理方法及装置与流程

本发明涉及土壤污染的治理技术领域，具体的说涉及一种土壤污染的应急处理方法及装置。

背景技术：

土壤是人类生存、兴国安邦的战略资源。随着工业化的不断发展，各地不同程度地兴建了大量的化工园区，化工园区中集中布置了大量不同化工原料、中间体和产物的生产企业，但是，在化工生产操作过程中，存在突发的应急事故，这些事故的发生，往往不仅造成周边农田、耕地中的土壤遭受到短时间高浓度有机污染物的威胁，而且化工有机试剂的大量流失无法得以有效回收。

土壤污染治理的方法包括生物法、化学法和物理法，生物法处理周期长，难以满足短时间高浓度有机污染物的处理负荷，单独的化学法和物理法，难以做到有机污染物高效脱除、有机物富集回收，且一般操作工艺复杂。

鉴于此，亟需提供一种土壤污染的应急处理方法，以满足突发的、高浓度有机物污染的土壤应急处理要求。

技术实现要素：

鉴于以上现有技术的不足之处，本发明的主要目的在于提供一种土壤污染的应急处理方法及装置，以解决现有土壤受突发高浓度有机污染物污染时，土壤中有机污染物脱除效率低，操作工艺复杂，有机物难以富集回收，处理后的土壤难以回填使用等问题。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种土壤污染的应急处理方法，所述应急处理方法包括以下步骤：

s1：将受高浓度有机物污染的土壤破碎，形成土壤颗粒；

s2：将土壤颗粒加入搅拌状态下的应急处理装置内，同时采用并流接触的方式将离子液体从所述应急处理装置的上方喷淋到所述应急处理装置的内部，与所述土壤颗粒进行淋洗操作；

s3：将淋洗操作后的土壤颗粒与从应急处理装置下方通入的超临界二氧化碳流体逆流接触，完成有机污染物的超临界萃取操作。

进一步地，所述离子液体分至少两层从应急处理装置的上方通入到应急处理装置内，与土壤颗粒接触作用后汇集至所述应急处理装置的底部。

进一步地，所述应急处理方法还包括步骤s4：将步骤s2淋洗操作后的离子液体进行再生后返回到所述应急处理装置中进行循环淋洗操作；所述步骤s4再生过程中，将强酸通入到所述应急处理装置的底部进行再生操作，静置分层后，将下层离子液体返回至应急处理装置中进行循环操作，上层高浓度的有机污染物得以回收。

进一步地，所述超临界二氧化碳流体分至少两层从应急处理装置的下方进料向上流动，与土壤颗粒接触后从应急处理装置的上方或侧边排出。

进一步地，所述离子液体与土壤颗粒的液固比为3～15ml/g。

进一步地，所述超临界二氧化碳流体与土壤颗粒的气固比为20～100ml/g。

一种采用如上述土壤污染的应急处理方法的应急处理装置，所述应急处理装置包括本体、电机、筛板及连接在本体上的管道；所述本体内沿纵向方向间隔设置至少三层筛板，所述筛板固定在旋转轴上并可沿本体内壁面旋转，所述旋转轴沿纵向方向向下延伸可旋转的连接在本体底部壁上，向上延伸贯穿本体顶部与安装在所述本体顶部上的电机连接；所述管道包括进气管、出气管、进液管和进料管，所述进气管设置在靠近所述本体底部的侧边上，所述出气管设置在所述本体的顶部，所述进液管设置在靠近所述本体顶部的侧边上，所述进料管设置在所述本体的顶部。

进一步地，所述筛板与本体径向方向呈5～30度倾斜角设置，并且间隔设置的所述筛板其初始倾斜方向呈相反方向设置；所述筛板呈网状结构，且其筛板的网眼口径沿纵向方向向下依次变小。

进一步地，所述本体内还设置有布液盘和布气盘，所述布液盘可拆卸地设置在所述筛板的上方，所述布液盘由内外相互连通的环状管路构成，且所述环状管路上朝下方下开设有若干喷淋口，所述布液盘开有进液口与所述进液管连接；所述布气盘可拆卸地设置所述筛板的下方，所述布气盘横向地设置有多根布气支管，所述布气支管上朝上开设有若干喷气口，所述布气盘开有进气口与所述进气管连接。

进一步地，在所述本体圆周外壁上且靠近所述筛板的最低位置处开设有缺口，并在所述缺口外壁处相应地安装有过滤柱，所述过滤柱内设置有滤网，所述滤网设置在本层筛板最低位置和下层筛板的最高位置之间。

进一步地，所述本体底部还设有排液管。

本发明的有益效果：

本发明的应急处理方法，通过离子液体的淋洗和超临界二氧化碳的萃取操作，结合分级过筛操作，使得土壤中的有机污染物脱除效率高，操作时间短、无二次污染物，有机物得以富集回收，处理后的土壤可回填使用。

本发明的土壤污染的应急处理装置，占地面积小，操作简便，运行稳定可靠，有利于大规模推广应用。

附图说明

图1为本发明土壤污染的应急处理装置的结构示意图；

图2为本发明土壤污染的应急处理装置的运动状态图；

图3为本发明土壤污染的应急处理装置中筛板的结构示意图；

图4为本发明土壤污染的应急处理装置中布液盘的结构示意图；

图5为本发明土壤污染的应急处理装置中布气盘的结构示意图；

其中，1、本体，2、进气管，3、进液管，4、进料管，5、电机，6、过滤柱，7、筛板，8、布液盘，9、布气盘，21、出气管，31、排液管，51、旋转轴，61、滤网，81、进液口，82、环状管路，83、喷淋口，91、进气口，92、布气支管，93、喷气口。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

实施例1

一种土壤污染的应急处理方法，所述应急处理方法包括以下步骤：

s1：将受高浓度有机物污染的土壤破碎，形成土壤颗粒，破碎后的颗粒粒径为15～50mm；

s2：将土壤颗粒加入搅拌状态下的应急处理装置内，同时采用并流接触的方式将离子液体从所述应急处理装置的上方喷淋到所述应急处理装置的内部，与所述土壤颗粒进行淋洗操作；所述离子液体根据受污染土壤有机物的极性进行配制淋洗，主要为季铵盐类或吡啶类离子液体；

s3：将淋洗操作后的土壤颗粒与从应急处理装置下方通入的超临界二氧化碳流体逆流接触，完成有机污染物的超临界萃取操作；超临界二氧化碳流体的温度为35℃，压力为15mpa。

所述离子液体分两层从应急处理装置的上方通入到应急处理装置内，与土壤颗粒接触作用后汇集至所述应急处理装置的底部。将土壤进行分层淋洗，以提高离子液体与土壤中的有机物进行充分接触的机会，有利于土壤中初始高浓度有机污染物的淋洗操作，将有机物从土壤中迁移、富集至离子液体中，进而提高土壤中有机物的脱除效率，缩短操作时间。

所述超临界二氧化碳流体分两层从应急处理装置的下方进料向上流动，与土壤颗粒接触后从应急处理装置的上方排出。采用超临界二氧化碳流体进行逆向接触，以提高上端淋洗后残留在土壤中的有机物得以从土壤中迁移至超临界二氧化碳中，进而提高土壤中有机物的脱除效率，通过超临界二氧化碳的泄压操作，进一步回收有机物。

所述离子液体与土壤颗粒的液固比为3～15ml/g。

所述超临界二氧化碳流体与土壤颗粒的气固比为20～100ml/g。

如图1至图5所示，一种采用如上述土壤污染的应急处理方法的应急处理装置，所述应急处理装置包括本体1、电机5、筛板7及连接在本体1上的管道；所述本体1内沿纵向方向间隔设置至少三层筛板7，所述筛板7固定在旋转轴51上并可沿本体1内壁面旋转，所述旋转轴51沿纵向方向向下延伸可旋转的连接在本体1底部壁上，向上延伸贯穿本体1顶部与安装在所述本体1顶部上的电机5连接；所述管道包括进气管2、出气管21、进液管3和进料管4，所述进气管2设置在靠近所述本体1底部的侧边上，所述出气管21设置在所述本体1的顶部，所述进液管3设置在靠近所述本体1顶部的侧边上，所述进料管4设置在所述本体1的顶部。

所述筛板7与本体1径向方向呈5～30度倾斜角设置，并且间隔设置的所述筛板7其初始倾斜方向呈相反方向设置；所述筛板7呈网状结构，且其筛板7的网眼口径沿纵向方向向下依次变小。筛板7倾斜设置在本体1内，有利于土壤颗粒在本体1内沿纵向方向逐级向下流动，且在流动的过程中，完成不同颗粒等级的土壤的筛分操作，并且由于筛分后的颗粒逐级变小，其与离子液体和超临界二氧化碳的接触机会增加，更加利于提高土壤中有机物的脱除。多孔网状的筛板7，最后一级筛板7的网眼口径小于土壤的最小颗粒直径，以防土壤降落至应急处理装置的底部离子液体中。筛板7初始倾斜方向的不同，有利于提高土壤在应急处理装置中的停留时间，增加有机物与离子液体的接触时间。

所述本体1内还设置有布液盘8和布气盘9，所述布液盘8可拆卸地设置在所述筛板7的上方，所述布液盘8由内外相互连通的环状管路82构成，且所述环状管路82上朝下方下开设有若干喷淋口83，所述布液盘8开有进液口81与所述进液管3连接；所述布气盘9可拆卸地设置所述筛板7的下方，所述布气盘9横向地设置有多根布气支管92，所述布气支管92上朝上开设有若干喷气口93，所述布气盘9开有进气口91与所述进气管2连接。

在所述本体1圆周外壁上且靠近所述筛板7的最低位置处开设有缺口，并在所述缺口外壁处相应地安装有过滤柱6，所述过滤柱6内设置有滤网61，所述滤网61设置在本层筛板7最低位置和下层筛板7的最高位置之间。分层分级处理后的土壤从本体1不同高度的侧边过滤柱6引出，而离子液体经过滤网61过滤后，沿本体1内壁汇集至应急处理装置的底部。

所述本体1底部还设有排液管31。

本实施例应急处理方法及装置，处理的土壤初始有机污染物的浓度为38g/kg，经过处理后，土壤中残留有机污染物的浓度为0.8mg/kg

本发明的工作原理如下：

本发明的土壤污染的应急处理方法及装置，通过离子液体与受污染土壤进行并流接触，在电机5驱动下带动旋转轴51上的筛板7进行筛分并进行离子液体与土壤的淋洗浸取操作，使得土壤中的高浓度的有机物迁移至离子液体中，将上述离子液体经过酸洗的方式进行再生操作，再次循环进行淋洗操作；另外通过超临界二氧化碳流体与受污染土壤的逆流接触作用，使得残留在土壤中的低浓度有机污染物利用超临界二氧化碳流体的超强溶解能力转移至超临界二氧化碳中并从土壤中进一步脱除。

实施例2

本实施例的应急处理方法及装置，其处理方法及装置与实施例1基本相似，其主要不同之处在于，所述应急处理方法还包括步骤s4：将步骤s2淋洗操作后的离子液体进行再生后返回到所述应急处理装置中进行循环淋洗操作。

所述步骤s4再生过程中，将强酸通入到所述应急处理装置的底部进行再生操作，静置分层后，将下层离子液体返回至应急处理装置中进行循环操作，上层高浓度的有机污染物得以回收。通过回收利用，使离子液体得以循环进行淋洗操作，整个处理过程无二次污染，环境友好，且经济有效。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。