一种组合式土壤洗涤脱附的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种旋流、超声、洗涤剂组合式土壤洗涤脱附的方法和装置，属于污染土壤异位修复领域。
【背景技术】
[0002]土壤是生态环境的重要组成部分，是人们赖以生存的基础。土壤环境的日益恶化是由多方面的原因造成的，比如:农业上大量化肥、农药的使用；工业上大量工业废水的排放、固体废弃物的填埋；日常生活垃圾的填埋等。被污染的土壤会通过对水资源形成二次污染，经过土壤-植物系统或土壤-植物-动物系统食物链富集进入人体，直接危及到人体健康。土壤污染具有隐蔽性、不可逆性和长期性、影响的严重性等特点，因此土壤污染的解决一直是国际上的难点和热点问题。
[0003]目前，国内外土壤修复方法主要有物理修复法、化学修复法和生物修复法等，但存在着成本高、不彻底、周期长、环境条件影响大等不足。土壤淋洗修复技术是一种快速高效的化学淋洗技术，也是二十世纪末美国EPA推荐的土壤修复方法之一。
[0004]随着技术的应用和研究的深入，发现污染物的量与土壤粒径分布息息相关，不论是吸附于土壤的有机质或与土壤表面官能基错合的重金属，污染物主要附着或吸附于粒径较小的土壤，大粒径范围2?4mm污染程度较低，介于2?0.076mm中间粒径土壤颗粒最多，属于沙质土，污染浓度较高，适合清洗，小于0.076mm的粘土污染浓度高但洗涤效果差，需采用其它方式处理。因此土壤的洗涤筛分以及提高对小粒径土壤颗粒的洗涤分离效率对于提高土壤洗涤效率降低处理成本有着至关重要的作用。国外实地修复中对重金属细土壤颗粒的分选一般采用机械筛选、水力分选、重力分选、浮选、磁力分离等方法，旋流分离技术依靠自身结构简单、处理量大、操作成本低的优势在土壤洗涤修复中得到了越来越广泛的应用。旋流土壤淋洗修复技术是采用旋流分级分离、淋洗液清洗去除土壤中污染物，使土壤环境质量标准达到相应的规划用地要求。这种异位土壤洗涤方法适用范围非常广，同时具有修复周期短、去除效率高、操作简便等优点。然而需要开发一套适用于土壤洗涤的旋流分离分级的方法和装置。
[0005]目前，国内的土壤洗涤技术还处在实验室研究阶段，研究的重点通常是筛选适合于某种重金属元素的淋洗剂、淋洗机理及淋洗条件，而对于土壤洗涤修复系统中的核心设备，如旋流分离技术在土壤洗涤应用的研究未见到相关报道。如专利授权公开号为CN202192081U，名称为一种去除污染物的实验装置。这些设备只适合实验室理想条件下进行，无法直接放大应用于土壤修复工程中。如专利申请公开号为CN103990644A，名称为一种原位全自动污染土壤修复装置。该设备处理能力弱，化学残余多。因此，需开发一种适合于我国土壤性质特点的紧凑高效、洗涤液耗量少的组合式淋洗修复方法和装置。
【发明内容】
[0006]鉴于以上问题，本发明提供了一种利用旋流、超声、洗涤剂组合技术进行土壤洗涤脱附的方法和装置，采用振动筛分选出大粒径的杂物、淋洗剂在搅拌和超声条件下洗涤脱附，并充分利用旋流分离结构简单、成本低、可靠性高的优点，主要经过一级旋流分级，二级旋流洗涤脱附及预分离，三级提浓和精细分离，最终实现废水与土壤颗粒的深度分离，达到土壤回填、自来水回用、洗涤剂再生利用的目的，保证系统洗涤剂、自来水消耗低、紧凑高效、经济性好、不造成再次污染。
[0007]具体的技术方案如下:
[0008]一种组合式土壤洗涤脱附的方法，包括如下步骤:
[0009](I)喷淋污染土壤后用湿式多级振动筛进行筛分，以去除粒径大于3mm的可直接回填的石块和粗砂，保证进入洗涤脱附系统的粒径为50 ym-3mm的颗粒质量浓度为70%以上;
[0010](2)对步骤(I)得到的筛下细土壤颗粒悬浮液进行洗涤脱附处理，控制流速为2-5m/s，固液混合液的体积浓度为5?40% ;通过第一固液混合器进行输送和混合，然后在第一旋流器中旋流洗涤脱附并分级，第一旋流器的功能为颗粒分级，分级精度设置为100-200 μ m ;第一级旋流器溢流出口出来的含固洗涤液通过前端装有微旋流排序器的第二旋流器进行深度分离，第二旋流器的功能为分离功能，分离精度为3 μπι，以保证返回洗涤液储罐的洗涤液含固量小于0.03% ;
[0011](3)用淋洗剂淋洗步骤(2)分离出的剩余中间粒径10 μ m-3mm的沙质土并通过第二固液混合器进行混合和洗涤脱附，然后通过第三旋流器进行旋流脱附并提浓，第三旋流器的功能设置为含固液体增浓及土壤颗粒中污染物的深度脱附功能，达到预分离的目的；
[0012](4)对预分离后的悬浮液进行精细分离，保证洗涤液尽量少的随土壤夹带到后续水洗过程且能达到洗涤液回用的目的；
[0013](5)步骤(4)分离得到的土壤进入水洗罐洗涤脱附后进入前端装有微旋流排序器的第四旋流器进行提浓，第四旋流器的功能设置为增浓作用，使液体含固量从3-10%提高到40-60 %，之后通过离心机进行脱水，脱除的水进入自来水罐进行回用，脱水后的土壤回填。
[0014]洗涤脱附所用洗涤剂的储罐设置有进出口管线，新鲜洗涤剂通过进口管线补充，洗涤剂循环一定次数后从出口管线流出进入再生系统或脱附系统；洗涤剂出口管线设置精密过滤器，目的是将土壤颗粒不夹带到再生系统而导致堵塞。进入再生系统的洗涤液可再次回用，达到不直接外排、不污染环境的作用。
[0015]所述洗涤脱附处理为超声、搅拌、淋洗液混合洗涤脱附。
[0016]所述水洗罐洗涤方式为搅拌、清水混合洗涤。
[0017]所述固液混合器内固液混合物旋转流动，液体的线速度控制为2-5m/s，保证输送功能的同时又具有颗粒反应洗涤脱附功能。
[0018]—种组合式旋流土壤洗涤脱附的装置，包括依次连接的以下单元:湿式多级振动筛3、泥水储罐4、第一淋洗罐5-1、第一固液混合器8-1、第一水力旋流器10-1、第一微旋流排序器9-1的第二水力旋流器10-2 ;
[0019]所述第一水力旋流器10-1和第二水力旋流器10-2的出口均与第二淋洗罐5-2连接;
[0020]所述第二水力旋流器10-2、洗涤剂罐15、第一精密过滤器12-1依次连接；
[0021]所述洗涤剂罐15分别与加药罐14和第二精密过滤器12-2相连；
[0022]所述第二淋洗罐5-2、第二固液混合器8-2、第三水力旋流器10_3、第二精密过滤器12-2、水洗罐6、第二微旋流排序器9-2的第四水力旋流器10-4、离心机13依次连接；
[0023]所述湿式多级振动筛3的上方配置喷淋设备2。
[0024]上述装置还具有自来水罐16，所述自来水罐16分别与喷淋设备2、水洗罐6、离心机13连接。
[0025]所述第一淋洗罐5-1、第二淋洗罐5-2分别具有超声仪11-1和超声仪11_2。
[0026]所述第一淋洗罐5-1与所述第一固液混合器8-1之间设有泥浆栗7-1 ;所述第二淋洗罐5-2与所述第二固液混合器8-2之间设有泥浆栗7-2 ;所述水洗罐6与所述第二微旋流排序器9-2之间设有泥浆栗7-3。
[0027]所述第一淋洗罐5-1、第二淋洗罐5-2和水洗罐6的上端均安装有双叶轮搅拌机；并且，所述第一淋洗罐5-1、第二淋洗罐5-2分别设有超声振动板。
[0028]所述第一微旋流排序器9-1是顺旋排序器，与所述第一水力旋流器10-1按顺旋连接；所述第二微旋流排序器9-2是逆旋排序器，与所述第四水力旋流器10-4按逆旋连接。
[0029]所述第一固液混合器8-1、第二固液混合器8-2为轴流式混合器，每隔8_12D(D指管道的公称直径，即8-12倍的管道公称直径)安装一个，按照流动方向相邻两个分别为正转和反转。
[0030]所述第一固液混合器8-1、第二固液混合器8-2为K型管道混合器，每隔8-12D(D指管道的公称直径，即8-12倍的管道公称直径)安装一个。
[0031]所述洗涤剂罐15由加药罐14不断补充新鲜的洗涤剂，第二精密过滤器12-2中含有洗涤剂的废液排出至洗涤剂罐15。
[0032]喷淋设备2具有多个喷头；湿式多级振动筛3分为两级，一级筛除大于20mm的石块，二级筛除3-20mm的粗砂。
[0033]第一水力旋流器10-1和第二水力旋流器10-2可以从土壤中分离出小于3 μπι左右的少部分细粒径污染物，进入洗涤剂罐15，并再次进入第一淋洗罐5-1和第二淋洗罐5-2进行淋洗。
[0034]上述装置可以采用并联水力旋流器的方法扩大处理能力。
[0035]所述第二精密过滤器12-2可以根据实际处理条件替换为离心机。
[0036]所述离心机13可以根据实际处理条件替换为压滤机。
[0037]本发明的有益效果在于:
[0038](I)采用湿式多级振动筛和水力旋流器对土壤进行多次分级，区别处理，降低了土壤洗涤的总量；在淋洗罐中同时安装搅拌和超声，大大缩短了淋洗时间，提高处理效率；在最后采用精密反冲洗过滤器，达到废水与土壤颗粒的深度分离，并且达到废水、洗涤剂回用的目的；
[0039](2)采用固液混合器将普通管道的流体输送功能改为既有输送功能，又有颗粒反应洗涤脱附功能；
[0040](3)采用微旋流排序器及对应的逆旋进口和顺旋进口型旋流器，基于旋流场中微粒排序理论，通过使旋流分离器入口截面上微粒分布由均匀混合态转变为有序排列态，从而逆旋提高了微粒分离效率、顺旋提高了微粒分级效率；
[0041](4)通过串联的两个旋流器降低了废液中粒径大小，减少了废液的量，从而提高了回填率、促进了洗涤剂的减量化；
[0042](5)针对污染土壤修复，该方法和装置具有自动化程度高、可控性高、适用范围广、紧凑高效、洗涤液耗量少等特点。
【附图说明】
[0043]图1是实施例1的装置结构示意图；
[0044]图2是微旋流排序器和水力旋流器的组合方式示意图；其中，(a)是顺旋排序器和