一種修復(fù)重金屬污染土壤的超聲輔助淋洗裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種修復(fù)重金屬污染土壤的超聲輔助淋洗裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]土壤是人類賴以生存的衣食之本。隨著社會(huì)和工業(yè)發(fā)展，土壤環(huán)境正遭受嚴(yán)重污染，包括重金屬污染、有機(jī)污染及其他污染。2014年，環(huán)境保護(hù)部與國(guó)土資源部聯(lián)合發(fā)布的《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示我國(guó)土壤環(huán)境狀況總體不容樂(lè)觀，部分地區(qū)土壤污染較重，最為嚴(yán)重的即為重金屬污染，有機(jī)污染次之。重金屬在土壤中存在隱蔽性、累積性、地域性、長(zhǎng)期性、無(wú)法降解、易造成地下水污染等特性，嚴(yán)重威脅人體健康和生態(tài)環(huán)境安全；其修復(fù)治理已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外引起了高度重視，同時(shí)成為環(huán)境科學(xué)研宄領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題。
[0003]當(dāng)前重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)主要有固化/穩(wěn)定化、化學(xué)淋洗、植物修復(fù)、電動(dòng)修復(fù)等；其中，土壤化學(xué)淋洗修復(fù)技術(shù)即利用淋洗液將土壤中的重金屬轉(zhuǎn)移至液相中，含有淋洗液的土壤經(jīng)清水洗滌后歸還原位再利用，富含重金屬的廢液則進(jìn)行進(jìn)一步的處理。淋洗法具有可以去除土壤中大量的污染物、限制有害污染物的擴(kuò)散、投資和能耗相對(duì)較少、操作人員無(wú)需直接接觸污染物等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外污染場(chǎng)地修復(fù)工程中得到了廣泛應(yīng)用。
[0004]重金屬污染土壤修復(fù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，為進(jìn)一步提高重金屬污染土壤的淋洗修復(fù)效果，采用組合技術(shù)(如復(fù)合技術(shù)、輔助技術(shù)等)是土壤修復(fù)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和研宄熱點(diǎn)。已有研宄表明，超聲波對(duì)土壤產(chǎn)生的聲空化作用能夠破壞土壤結(jié)構(gòu)、釋放其中的重金屬組分，有利于提高重金屬淋洗去除效果；但同時(shí)將造成土壤體系溫度的升高，不利于淋洗技術(shù)的實(shí)施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種處理效果好、淋洗時(shí)間短、穩(wěn)定性高、修復(fù)成本相對(duì)較低的修復(fù)重金屬污染土壤的超聲輔助淋洗裝置。
[0006]本發(fā)明還要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供利用上述裝置修復(fù)重金屬污染土壤的方法。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0008]一種修復(fù)重金屬污染土壤的超聲輔助淋洗裝置，所述裝置包括:淋洗修復(fù)罐、攪拌機(jī)、攪拌槳、超聲發(fā)射控制器、超聲發(fā)射裝置、溫度傳感器、恒溫水浴箱、溫度控制器、PH傳感器、PH顯示器、酸儲(chǔ)槽、第一蠕動(dòng)泵，堿儲(chǔ)槽、第二蠕動(dòng)泵、淋洗液儲(chǔ)槽、第三蠕動(dòng)泵、泥漿泵和固液分離裝置；
[0009]其中，酸儲(chǔ)槽、堿儲(chǔ)槽、淋洗液儲(chǔ)槽分別通過(guò)第一蠕動(dòng)泵、第二蠕動(dòng)泵、第三蠕動(dòng)泵與淋洗修復(fù)罐連通；
[0010]超聲發(fā)射裝置置于淋洗修復(fù)罐內(nèi)部，超聲發(fā)射裝置由設(shè)置在淋洗修復(fù)罐外部的超聲發(fā)射控制器控制；
[0011]pH傳感器置于淋洗修復(fù)罐內(nèi)部，pH傳感器與設(shè)置在淋洗修復(fù)罐外部的pH顯示器連通；
[0012]淋洗修復(fù)罐內(nèi)部設(shè)有攪拌槳，攪拌槳由攪拌機(jī)控制轉(zhuǎn)速，且攪拌槳的旋轉(zhuǎn)不影響超聲發(fā)射裝置和PH傳感器的工作；
[0013]淋洗修復(fù)罐底部和外壁設(shè)有恒溫水浴箱，恒溫水浴箱內(nèi)設(shè)有溫度傳感器，溫度傳感器由設(shè)置在恒溫水浴箱外部的溫度控制器控制；
[0014]淋洗修復(fù)罐底部通過(guò)泥漿泵與固液分離裝置連通。
[0015]利用上述裝置修復(fù)重金屬污染土壤的方法，它包括如下步驟:
[0016](a)將重金屬污染土壤置于淋洗修復(fù)罐中，通過(guò)第一蠕動(dòng)泵和第二蠕動(dòng)泵分別將酸儲(chǔ)罐或堿儲(chǔ)罐內(nèi)的酸液或堿液加入淋洗修復(fù)罐中，開(kāi)啟攪拌機(jī)，保持?jǐn)嚢铇掷m(xù)攪拌，使罐內(nèi)土壤pH均勻恒定；
[0017](b)開(kāi)啟溫度控制器，保持恒溫水浴箱內(nèi)的溫度恒定；
[0018](c)通過(guò)第三蠕動(dòng)泵將淋洗液儲(chǔ)罐內(nèi)的淋洗液加入淋洗修復(fù)罐中，開(kāi)啟超聲發(fā)射控制器，攪拌槳持續(xù)攪拌，使淋洗修復(fù)罐內(nèi)的土壤與淋洗液充分混勻，保證重金屬與淋洗液充分反應(yīng)；
[0019](d)淋洗30分鐘?120分鐘后，關(guān)閉發(fā)射控制器，停止攪拌，打開(kāi)泥漿泵，將淋洗修復(fù)罐內(nèi)的土壤轉(zhuǎn)移至固液分離裝置。
[0020]所述的重金屬污染為鉛、鎘、鋅、銅或鎳污染。
[0021]步驟(a)中，所述的酸儲(chǔ)罐中裝有酸液硝酸水溶液，堿儲(chǔ)罐中裝有堿液為NaOH水溶液或KOH水溶液。
[0022]步驟(a)中，使罐內(nèi)土壤pH均勻且穩(wěn)定在pH2?5之間。
[0023]步驟(b)中，保持恒溫水浴箱內(nèi)的溫度恒定至10?30°C中任意溫度。
[0024]步驟(c)中，所述的淋洗液為0.1?lmol/L乙二胺四乙酸二鈉水溶液、0.1?lmol/L檸檬酸鈉水溶液、0.1?lmol/L乙酸水溶液或0.1?lmol/L乙二胺二琥珀酸三鈉水溶液。
[0025]步驟(C)中，按照淋洗液中溶質(zhì)與淋洗修復(fù)罐中污染土壤中重金屬元素摩爾比為1.1?1.2:1控制淋洗液的加入量。
[0026]步驟(c)中，超聲發(fā)射的頻率為20?40kHz，功率為200?1000瓦。
[0027]步驟(c)中，采用間歇超聲模式超聲2分鐘與暫停I分鐘循環(huán)。
[0028]步驟(d)中，所述的固液分離裝置，可將土壤與淋洗液離心分離，達(dá)到去除土壤中重金屬污染組分的目的。
[0029]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)勢(shì):
[0030](I)本發(fā)明提供了一種修復(fù)重金屬污染土壤的超聲輔助淋洗裝置和方法，其中裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、處理方法流程合理，可實(shí)現(xiàn)全過(guò)程自動(dòng)化控制，具有明朗的工業(yè)化應(yīng)用前景。
[0031](2)本發(fā)明具有淋洗時(shí)間短(30分鐘可完成一批次污染土壤的淋洗)、去除效率高(鎘的去除率高達(dá)90%、鋅的去除率高達(dá)50% )的特點(diǎn)，在減少人工投入的同時(shí)，大大地提高了重金屬污染土壤的修復(fù)效果。
[0032](3)本發(fā)明所針對(duì)污染土壤中重金屬組分包括鉛、鎘、鋅、銅等，具有適用廣、操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖中標(biāo)號(hào):1淋洗修復(fù)罐、2攪拌機(jī)、3攪拌槳、4超聲發(fā)射控制器、5超聲發(fā)射裝置、6溫度傳感器、7恒溫水浴箱、8溫度控制器、9pH傳感器、1pH顯示器、11酸儲(chǔ)槽、12第一蠕動(dòng)泵、13堿儲(chǔ)槽、14第二蠕動(dòng)泵、15淋洗液儲(chǔ)槽、16第三蠕動(dòng)泵、17泥漿泵、18固液分離裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0035]本發(fā)明提供了一種修復(fù)重金屬污染土壤的超聲輔助淋洗裝置和方法，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明專利作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0036]實(shí)施例1:
[0037]圖1為本發(fā)明的一種修復(fù)重金屬污染土壤的超聲輔助淋洗裝置的示意圖，所述裝置包括:淋洗修復(fù)罐1、攪拌機(jī)2、攪拌槳3、超聲發(fā)射控制器4、超聲發(fā)射裝置5、溫度傳感器6、恒溫水浴箱7、溫度控制器8、pH傳感器9、pH顯示器10、酸儲(chǔ)槽11、第一蠕動(dòng)泵12，堿儲(chǔ)槽13、第二蠕動(dòng)泵14、淋洗液儲(chǔ)槽15、第三蠕動(dòng)泵16、泥漿泵17和固液分離裝置18 ；
[0038]其中，酸儲(chǔ)槽11、堿儲(chǔ)槽13、淋洗液儲(chǔ)槽15分別通過(guò)第一蠕動(dòng)泵12、第二蠕動(dòng)泵14、第三蠕動(dòng)泵16與淋洗修復(fù)罐I連通；
[0039]超聲發(fā)射裝置5置于淋洗修復(fù)罐I內(nèi)部，超聲發(fā)射裝置5由設(shè)置在淋洗修復(fù)罐I外部的超聲發(fā)射控制器4控制；
[0040]pH傳感器9置于淋洗修復(fù)罐I內(nèi)部，pH傳感器9與設(shè)置在淋洗修復(fù)罐I外部的pH顯示器10連通；
[0041]淋洗修復(fù)罐I內(nèi)部設(shè)有攪拌槳3，攪拌槳3由攪拌機(jī)2控