污染土壤修复方法及修复系统

技术领域

本申请属于污染土壤的修复技术领域，具体涉及一种污染土壤修复方法及修复系统。

背景技术

随着近年来环保意识的加强，土壤中的污染物不断被发掘并亟待整治。在土壤污染领域，污染土壤存在重金属污染和有机污染两种类型，对于重金属污染土壤，通常采用水泥窑协同处理技术、淋洗与固化相结合的方式进行修复；对于有机污染土壤，通常采用化学氧化、生物修复或气相抽提等方式进行修复。然而，对于同时存在重金属污染和有机污染的复合污染土壤，仅采用上述技术相结合的方式进行处理，修复效果较差，且修复后土壤难以进行资源化利用。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种污染土壤修复方法及修复系统，能够解决相关技术中污染土壤的修复效果较差的问题，且修复后土壤便于进行资源化利用。

第一方面，本申请实施例提供一种污染土壤修复方法，包括：

对污染土壤进行热脱附；

对所述污染土壤进行研磨；

向所述污染土壤添加稳定化试剂；

对所述污染土壤施加振动力，并向所述污染土壤添加水，以使所述污染土壤、所述水和所述稳定化试剂相结合形成土壤块；

将所述土壤块压制至目标形状。

第二方面，本申请实施例还提供一种污染土壤修复系统，包括热脱附设备、研磨装置、混合设备、振动设备和压制设备，所述热脱附设备的出口端与所述研磨装置的进口端连通，所述研磨装置的出口端与所述混合设备的进口端连通，所述混合设备用于添加稳定化试剂，且所述混合设备的出口端与所述振动设备的进口端连通，所述振动设备的出口端与所述压制设备的入料口连通。

在本申请实施例中，首先利用热脱附技术处理污染土壤中的有机污染物，然后向污染土壤中添加稳定化试剂，稳定化试剂能够与污染土壤中的重金属污染物发生反应，进而产生一种稳定的结构，降低重金属污染物在环境中的迁移和扩散，而且，添加稳定化试剂时，污染土壤由于经过热脱附技术不久，污染土壤本身的温度较高，此时污染土壤与稳定化试剂的混合效果更好，对重金属污染物的去除效果更好。

本申请的修复方法将热脱附后的污染土壤进行研磨，减小污染土壤的体积，增大污染土壤的表面积，进而增大污染土壤与后续稳定化试剂的接触面积，有利于污染土壤与稳定化试剂充分混合，强化稳定化试剂的稳定化效果，提升污染土壤的修复效果。后续再利用振动力将水、稳定化试剂和污染土壤充分混合，有利于形成土壤块，方便后续对土壤块进行压制，将其压制成所需的形状并将其应用于所需的场合，实现对污染土壤的直接利用，解决污染土壤修复后的去向问题。因此，本申请实施例的方案提供了污染土壤修复和资源化综合利用相协同的新思路。

附图说明

图1是本申请一实施例公开的污染土壤修复方法的流程图；

图2是本申请另一实施例公开的污染土壤修复方法的流程图；

图3是本申请再一实施例公开的污染土壤修复方法的流程图

图4是本申请实施例公开的污染土壤修复系统的结构框图；

图5是本申请实施例公开的污染土壤修复系统的结构框图；

图6是本申请一实施例公开的污染土壤修复系统的结构示意图；

图7是本申请另一实施例公开的污染土壤修复系统的结构示意图。

附图标记说明：

100-热脱附设备、110-尾气出口、a-烟气排放口、b-馏分气体排放口、120-热脱附出料设备、

200-研磨装置、

300-混合设备、310-试剂添加装置、

400-振动设备、410-加水装置、

500-压制设备、510-供热口、

600-余热利用设备、610-烟气入口、620-空气入口、630-空气出口、640-烟气出口、

700-尾气处理设备、

711-急冷塔、712-除尘装置、713-风机、714-脱硫塔、715-分离器、716-二燃室、

721-冷凝装置、722-过滤装置、723-吸附设备、

800-进料设备、810-进料斗、820-称重计量设备、830-上料设备、

900-土壤成品件。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的污染土壤修复方法及修复系统进行详细地说明。

请参考图1-图3，本申请实施例公开的污染土壤修复方法包括：

S100、对污染土壤进行热脱附。

可选地，可以对污染土壤进行直接热脱附或直接热脱附，即通过直接或间接的热量交换方式，使污染土壤中的有机污染物和金属汞等受热挥发而与之分离，并对挥发出的污染物进行有效收集和处理的过程。

在本实施例中，采用异位热脱附技术对污染土壤进行处理，具体地，通过直接或间接加热，将污染土壤中的目标污染物加热至其沸点以上，通过控制温度和物料停留时间有选择地促使目标污染物气化挥发，使目标污染物与土壤分离，达到去除目标污染物的效果。

S200、对污染土壤进行研磨。

可选地，利用研磨工艺将经过热脱附后的污染土壤研磨成粉，也可以将污染土壤研磨成体积更小的颗粒物，进一步可选地，研磨后污染土壤的颗粒目数大于50目。总之，经过研磨工艺，能够减小污染土壤颗粒的体积，增大污染土壤的表面积，进而增大污染土壤与后续稳定化试剂的接触面积，有利于污染土壤与稳定化试剂充分混合，强化稳定化试剂的稳定化效果，提升污染土壤的修复效果。而且，热脱附过程有利于提升研磨效率，此时污染土壤的温度为100℃-350℃，污染土壤中无水分，在较高温度环境下，可以迅速将土壤研磨成粉末状，与常温条件下进行研磨相比，研磨效率提高。

S300、向污染土壤添加稳定化试剂。

具体地，稳定化试剂能够与污染土壤中的重金属污染物发生反应，进而产生一种稳定的结构，降低重金属污染物在环境中的迁移和扩散，达到去除重金属污染物的目的。而且，添加稳定化试剂时，污染土壤由于经过热脱附技术不久，污染土壤本身的温度较高，此时污染土壤与稳定化试剂的混合效果更好，对重金属污染物的去除效果更好。

S400、对污染土壤施加振动力，并向污染土壤添加水，以使污染土壤、水和稳定化试剂相结合形成土壤块。

由于污染土壤经过研磨之后，污染土壤的粉末不易聚集和成型，仅通过加水混合较难使污染土壤、水和稳定化试剂结合成土壤块。因此，通过对污染土壤施加振动力，利用振动作用力使污染土壤、水和稳定化试剂短时间内充分结合，有利于污染土壤的粉末聚集和成型，使污染土壤、水和稳定化试剂充分结合形成土壤块，为后续压制成型做准备。

可选地，向污染土壤施加振动力的同时，也向添加的水提供高压作用力，提高水压，有利于污染土壤、稳定化试剂和水快速结合成型。进一步可选地，可以利用振动床向污染土壤施加振动，并利用高压喷淋头向振动床喷淋高压水。其中，水压可以大于或等于0.4Mpa。

S500、将土壤块压制至目标形状，以使土壤块形成土壤成品件900。

可选地，可采用免烧结压制工艺，对土壤块压制成型，土壤成品件900可以为砖块状、颗粒状、板状等各种形状，土壤成品件900可直接应用于所需的场合，实现对污染土壤的直接利用，解决污染土壤修复后的去向问题。

在本申请实施例中，将热脱附后的污染土壤进行研磨，减小污染土壤颗粒的体积，增大污染土壤的表面积，进而增大污染土壤与后续稳定化试剂的接触面积，有利于污染土壤与稳定化试剂充分混合，强化稳定化试剂的稳定化效果，提升污染土壤的修复效果，同时提供了污染土壤修复和资源化综合利用相协同的新思路。

一种可选的实施例中，修复方法还包括：对污染土壤进行压制的同时，利用外部设备单独向污染土壤提供热量。如此，在压制的同时提供热量，有利于污染土壤加速成型，同时，提高土壤成品件900的强度。

在另一种实施例中，修复方法还包括：

S600、在对污染土壤进行热脱附的步骤之后，将热脱附过程中产生的烟气进行余热利用处理，并将烟气的热量用于土壤块的压制过程。

可选地，在对污染土壤进行直接热脱附之后，可以使烟气依次经过分离器715和二燃室716的处理后，再进入余热利用设备600，以对烟气进行余热利用；或者，在对污染土壤进行间接热脱附之后，可以使热脱附产生的烟气直接进入余热利用设备600，以对烟气进行余热利用。

采用本实施例，无需外部设备单独向压制过程中的污染土壤提供热量，利用热脱附过程中产生烟气余热即可，充分利用资源，加速污染土壤成型的同时，节省能源。

一种可选的实施例中，稳定化试剂的成分包括：10％-20％的硫化钠、5％-10％的多硫化钙、20％-30％的膨润土、20％-30％的水泥、5％-10％的活性炭和1％-10％的乙二胺四乙酸。

该药剂利用固化、化学稳定、吸附、螯合等原理，可去除多种重金属污染物(镉、汞、砷、铅、铬、铜、镍、锌等)，适用范围广。而且，稳定化试剂的成分容易获得，价格低廉，可以高效处理不同种类和不同污染浓度的重金属污染土壤，处理时间短，见效快。当然，在其他实施例中，稳定化试剂也可以采用其他的成分，能够实现对污染土壤的稳定化处理，以达到去除重金属污染物的目的即可。

一种可选的实施例中，热脱附为直接热脱附，修复方法还包括：

S710、对直接热脱附过程中产生的烟气依次进行冷却、除尘和脱硫处理后排放。

可选地，直接热脱附设备可以依次连通急冷塔711、除尘装置712和脱硫塔714，以对烟气依次进行冷却、除尘和脱硫处理。进一步可选地，直接热脱附设备可以通过分离器715和二燃室716连通急冷塔711，使直接热脱附过程中产生的烟气先经过分离器715和二燃室716之后，再进入急冷塔711内。

采用本实施例，能够去除直接热脱附过程中产生的烟气中的污染物，使烟气达标排放，避免烟气污染环境。

在另一种实施例中，热脱附为间接热脱附，修复方法还包括：

S720、对间接热脱附过程中产生的馏分气体依次进行冷凝、过滤和吸附处理后排放。

可选地，间接热脱附设备可以依次连通冷凝装置721或喷淋装置、过滤装置722和吸附设备723，以对馏分气体依次进行冷凝、过滤和吸附处理。采用本实施例，能够去除间接热脱附过程中产生的馏分气体中的污染物，使馏分气体达标排放，避免馏分气体污染环境。

在可选的实施例中，修复方法还包括：

S800、在对污染土壤进行热脱附的步骤之前，对污染土壤进行预处理，以使污染土壤的粒径小于或等于30mm，并且使污染土壤的含水率低于或达到20％。可选地，预处理可以包括向污染土壤加石灰、自然晾晒污染土壤和筛分污染土壤等操作，以使污染土壤达到上述粒径要求和含水率要求。

通过预处理，使污染土壤满足一定条件后再依次进行热脱附、研磨、稳定化处理等步骤，有利于提升各个步骤的处理效果。

请参考图4-图7，基于本申请公开的污染土壤修复方法，本申请实施例还提供一种污染土壤修复系统，所公开的污染土壤修复系统包括热脱附设备100、研磨装置200、混合设备300、振动设备400和压制设备500，热脱附设备100的出口端与研磨装置200的进口端连通，研磨装置200的出口端与混合设备300的进口端连通，混合设备300用于添加稳定化试剂，且混合设备300的出口端与振动设备400的进口端连通，振动设备400的出口端与压制设备500的入料口连通。

可选地，热脱附设备100可以为直接热脱附设备，也可以为间接热脱附设备，用于对污染土壤进行直接热脱附或间接热脱附，如图6和图7所示，热脱附设备100还设有热脱附出料设备120，热脱附出料设备120的出口端与研磨装置200的进口端连通；研磨装置200可以为球磨机、切割研磨机、辊轴研磨机等；混合设备300为稳定化试剂和污染土壤充分混合提供一定的混合空间，混合设备300设有试剂添加装置310，通过试剂添加装置310向混合空间内添加稳定化试剂；振动设备400可以为振动床，可选地，振动设备400设有加水装置410，以向振动过程中的污染土壤加水。

采用该污染土壤修复系统，可以依次对污染土壤进行热脱附、研磨、稳定化处理、振动混合和压制成型处理，既能去除污染土壤中的有机污染物，又能处理污染土壤中的重金属污染物，而且，研磨装置200对热脱附后的污染土壤进行研磨，能够减小污染土壤颗粒的体积，增大污染土壤的表面积，进而增大污染土壤与后续稳定化试剂的接触面积，有利于污染土壤与稳定化试剂充分混合，强化稳定化试剂的稳定化效果，提升污染土壤的修复效果。

一种可选的实施例中，污染土壤修复系统还包括橇块，热脱附设备100、研磨装置200、混合设备300、振动设备400和压制设备500均设置于该橇块上。

在另一种实施例中，污染土壤修复系统还包括分离设置的第一橇块、第二橇块和第三橇块，热脱附设备100设置于第一橇块，研磨装置200、混合设备300和振动设备400设置于第二橇块，压制设备500设置于第三橇块。采用本实施例，第一橇块、第二橇块和第三橇块可以单独使用，在第一橇块上可以进行热脱附处理，以去除污染土壤中的有机物污染物，在第二橇块上可以进行研磨、稳定化处理和振动混合，以去除污染土壤中的重金属污染物，第一橇块和第二橇块也可以结合使用，同时去除污染土壤中的有机污染物和重金属污染物，在第三橇块上可以进行压制处理，以解决土壤的去向问题，故可以根据需要选择使用不同的橇块，对不同的橇块进行组装和搭配，适用于不同的场合。而且，第一橇块、第二橇块和第三橇块分离设置，方便各个橇块单独运输。

一种可选的实施例中，结合图6和图7所示，污染土壤修复系统还包括余热利用设备600，热脱附设备100设有烟气排放口a，余热利用设备600设有空气入口620、空气出口630和烟气入口610，烟气入口610与烟气排放口a连通，外部空气和烟气分别由空气入口620和烟气入口610进入余热利用设备600，并在余热利用设备600内进行换热，且空气出口630与压制设备500的供热口510连通，余热利用设备600可以设置于第一橇块或第二橇块或第三橇块。如此，换热后的空气温度上升，热空气通过供热口510进入压制设备500，有利于污染土壤加速成型，同时，提高土壤成品件900的强度。

在另一种实施例中，污染土壤修复系统还包括第四橇块，余热利用设备600设置于第四橇块，第一橇块、第二橇块、第三橇块和第四橇块分离设置，即余热利用设备600单独成橇。在热脱附设备100为直接热脱附设备的实施例中，污染土壤修复系统还包括分离器715和二燃室716，分离器715和二燃室716设置于第四橇块，热脱附设备100的烟气排放口a、分离器715、二燃室716和余热利用设备600的烟气入口610依次连通。进一步可选地，分离器715可以为旋风分离器。采用本实施例，余热利用设备600单独成橇，既方便单独运输，又能单独选择余热利用设备600进行使用。

一种可选的实施例中，污染土壤修复系统还包括尾气处理设备700，热脱附设备100设有尾气出口110，尾气出口110与尾气处理设备700的进口端连通，尾气处理设备700可以设置于第一橇块或第二橇块或第三橇块。可选地，在热脱附设备100为直接热脱附设备的情况下，尾气出口110为直接热脱附设备的烟气排放口a，尾气处理设备700对烟气进行处理；在热脱附设备100为间接热脱附设备的情况下，尾气出口110为间接热脱附设备的馏分气体排放口b，尾气处理设备700对馏分气体进行处理。

在另一种实施例中，污染土壤修复系统还包括第五橇块，尾气处理设备700设置于第五橇块，第一橇块、第二橇块、第三橇块和第五橇块分离设置。可选地，第一橇块、第二橇块、第三橇块、第四橇块和第五橇块分别单独设置。采用本实施例，尾气处理设备700单独成橇，既方便单独运输，又能单独选择尾气处理设备700进行使用。

一种可选的实施例中，如图6所示，热脱附设备100为直接热脱附设备，尾气处理设备700包括依次连通的急冷塔711、除尘装置712以及脱硫塔714，急冷塔711的进口端与尾气出口110连通。可选地，尾气出口110为直接热脱附设备的烟气排放口a，进一步可选地，烟气排放口a通过分离器715和二燃室716与急冷塔711的进口端连通。可选地，尾气处理设备700还包括风机713，风机713设置于除尘装置712和脱硫塔714之间，

采用本实施例，通过急冷塔711、除尘装置712和脱硫塔714，依次对直接热脱附设备产生的烟气进行冷却、除尘和脱硫处理，去除烟气中的污染物，使烟气达标排放，避免烟气污染环境。

在另一种实施例中，如图7所示，热脱附设备100为间接热脱附设备，尾气处理设备700包括依次连通的冷凝装置721、过滤设备和吸附设备723，冷凝装置721的进口端与尾气出口110连通。可选地，尾气出口110为间接热脱附设备的馏分气体排放口b。

采用本实施例，通过冷凝装置721、过滤装置722和吸附设备723，依次对间接热脱附设备产生的馏分气体进行冷凝、过滤和吸附处理，去除馏分气体中的污染物，使馏分气体达标排放，避免馏分气体污染环境。

可选地，余热利用设备600还设有烟气出口640。在热脱附设备100为直接热脱附设备的实施例中，烟气出口640与急冷塔711的进口端连通；在热脱附设备100为间接热脱附设备的实施例中，烟气出口640与外部烟囱连通。

在可选的实施例中，污染土壤修复系统还包括进料设备800，进料设备800的出口端与热脱附设备100的进口端连通。可选地，进料设备800包括进料斗810和上料设备830，上料设备830的进口端与进料斗810的下端口连通，上料设备830的出口端与热脱附设备100的进口端连通。实际应用时，利用挖机或铲车将污染土壤转运至进料斗810，然后由上料设备830将污染土壤输送至热脱附设备100。

进一步可选地，进料设备800还包括设置于进料斗810下端的称重计量设备820，称重计量设备820用于称量进入进料斗810内的污染土壤的重量。污染土壤修复系统还包括控制系统，控制系统可根据各个设备的运行情况调节称重计量设备820的进料量。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。