專利名稱：回收和去除土壤中殘余的溶劑的工藝方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護中的土壤污染修復(fù)治理領(lǐng)域，更具體的說是用于經(jīng)溶劑萃 取修復(fù)石油污染土壤后土壤中殘余溶劑的回收技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著石油化工行業(yè)的迅速發(fā)展和石油產(chǎn)品的廣泛使用，由石油引起的環(huán)境污染 日趨嚴(yán)重，由于在石油的開采、冶煉、使用等過程中會引起一系列的環(huán)境問題，石油污 染越來越受到人類的關(guān)注，尤其是石油對土壤環(huán)境的污染更為嚴(yán)重。為了根治這一污 染，石油污染土壤修復(fù)技術(shù)在近幾十年內(nèi)得到了迅速發(fā)展。可以說，石油污染土壤修復(fù) 的研究，已經(jīng)成為當(dāng)前環(huán)境科學(xué)與工程研究的熱點領(lǐng)域，也是最為重要及最具挑戰(zhàn)性的 研究方向之一。目前國內(nèi)外關(guān)于石油污染土壤的修復(fù)技術(shù)主要分為物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù) 和生物修復(fù)三大類。現(xiàn)有的土壤修復(fù)資料表明，對于高濃度石油污染土壤，溶劑萃取法可以有效地 除去土壤中的石油類污染物。處理后，石油類污染物的含量可以降到很低的水平，而且 還可以回收具有經(jīng)濟價值的原油。但是，經(jīng)溶劑萃取修復(fù)后土壤中殘余溶劑的有效回收 和去除一直是困擾這一技術(shù)發(fā)展的一大難點。若處理不當(dāng)會引起嚴(yán)重的二次污染問題， 同時也會增加溶劑萃取技術(shù)修復(fù)石油污染土壤的成本。目前，大量的學(xué)者在利用溶劑萃 取技術(shù)修復(fù)有機物污染土壤方面進行了研究并取得了很大成果，但對修復(fù)后土壤中殘余 溶劑的處理回收技術(shù)方面報道較少。且在相關(guān)技術(shù)和報道中，主要采用加熱干燥的方法 來去除和回收土壤中殘余的溶劑，通過加熱將溶劑蒸發(fā)變?yōu)闅怏w，將氣體從土壤中分離 并冷卻后可重新變?yōu)橐簯B(tài)溶劑，以此來實現(xiàn)溶劑的回收和再次使用。利用干燥技術(shù)可以 有效地去除土壤中的溶劑，但同時這種技術(shù)也存在熱效率低、設(shè)備復(fù)雜、投資較高、生 產(chǎn)能力低下、難以實現(xiàn)連續(xù)處理的缺點。因此，開發(fā)一種高效的溶劑回收技術(shù)顯得非 常重要和迫切，可以在很大程度上促進溶劑萃取技術(shù)在石油污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用和發(fā) 展。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種新型、高效、連續(xù)的用于回收和去除土壤中殘余的溶劑的工藝 方法。通過本發(fā)明中提及的反洗液和回收工藝，可實際應(yīng)用于經(jīng)溶劑萃取修復(fù)后石油污 染土壤中殘余溶劑的去除和回收。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案加以實現(xiàn)回收和去除土壤中殘余的溶劑的工藝方法；將殘余溶劑的土壤與反洗液充分接 觸與混合后，反洗液可將土壤中殘余的溶劑脫除，土壤與反洗液形成的固液混合物經(jīng)過 旋流分離器分離后，得到含有溶劑、反洗液、極少量土壤顆粒的稀相和含有少量反洗液 的泥漿。稀相經(jīng)過劑液分離器處理后，溶劑與反洗液可充分分離并實現(xiàn)回收利用。泥漿 在土壤澄清池中靜置澄清處理后，得到脫除大量溶劑后的土壤。
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反洗液采用水或采用由十二烷基硫酸鈉和水復(fù)配而成的淋洗溶液。淋洗溶液是 濃度為0.25% -1.00%的十二烷基硫酸鈉水溶液。所述的反洗液和殘余溶劑土壤的體積質(zhì)量比是2 1 8 l(L/kg)。本發(fā)明的回收和去除土壤中殘余的溶劑的系統(tǒng)，包括反洗罐2、旋流分離器4、 劑液分離器8和土壤澄清池6;反洗罐2內(nèi)設(shè)置有攪拌裝置、外連接有循環(huán)裝置12，反洗 罐2上端設(shè)置有物料進口 1和反洗液進口 10、下端設(shè)置有連接泥漿泵3的料漿出口，料漿 出口分別進入反洗罐2和旋流分離器4 ；旋流分離器4上端連接劑液分離器8，下端連接 土壤澄清池6;劑液分離器8上端設(shè)置有溶劑出口 9，下端設(shè)置有反洗液出口。系統(tǒng)的操作流程是將殘余大量溶劑的土壤經(jīng)物料進口 1進入反洗罐2，反洗液 通過進口 10進入反洗罐，物料在反洗罐內(nèi)攪拌裝置和循環(huán)裝置12的輔助下，經(jīng)過充分 接觸與混合后，反洗液可將土壤中殘余的溶劑脫除，固液混合物從底部出料口經(jīng)泥漿泵3 進入旋流分離器4;旋流分離器4上端出口處為含有溶劑、反洗液和極少量土壤顆粒的稀 相7，進入劑液分離器8，在劑液分離器8中靜置分層后溶劑與反洗液可充分分離，溶劑 與反洗液可重復(fù)回收利用。旋流分離器4下端出口處為含有少量反洗液的泥漿5，并進入 土壤澄清池6，經(jīng)過在土壤澄清池6中靜置澄清處理后，得到脫除大量溶劑后的土壤11。循環(huán)裝置12是將經(jīng)泥漿泵3抽出的一部分固液混合物再循環(huán)打回到反洗罐2 中，達到強化固液接觸的效果，同時調(diào)節(jié)反洗罐2中的出料速度和旋流分離器4的運行負 荷。所述劑液分離器8是利用溶劑和反洗液互不相容和密度相差較大的原理將溶劑 和反洗液進行分離；混合液在劑液分離器8靜置分層后，所得到的溶劑采用回收利用， 得到的反洗液進入反洗罐2中重復(fù)使用。所述反洗罐2為連續(xù)去除和回收土壤中殘余溶劑系統(tǒng)中的主要設(shè)備，頂部設(shè)有 土壤進口 1和反洗液進口 10，底部設(shè)有固液混合物出口，主要部件為其中的攪拌裝置和 循環(huán)裝置12。含溶劑的土壤和反洗液在反洗罐2中，在攪拌裝置和循環(huán)裝置的強化作用 下，經(jīng)過充分的接觸后，反洗液可將土壤中所含的溶劑脫除，從而達到去除土壤中所含 溶劑的目的。所述循環(huán)裝置12是將經(jīng)泥漿泵3抽出的一部分固液混合物再循環(huán)打回到反洗罐 2中，達到強化固液接觸的效果，同時可調(diào)節(jié)反洗罐2中的出料速度和旋流分離器4的運 行負荷。所述旋流分離器4是利用離心沉降的原理將固液混合物進行初步分離。固液混 合物進入旋流分離器4，經(jīng)過旋流分離器4充分分離后，旋流分離器4上端出口處為含有 溶劑、反洗液和極少量土壤顆粒的稀相；旋流分離器4下端出口處為含有少量反洗液的 泥漿。所述劑液分離器8是利用溶劑和反洗液互不相容和密度相差較大的原理將溶劑 和反洗液進行分離。混合液在劑液分離器8靜置分層后，所得到的溶劑可回收利用，得 到的反洗液也可以進入反洗罐2中重復(fù)使用。該發(fā)明的獨特之處如下幾點1、建立了連續(xù)去除和回收土壤中殘余的溶劑的工藝方法。2、對土壤中溶劑的脫除效率高，溶劑的脫除率可達90%左右。
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3、整套工藝方法操作簡單，易于控制，技術(shù)上容易實現(xiàn)，處理成本較低。4、淋洗溶液中所用到的藥劑環(huán)境友好、價格低廉，而且大部分進行重復(fù)利用， 對環(huán)境影響較小。5、適用范圍廣，本工藝方法可推廣應(yīng)用到修復(fù)各種類型有機污染土壤的溶劑萃 取技術(shù)中，以及利用這一技術(shù)進行的油砂開采過程中。
圖1 連續(xù)回收和去除土壤中殘余的溶劑的系統(tǒng)。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種回收和去除土壤中殘余的溶劑的工藝方法和系統(tǒng)，同時提供了 反洗液。主要針對利用溶劑萃取修復(fù)石油污染土壤后土壤中殘余溶劑的去除和回收。下 面結(jié)合附圖對本發(fā)明的工藝進一步說明。如附圖1所示，本發(fā)明建立的連續(xù)去除和回收 土壤中殘余溶劑系統(tǒng)，包括反洗罐2、旋流分離器4、劑液分離器8、土壤澄清池6;反洗 罐2含有攪拌裝置和循環(huán)裝置12，其上端為物料進口 1和反洗液進口 10、下端為料漿出 口并連接泥漿泵3;料漿經(jīng)泥漿泵3出口處排出后分為兩條支路，分別進入反洗罐2和旋 流分離器4 ；旋流分離器4上端連接劑液分離器8，下端連接土壤澄清池6。連續(xù)去除和回收土壤中殘余溶劑系統(tǒng)的操作方法是殘余大量溶劑的土壤和反 洗液進入反洗罐2，在反洗罐內(nèi)攪拌裝置和循環(huán)裝置12的輔助下，兩相混合物在充分接 觸與混合的過程中，反洗液可將土壤中殘余的溶劑脫除，從而達到去除土壤中殘余溶劑 的目標(biāo)。固液混合物經(jīng)泥漿泵3輸送進入旋流分離器4，在離心沉降的作用下，較輕的溶 劑和反洗液混合物從旋流分離器4上端出口處排出，進入劑液分離器8。而土壤顆粒則沿 分離器器壁下落，在旋流分離器下端出口處為含有少量反洗液的泥漿，并進入土壤澄清 池6，經(jīng)過在土壤澄清池6中靜置澄清處理后，可得到脫除大量溶劑后的土壤。溶劑與 反洗液及少量土壤顆粒在劑液分離器8中靜置分層后可充分分離，分別得到溶劑與反洗 液，反洗液可送回反洗罐中重復(fù)使用。采用上述系統(tǒng)處理結(jié)果如下例 1為了更為簡潔地說明本發(fā)明中回收和去除土壤中殘余溶劑工藝的處理效果，選 用溶劑萃取技術(shù)中較為常用的典型溶劑正己烷作為修復(fù)高濃度石油污染土壤的有機溶 劑。高濃度石油污染土壤經(jīng)萃取技術(shù)修復(fù)后得到殘余大量溶劑的土壤，采用氣相色譜技 術(shù)來測定土壤中的溶劑含量，經(jīng)測定土壤中殘余溶劑的含量(正己烷在土壤中的質(zhì)量含 量)為 18% -24%。采用水作為反洗液。將含有溶劑的土壤物料和反洗液加入反洗罐中，經(jīng)連續(xù)去 除和回收土壤中殘余溶劑系統(tǒng)處理后，測定處理后土壤中殘余溶劑的含量。通過調(diào)節(jié)土 壤物料的進料速度和反洗液的流量，來考察土壤物料在不同液固比下經(jīng)連續(xù)去除和回收 土壤中殘余溶劑系統(tǒng)處理后土壤中溶劑的脫除效果。實驗結(jié)果見表1。表1在不同液固比下土壤中溶劑的脫除效果
權(quán)利要求
1.回收和去除土壤中殘余的溶劑的工藝方法；將殘余溶劑的土壤與反洗液充分接觸 與混合后，反洗液可將土壤中殘余的溶劑脫除，土壤與反洗液形成的固液混合物經(jīng)過旋 流分離器分離后，得到含有溶劑、反洗液、極少量土壤顆粒的稀相和含有少量反洗液的 泥漿。稀相經(jīng)過劑液分離器處理后，溶劑與反洗液可充分分離并實現(xiàn)回收利用。泥漿在 土壤澄清池中靜置澄清處理后，得到脫除大量溶劑后的土壤。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征是所述的反洗液采用水或采用由十二烷基硫酸鈉和水 復(fù)配而成的淋洗溶液。
3.如權(quán)利要求2的方法，其特征是所述的淋洗溶液是濃度為0.25%-1.00%的十二烷 基硫酸鈉水溶液。
4.如權(quán)利要求1的方法，其特征是所述的反洗液和殘余溶劑土壤的體積質(zhì)量比是 2 1 8 1 (L/kg)。
5.回收和去除土壤中殘余的溶劑的系統(tǒng)，包括反洗罐(2)、旋流分離器(4)、劑液分 離器(8)和土壤澄清池(6)；其特征是反洗罐(2)內(nèi)設(shè)置有攪拌裝置、外連接有循環(huán)裝 置(12)，反洗罐(2)上端設(shè)置有物料進口(1)和反洗液進口(10)、下端設(shè)置有連接泥漿 泵(3)的料漿出口，料漿出口分別進入反洗罐(2)和旋流分離器(4)；旋流分離器(4)上 端連接劑液分離器(8)，下端連接土壤澄清池(6)；劑液分離器(8)上端設(shè)置有溶劑出口 (9)，下端設(shè)置有反洗液出口。
6.如權(quán)利要求5的系統(tǒng)的流程，其特征是將殘余大量溶劑的土壤經(jīng)物料進口(1) 進入反洗罐(2)，反洗液通過進口(10)進入反洗罐，物料在反洗罐內(nèi)攪拌裝置和循環(huán)裝 置(12)的輔助下，經(jīng)過充分接觸與混合后，反洗液將土壤中殘余的溶劑脫除，固液混合 物從底部出料口經(jīng)泥漿泵(3)進入旋流分離器(4)；旋流分離器(4)上端出口處為含有溶 劑、反洗液和極少量土壤顆粒的稀相(7)，進入劑液分離器(8)，在劑液分離器(8)中靜 置分層后溶劑與反洗液充分分離，溶劑與反洗液重復(fù)回收利用；旋流分離器(4)下端出 口處為含有少量反洗液的泥漿(5)，并進入土壤澄清池(6)，經(jīng)過在土壤澄清池(6)中靜 置澄清處理后，得到脫除大量溶劑后的土壤(11)。
7.如權(quán)利要求5的系統(tǒng)的流程，其特征是循環(huán)裝置(12)是將經(jīng)泥漿泵(3)抽出的 一部分固液混合物再循環(huán)打回到反洗罐(2)中，達到強化固液接觸的效果，同時調(diào)節(jié)反 洗罐(2)中的出料速度和旋流分離器(4)的運行負荷。
8.如權(quán)利要求5的系統(tǒng)的流程，其特征是所述劑液分離器(8)是利用溶劑和反洗液 互不相容和密度相差較大的原理將溶劑和反洗液進行分離；混合液在劑液分離器(8)靜 置分層后，所得到的溶劑采用回收利用，得到的反洗液進入反洗罐(2)中重復(fù)使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及回收和去除土壤中殘余的溶劑的工藝方法和系統(tǒng)；將殘余溶劑的土壤與反洗液充分接觸與混合后，反洗液可將土壤中殘余的溶劑脫除，固液混合物經(jīng)過旋流分離，分離出溶劑、反洗液和極少量土壤顆粒的稀相，經(jīng)過劑液分離，溶劑與反洗液可充分分離。系統(tǒng)包括反洗罐(2)、旋流分離器(4)、劑液分離器(8)和土壤澄清池(6)；本發(fā)明的特點是建立了連續(xù)去除和回收土壤中殘余的溶劑的工藝方法。對土壤中溶劑的脫除效率高，溶劑的脫除率可達90％左右。淋洗溶液中所用到的藥劑環(huán)境友好、價格低廉，而且大部分進行重復(fù)利用，對環(huán)境影響較小。
文檔編號B09C1/02GK102009064SQ201010530800
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月11日
發(fā)明者宋寧寧, 尚明華, 廉景燕, 李洪, 李鑫鋼, 杜永亮, 桂招龍, 王田麗, 祝威, 董健, 隋紅 申請人:天津大學(xué), 勝利油田勝利勘察設(shè)計研究院有限公司