一種淋洗聯合電沉積修復重金屬污染土壤的設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種淋洗聯合電沉積修復重金屬污染土壤的設備，包括淋洗柱、緩沖槽、電沉積罐、第一循環泵和第二循環泵，淋洗柱內裝有污染土壤，其上端設有淋洗噴頭，下端設有篩網，淋洗噴頭連接噴淋管；緩沖槽上端連接淋洗柱；電沉積罐內設有陰、陽電極，陰、陽電極間連接一直流電源；第一循環泵一端連接緩沖槽，另一端通入電沉積罐中；第二循環泵一端連接電沉積罐，另一端連接噴淋管。本實用新型能高效而快速地去除土壤中重金屬，不僅有效避免了產生二次污染的廢液，及時回收廢液中的重金屬，而且可循環利用剩余廢液，能夠節省大量的無機酸和水資源，將電沉積法與酸洗法有機結合，具有操作簡單、修復周期短和成本低等優點。
【專利說明】一種淋洗聯合電沉積修復重金屬污染土壤的設備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種對重金屬污染土壤修復的設備，尤其涉及一種能夠對淋洗廢液進行電沉積循環利用的淋洗聯合電沉積修復重金屬污染土壤的設備。
【背景技術】
[0002]近年來隨著工業的迅速發展以及人類活動的頻繁增加，大量含有重金屬的廢水、廢渣在未經過嚴格高標準的處理后被排放到土壤中。由于重金屬的高累積性、隱蔽性以及生物難降解性等特點，不僅導致大量的土地無法耕種被擱置，而且還會通過食物鏈作用，危害到人體的健康。對重金屬污染土壤尤其是工業廢棄地重度污染土壤進行修復和治理成為亟待解決的環境問題。
[0003]目前國內外研究涉及到的以及實際處理過程中應用到的重金屬污染土壤的治理主要有固化和去除2種途徑。近年來，圍繞這兩種途徑開發了不同的治理措施和方法，如固化、還原、農業調控、生物修復和植物修復等，但這些方法具有處理不徹底、耗時長、易產生高毒中間代謝產物和應用范圍有限等缺點，因而尚未在工程上進行應用。目前工程上主要方法有以下幾種:改土法、電動修復法、熱處理法、玻璃花技術和土壤淋洗法。與土壤淋洗法相比，改土法、電動修復法、熱處理法和玻璃化技術或存在二次污染、或適用范圍小、或價格昂貴，皆有較為明顯等不足。
[0004]土壤淋洗法是運用物理或化學手段將污染土壤中的有機和無機污染物進行分離、隔離、濃縮或進行無害化處理的過程。其中淋洗劑的選擇是修復技術的關鍵。已經報道的重金屬淋洗劑主要是表面活性劑和酸類淋洗劑。表面活性劑分人工合成的絡合劑(EDTA等)、生物表面活性劑(包括鼠李糖脂、槐糖脂、沙梵婷和皂角苷等XEDTA因其能與大部分金屬離子結合成穩定的螯合物，對土壤中的Cu，Zn，Pb，Hg，Cd和Cr等都有較高的去除效率，從而被廣泛運用到重金屬污染土壤的修復中，但EDTA存在價格昂貴、生物降解性較差、回收困難等問題。近年來，人們開始將生物表面活性劑代替EDTA用于土壤淋洗，但生物表面活性劑產量較低，生產成本較高。因此，目前生物表面活性劑工業規模的應用并不具有優勢。酸類淋洗劑主要包括天然有機酸溶液(檸檬酸、蘋果酸、草酸、丙二酸、胡敏酸及富里酸等)、無機酸溶液(HCl和HN03等)。有機酸對環境也沒有太大的危害，而且能夠大面積的推廣使用。但是只能針對輕度或者中度污染的重金屬污染土壤。對于重度污染的土壤，會帶來淋洗劑耗量大、處理費用高昂等問題。
[0005]無機酸淋洗后雖能導致土壤的理化性質發生改變，但是它對于工業廢棄地重度污染的土壤具有很好的效果，能夠最大化的去除土壤中的重金屬，并且價格低廉，淋洗過后的土壤用作固廢填埋。但傳統無機酸淋洗工藝存在淋洗廢液的引起二次污染、回收率不高、耗水量大、重金屬回收配套設備欠缺及安全化處理流程復雜等問題。
[0006]電沉積萃取廢液中重金屬離子的方法是在溶液中插入陰陽電極，施加微弱直流電形成的電場，在電場的作用下溶液中重金屬陽離子遷移并沉積到陰極，然后進行集中分離或回收。但電沉積沉積處理土壤淋洗廢液方面未見研究報道。
【發明內容】
[0007]本實用新型要解決的問題是提供一種能夠對淋洗廢液進行電沉積循環利用的修復重金屬污染土壤的設備。
[0008]為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是:提供一種淋洗聯合電沉積修復重金屬污染土壤的設備，包括淋洗柱，所述淋洗柱內裝有待修復重金屬污染土壤，淋洗柱內待修復重金屬污染土壤的上端設有淋洗噴頭，淋洗噴頭連接一用來補充淋洗液的噴淋管，所述淋洗柱內待修復重金屬污染土壤的下端設有篩網；
[0009]緩沖槽，所述緩沖槽上端通過管道連接在淋洗柱的下端部位；
[0010]電沉積罐，所述電沉積罐內充有電沉積液，并設有陰、陽電極，所述陰、陽電極間連接一直流電源；
[0011]第一循環泵，所述第一循環泵一端的管道連接緩沖槽的下端，另一端的管道從電沉積罐上端通入電沉積罐中；
[0012]第二循環泵，所述第二循環泵一端的管道連接電沉積罐的下端，另一端的管道與噴淋管貫通連接。
[0013]進一步，所述淋洗柱為敞開有機玻璃柱，且豎直放置。
[0014]進一步，所述淋洗柱內待修復重金屬污染土壤的上端鋪設一層石子。
[0015]進一步，所述電沉積罐內中間部位設有I根陰電極，電沉積罐內四周均勻布置4?8根陽電極。
[0016]一種利用上述設備進行淋洗聯合電沉積修復重金屬污染土壤的方法，包括如下步驟:
[0017]步驟一、將重金屬污染土壤放入淋洗柱內，無機淋洗液從上至下對土壤進行淋洗，淋洗后的廢液收集到淋洗柱底部的緩沖槽內；
[0018]步驟二、利用第一循環泵將廢液從緩沖槽通入電沉積罐內，電沉積罐的陰、陽電極間通有直流電產生電場，通過電場作用將廢液中重金屬離子沉積到陰電極上；
[0019]步驟三、將分離重金屬后的剩余廢液通過第二循環泵輸送到淋洗柱上端的噴淋管內，作為淋洗液重復利用。
[0020]進一步，所述步驟一中的無機淋洗濟由氯化鈉和無機酸混合配制而成。
[0021]進一步，所述無機酸是鹽酸、硫酸或硝酸，其pH值在3?4之間。
[0022]進一步，所述氯化鈉用量為100?200g/L。
[0023]本實用新型具有的優點和積極效果是:首先，使用無機淋洗液淋洗高濃度的重金屬污染土壤，高效而快速地去除土壤中重金屬；同時，利用電沉積法處理淋洗廢液，不僅有效避免了產生二次污染的廢液，及時回收廢液中的重金屬，而且可循環利用剩余廢液，能夠節省大量的無機酸和水資源，將電沉積法與酸洗法有機結合，具有操作簡單、修復周期短和成本低等優點；此外，本實用新型能促進重金屬污染土壤修復的產業化進程。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是本實用新型淋洗聯合電沉積修復重金屬污染土壤的設備具體實施例的原理示意圖。[0025]圖中:
[0026]1.淋洗柱，2.石子，3.污染土壤，4.篩網，5.緩沖槽，6.第一循環泵，7.第二循環泵，8.電沉積罐，9.陽電極，10.陰電極，11.直流電源，12.噴淋管，13.淋洗噴頭。
【具體實施方式】
[0027]為了對本實用新型更加深入的了解，現列舉以下具體實施例，并結合附圖，對本實用新型做進一步的詳細說明。
[0028]本實施例是一種淋洗聯合電沉積修復重金屬的設備及方法。
[0029]如圖1所示，是一種淋洗聯合電沉積修復重金屬污染土壤的設備，包括淋洗柱1、緩沖槽5、電沉積罐8、第一循環泵6和第二循環泵7，淋洗柱I內裝有待修復重金屬污染土壤3，淋洗柱I內待修復重金屬污染土壤3的上端設有淋洗噴頭13，淋洗噴頭13連接一用來補充淋洗液的噴淋管12，淋洗柱I內待修復重金屬污染土壤的下端設有篩網4 ;緩沖槽5上端通過管道連接在淋洗柱I的下端部位；電沉積罐8內充有電沉積液，并設有陰、陽電極，陰、陽電極間連接一直流電源11 ;第一循環泵6 —端的管道連接緩沖槽5的下端，另一端的管道從電沉積罐8上端通入電沉積罐8中；第二循環泵7 —端的管道連接電沉積罐8的下端，另一端的管道與淋洗柱I上端的噴淋管12貫通連接；淋洗柱I為敞開有機玻璃柱，且豎直放置，其高度為24cm，直徑為9cm，淋洗柱I內待修復重金屬污染土壤的上端鋪設一層石子；本實施例中，電沉積罐8內中間部位設有I根陰電極10，電沉積罐8內四周均勻布置4?8根陽電極9。
[0030]上述設備對重金屬污染土壤的淋洗聯合電沉積修復方法為包括如下步驟:
[0031]步驟一、將重金屬污染土壤放入淋洗柱內，無機淋洗液從上至下對土壤進行淋洗，淋洗后的廢液收集到淋洗柱底部的緩沖槽內；其中，無機淋洗濟由氯化鈉和無機酸混合配制而成，無機酸是鹽酸、硫酸或硝酸，其PH值在3?4之間，氯化鈉用量為100?200g/L ；
[0032]步驟二、利用第一循環泵將廢液從緩沖槽通入電沉積罐內，電沉積罐的陰、陽電極間通有直流電產生電場，通過電場作用將廢液中重金屬離子沉積到陰電極上；
[0033]步驟三、將分離重金屬后的剩余廢液通過第二循環泵輸送到淋洗柱上端的噴淋管內，作為淋洗液重復利用。
[0034]簡言之，將重金屬污染土壤放入淋洗柱內，由無機酸(鹽酸、硫酸或硝酸等)與氯化鈉混配的無機淋洗液從上至下對土壤進行淋洗，淋洗后的廢液收集到淋洗柱底部的緩沖槽內；利用循環泵將廢液從緩沖槽送入電沉積罐，電沉積罐內進行重金屬分離；在電場作用下，廢液中金屬陽離子沉積到陰極上，剩余廢液再通過另一循環泵送到淋洗柱的上部作為淋洗液回用。
[0035]下面列舉三個利用不同無機淋洗液對不同種類重金屬污染的土壤進行淋洗的實例:
[0036]第一種:稱取1.2kg污染砂土，污染砂土中Pb的含量為615mg/kg，土柱底部用400目篩網固定，加入由200g/L的NaCl及少量鹽酸、pH = 3的淋洗液，淋洗液從柱體從上至下緩慢淋洗污染土壤，淋洗廢液經緩沖箱收集，經蠕動泵送入電沉積罐內，電沉積罐中間設有I根陰極石墨電極，罐內周圍均勻分布6根陽極石墨電極，電極之間連接直流電源，電沉積分離廢液中重金屬，剩余廢液通過蠕動泵又送回淋洗柱上部對污染土壤進行淋洗。經循環淋洗3h后,剩余砂土中Pb的濃度降低到29.3mg/kg。
[0037]第二種:稱取1.2kg污染砂土,污染砂土中Cd的含量為462mg/kg, 土柱底部用400目篩網固定,加入由100g/L的NaCl及少量硫酸、pH = 3.5的淋洗液，淋洗液從柱體從上至下緩慢淋洗污染土壤，淋洗廢液經緩沖箱收集，經蠕動泵送入電沉積罐內，電沉積罐中間設有I根陰極石墨電極，罐內周圍均勻分布6根陽極石墨電極，電極之間連接直流電源，電沉積分離廢液中重金屬，剩余廢液通過蠕動泵又送回淋洗柱上部對污染土壤進行淋洗。經循環淋洗3h后,剩余砂土中Cd的濃度降低到52.6mg/kg。
[0038]第三種:稱取1.2kg污染砂土,污染砂土中Cu的含量為518mg/kg, 土柱底部用400目篩網固定,加入由200g/L的NaCl及少量硝酸、pH = 4的淋洗液，淋洗液從柱體從上至下緩慢淋洗污染土壤，淋洗廢液經緩沖箱收集，經蠕動泵送入電沉積罐內，電沉積罐中間設有I根陰極石墨電極，罐內周圍均勻分布6根陽極石墨電極，電極之間連接直流電源，電沉積分離廢液中重金屬，剩余廢液通過蠕動泵又送回淋洗柱上部對污染土壤進行淋洗。經循環淋洗3.5h后,剩余砂土中Cu的濃度降低到39.8mg/kg。
[0039]以上對本實用新型的實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認為用于限定本發明的實施范圍。凡依本實用新型范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本專利涵蓋范圍之內。
【權利要求】
1.一種淋洗聯合電沉積修復重金屬污染土壤的設備，其特征在于:包括淋洗柱，所述淋洗柱內裝有待修復重金屬污染土壤，淋洗柱內待修復重金屬污染土壤的上端設有淋洗噴頭，淋洗噴頭連接一用來補充淋洗液的噴淋管，所述淋洗柱內待修復重金屬污染土壤的下端設有篩網； 緩沖槽，所述緩沖槽上端通過管道連接在淋洗柱的下端部位； 電沉積罐，所述電沉積罐內充有電沉積液，并設有陰、陽電極，所述陰、陽電極間連接一直流電源； 第一循環泵，所述第一循環泵一端的管道連接緩沖槽的下端，另一端的管道從電沉積罐上端通入電沉積罐中； 第二循環泵，所述第二循環泵一端的管道連接電沉積罐的下端，另一端的管道與噴淋管貫通連接。
2.根據權利要求1所述的淋洗聯合電沉積修復重金屬污染土壤的設備，其特征在于:所述淋洗柱為敞開有機玻璃柱，且豎直放置。
3.根據權利要求1所述的淋洗聯合電沉積修復重金屬污染土壤的設備，其特征在于:所述淋洗柱內待修復重金屬污染土壤的上端鋪設一層石子。
4.根據權利要求1-3任意一項所述的淋洗聯合電沉積修復重金屬污染土壤的設備，其特征在于:所述電沉積罐內中間部位設有I根陰電極，電沉積罐內四周均勻布置4?8根陽電極。
【文檔編號】B09C1/08GK203678833SQ201320888656
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月25日 優先權日:2013年12月25日
【發明者】張景輝, 楊偉, 魏國俠, 劉漢橋, 多麗娜 申請人:天津生態城環保有限公司