一種環境友好的快速治理土壤重金屬污染凈化系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于土壤重金屬污染凈化修復技術領域，具體涉及一種環境友好的快速治理土壤重金屬污染凈化系統。
【背景技術】
[0002]目前我國土壤重金屬污染日益嚴重，隨著社會的發展，生產管理的不足，廢棄物的隨意排放已經造成了嚴重的土壤重金屬污染。土壤重金屬污染會破壞周圍的生態環境，并已經威脅到人類健康。因此，對重金屬污染土壤進行凈化修復已經成為當下社會民眾關注的重大科學問題及民生問題，成為社會各界迫切需要攻堅的任務。
[0003]不斷有眾多的土壤重金屬污染修復方法的報道。土壤重金屬污染修復方法主要包括固定法(化學淋洗，植物吸收，生物吸附)和電動修復等。在眾多的有關土壤重金屬污染修復技術的申請專利中，主要表現為新化學淋洗劑的發明、化學淋洗新方法的發明、電動修復新技術的發明，植物新品種的發現、生物新品種的發現等。代表性發明專利有《一種微波輔助化學淋洗修復重金屬污染場地土壤的方法》(專利號2013100493540)，《一種用于修復重金屬污染土壤的復合化學淋洗方法》(專利號2013103026600)，《化學淋洗與生物修復相結合修復重金屬污染土壤的方面》(專利號2012104542861)，《一種土壤重金屬污染的植物修復方法》(專利號2004100278333)，《一種循環式生物淋洗修復土壤重金屬污染的實驗裝置》(專利號2011202586813)，《原位電動治理重金屬污染土壤的工程實施結構》(專利號2013203581568)等。上述這些專利主要專注于方法的設計和優化，或新試劑、新品種的開發，一些裝置和設備也僅局限于實驗室規模，且不是成套系統，距直接應用至土壤重金屬污染修復工程實踐還有一定的距離。到目前為止，極少有專利介紹可直接應用于土壤重金屬污染修復工程實踐的成套的技術與裝備。所能檢索到的涉及土壤重金屬污染修復工程實踐技術相關的專利主要有《一種處理土壤重金屬、有機污染的化學淋洗系統》(專利號2013208927435)。該專利特征在于:包括順次連接的土壤破碎篩分設備，向上傳送帶，噴淋系統，向下傳送帶，泥水分離溢流設備，第一開關閥，自動式可移動篩板，內部桶體，外部桶體，第二開關閥，浸出液輸出管道，混凝槽，沉淀槽，緩沖槽，浸出液過濾吸附裝置。該專利主要涉及土壤重金屬和有機污染一體化修復系統，存在以下不足:(1)應用于僅重金屬污染土壤修復時顯得系統過于復雜和多余，尤其是針對有機污染去除的活性炭吸附裝置；(2)采用的泥水分離溢流設備存在工作效率低下的問題；(3)專利未涉及淋洗液循環使用的設計；(4)對土壤篩分處理缺乏科學設計。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是克服現有土壤重金屬污染一體化修復系統的不足，提供一種環境友好的快速去除、凈化、治理土壤重金屬污染的系統，為解決我國土壤重金屬污染的修復提供亟需的技術與裝備，實現顯著的社會效益和環境效益。
[0005]本發明的目的是提供一種環境友好的快速治理土壤重金屬污染凈化系統。
[0006]本發明上述目的通過以下技術方案實現:
一種環境友好的快速治理土壤重金屬污染凈化系統，包括篩網可換滾筒篩、水力旋流器、淋洗攪拌罐、反應池、沉淀池、調節池反應區、調節池儲存區和板框壓濾機。
[0007]所述篩網可換滾筒篩、水力旋流器、淋洗攪拌罐、反應池、沉淀池、調節池反應區、調節池儲存區是順次連接。
[0008]所述調節池儲存區與淋洗攪拌罐連接；所述反應池和沉淀池分別與板框壓濾機連接。
[0009]所述水力旋流器與篩網可換滾筒篩之間設置回流通道。
[0010]更進一步地，所述淋洗攪拌罐可以包括若干個重復的淋洗攪拌罐單元。
[0011 ] 優選地，所述沉淀池為斜管沉淀池。
[0012]作為一種可實施方案，所述淋洗攪拌罐包括兩個重復的淋洗攪拌罐。
[0013]一種環境友好的快速治理土壤重金屬污染的凈化方法，是利用上述環境友好的快速治理土壤重金屬污染凈化系統完成。
[0014]具體地，所述凈化方法包括如下步驟:
51.對待處理的重金屬污染土壤中重金屬在不同粒徑土壤顆粒中的含量分布情況進行分析，根據分析結果確定篩網可換滾筒篩的篩網的篩孔尺寸；然后利用濕式篩分將待處理的重金屬污染土壤進行篩分；
52.篩分后的重金屬污染土壤顆粒水溶液經過水力旋流器進行固液分離；
53.步驟S2得到的固態土壤送入淋洗攪拌罐進行淋洗，淋洗溶劑為EDTA溶液；固液分離后的液體回流到篩網可換滾筒篩(即篩分噴淋系統)進行循環使用；
54.淋洗完成后，通過重力沉降的作用實現固液分離，得到的固態土壤部分即為處理干凈的土壤(經攪拌罐下出口排出)；固液分離后的含重金屬離子的EDTA溶液進入反應池(水處理系統)，并加入堿性溶液進行化學反應(含重金屬離子的EDTA溶液在反應池內發生堿化學反應，金屬離子變成固態氫氧化物，從而實現EDTA和重金屬離子的分離)。
[0015]所述化學反應后的產物進入沉淀池，在沉淀池內，重金屬離子氫氧化物進行沉淀；所得沉淀產物進入板框壓濾機進行壓濾處理，所得沉淀上清液進入調節池反應區中調節pH，調節pH后的EDTA溶液進入調節池儲存區，再回流到淋洗攪拌罐中；采用由反應池、沉淀池和調節池組成的廢水處理系統，水處理系統中調節池中的EDTA溶液回流到淋洗攪拌罐中循環使用，從而實現整個系統的無廢水排放，達到環境友好的效益。
[0016]其中，經板框壓濾機壓濾后的廢液進入到反應池進行反應處理(從而實現整個系統的無廢水排放)；經板框壓濾機壓濾后得到的含有重金屬離子的固體廢物作為危險固廢處理。
[0017]上述環境友好的快速治理土壤重金屬污染凈化系統或上述凈化方法在重金屬污染土壤凈化方面的應用也都應在本發明的保護范圍之內。
[0018]根據我們長期從事土壤重金屬污染凈化修復經驗及相關實驗結果可知，重金屬離子在不同粒徑的土壤顆粒中的分布具有一定的規律性。因此，土壤篩分前處理在土壤重金屬污染修復過程中具有極其重要的意義。將重金屬離子含量高的土壤顆粒與含量低的土壤顆粒篩分，進行分開處理，可以很大程度地提高土壤修復的效率和效果。
[0019]因此，為應對我國土壤重金屬污染不斷加重及亟需修復的要求，土壤重金屬污染修復的專利不應再著重于新方法，新試劑，新物種等方面的突破，更應該著重于環保、高效、易工程化專利技術方面的突破。為此，本申請發明提出了土壤重金屬污染環境友好快速凈化系統，以期為我國土壤重金屬污染修復提供亟需的技術與裝備。
[0020]本發明經過大量的研宄和探索，總結了上述凈化方法，首先對重金屬離子在不同粒徑土壤顆粒中的分布進行分析，確定重金屬含量高的和含量低的土壤顆粒粒徑，根據分析結果確定滾筒篩的篩網篩孔尺寸，通過滾筒篩將含重金屬離子較少或不含的土壤顆粒篩出，直接回填到取土場所；篩分過程為濕式篩分(我們選擇設置篩網可換的滾筒篩對重金屬含量高的土壤顆粒與重金屬含量低或不含的土壤顆粒進行篩分，重金屬含量高的土壤顆粒進去淋洗攪拌罐處理，重金屬含量低或不含重金屬的土壤顆粒篩分后直接回填取土場所，篩分系統的設置極大的提高了土壤凈化的效率)，篩分后的重金屬含量高的土壤顆粒水溶液經泥漿泵的作用輸送進入水力旋流器中。
[0021]在水力旋流器內，土壤水溶液進行固液分離，采用水力旋流器對滾筒篩流出的泥水混合物進行固液分離，水力旋流器具有處理效率高的特點，從而提高整個系統的工作效率。分離后的液體部分回流到滾筒篩的噴淋系統，實現系統的無廢水排放，取得環境友好效益。
[0022]水力旋流器內固液分離后的水回流到篩分噴淋系統進行回用，固態土壤顆粒經污泥泵送入淋洗攪拌罐中。在攪拌罐中加入EDTA溶液對土壤進行淋洗，使得土壤顆粒中含有的重金屬離子進去EDTA溶液中，通過重力沉降的作用，對攪拌罐中的液體進行固液分離，其中液體部分進入水處理系統的反應池，固體土壤部分回填至取土場。含重金屬離子的EDTA溶液在反應池內發生堿化反應，金屬離子變成固態氫氧化物，從而實現EDTA和重金屬離子的分離。反應后產物進入沉淀池，在沉淀池內，重金屬離子氫氧化物進行沉淀，沉淀產物進入板框壓濾機進行壓濾處理，沉淀上清液進入調節池反應區進行調節PH，調節PH后的EDTA溶液進入調節池儲存區，再回用到淋洗攪拌罐中。經板框壓濾機壓濾后的廢液進入到反應池進行反應處理，從而實現整個系統的無廢水排放。經板框壓濾機壓濾后得到的含有重金屬離子的固體廢物作為危險固廢處理。
[0023]本發明采用反應池、斜管沉淀池、調節池系統對土壤淋洗沉淀后的上清液進行處理，處理后EDTA溶液回用到淋洗攪拌罐中，實現淋洗液的循環使用，同時無廢水排放，實現環境友好的效益。采用板框壓濾機對沉淀池的污泥進行壓濾，壓濾后的廢水溶液進入反應池進行處理，從而實現無廢水排放的環境友好效益。
[0024]本發明具有以下有益效果:
本發明針對目前我國土壤重金屬污染日益嚴重的問題，開發了一種土壤重金屬污染環境友好快速凈化系統，具有高效、快速、環境友好和易工程化等優點，為我國的土壤重金屬污染修復工程提供了重要技術及裝備，實現顯著的社會效益和環境效益。本發明的技術方案主要具有以下顯著的優勢:
(I)土壤顆粒的有效、高效篩分:對重金屬含量不同的土壤顆粒進行分類篩分，很大程度地提高了重金屬污染土壤的凈化效率。
[0025](2)篩分土壤固液的有效、高效分離:采用水力旋流器對濕式篩分后的重金屬濃度高的土壤泥水混合物進行固液分離，固液分離的目的是降低污染土壤的含水量，在其進入淋洗工序時，可以準確控制淋洗罐內淋洗液的濃度，提高淋洗效果和工作效率； (3)水力旋流器分離后的上層液體進入篩分噴淋系統循環使用；
(4)土壤重金屬的高效淋洗去除和