砷和重金屬污染土壤異位分級淋洗修復成套工藝

　　隨著工業的發展及城市化進程的推進，采礦、電鍍、冶煉、煤炭燃燒等人類活動致使土壤重金屬污染成為當今危害最嚴重、分布最廣泛的主要環境問題之一，并引起世界各國的廣泛關注。土壤重金屬污染具有污染范圍廣、污染隱蔽性持續時間長、不可逆性等特點，能夠通過食物鏈傳遞并富集，對人體健康造成極大的威脅，重金屬污染土壤的修復及治理刻不容緩。

　　經過數十年的發展，國際已發展多種重金屬污染土壤修復技術，主要分為物理修復技術、化學修復技術和生物修復技術，包括填埋法、化學淋洗、固化 / 穩定化技術、電化學修復、植物修復、玻璃化法等?；瘜W淋洗是一種通過添加水或淋洗修復制劑將污染物從固相轉移至液相中去，從而達到清潔土壤的目的。土壤淋洗法按處理土壤的位置可以分為原位土壤淋洗技術和異位土壤淋洗技術兩類，原位淋洗技術對于均質、水力傳導系數大于10-3cm/s的多孔隙、滲透性土壤中污染物具有較高的分離與去除效率，但修復過程中無法控制淋洗液流動方向，易破壞土壤結構，造成地下水污染。異位淋洗技術是將污染土壤挖掘后，用水或淋洗劑清洗去除土壤中污染物，再處理含有污染物的淋洗廢液，處理后的清潔土壤則直接回填。異位化學淋洗具有適用性高、對污染物濃度不敏感、操作簡單、規范性強、修復周期短、修復成本低等特點，已成為重金屬污染土壤修復領域的研究熱點之一，具有廣泛的應用前景和巨大的實用價值。

　　土壤中重金屬的遷移轉化規律及其生物有效性主要受到土壤顆粒大小及其組成影響。相比于大粒徑土壤，小粒徑土壤顆粒比表面積大，且往往含有粘土礦物、土壤有機質及鐵氧化物、錳氧化物等吸附載體，因此更易富集重金屬元素。然而化學淋洗適用條件為有機質含量較低的粗顆粒土壤的洗滌，通常情況下對粉粘粒土壤中重金屬的去除效果不甚理想，因此土壤細顆粒的分離及細粒土壤中重金屬的洗脫是現今的研究熱點之一。物理篩分技術能夠將污染物富集到更小體積的介質中，常作為土壤預處理手段與其他修復技術聯用用以降低污染土壤的處理量。

　　目前，我國學者對淋洗技術的研究多集中于淋洗劑的篩選、多元淋洗劑復配及全粒徑污染土壤淋洗條件優化等方面，且多停留于實驗室研究階段，而將篩分技術與化學淋洗聯合修復不同粒徑重金屬污染土壤的研究鮮有報道，關于不同粒徑土壤顆粒淋洗修復效果及其影響因素的研究尚未涉及，砷及重金屬共存的復合污染土壤淋洗修復集成工藝體系的建立仍然缺失。

　　為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種砷和重金屬污染土壤異位分級淋洗修復成套工藝，可針對不同粒徑土壤顆粒開展土壤淋洗修復，同時解決了淋洗液回收、再生及循環利用的難題。

　　1、技術方案是 ：

　　提供了一種砷和重金屬污染土壤異位分級淋洗修復成套工藝，具體包括以下步驟 ：

　　(1) 磁力分選 ：經挖掘、破碎后的土壤投放至干式磁選機中，根據磁化率的不同提取并回收含磁性的目標金屬 ；

　　(2) 動力篩分 ：磁力分選后剩余土壤直接送入多級高頻振動篩，篩分成石塊石礫、粗顆粒土壤、細顆粒土壤三個粒級 ；

　　(3) 清水沖洗 ：篩分得到的石塊石礫上附著的污染物含量較少，經清水沖洗后直接作為建筑材料使用 ；

　　(4) 粗粒土壤淋洗 ：粒徑較大的土壤粗顆粒投放至一級淋洗攪拌設備中，通過電機帶動攪拌槳對土壤顆粒與淋洗液進行機械攪拌，使其充分混合并反應 ；

　　(5) 細粒土壤淋洗 ：粒徑較小的土壤細顆粒進入二級淋洗攪拌設備，洗滌過程如步驟 (4) 所述 ；

　　(6) 固液分離 ：淋洗攪拌處理后的泥漿經泥漿泵抽提至多級旋分裝置進行固液分離 ；

　　(7) 廢液處理 ：經水力旋流器溢流出得到淋洗廢液依次通過混凝池、沉淀池、砂濾池，對其進行絮凝沉淀及雜質濾除處理，后經由活性炭吸附柱凈化后置于貯存池中儲存待用 ；

　　(8) 淋洗劑再生 ：在淋洗劑調節槽內調節處理后的淋洗劑濃度、pH 等主要參數進行淋洗劑再生并回用 ；

　　(9) 污泥處置 ：經水力旋流器沉砂得到的泥漿經由泥漿泵抽提至泥水分離裝置進行脫水處理，并通過添加穩定化劑對土壤中的重金屬進行固定。

　　進一步地，所述步驟 (1) 中提取并回收的目標金屬為鋅、鎳、鐵、錳或者貴重金屬中的一種或幾種。

　　進一步地，所述步驟 (2) 中多級高頻振動篩將污染土壤篩分成三級，一級篩網去除大于 2mm 的石塊石礫直接進入清水沖洗桶，二級篩網去除 0.25-2mm 的粗顆粒土壤，二級篩網篩下物為小于 0.25mm 的洗顆粒土壤，0.25-2mm 及小于 0.25mm 的土壤顆粒分別進入步驟 (4) 和 (5) 中洗滌，根據不同粒徑土壤顆粒最佳淋洗方式開展土壤淋洗修復。

　　進一步地，所述步驟 (4) 淋洗攪拌設備中淋洗劑與污染土壤的液固比為 4-10 ：1。

　　進一步地，所述步驟 (4)、(5) 中的淋洗攪拌設備中設有攪拌槳，由電機控制其轉速及時間，具體地，攪拌槳轉速為 30-45rmp，攪拌時間為 30-40min，淋洗設備中淋洗溫度、攪拌速率及淋洗時間等參數均可調節，有利于淋洗工藝的調整。

　　進一步地，所述步驟 (7) 中經泥水分離出的淋洗廢液進入混凝池，通過攪拌裝置及池底曝氣裝置使反應更加充分，再進入沉淀池中沉淀 30min 左右后自上而下排至砂濾池去除雜質，處理后的液體以自流式方式經過活性炭吸附柱進行二次處理。

　　進一步地，所述步驟 (8) 中調節淋洗液 pH 的試劑選用鹽酸或氫氧化鈉溶液。

　　2、本發明與現有技術相比的優點在于 ：

　　本發明針對重金屬污染場地不同粒徑土壤的修復治理，具有操作簡單、易于實現、可控性強、適用范圍廣、處理效率高、資源節約等特點，同時解決了淋洗液再生及循環利用的難題，且提取及回收的土壤重金屬可供后續資源化利用，可用于污染場地土壤的工程修復。

　　3、附圖說明

　　圖 1 為本發明一種砷和重金屬污染土壤異位分級淋洗修復成套工藝流程圖 ；

　　圖 2 為處理后土壤中重金屬的去除效率。