[发明专利]内循环流化床土壤重金属洗脱装置

说明书

技术领域

本发明专利属于重金属污染土壤化学修复技术领域，具体涉及一种内循环流化床土壤重金属洗脱装置，尤其适用于重度重金属污染土壤的异位修复。

背景技术

土壤是人类赖以生存的自然环境和农业生产的重要基础。自20世纪20年代以来，由于工业的发展，金属的产量明显增加，由此产生的重金属环境污染问题也随之出现，许多国家开始面临着土壤污染严重阻碍农业生产的问题。据报道，我国受重金属污染的耕地已达3亿亩，且重金属污染已出现工业向农业转移、城区向农村转移、地表向地下转移、上游向下游转移，从水土污染向食品链转移，由污染逐步积累进入污染突发性、连锁性、区域性爆发的态势。因此，寻求经济高效的土壤重金属污染治理技术迫在眉睫。

目前，土壤重金属污染的修复方法主要有物理修复、化学修复和生物修复等方法。与其他修复方法相比，化学修复方法具有治理效果稳定、周期短、治理彻底等优点，尤其适用于重度污染土壤的快速治理。专利文献CN102225425A “一种修复重金属污染土壤的淋洗方法”报道了一种重金属污染土壤的化学修复方法，然而，该方法还停留在在实验室阶段；专利文献CN101704017A“从土壤中萃取重金属离子的方法及其装置”提出了一种针对镉、铬、铜、汞、铅等元素污染土壤的重金属萃取方法，但该方法同样处于实验室阶段。针对土壤重金属污染集中爆发的现状，开发适应生产需求的土壤重金属洗脱技术非常重要。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷和不足，提出一种与生产技术需求接轨的内循环流化床土壤重金属洗脱装置。该装置可以实现土壤重金属洗脱的连续运行，同时，可以实现土液自动分离，进而回收洗脱后的清洁土壤。

发明专利的技术方案如下：

一种内循环流化床土壤重金属洗脱装置，其特征在于：所述装置由内循环流化床重金属洗脱区和泥液分离区两部分组成，其中，内循环流化床重金属洗脱区由洗脱液入口（1）、受污土壤入口（2）、内循环筒（3）、导流叶轮（4）、传动轴（5）、导流板（6）、电机（7）七部分组成。内循环流化床土壤重金属洗脱装置的泥液分离区是下上折流式结构，分为下向流区和上向流区两部分，深均为3.0米，底部接两个泥斗，泥斗均深0.8米，上向流区域内置两相分离器（10），两相分离器深度为1.5米，经泥液分离区分离后，富含重金属的提取液由泥液分离区上向流区顶部排出，而清洁土壤则收集在泥斗中。内循环流化床重金属洗脱区是内径0.8米、深3.0米的钢砼圆筒结构，圆筒内部靠近底部0.2-1.7米处的中心位置安装内径0.3米、高1.5米的内循环筒（3），同时，内循环筒（3）内中心线位置安装传动轴（5）、导流叶轮（4），并将传动轴（5）顶端与电机（7）相连；在钢砼结构圆筒底部预埋两个直径50mm的U-PVC管分别作为洗脱液入口（1）和受污土壤入口（2）。内循环流化床重金属洗脱区的导流板（6）直径为300mm，可安装在内循环筒正上方20cm和钢砼圆筒结构顶部两个位置，分别实现土壤重金属流化洗脱和沉积土壤排出两个功能。

本发明专利的主要优点如下：（1）、实现了土壤重金属洗脱的连续运行，且洗脱时间、单位时间土壤洗脱量均可以通过受污土壤加入量调节，可满足不同污染类型土壤重金属快速洗脱的操作条件要求；（2）、装置整体实现了土液自动分离，方便了清洁土壤的回收和富含重金属洗液的后续集中处理；（3）、内循环流化床的设置强化了土壤颗粒的摩擦碰撞和土液混合程度，提高了重金属清洗效率。

附图说明

图1是该装置的整体示意图；图2是装置A-A剖面图。

图中：1—洗脱液入口；2—受污土壤入口；3—内循环筒；4—导流叶轮；5—传动轴；6—导流板；7—电机；8—泥斗Ⅰ；9—泥斗Ⅱ；10—两相分离器。

具体实施方式

参见图1-图2，该装置由内循环流化床重金属洗脱区和泥液分离区两部分组成，其中，泥液分离区由下向流区和上向流区两部分组成；内循环流化床重金属洗脱区由洗脱液入口（1）、受污土壤入口（2）、内循环筒（3）、导流叶轮（4）、传动轴（5）、导流板（6）、电机（7）七部分组成，泥液分离区由泥斗Ⅰ（8）、泥斗Ⅱ（9）和两相分离器组成。首先，加工一内径0.8米、深3.0米的钢砼结构圆筒，圆筒内壁做防腐处理，圆筒内部靠近底部0.2-1.7米处的中心位置安装内径0.3米、高1.5米的内循环筒（3），同时，内循环筒（3）内中心线位置安装传动轴（5）、导流叶轮（4），并将传动轴（5）顶端与电机（7）相连；在钢砼结构圆筒底部预埋两个直径50mm的U-PVC管分别作为洗脱液入口（1）和受污土壤入口（2）；导流板（6）为直径300mm的平滑圆弧状结构，装置开始运行阶段，内循环流化床重金属洗脱区底部沉积的土壤较少，导流板（6）安装在内循环筒正上方20cm处，随着运行时间的延长，内循环流化床重金属洗脱区底部沉积的土壤逐渐增多，此时将导流板（6）安装于钢砼结构圆筒顶部10cm处，将沉积的土壤排出，之后再将导流板（6）重新安装在内循环筒正上方20cm处。其次，泥液分离区是与内循环流化床重金属洗脱区毗邻的下上折流式结构，深3.0米，底部接两个泥斗，泥斗均深0.8米；下向流区域边长0.8米，与钢砼结构圆筒共壁；上向流区域内置两相分离器（10），两相分离器深度为1.5米，经泥液分离区两次分离后，富含重金属的提取液由泥液分离区上向流区顶部排出，而清洁土壤则收集在泥斗中。再次，除泥液分离区下向流部分与钢砼结构圆筒共用壁外，钢砼结构圆筒和泥液分离区下向流区的其余外壁均升高0.5米，以作为保护性超高。