[发明专利]微波辅助化学淋洗修复重金属污染场地土壤的装置及方法

说明书

本发明公开了微波辅助化学淋洗修复重金属污染场地土壤的装置及方法，该装置包括淋洗剂储槽、高速搅拌土水混合装置、第一提升泵、传动式微波强化反应集成系统、沉淀池、泥水分离系统、淋洗液回收槽、第二提升泵和淋洗液净化再生装置。将原位破碎筛分过的污染土壤、淋洗剂加入到高速搅拌混合装置搅拌均匀后，开启传动式微波反应集成系统，进行微波淋洗，重金属在微波作用下，将会在短时间内从土壤中去除，随着传送带运输，反应完成的泥水混合液直接倒入沉淀池，沉淀池中的上层清液直接进入淋洗液回收槽，沉淀泥浆经过泥水分离系统，分离后的液体进入淋洗液回收槽，土壤修复达标后回填。将回收的淋洗液进行过滤净化、再生和循环再利用。

技术领域

本发明涉及环境保护中的土壤修复装置及方法领域，具体涉及一种微波辅助化学淋洗修复重金属污染场地土壤的装置及方法。

背景技术

随着工业生产规模地不断扩大，产业结构调整地深入推进，大量工业企业被关停并转、破产或搬迁，遗留的重金属污染场地作为城市建设用地被再次开发利用，再加上农业生中大量使用含有重金属的化肥农药以及污水灌溉、污泥农用等，重金属土壤污染面积不断扩大，土壤重金属污染已成为备受关注的全球性环境问题之一。

土壤重金属污染具有长期性、隐蔽性和不可逆性的特点，直接或间接地污染地下水、空气，危害农作物等生物，危及人类的健康和生命。污染土壤修复方法与技术的研究起步于20世纪70年代后期,经过30多年全球范围的研究与应用,得到了快速发展,逐渐形成了物理修复、化学修复、生物修复以及联合修复方法与技术体系。土壤淋洗修复技术是一种物理化学修复技术，可以将污染物从土壤中去除而转移到淋洗液中，从而完成土壤修复。该技术可以实现污染物的减量化和无害化转化。但是传统淋洗修复技术所用修复周期较长，修复效率相对较低，而且对污染土壤的淋洗修复程度不均匀。

那么如何进一步缩短淋洗修复时间，减少修复的周期，是土壤淋洗修复技术的最新研究方向。与传统污染土壤淋洗修复技术相比，微波辅助淋洗修复技术是指整个化学淋洗过程在完全密闭的微波环境中进行，利用微波的能量辅助化学淋洗过程，这不仅可以提高土壤中重金属的淋洗去除率，还可大大缩短淋洗修复时间，提高淋洗效率。近年来，微波作为一种常用的辅助能量，已经被引入到环境样品中的重金属形态分析。专利申请2013100493540：一种微波辅助化学淋洗修复重金属污染场地土壤的方法公开了一种利用淋洗剂EDDS微波辅助化学淋洗铅、锌、镉污染土壤的方法，发现微波辅助化学淋洗相对于传统淋洗修复技术可以对重金属提高10％—50％的修复效率，同时淋洗修复时间由传统的数小时缩短到十分钟左右。Kuo[Kuo C Y,Wu C H,Lo S L.2005.Removal of copper fromindustrial sludge by traditional and microwave acid extraction.Journal ofHazardous Materials.120(1-3):249-256.]研究对比了传统方法与微波作用下不同酸去除工业污泥中的铜的效率，发现在一定功率、作用时间下，微波可以提高酸对污泥中铜的去除率。Xue[Xue J,Wang W,Wang Q H,et al.2010.Removal of heavy metals formunicipal solid waste incineration(MSWI)fly ash by traditional and microwaveacid extraction Journal of Chemical Technology and Biotechnology.85(9):1268-1277].等通过研究提出微波辐射可加速市政固体废物焚烧灰烬中有毒重金属Zn、Pb、Cu、Cr的溶解，缩短处理时间，提高重金属去除效率。国内的土壤淋洗技术近年来也有所发展，但是与国际上还有一定的差距，尚未形成规模化的成套淋洗装置。2014年南京大学刘志超在移动式物理强化土壤修复技术的设备化研究与应用中介绍了一台微波辅助化学淋洗修复重金属污染场地土壤的设备装置，该设备包括依次相连的储水槽和淋洗剂储槽、土水混合和淋洗搅拌设备、高速搅拌与微波强化反应集成系统、沉淀池、泥水分离系统、淋洗液回收槽、淋洗液过滤净化装置和淋洗液再生装置，各装置间以提升泵、不锈钢管或软管连接。并预测该装置可以实现污染土壤重金属的高效去除，但是没有该装置实施的案列。由于该装置设计了两次搅拌混匀装置，能耗高；而且需要微波淋洗装置间歇式运行，自动化程度较低，难以实现修复工程的大规模应用。本发明在该装置基础上做了改进，设计一次搅拌混匀装置，采用传送式微波强化淋洗装置，实现了整套装置自动化运行，快速高效地去除土壤中重金属。