最近,由于倾倒铬、铅、镉、硒等有毒重金属元素及其化合物的工业废弃物,有毒金属土壤污染已成为一个棘手的问题,由此衍生的人类饮食问题危害更加严重,而且重金属有毒物质是累积性污染物,在环境及人体中无法消耗,而且因其致癌性,此问题越来越受到重视,以往的处理思路是从原始位置移开,在土壤修复

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重金属污染土壤连续性、低耗能、封闭循环的处理思路

2015-07-31 08:57 来源: 水卫士团队

最近,由于倾倒铬、铅、镉、硒等有毒重金属元素及其化合物的工业废弃物,有毒金属土壤污染已成为一个棘手的问题,由此衍生的人类饮食问题危害更加严重,而且重金属有毒物质是累积性污染物,在环境及人体中无法消耗,而且因其致癌性,此问题越来越受到重视,以往的处理思路是从原始位置移开,在土壤修复系统中清洗,然后回填,或回填其他干净的土壤。

修复系统有两种,一种采用熔融,通过快速冷却封闭有毒有害金属污染物,但消耗大量热能,不适合处理大量有毒金属污染土壤。另一方面,土壤洗涤处理,通过洗涤处理污染土壤,需要很少的热能,这种方法比较适合量大的有毒金属污染土壤。因此,通过在洗涤液中添加螯合剂,处理土壤中的重金属。此方法效果显著。

因此,可以设计一种装置系统,实现重金属污染土壤的连续化处理,并将能耗降到最低。

如图,此为框架图,是整套技术原创思路,闪光点是根据电镀行业的生产线,实现连续性重金属污染土壤的修复!

以上为土壤净化系统S,组成部分为:土壤修复单元A、小直径粒子回收B、洗净液再生系统C及清洁系统D。

土壤修复单元A,是通过添加含有螯合剂的洗涤液,去除土壤中的有毒重金属,净化土壤。

土壤通过系统A,对碎片或各种粒径的沉积物进行清洗,例如:石(粒度:75毫米以上),砾石(粒径:2〜75毫米),沙(粒度:0.075〜2毫米),淤泥(颗粒尺寸:0.005〜0.075毫米),粘土(粒径:0.005毫米或更少)等。

在这个过程中,铬、铅、镉、硒、汞、砷等重金属化合物得到去除。在螯合剂的选择上,可以选择:例如,EDTA(乙二胺四乙酸),或HIDS(3-羟基-2,2'-亚氨基二琥珀酸)具有生物降解性,IDS(2,2'-亚氨基二琥珀酸),MGDA(甲基甘氨酸二乙酸),EDDS(乙二胺乙酸)或GLDA的钠盐(L-谷氨酸二乙酸),和类似物。

这样土壤中大直径的颗粒如石材,砾石,碎片等,重金属被去除,分离出来作为混凝土或类似物,或倾倒。小直径的颗粒,如沙,淤泥,粘土等通过筛分和洗涤液分离。

小直径的颗粒回收B,主要是将含有小直径颗粒的污泥和清洗液进行分离,通过脱水系统及两级过滤系统,将小颗粒和沉淀物中的洗涤液洗净,剩余的干净小直径颗粒可以用作植物的栽培土壤,其中,在一次过滤后,加入系统D的洗净水,二次冲洗后再进入二次过滤系统。

洗净液再生系统C,在这个过程中已捕获的重金属从螯合剂中释放出来,被吸附在固体吸附剂上,重金属从洗涤液中回收,洗涤液被再生,再生的洗涤液可以回流至土壤修复系统A。

因此,含有螯合剂的洗涤液,再生后,在系统中循环利用,最大化降低成本,但是还是需要补充少量的螯合剂,系统中难免会有侵蚀。

固相吸附剂的络合能力要比螯合剂的络合能力高,这样可以通过配位键将重金属从螯合剂中转移到故乡吸附剂中。螯合剂,如:使用EDTA(乙二胺四乙酸)作为螯合剂,10毫/升的EDTA水溶液,具有很强的结合力可几乎100%回收金属离子。

固相吸附剂,可以是携带环状分子的硅胶或树脂载流子,可以通过修改螯合配体获得。当环状分子和螯合剂同时存在时,发生多点相互作用,如氢键,金属离子可以选择性通过环状分子发生强化学键。

这种固相吸附剂饱和后,需要用酸液进行再生。

在清洗单元D,二次清洗大直径颗粒的的水和土壤修复系统A的水同时进入清洗单元D,进行再次过滤、吸附,最后出来清洁水,这些水可以回流到系统中,循环封闭,只需补充损失量。

接下来,详细说说这套系统的结构和功能及实施思路

1、清洗槽1构造及轨道规划(技术控)

图1中,土壤修复系统A,在容器1中含有一种螯合剂。容器2为清洗槽,图中装置3为土壤输送装置,也就是图2,看出来了没,是不是和电镀行业的生产线很像,这就是创新原点。

详细说一下装置3:多个装满土壤的容器,在箭头P所指的方向连续输送土壤,浸没在螯合剂的清洗槽1中,然后水平输送,再浸没在清洗槽2中。

其中水槽的优选深度是土壤容器的2-3倍的高度。

螯合剂清洗槽的纵向尺寸,取决于土壤容器的输送速度,横向尺寸取决于螯合物能够完全去除重金属的浸泡时间,其中浸泡时间取决于重金属的类型及浓度及螯合剂流体状态下的雷诺指数,只要综合计算,可以实现重金属的完全去除。

在清洗槽中,系统C再生的洗涤液要不停连续供给,可以从清洗槽的后端附近实施,预定的流速可以设定平均的进料速度。

2、清洗槽2构造及轨道规划(技术控)

经过清洗槽1的处理后,进入清洗槽2,细心点的都可以发现清洗槽1和清洗槽2的不同之处,这里我就不多讲了!

3、土壤装载容器构造及目数选择(技术控)

说说土壤容器,土壤容器可以采用盒型或平行六面体型,框架采用10(帧)的骨架,可以是金属丝网或塑料网形成的筛网。其他细节就不多说了,很简单的思路。

筛网目的在于筛分出大直径离子和小直径粒子,目数可以采用小直径颗粒的最大颗粒最小直径或大直经颗粒的最小颗粒最大直径作为优选设置,例如:石(粒度:75毫米以上),砾石(粒径:2〜75毫米),沙(粒度:0.075〜2毫米)和淤泥(颗粒尺寸:0.005〜0.075毫米),一个大直径的颗粒,包括沙石,分离成含有沙子和淤泥小直径的颗粒,可以使用目筛为2mm(10目)。

顺便说一下,大直径颗粒,例如粒度2mm以上时,干燥后,使用筛分装置,可以筛分石头或砾石。同时2mm直径的小直径颗粒同时被干燥。

原标题:【原创】重金属污染土壤连续性、低耗能、封闭循环的处理技术思路

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