[发明专利]一种修复土壤重金属污染的固化剂专用反应装置及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于固化剂处理及应用领域，具体涉及一种修复土壤重金属污染的固化剂专用反应装置。

背景技术

土壤重金属污染是当前重要的地下水污染源，铅、锌是导致土壤重金属污染的主要因素，一般认为土壤铅锌含量超过0.02mg/L即可能导致土壤重金属污染。土壤铅锌的来源包括外源和内源，在外源污染得到有效控制之后，土壤中易受到环境影响的弱结合态磷、铅结合态磷、有机态磷等活性态磷会随环境条件(如温度、pH、溶解氧、氧化还原电位等)变化而逐步释放到土壤含水层，形成内源污染，导致土壤重金属污染和突发性土壤水质恶化事件。已有研究表明，在苏格兰及英格兰有18.88％的地下水污染来源于土壤的释放，其中弱结合态磷、锌结合态磷、铅结合态磷等活性态磷比例较大，因此有效控制土壤内源释放是土壤重金属污染治理的关键。

土壤污染治理主要有物理、生物、化学等方法，如环保疏浚、生物修复、原位钝化等，环保疏浚可以直接将土壤中污染物去除，但其成本高，难度大且仅适用于10米以下深环境；生物修复技术成本低，但速度慢，主要适合于浅环境；在10m以上的深环境，原位钝化技术是最经济有效的土壤污染治理技术，而且该类型土壤层滞水带水动力较弱，对钝化层的扰动小，可保持良好的钝化效果。

原位钝化技术是利用物理化学方法切断迁移途径，将污染物原位“固定”在土壤中，抑制其向上覆土壤含水层释放。使用钝化剂可以在长时间内吸附、沉淀表层沉积物中的活性铅，同时形成掩蔽层阻止土壤向上覆土壤含水层释放铅，达到长期减少土壤含水层铅含量、控制土壤重金属污染的目的，且处理成本低，操作简单。寻找高效的土壤钝化剂是当前原位钝化技术应用的关键。

目前所用的钝化剂种类主要包括铝盐(如明矾，聚铝)，铁盐(如氯化铁)和钙盐(如碳酸钙)，也包括一些含有铝、铁、钙的粘土矿物。使用铝盐为钝化剂具有高效、稳定等优点，但适合的pH范围在6-8之间，过酸或过碱都会导致磷的释放；铁盐作为钝化剂具有无毒的特点，但容易受到氧化还原条件和pH值变化的影响；钙盐的应用会增加土壤含水层硬度，同时当土壤含水溶液中CO₂含量增加或pH值降低时，碳酸钙和羟基磷灰石的溶解将增加，将吸附的铅释放到土壤含水层。钠基膨润土是一种天然的粘土矿物，主要化学组分是SiO₂、Al₂O₃及铁的氧化物，广泛的存在于地层中，来源广、储量丰富，并具有比表面积大，吸附性能良好等特点，同时层状结构存在如Cu、Mg、Na、K等阳离子，易与其它阳离子交换，具有较好的离子交换性，可以吸附土壤含水层中的重金属离子。钠基膨润土改性制备的钝化剂，具有更强的表面吸附性能，同时由于明矾等改性物的加入，铝在水中发生水解，形成胶状、无定形且具有高凝结性的Al(OH)₃絮状体，强烈吸附PO₄^3-，并逐渐形成稳定态的AlPO₄或羟基磷酸盐[Al(OH)_y(PO4)_z]沉淀而去除土壤含水层中的磷，可有效减少土壤向上覆土壤含水层释放磷，避免了因单纯铝盐对土壤含水层pH值的限定，在广泛的pH值下有效控制磷的释放。铝水解方程如下：

①

②

③

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种修复土壤重金属污染的固化剂专用反应装置，

包括：密封盖1，密封锁2，反应罐3，清理门4，成品存储器5，成品排出电磁阀6，反应尾气排出电磁阀7，反应尾气收集罐8，控制器9，成品液位检测器10；所述密封盖1为半球型结构，半球半径在1.5m～2.5m之间，密封盖1位于反应罐3上方，反应罐3通过密封锁2与密封盖1密封；所述反应罐3侧壁下方设有清理门4，清理门4的把手及底座均为不锈钢材质；所述成品存储器5位于反应罐3下方，成品存储器5与反应罐3贯通连接；所述成品存储器5内侧表面设有成品液位检测器10；所述成品排出电磁阀6设置于成品存储器5下方，成品排出电磁阀6与成品存储器5通过管道贯通连接；所述反应尾气收集罐8位于反应罐3一侧，反应尾气收集罐8与反应罐3通过管道贯通连接，其中管道中部设有反应尾气排出电磁阀7；所述控制器9位于反应罐3一侧；

所述成品排出电磁阀6、反应尾气排出电磁阀7及成品液位检测器10分别通过导线与控制器9控制连接。