[发明专利]高浓度、全循环式土壤、固体废物中污染物的化学淋洗分离方法及其分离系统

说明书

本发明提供了一种高浓度、全循环式土壤、固体废物中污染物的化学淋洗分离方法及其分离系统，其中，该分离方法首先由化学淋洗步骤中的高浓度淋洗液与土壤、固体废物中的污染物发生反应，使土壤、固体废物中的污染物作为溶质溶解于淋洗液中，然后再由逆流漂洗步骤将淋洗后土壤、固体废物中夹杂溶液内作为溶质的污染物通过漂洗液部分置换出来，直至土壤、固体废物中夹杂溶液的污染物浓度等于治理目标浓度后进行排放，达到治理要求。而再生循环步骤在化学淋洗步骤以及逆流漂洗步骤的进行过程中动态启动，使土壤、固体废物在整个污染物处理过程中，保持淋洗液的体积以及淋洗液中污染物的浓度恒定，以实现稳定循环，所述系统可实现上述的淋洗分离方法。

技术领域

本发明公开涉及土壤、固体废物污染治理的技术领域，尤其涉及一种高浓度、全循环式土壤污染物的化学淋洗分离方法及其分离系统。

背景技术

目前，在进行土壤污染物治理时，通常采用化学淋洗法。该方法主要是将含有淋洗剂的淋洗液与待处理的土壤或固体废物相接触，使物料中的污染物与淋洗液中的淋洗剂相互作用，通过解吸、螯合、络合、溶解或萃取等物理、化学过程，使污染物转移到淋洗液中，以实现土壤或固体废物等物料的净化。

然而，现有的化学淋洗方法在进行土壤、固体废物污染治理时，普遍存在二次污染负荷严重以及运行费用过高等问题，导致其在工程领域中不能得到大规模的推广和运用。例如：某种干重质量为10t的土壤，其污染物铅含量为1000mg/kg，修复目标是使土壤中铅含量减少至150mg/kg以下；该土壤实际含水率为21％(为干基含水率，即水与干燥土的质量比，下同)，该种土壤的饱和含水率为52％，饱和含水的土壤采用经济可行的脱水措施后，其含水率可下降至30％。为实现该修复目标，采取现有化学淋洗法进行污染的治理，具体为：采用浓度为0.01～0.1mol/L的EDTA-二钠溶液进行化学淋洗，经过1h左右的螯合反应后，土壤中原存在于固相中的铅被洗脱的效率可达90％，并以铅螯合物的溶质形态进入液相。现有化学淋洗工艺中，液固比参数(淋洗液质量与土壤质量的比值)，对于最终处理效果及废水产量具有决定性的影响，为保障处理效果，现有化学淋洗工艺通常所选择的液固比为2～10(液体与固体质量比)，因此，我们分别按照液固比为2.0、2.85以及5.4三种情况为例，来分析现有化学淋洗法工艺中废水的产生情况：

1)当选择的液固比为2.0时：

向土壤中加入体积量为20m³、浓度为0.01～0.1mol/L的EDTA-二钠溶液进行化学淋洗，经过1h的螯合反应后，土壤中的铅被洗脱的效率为90％，进入淋洗液的铅总量为9kg、浓度为450mg/L；对化学淋洗后的土壤进行固液分离，分离后土壤含水率为30％，含水量为3m³，分离过程形成铅含量7.65kg、浓度450mg/L的洗出液17m³；固液分离后，土壤中残留的固相、未洗脱铅质量为1kg，土壤中残留3m³的淋洗液中螯合态铅质量为1.35kg，固相、液相中总的铅质量为2.35kg，以土壤干重10t计，其总的铅含量为235mg/kg，未达到150mg/kg的修复目标，因此必须至少向化学淋洗后的土壤中再次引入的清水对其漂洗，漂洗后再次固液分离至土壤含水率为30％，此时土壤液相中铅质量降至0.5kg，固相、液相中总的铅质量降至1.5kg，达到150mg/kg的修复目标，同时有0.85kg的螯合态铅进入漂洗过程的洗出液中，形成铅浓度166.67mg/L的洗出液5.1m³。综上，当采用液固比为2.0时，将产生铅浓度450mg/L的洗出液17m³、铅浓度166.67mg/L的洗出液5.1m³，总计洗出液废水量22.1m³。上述废水如果再次用于其它批次的同类土壤化学淋洗，则淋洗后土壤中所残留的溶液污染物浓度将进一步升高，为实现治理目标必须引入更多的清水进行漂洗，并由此而产生更多的洗出液，因此，上述废水的复用难以实现显著减少废水量的目的。

2)当选择的液固比为4.0时：