用于铬渣污染土壤治理的脉冲耦合场处理设备及工艺制造技术

本发明专利技术公开一种用于铬渣污染土壤治理的脉冲耦合场处理设备及工艺，属于固体废物处理技术领域。包括反应器主体、电场系统、超声波系统、螺旋推送器和过滤层，电场系统包括电源和电场发生器，超声波系统包括超声波发生器和超声波振板，电源和超声波发生器设置在反应器主体外部，电场发生器和超声波振板设置在反应器主体中，螺旋推送器设置于反应器主体的中下部，协助土壤向前运动，过滤层设置于反应器主体的出料端，实现淋洗后上清液的过滤与排出。本发明专利技术能够对铬渣污染的土壤实施淋洗修复，在淋洗的同时，借助脉冲耦合场对淋洗后的污染物离子进行快速层析，快速排出，实现土壤无害化治理。治理。治理。

【技术实现步骤摘要】
用于铬渣污染土壤治理的脉冲耦合场处理设备及工艺


[0001]本专利技术涉及固体废物处理领域，具体为一种用于铬渣污染土壤治理的脉冲耦合场处理设备及工艺。

技术介绍

[0002]铬渣是一类典型的环境污染物，土壤受到铬渣污染后，其中的Cr(VI)易被生物吸收，毒性很大，有很强的致癌作用，必须予以严格去除。近年来治理铬污染采用的方法包括化学法、生物法、物理法等，但去除率并不理想，而且会带来二次污染、土壤板结硬化等负面问题。土壤中Cr的存在形式主要有二种价态形式：Cr(III)和Cr(VI)，其中的Cr(III)一般认为是对人体无害。因此将Cr(VI)转化为Cr(III)，并从土壤中淋洗去除是较好的技术路线。影响土壤中Cr赋存形态的因素包括：pH、ORP、有机质、Cr的赋存形态、无机离子等。土壤对Cr(VI)的吸附效应与土壤构成性质相关。腐殖酸等有机质对Cr的去除也有影响。在土壤中构建有利于Cr(VI)向Cr(III)转化的化学体系，并促进Cr(III)、Cr(VI)从固相迁移至液相，是铬渣污染治理的关键。在低渗透系数土壤中，离子迁移困难，这也是制约土壤重金属淋洗工艺发展的瓶颈之一。借助电场、超声波场对土壤修复工艺进行强化，是很有发展前景的思路。
[0003]因此，如何提供一种用于铬渣污染土壤治理的脉冲耦合场处理设备及工艺，成为本领域人员需要考虑的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种用于铬渣污染土壤治理的脉冲耦合场处理设备及工艺，能够对铬渣污染的土壤实施淋洗修复，在淋洗的同时，借助脉冲耦合场对淋洗后的污染物离子进行快速层析，快速排出，实现土壤无害化治理。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种用于铬渣污染土壤治理的脉冲耦合场处理设备，包括反应器主体、电场系统、超声波系统、螺旋推送器和过滤层，所述电场系统包括电源和电场发生器，所述电源和电场发生器电连接，所述超声波系统包括超声波发生器和超声波振板，所述超声波发生器和超声波振板电连接，所述电源和超声波发生器设置在反应器主体外部，所述电场发生器和超声波振板设置在反应器主体中，所述螺旋推送器设置于反应器主体的中下部，协助土壤向前运动，所述过滤层设置于反应器主体的出料端，实现淋洗后上清液的过滤与排出。
[0007]进一步的，所述反应器主体的顶部为平面，所述反应器主体的底部为倾斜面，所述反应器主体的进料端深度400～500mm，所述反应器主体的出料端深度600～700mm，所述反应器主体的进料端上部设置有土壤进料口，所述反应器主体的进料端下部设置有淋洗液进液口，所述反应器主体的出料端上部设置有出水口，所述反应器主体的出料端下部设置有土壤出料口。
[0008]进一步的，所述电场发生器包括阴极和阳极，所述电场发生器在反应器主体内左
右两组布置，所述阴极、阳极为上下两层布设，所述阴极以水平方式布设；所述阳极平行于反应器底部布设，进料端上下两层电极的垂直距离为260～290mm，出料端上下两层电极的垂直距离为380～410mm，同一层电极之间的横向距离为1.2～1.6m。
[0009]进一步的，所述阴极为石墨电极，所述阳极为不锈钢管电极，电极直径为15～20mm，电场强度5～20V/cm，电压100～200V，在每个循环周期内，电场强度以阶梯式递增。
[0010]进一步的，每个所述循环周期为3min，在一个循环周期内电场强度由5V/cm逐渐均匀增至20V/cm，在循环周期的终点，电场强度突降为5V/cm，然后再开始下一个循环周期。
[0011]进一步的，所述超声波振板设置在反应器主体内部距离反应器主体底端200mm处，所述超声波振板平行于反应器主体底部，所述超声波振板为中空箱体式结构，所述超声波振板采用铝铁合金材料制成。
[0012]进一步的，还包括制冷系统，所述制冷系统包括制冷压缩机、冷凝器、毛细管和制冷盘管，所述制冷压缩机、冷凝器、毛细管设置于反应器主体外部，所述制冷盘管设置于超声波振板内部，所述制冷压缩机依次与冷凝器、毛细管、制冷盘管管路连接。
[0013]进一步的，所述过滤层以水平向上20
°
的角度倾斜安装于反应器主体的末端上部区域，所述过滤层包括钢板筛网、尼龙滤布和砾石层，所述钢板筛网、砾石层和尼龙滤布依次堆叠布置。
[0014]一种采用铬渣污染土壤治理的脉冲耦合场处理设备的处理工艺，包括以下步骤：
[0015]S01.将待处理的土壤从位于反应器主体上部的土壤进料口投加进入反应器中；
[0016]S02.将淋洗液从位于反应器主体进料端下部的淋洗液进液口在压力条件下输送进入反应器；
[0017]S03.淋洗液使土壤液化，促进土壤向前移动，同时开启设置在反应器主体中下部的螺旋推送器，协助土壤向前运动；
[0018]S04.电场系统在反应器主体中形成的电场为脉冲递增式直流电场，超声波系统采用的超声波为高频脉冲超声波，电场系统和超声波系统在反应器主体中形成的电场、超声波场经耦合形成脉冲耦合场，在淋洗液流经土壤的过程中，受到电场与超声波场的耦合作用，土壤中的铬离子发生化学反应以及电解效应，同时由阳极端向阴极端方向迁移；
[0019]S05.超声波振板附近的土壤颗粒、水分以及淋洗液在制冷系统的作用下，受到冷冻，同时在电场作用下，间歇地受热解冻，形成间歇式的“冷冻—融化—冷冻”的循环过程；
[0020]S06.由于出水口位于设备末端上部，处于下层的Cr(VI)在反应器内会停留较长的时间，持续进行反应，在淋洗液、电场、超声波场的耦合作用下，逐渐转化成Cr(III)，游离的重金属离子逐渐向上层与阴极端迁移；
[0021]S07.土壤中的各类离子逐渐实现竖向分层，下层以Cr(VI)离子及其化合物为主，上层以Cr(III)离子及其化合物为主；
[0022]S08.淋洗液反应后形成的上清液通过反应器主体出料端上部的过滤层实现过滤并从排水口排出，处理后的土壤中只含对环境无害的Cr(III)，处理后的土壤由修复后土壤出料口排出。
[0023]进一步的，土壤中各类离子从下至上竖向分层的结果为：
[0024]最下层以及阳极端附近主要是残渣态Cr(VI)以及黏土矿物颗粒；
[0025]其上的土层中主要是有机质结合态、铁锰结合态、硫化物结合态的Cr(VI)；
[0026]再上层的土壤中主要是碳酸盐结合态Cr(III)与Cr(VI)、腐殖酸结合态Cr(III)与Cr(VI)；
[0027]再上层的土壤中主要是交换态与水溶态Cr(III)离子；
[0028]超出土壤沉淀层的上清液中主要是水溶态Cr(III)离子。
[0029]本专利技术的有益效果为，本专利技术结构简单，对于不同性质、不同结构的土壤、不同赋存状态的Cr污染物，通过调整本专利技术的“电场、超声波场、冻融系统”的运行参数，可以在土壤中构建最佳的电解与冷热协同体系，形成优化的电场干涉下的氧化还原缓冲系统，解决低渗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于铬渣污染土壤治理的脉冲耦合场处理设备，其特征在于，包括反应器主体、电场系统、超声波系统、螺旋推送器和过滤层，所述电场系统包括电源和电场发生器，所述电源和电场发生器电连接，所述超声波系统包括超声波发生器和超声波振板，所述超声波发生器和超声波振板电连接，所述电源和超声波发生器设置在反应器主体外部，所述电场发生器和超声波振板设置在反应器主体中，所述螺旋推送器设置于反应器主体的中下部，协助土壤向前运动，所述过滤层设置于反应器主体的出料端，实现淋洗后上清液的过滤与排出。2.根据权利要求1所述的一种用于铬渣污染土壤治理的脉冲耦合场处理设备，其特征在于，所述反应器主体的顶部为平面，所述反应器主体的底部为倾斜面，所述反应器主体的进料端深度400～500mm，所述反应器主体的出料端深度600～700mm，所述反应器主体的进料端上部设置有土壤进料口，所述反应器主体的进料端下部设置有淋洗液进液口，所述反应器主体的出料端上部设置有出水口，所述反应器主体的出料端下部设置有土壤出料口。3.根据权利要求1所述的一种用于铬渣污染土壤治理的脉冲耦合场处理设备，其特征在于，所述电场发生器包括阴极和阳极，所述电场发生器在反应器主体内左右两组布置，所述阴极、阳极为上下两层布设，所述阴极以水平方式布设；所述阳极平行于反应器底部布设，进料端上下两层电极的垂直距离为260～290mm，出料端上下两层电极的垂直距离为380～410mm，同一层电极之间的横向距离为1.2～1.6m。4.根据权利要求3所述的一种用于铬渣污染土壤治理的脉冲耦合场处理设备，其特征在于，所述阴极为石墨电极，所述阳极为不锈钢管电极，电极直径为15～20mm，电场强度5～20V/cm，电压100～200V，在每个循环周期内，电场强度以阶梯式递增。5.根据权利要求4所述的一种用于铬渣污染土壤治理的脉冲耦合场处理设备，其特征在于，每个所述循环周期为3min，在一个循环周期内电场强度由5V/cm逐渐均匀增至20V/cm，在循环周期的终点，电场强度突降为5V/cm，然后再开始下一个循环周期。6.根据权利要求1所述的一种用于铬渣污染土壤治理的脉冲耦合场处理设备，其特征在于，所述超声波振板设置在反应器主体内部距离反应器主体底端200mm处，所述超声波振板平行于反应器主体底部，所述超声波振板为中空箱体式结构，所述超声波振板采用铝铁合金材料制成。7.根据权利要求1所述的一种用于铬渣污染土壤治理的脉冲耦合场处理设备，其特征在于，还包括制冷系统，所述制冷系统包括制冷压缩机、冷凝器、毛细管和制冷盘管，所述制冷压缩机、冷凝器、毛细管设置于反应器主体外部，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张弛，田原暢，王广志，麦学耘，张盛斌，
申请(专利权)人：万创青绿北京环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：