本發(fā)明涉及一種土壤淋洗修復(fù)系統(tǒng)及方法，屬于土壤重金屬污染治理領(lǐng)域，具體涉及一種重金屬污染土壤淋洗修復(fù)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

土壤污染是由于具有生理毒性的物質(zhì)或過量的植物營(yíng)養(yǎng)元素進(jìn)入土壤而導(dǎo)致土壤性質(zhì)惡化和植物生理功能失調(diào)的現(xiàn)象。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，粗放型的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式導(dǎo)致土壤污染狀況嚴(yán)重惡化。根據(jù)2014年全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)，我國(guó)16.1％的國(guó)土面積受到污染，19.4％的耕地受到污染，約三分之一受調(diào)查的工業(yè)場(chǎng)地受到污染。土壤污染類型以重金屬污染為主，有機(jī)物污染次之，復(fù)合型污染比重較小。導(dǎo)致土壤污染的重金屬主要包括鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅和鎳，調(diào)查公報(bào)顯示這些重金屬點(diǎn)位超標(biāo)率分別為7.0％、1.6％、2.7％、2.1％、1.5％、1.1％、0.9％、4.8％，由于土壤中重金屬具有隱蔽性、累積性、滯后性且毒性較強(qiáng)和易被生物吸收的特點(diǎn)，因此針對(duì)土壤重金屬污染修復(fù)工作刻不容緩。

重金屬污染土壤的修復(fù)主要有三種方法。第一種是對(duì)污染土壤進(jìn)行安全填埋處置，這種方式占地面積較大。第二種是對(duì)污染土壤進(jìn)行固化穩(wěn)定化，使活化態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定態(tài)，降低其在土壤中的遷移性、生物可利用性。這種途徑可以降低土壤中重金屬的毒害，但隨著環(huán)境因子的改變，重金屬固化穩(wěn)定化的過程有可能逆向進(jìn)行，導(dǎo)致修復(fù)不徹底。第三種是去除土壤中的重金屬。植物修復(fù)可以實(shí)現(xiàn)重金屬的清除，國(guó)內(nèi)對(duì)植物修復(fù)技術(shù)研究也較多，但對(duì)于有些高濃度重金屬污染的土壤，如不進(jìn)行前處理降低重金屬的濃度和毒性，植物修復(fù)通常是不可行的。而淋洗技術(shù)能夠高效、無二次風(fēng)險(xiǎn)、徹底地去除污染土壤中的重金屬，既可單獨(dú)修復(fù)小面積的重金屬污染土壤，也可作為前處理技術(shù)與其他修復(fù)方法聯(lián)合應(yīng)用，得到越來越廣泛的應(yīng)用。

土壤淋洗技術(shù)根據(jù)處理方式不同分為原位淋洗和異位淋洗。原位淋洗法是直接將淋洗劑注入土壤中，在下游將淋洗液抽提出土壤表面，然后對(duì)淋洗液進(jìn)行處理，如此持續(xù)進(jìn)行，直到土壤環(huán)境質(zhì)量達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。異位淋洗是將污染土壤挖掘出，投入淋洗設(shè)備中，采用淋洗液清洗去除或轉(zhuǎn)移濃縮土壤中的污染物，最后處理含污染物的淋洗液或減量后的濃縮泥餅。該技術(shù)可用于重金屬污染土壤以及多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、有機(jī)氯農(nóng)藥等持久性有機(jī)污染土壤的修復(fù)治理。

盡管土壤淋洗法具有長(zhǎng)效性、易操作性和高滲透性等優(yōu)點(diǎn)，但是也存在2個(gè)主要缺點(diǎn)：一是淋洗法需要消耗大量的水來配制淋洗液；二是大量淋出液需要處理。淋出液中富含重金屬與淋洗劑的絡(luò)合物，如果沒有得到妥善處理，會(huì)對(duì)地下水存在污染風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要目的是解決現(xiàn)有土壤淋洗技術(shù)中存在的重金屬污染處理效率低下及成本高的技術(shù)問題，提供了一種重金屬污染土壤淋洗修復(fù)系統(tǒng)及方法。本發(fā)明通過淋洗劑將重金屬從土壤中轉(zhuǎn)移到淋洗液中，再利用磁性介質(zhì)作為吸附材料，快速吸附淋洗液中的各種金屬離子，使得難以修復(fù)的重金屬污染土壤得到迅速恢復(fù)。磁性介質(zhì)在強(qiáng)磁場(chǎng)的作用下被吸附到三維順磁金屬鏈網(wǎng)中，通過金屬鏈網(wǎng)的機(jī)械傳動(dòng)將磁介質(zhì)帶出并回收，提高磁種的利用率，降低修復(fù)成本。

本發(fā)明的上述目的主要是通過下述技術(shù)方案得以解決：

一種重金屬污染土壤淋洗修復(fù)系統(tǒng)，包括：依次相連的土壤破碎系統(tǒng)、土壤泥砂石分離系統(tǒng)、超導(dǎo)磁分離系統(tǒng)、污泥脫水系統(tǒng)及回用水深化處理系統(tǒng)。

優(yōu)化的，上述的一種重金屬污染土壤淋洗修復(fù)系統(tǒng)，所述土壤破碎系統(tǒng)包括：土壤存儲(chǔ)料倉、土壤破碎機(jī)及皮帶機(jī)順次連接組成。

所述土壤泥砂石分離系統(tǒng)包括：依次連接的圓筒回轉(zhuǎn)篩、泥水混合攪拌池、水力旋流器、脫水篩；所述圓筒回轉(zhuǎn)篩的進(jìn)口與皮帶機(jī)相連，其細(xì)料出口連接泥水混合攪拌池，粗料出口連接滾筒洗石機(jī)，滾筒洗石機(jī)粗料出口端與皮帶機(jī)相連，滾筒洗石機(jī)底部設(shè)置的泥水收集槽出水端與脫水篩進(jìn)料口相連。

所述超導(dǎo)磁分離系統(tǒng)包括：進(jìn)口與水力旋流器輕介質(zhì)出口端、脫水篩出水端相連的收集罐；所述收集罐連接混合罐；所述混合罐與磁介質(zhì)進(jìn)樣器、磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)相連，所述磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)連接超導(dǎo)磁分離機(jī)。

所述污泥脫水系統(tǒng)包括：順次相連的泥土沉淀池、泥土脫水機(jī)及洗滌用水池，其中泥土沉淀池進(jìn)口端分別與磁分離罐體溢流口和排泥口相連，其出水端與洗滌用水池進(jìn)口端相連，洗滌用水池出口端分別與泥水混合攪拌池和滾筒洗石機(jī)相連。

所述回用水深化處理系統(tǒng)包括：調(diào)節(jié)池、酸儲(chǔ)罐、鐵碳微電解反應(yīng)罐、空壓機(jī)、Fenton反應(yīng)槽、雙氧水儲(chǔ)罐、助凝劑儲(chǔ)罐、混凝沉淀池、污泥脫水機(jī)、回用水存儲(chǔ)池，其中，調(diào)節(jié)池與前端分別與洗滌用水池和酸儲(chǔ)罐相連，其中末端依次連接鐵碳微電解反應(yīng)罐、Fenton反應(yīng)槽、混凝沉淀池、污泥脫水機(jī)和回用水存儲(chǔ)池；其中Fenton反應(yīng)槽和混凝沉淀池進(jìn)口端分別與雙氧水儲(chǔ)存罐和助凝劑儲(chǔ)罐相連；回用水存儲(chǔ)池分別與泥水混合攪拌池和滾筒洗石機(jī)相連，混凝沉淀池上清液出水端與回用水存儲(chǔ)池相連。

優(yōu)化的，上述的一種重金屬污染土壤淋洗修復(fù)系統(tǒng)，所述酸儲(chǔ)罐用于存儲(chǔ)工業(yè)硫酸或鹽酸中的至少一種，所述助凝劑儲(chǔ)罐用于存儲(chǔ)聚丙烯酰胺。

優(yōu)化的，上述的一種重金屬污染土壤淋洗修復(fù)系統(tǒng)，所述磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)包括：旋風(fēng)分離器和真空泵，所述旋風(fēng)分離器進(jìn)氣口端與負(fù)壓喇叭口相連，末端旋風(fēng)分離出氣口端與真空泵和正壓喇叭口順次相連，所述旋風(fēng)分離器出料口處于混合罐上方。

優(yōu)化的，上述的一種重金屬污染土壤淋洗修復(fù)系統(tǒng)，土壤存儲(chǔ)料倉側(cè)壁配備破拱電機(jī)及平板振動(dòng)器，防止下料堵塞；所述土壤破碎機(jī)用于污染土壤及其雜質(zhì)的破碎；所述皮帶機(jī)用于將粉碎后的土壤輸送至圓筒回轉(zhuǎn)篩中。

優(yōu)化的，上述的一種重金屬污染土壤淋洗修復(fù)系統(tǒng)，所述混合罐上設(shè)置有介質(zhì)投放口，所述混合罐的出口與所述超導(dǎo)磁分離機(jī)的進(jìn)液口相連，所述超導(dǎo)磁分離機(jī)位于磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，其內(nèi)部設(shè)置有絞接于動(dòng)輪上的金屬鏈網(wǎng)，所述金屬鏈網(wǎng)至少部分延伸至磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)上相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)空吹喇叭口之間；其中一個(gè)空吹喇叭口為正壓，另一個(gè)空吹喇叭口為負(fù)壓，并且負(fù)壓的空吹喇叭口連接若干個(gè)固氣分離器。

一種污水處理方法，使用上述的系統(tǒng)進(jìn)行污水處理。

因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)通過淋洗劑將重金屬從土壤中轉(zhuǎn)移到淋洗液中，再利用磁性介質(zhì)作為吸附材料，快速吸附淋洗液中的各種金屬離子，使得難以修復(fù)的重金屬污染土壤得到迅速恢復(fù)。

(2)磁性介質(zhì)在強(qiáng)磁場(chǎng)的作用下被吸附到三維順磁金屬鏈網(wǎng)中，通過金屬鏈網(wǎng)的機(jī)械傳動(dòng)將磁介質(zhì)帶出并回收，提高磁種的利用率，降低了修復(fù)成本。

附圖說明

圖1是重金屬污染土壤淋洗修復(fù)系統(tǒng)示意圖；

圖2是重金屬污染土壤淋洗修復(fù)系統(tǒng)的流程圖；

圖3是磁種加入批次對(duì)鉛吸附量及鉛累積去除量的影響；

圖4是磁種加入批次對(duì)砷吸附量及砷累積去除量的影響；

圖中：1-重金屬污染土壤，2-土壤存儲(chǔ)料倉，3-土壤破碎機(jī)，4.1-第一皮帶機(jī)、4.2-第二皮帶機(jī)、4.3-第三皮帶機(jī)、4.4-第四皮帶機(jī)、4.5-第五皮帶機(jī)，5-圓筒回轉(zhuǎn)篩，6-滾筒洗石機(jī)，7-潔凈石子堆放場(chǎng)，8-泥水混合攪拌池，9-水力旋流器，10-脫水篩，11-潔凈砂子堆放場(chǎng)，12-收集罐，13-混合罐，14-磁介質(zhì)進(jìn)樣器，15-超導(dǎo)磁分離機(jī)、15.1-超導(dǎo)體、15.2-磁分離罐體、15.3-金屬鏈網(wǎng)，16-系統(tǒng)控制柜，17-制冷機(jī)，18-磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)、18.1-一級(jí)旋風(fēng)分離器、18.2-二級(jí)旋風(fēng)分離器，19-泥土沉淀池，20-泥土脫水機(jī)，21-潔凈泥土，22-洗滌用水池，23-在線水質(zhì)檢測(cè)儀，24-調(diào)節(jié)池，25-酸儲(chǔ)罐，26-鐵碳微電解反應(yīng)罐，27-空壓機(jī)，28-Fenton反應(yīng)槽，29-雙氧水儲(chǔ)罐，30-助凝劑儲(chǔ)罐，31-混凝沉淀池，32-污泥脫水機(jī)，33-泥餅，34-回用水存儲(chǔ)池；泥水泵P1、泥水泵P2、泥水泵P3、泥水泵P4、泥水泵P6，真空泵P5，污泥泵P7、污泥泵P11，清水泵P8、清水泵P9、清水泵P10、清水泵P12；電磁閥F1、電磁閥F2、電磁閥F3、電磁閥F4。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。

實(shí)施例：

圖1是本實(shí)施例的重金屬污染土壤淋洗修復(fù)處理工藝，包括順次相連的土壤破碎系統(tǒng)、土壤泥砂石分離系統(tǒng)、超導(dǎo)磁分離系統(tǒng)、污泥脫水系統(tǒng)及回用水深化處理系統(tǒng)。

圖2是一種重金屬污染土壤淋洗修復(fù)系統(tǒng)的一個(gè)可選的具體實(shí)施系統(tǒng)設(shè)備流程圖。

其中，土壤破碎系統(tǒng)由土壤存儲(chǔ)料倉2、土壤破碎機(jī)3及第一皮帶機(jī)4.1順次連接組成；

所述土壤泥砂石分離系統(tǒng)包括：圓筒回轉(zhuǎn)篩5、滾筒洗石機(jī)6、泥水混合攪拌池8、水力旋流器9、脫水篩10、第二皮帶機(jī)4.2、第三皮帶機(jī)4.3及第四皮帶機(jī)4.4，其中泥水混合攪拌池8和滾筒洗石機(jī)6進(jìn)口端分別與圓筒回轉(zhuǎn)篩5細(xì)料和粗料出口端連接，滾筒洗石機(jī)6出口端與第四皮帶機(jī)4.4相連，泥水混合攪拌池8、水力旋流器9重料出口端、脫水篩10進(jìn)料口及第五皮帶機(jī)4.5依次連接，脫水篩10出口端與水力旋流器9輕料出口端一并連接到超導(dǎo)磁分離系統(tǒng)中的收集罐12進(jìn)口端，滾筒洗石機(jī)6粗料出口端與脫水篩10進(jìn)料口相連；

所述超導(dǎo)磁分離系統(tǒng)包括收集罐12、混合罐13、磁介質(zhì)進(jìn)樣器14、超導(dǎo)磁分離機(jī)15、系統(tǒng)控制柜16、制冷機(jī)17及磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)18，其中收集罐12、混合罐13、超導(dǎo)磁分離機(jī)15和磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)18順次相連，所述超導(dǎo)磁分離機(jī)15分別與系統(tǒng)控制柜16和制冷機(jī)17相連，收集罐12進(jìn)口端分別與水力旋流器9輕介質(zhì)出口端和脫水篩10出水端相連；所述混合罐13安裝有攪拌葉輪和電機(jī)，所述混合罐13上方設(shè)置有磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)和磁介質(zhì)投放口，所述磁介質(zhì)投放口與磁介質(zhì)進(jìn)樣器14相連；

所述超導(dǎo)磁分離機(jī)15包括超導(dǎo)體15.1、磁分離罐體15.2和金屬鏈網(wǎng)15.3，所述超導(dǎo)體15.1可以拆卸更換，所述超導(dǎo)體15.1包括高溫超導(dǎo)體和低溫超導(dǎo)體，所述磁分離罐體15.2包括進(jìn)液口、溢流口、排泥口和兩個(gè)吹吸喇叭口，所述進(jìn)液口與混合罐13排水口相連，所述溢流口分別與收集罐12和污泥脫水系統(tǒng)中泥土沉淀池19進(jìn)水端相連，所述排泥口與污泥脫水系統(tǒng)中泥土沉淀池19進(jìn)水端相連，所述磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)18包括一級(jí)旋風(fēng)分離器18.1和二級(jí)旋風(fēng)分離器18.2，所述兩個(gè)吹吸喇叭口一個(gè)為正壓，一個(gè)為負(fù)壓，所述一級(jí)旋風(fēng)分離器18.1進(jìn)氣口端與負(fù)壓喇叭口相連，出氣口端與二級(jí)旋風(fēng)分離器18.2進(jìn)氣口、真空泵P5和正壓喇叭口順次相連。

所述污泥脫水系統(tǒng)包括順次相連的泥土沉淀池19、泥土脫水機(jī)20及洗滌用水池22，其中泥土沉淀池19進(jìn)口端分別與磁分離罐體15.2溢流口和排泥口相連，泥土沉淀池19出水端和排泥端分別與洗滌用水池22和污泥濃縮池19進(jìn)口端相連，洗滌用水池22出口端分別與泥水混合攪拌池8和滾筒洗石機(jī)6進(jìn)口端相連；所述洗滌用水池22出水口管道到安裝有在線水質(zhì)檢測(cè)儀23。

所述回用水深化處理系統(tǒng)包括調(diào)節(jié)池24、酸儲(chǔ)罐25、鐵碳微電解反應(yīng)罐26、空壓機(jī)27、Fenton反應(yīng)槽28、雙氧水儲(chǔ)罐29、助凝劑儲(chǔ)罐30、混凝沉淀池31、污泥脫水機(jī)32和回用水存儲(chǔ)池34，其中，調(diào)節(jié)池24前端分別與洗滌用水池22和酸儲(chǔ)罐25相連，其末端依次連接鐵碳微電解反應(yīng)罐26、Fenton反應(yīng)槽28、混凝沉淀池31、污泥脫水機(jī)32和回用水存儲(chǔ)池34；其中Fenton反應(yīng)槽28和混凝沉淀池31進(jìn)口端分別與雙氧水儲(chǔ)存罐29和助凝劑儲(chǔ)罐30相連；回用水存儲(chǔ)池34出口端分別與泥水混合攪拌池8和滾筒洗石機(jī)6相連，混凝沉淀池31上清液出水端與回用水存儲(chǔ)池34進(jìn)口端相連；其中所述酸儲(chǔ)罐25用于存儲(chǔ)工業(yè)硫酸或鹽酸中的至少一種，所述助凝劑儲(chǔ)罐30用于存儲(chǔ)聚丙烯酰胺溶液。

所述土壤存儲(chǔ)料倉2用于重金屬污染土壤的暫存及系統(tǒng)上料，所述料倉側(cè)壁配備破拱電機(jī)及平板振動(dòng)器，防止下料堵塞；所述粉碎機(jī)3用于污染土壤及其雜質(zhì)的破碎；所述皮帶機(jī)4.1用于將粉碎后的土壤輸送至圓筒回轉(zhuǎn)篩中。

所述圓筒回轉(zhuǎn)篩5用于篩分破碎后的土壤，分離出含有大于10mm的粗料和小于10mm的細(xì)料，所述圓筒回轉(zhuǎn)篩5由電機(jī)、減速機(jī)、滾筒裝置、機(jī)架等機(jī)構(gòu)組成，其中滾筒裝置傾斜布置，電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速機(jī)，與滾筒機(jī)構(gòu)連接在一起，驅(qū)動(dòng)滾筒機(jī)構(gòu)繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所述回轉(zhuǎn)篩滾筒裝置通過機(jī)體密封蓋密封，從而保證設(shè)備在工作過程中，有效防止粉塵污染；經(jīng)圓筒回轉(zhuǎn)篩5分離出的粗料通過第三皮帶機(jī)4.3輸送至滾筒洗石機(jī)6，分離出的潔凈石子經(jīng)第四皮帶機(jī)4.4輸送至潔凈石子堆放場(chǎng)7，分離后得到的泥漿經(jīng)滾筒洗石機(jī)6底部集水槽收集后進(jìn)入到脫水篩10中，所述滾筒洗石機(jī)6用于圓筒回轉(zhuǎn)篩5篩分出來的粗料的淋洗，依靠粗料與水流、粗料與設(shè)備內(nèi)壁及粗料相互間的摩擦來實(shí)現(xiàn)粗料與其表面細(xì)顆粒的分離；粒徑小于10mm的細(xì)料經(jīng)第二皮帶機(jī)4.2輸送至泥水混合攪拌池8中，所述泥水混合攪拌池8用于水和細(xì)料混合制備泥水混合物，通過攪拌混合將重金屬從土壤中分離到水中；所述水力旋流器9用于分離泥水中比重較大的細(xì)顆粒物；所述脫水篩10用于分離經(jīng)過水力旋流器處理后得到的細(xì)顆粒物質(zhì)中的水分。

所述收集罐12用于收集脫水篩10出水及旋流分離器9排放出的輕介質(zhì)；所述混合罐13用于收集罐定量來水與磁介質(zhì)混合，所述磁介質(zhì)來自磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)18和磁介質(zhì)進(jìn)樣器14；所述磁介質(zhì)進(jìn)樣器14用于定量的向混合罐中補(bǔ)充磁性介質(zhì)；所述超導(dǎo)磁分離機(jī)15包括超導(dǎo)體15.1、磁分離罐體15.2和金屬鏈網(wǎng)15.3，所述超導(dǎo)體15.1用于向超導(dǎo)磁分離機(jī)15內(nèi)部提供預(yù)定高梯度磁場(chǎng)；所述磁分離罐體15.2用于收集存儲(chǔ)混合有磁性介質(zhì)的泥水；所述金屬鏈網(wǎng)15.3在高梯度磁場(chǎng)中被磁化后能吸附水中的磁性物質(zhì)；所述磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)18用于分離收集金屬鏈網(wǎng)15.3上吸附有重金屬的磁性介質(zhì)；所述一級(jí)旋風(fēng)分離器18.1和二級(jí)旋風(fēng)分離器18.2用于分離氣體中的磁性介質(zhì)，并將分離出的磁性介質(zhì)重新回用到混合罐13中。

所述泥土沉淀池19用于沉淀經(jīng)超導(dǎo)磁分離系統(tǒng)處理后達(dá)標(biāo)排放的泥水以及磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)排放的底泥；所述泥土脫水機(jī)20用于污泥漿的濃縮與脫水；所述洗滌用水池22用于收集污泥沉淀池19的排出的上清液及泥土脫水機(jī)20壓濾出水，并為泥水混合攪拌池8和滾筒洗石機(jī)6提供用水；所述水質(zhì)在線水質(zhì)檢測(cè)儀23用于監(jiān)測(cè)洗滌用水池22中水質(zhì)狀況，所述水質(zhì)狀況包括化學(xué)需氧量(COD)、氨氮、pH及溶解氧。

所述調(diào)節(jié)池24用于調(diào)節(jié)洗滌用水池22排放的不達(dá)標(biāo)廢水的pH值；所述酸儲(chǔ)罐25用于酸液存儲(chǔ)并根據(jù)調(diào)節(jié)池中水質(zhì)和水量狀況，定量的加入酸液進(jìn)行pH調(diào)節(jié)；所述鐵碳微電解反應(yīng)罐26用于處理調(diào)節(jié)池24中排出的酸性廢水，利用Fe和C之間存在1.2V的電極電位差，形成無數(shù)的微電池系統(tǒng)，陽極上產(chǎn)生的大量Fe²⁺被快速氧化成Fe³⁺，形成具有較高吸附絮凝活性的絮凝劑；陰極反應(yīng)產(chǎn)生大量新生態(tài)的羥基，在偏酸性的條件下，這些活性成分均能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使有機(jī)大分子發(fā)生斷鏈降解；所述空壓機(jī)27用于向鐵碳微電解反應(yīng)罐26中通入空氣，加速Fe²⁺的氧化速率；所述Fenton反應(yīng)槽28利用加入的H₂O₂與微電解生成的Fe²⁺反應(yīng)產(chǎn)生的具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基進(jìn)攻有機(jī)分子，進(jìn)一步礦化分解水中未被微電解去除的有機(jī)物；所述雙氧水儲(chǔ)罐29用于H₂O₂存儲(chǔ)并定量的向Fenton反應(yīng)槽28中加入H₂O₂；所述助凝劑儲(chǔ)罐30用于聚丙烯酰胺溶液存儲(chǔ)，并根據(jù)混凝沉淀池31水質(zhì)和水量狀況定量的加入聚丙烯酰胺溶液；所述混凝沉淀池31通過污水與助凝劑聚丙烯酰胺混合，使水中難以沉淀的顆粒能互相聚合形成膠體而沉淀分離；所述污泥脫水機(jī)32用于對(duì)混凝沉淀池31底部排出的污泥進(jìn)行泥水分離；所述回用水存儲(chǔ)池34用于混凝沉淀池31上清液及污泥脫水機(jī)32壓濾出水的收集存儲(chǔ)，并為滾筒洗石機(jī)6和泥水混合攪拌池8提供用水。

采用上述結(jié)構(gòu)后，本實(shí)施例還提供了一種利用上述的系統(tǒng)進(jìn)行重金屬污染土壤淋洗修復(fù)的方法，具體步驟為：

(1)土壤破碎

重金屬污染土壤1存儲(chǔ)在土壤存儲(chǔ)料倉2中，通過設(shè)置在料倉底部的土壤破碎機(jī)3對(duì)大塊土壤進(jìn)行粉碎，破碎后的土壤顆粒經(jīng)第一皮帶機(jī)4.1輸送至圓筒回轉(zhuǎn)篩5中進(jìn)行篩分。

(2)土壤泥砂石分離

破碎后的土壤進(jìn)入到圓筒回轉(zhuǎn)篩中5進(jìn)行篩分，粗物料從圓筒回轉(zhuǎn)篩5下端出料口篩分出來，細(xì)物料從圓筒回轉(zhuǎn)篩中5上端出口分離出來，篩分出來的粗物料經(jīng)第三皮帶機(jī)4.3輸送至滾筒洗石機(jī)6中進(jìn)行沖洗，得到潔凈石子，經(jīng)第四皮帶機(jī)4.4輸送至潔凈石子堆放場(chǎng)7，產(chǎn)生的泥水經(jīng)滾筒洗石機(jī)6底部設(shè)置的泥水收集池進(jìn)行收集后再進(jìn)入到脫水篩10進(jìn)一步分離出小顆粒物；圓筒回轉(zhuǎn)篩5篩分出來的細(xì)料經(jīng)第二皮帶機(jī)4.2輸送至泥水混合攪拌池8中，細(xì)物料與洗滌劑水在泥水混合攪拌池8中充分混合形成泥水混合物溶液，產(chǎn)生的泥水經(jīng)泥水泵P1輸送至水力旋流器9中，泥水中的輕組分進(jìn)入到超導(dǎo)磁分離系統(tǒng)的收集罐12中，泥水中的砂子等重組分經(jīng)水力旋流器9底部出口流出進(jìn)入到脫水篩10進(jìn)行砂水分離，殘留在脫水篩10上部的細(xì)顆粒物經(jīng)第五皮帶機(jī)4.5輸送至潔凈砂子堆放場(chǎng)11。

(3)超導(dǎo)磁分離

水力旋流器9中頂部出來的泥水和脫水篩10經(jīng)泥水泵P2輸送過來的泥水在收集罐12中混合；混合泥水經(jīng)泥水泵P3定量輸送至混合罐13中，根據(jù)混合罐13水量和水質(zhì)狀況，通過磁介質(zhì)進(jìn)樣器14定量的加入磁性介質(zhì)，然后通過混合罐13中的內(nèi)置的攪拌系統(tǒng)，將磁介質(zhì)與泥水充分混合；混合有磁介質(zhì)的泥水經(jīng)泥水泵P4輸送至超導(dǎo)磁分離機(jī)15中，在超導(dǎo)體15.1提供的高梯度磁場(chǎng)作用下，磁分離罐體15.2內(nèi)部的金屬鏈網(wǎng)15.3被磁化后吸附水中的磁性物質(zhì)，隨著金屬鏈網(wǎng)15.3的轉(zhuǎn)動(dòng)，吸附有重金屬的磁種被帶出液面，然后通過磁介質(zhì)提取機(jī)構(gòu)18進(jìn)行回收利用；在真空泵P5作用下，通過設(shè)置在磁分離罐體15.2上的兩個(gè)吹吸喇叭口將磁介質(zhì)從金屬鏈網(wǎng)15.3上分離依次進(jìn)入到一級(jí)旋風(fēng)分離器18.1和二級(jí)旋風(fēng)分離器18.2中進(jìn)行磁種回收，將回收到的磁種又重新加入到混合罐13中進(jìn)行再利用；經(jīng)過超導(dǎo)磁分離機(jī)15處理后的泥水，如果重金屬濃度檢測(cè)超標(biāo)，電磁閥F1開啟且電磁閥F2關(guān)閉，泥水經(jīng)泥水泵P6回流至收集罐中進(jìn)行再處理；反之電磁閥F1開啟且電磁閥F2關(guān)閉，泥水經(jīng)泥水泵P6輸送至泥土沉淀池19中。

(4)污泥脫水

經(jīng)過超導(dǎo)磁分離機(jī)15處理后的重金屬濃度達(dá)標(biāo)污水和超導(dǎo)磁分離機(jī)15中底部排放的污泥一同進(jìn)入到泥土沉淀池19中進(jìn)行泥水分離，泥土沉淀池19上清液進(jìn)入到洗滌用水池22中，底部污泥通過污泥泵P7輸送至泥土脫水機(jī)20進(jìn)行進(jìn)行泥水分離，壓濾后得到潔凈泥土21，壓濾水輸送至洗滌用水池22中，當(dāng)洗滌用水池22中收集的水經(jīng)在線水質(zhì)檢測(cè)儀23檢測(cè)達(dá)標(biāo)時(shí)，電磁閥F3開啟且F4關(guān)閉，清水泵P12關(guān)閉，洗滌用水池22出水經(jīng)清水泵P8回流至泥水混合攪拌池8和滾筒洗石機(jī)6中；反之電磁閥F3關(guān)閉且F4開啟，洗滌用水池22出水經(jīng)清水泵P8輸送至調(diào)節(jié)池24，清水泵P12開啟，回用水存儲(chǔ)池34出水經(jīng)清水泵P12輸送至混合攪拌池8和滾筒洗石機(jī)6中。

(5)回用水深化處理

土壤中游離態(tài)重金屬經(jīng)過超導(dǎo)磁分離機(jī)15處理后大部分被去除，由于土壤中可能存在的溶解態(tài)有毒有害難降解有機(jī)物，這些有機(jī)物單獨(dú)靠超導(dǎo)磁分離難以去除分離，因此在洗滌用水的循環(huán)使用過程中會(huì)導(dǎo)致這些有機(jī)物累積，當(dāng)洗滌用水池22中有機(jī)物濃度超標(biāo)時(shí)，洗滌用水池22出水經(jīng)清水泵P8輸送至調(diào)節(jié)池24，根據(jù)來水水量和水質(zhì)情況，通過酸液儲(chǔ)罐24定量的加入酸液，將溶液pH值調(diào)至3-4，酸性廢水經(jīng)清水泵P9從底部輸送至鐵碳微電解反應(yīng)罐26中，并通過空壓機(jī)27向里鼓入空氣，由于Fe和C之間存在1.2V的電極電位差，因而會(huì)形成無數(shù)的微電池系統(tǒng)，鐵為陽極，炭化鐵為陰極，電極反應(yīng)為：陽極Fe-2e→Fe²⁺，F(xiàn)e²⁺/Fe＝-0.44V；陰極2H⁺+2e→2[H]，H⁺/H₂＝-0.00V，在水中溶解氧作用下，陽極上產(chǎn)生的大量Fe²⁺被快速氧化成Fe³⁺，形成具有較高吸附絮凝活性的絮凝劑；陰極反應(yīng)產(chǎn)生大量新生態(tài)的羥基，在偏酸性的條件下，這些活性成分均能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使有機(jī)大分子發(fā)生斷鏈降解；攜帶有未被氧化的Fe²⁺廢水進(jìn)入到Fenton反應(yīng)槽28中，然后通過雙氧水儲(chǔ)罐29定量加入H₂O₂，使H₂O₂與微電解生成的Fe²⁺構(gòu)成Fenton試劑，反應(yīng)產(chǎn)生的具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基進(jìn)攻有機(jī)分子，進(jìn)一步礦化分解有機(jī)物，而達(dá)到去除有機(jī)物的目的；處理后的水經(jīng)清水泵P10輸送至混凝沉淀池31，通過助凝劑儲(chǔ)罐30定量加入助凝劑加快鐵絮凝體的沉淀分離，混凝沉淀池31上清液輸送至回用水存儲(chǔ)池34中，混凝沉淀池31底部污泥經(jīng)污泥泵P11輸送至污泥脫水機(jī)32進(jìn)行壓濾，得到泥餅33，壓濾水進(jìn)入到回用水存儲(chǔ)池34中，當(dāng)洗滌用水池22水質(zhì)超標(biāo)時(shí)，回用水存儲(chǔ)池34中的水經(jīng)清水泵P12輸送至泥水混合攪拌池8和滾筒洗石機(jī)6中。

針對(duì)本發(fā)明的一種重金屬污染土壤淋洗修復(fù)系統(tǒng)及方法，通過以下工程實(shí)例對(duì)上述實(shí)施效果進(jìn)行分析驗(yàn)證，具體介紹如下：

實(shí)施例1：

湖南某礦山污染場(chǎng)地修復(fù)項(xiàng)目，該場(chǎng)地土壤主要污染物以重金屬鉛和砷為主，需要修復(fù)土壤土方量為41000m³，采用本發(fā)明的重金屬污染土壤淋洗修復(fù)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)，土壤淋洗設(shè)備系統(tǒng)正常負(fù)荷情況下，平均處理量為150m³/h，系統(tǒng)具體運(yùn)行過程如圖2所示。

從土壤存儲(chǔ)料倉2出來的污染土壤經(jīng)過土壤破碎機(jī)3粉碎，破碎后的土壤顆粒經(jīng)第一皮帶機(jī)4.1輸送至圓筒回轉(zhuǎn)篩5中進(jìn)行篩分。

經(jīng)圓筒回轉(zhuǎn)篩5中篩分出的粒徑大于10mm物料經(jīng)第三皮帶機(jī)4.3輸送至滾筒洗石機(jī)6進(jìn)行沖洗，得到的粗料經(jīng)第四皮帶機(jī)4.4輸送至潔凈石子堆放場(chǎng)7，產(chǎn)生的泥水經(jīng)收集后輸送至脫水篩10進(jìn)行篩分；圓筒回轉(zhuǎn)篩5中篩分出的粒徑小于10mm物料經(jīng)第二皮帶機(jī)4.2輸送至泥水混合攪拌池8，通過加水混合攪拌，產(chǎn)生的泥水經(jīng)泥水泵P1輸送至水力旋流器9，得到的重物料從水力旋流器9底部流入到脫水篩10中進(jìn)行粗顆粒物分離，從水力旋流器9上部流出的輕物料和脫水篩10出水一并進(jìn)入到收集罐12。

收集罐12中污水經(jīng)泥水泵P3定量輸送至混合罐13中，然后通過磁介質(zhì)進(jìn)樣器14定量的加入磁性介質(zhì)，磁介質(zhì)在混合罐13中內(nèi)置的攪拌系統(tǒng)作用下與泥水充分混合；混合有磁介質(zhì)的泥水經(jīng)泥水泵P4輸送至超導(dǎo)磁分離機(jī)15中，在超導(dǎo)體15.1產(chǎn)生的高梯度強(qiáng)磁場(chǎng)作用下，超導(dǎo)磁分離機(jī)15中內(nèi)置的可轉(zhuǎn)動(dòng)金屬鏈網(wǎng)15.3將吸附有重金屬的磁性介質(zhì)帶出液面，然后利用空吹喇叭口將磁性介質(zhì)從金屬鏈網(wǎng)15.3上吹出，并進(jìn)入到旋風(fēng)分離器中進(jìn)行固氣分離，得到的磁性介質(zhì)重新加入到混合罐13中進(jìn)行再利用；淋出液中的非磁性大顆粒物沉淀到超導(dǎo)磁分離機(jī)15下部，并定期將沉淀物輸送至泥土沉淀池19中，當(dāng)處理后的泥水中重金屬濃度超標(biāo)時(shí)，泥水重新回流至收集罐12中，反之流入污泥脫水單元中的泥土沉淀池19。

泥土沉淀池19上清液進(jìn)入到洗滌用水池22中，底部污泥通過污泥泵P7輸送至泥土脫水機(jī)20進(jìn)行進(jìn)行泥水分離，壓濾后得到潔凈泥土21，壓濾水輸送至洗滌用水池22中，當(dāng)洗滌用水池22中收集的水經(jīng)在線水質(zhì)檢測(cè)儀23檢測(cè)達(dá)標(biāo)時(shí)，電磁閥F3開啟且F4關(guān)閉，清水泵P12關(guān)閉，洗滌用水池22出水經(jīng)清水泵P8回流至泥水混合攪拌池8和滾筒洗石機(jī)6中；反之電磁閥F3關(guān)閉且F4開啟，洗滌用水池22出水經(jīng)清水泵P8輸送至調(diào)節(jié)池24，清水泵P12開啟，回用水存儲(chǔ)池34出水經(jīng)清水泵P12輸送至混合攪拌池8和滾筒洗石機(jī)6中。

洗滌用水池22中有機(jī)物濃度超標(biāo)時(shí)，洗滌用水池22出水經(jīng)清水泵P8輸送至調(diào)節(jié)池24，根據(jù)來水水量和水質(zhì)情況，通過酸液儲(chǔ)罐24定量的加入酸液，將溶液pH值調(diào)至3-4，酸性廢水經(jīng)清水泵P9從底部輸送至鐵碳微電解反應(yīng)罐26中，并通過空壓機(jī)27向里鼓入空氣，在水中溶解氧作用下，陽極上產(chǎn)生的大量Fe²⁺被快速氧化成Fe³⁺，形成具有較高吸附絮凝活性的絮凝劑；陰極反應(yīng)產(chǎn)生大量新生態(tài)的羥基，在偏酸性的條件下，這些活性成分均能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使有機(jī)大分子發(fā)生斷鏈降解；攜帶有未被氧化的Fe²⁺廢水進(jìn)入到Fenton反應(yīng)槽28中，然后通過雙氧水儲(chǔ)罐29定量加入H₂O₂，使H₂O₂與微電解生成的Fe²⁺構(gòu)成Fenton試劑，反應(yīng)產(chǎn)生的具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基進(jìn)攻有機(jī)分子，進(jìn)一步礦化分解有機(jī)物，而達(dá)到去除有機(jī)物的目的；處理后的水經(jīng)清水泵P10輸送至混凝沉淀池31，通過助凝劑儲(chǔ)罐30定量加入助凝劑加快鐵絮凝體的沉淀分離，混凝沉淀池31上清液輸送至回用水存儲(chǔ)池34中，混凝沉淀池31底部污泥經(jīng)污泥泵P11輸送至污泥脫水機(jī)32進(jìn)行壓濾，得到泥餅33，壓濾水進(jìn)入到回用水存儲(chǔ)池34中，當(dāng)洗滌用水池水質(zhì)超標(biāo)時(shí)，回用水存儲(chǔ)池34中的水經(jīng)清水泵P12輸送至泥水混合攪拌池8和滾筒洗石機(jī)6中。

從圖3和圖4可以看出，隨著磁性介質(zhì)的不斷加入，污染土壤中重金屬鉛和砷累積去除量先升高，后趨于平穩(wěn)，每處理1000m³污染土壤，可以去除的鉛和砷重量分別為1800g和100g；

重金屬污染土壤累積處理量與鉛和砷浸出濃度關(guān)系如表1所示。從表1可以看出，處理前，污染土壤中重金屬鉛和砷的最大浸出濃度分別0.056mg/L、0.041mg/L，經(jīng)過本發(fā)明系統(tǒng)處理后，土壤中重金屬鉛和砷的浸出濃度都遠(yuǎn)低于環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)值0.01mg/L、0.01mg/L，處理結(jié)果完全達(dá)標(biāo)。

表1

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。