本發(fā)明涉及土壤再生處理，具體是涉及異位間接熱脫附處理有機(jī)物和重金屬?gòu)?fù)合污染土壤的方法。

背景技術(shù)：

1、有機(jī)物和重金屬?gòu)?fù)合污染土壤是指在同一土壤環(huán)境中，同時(shí)存在有機(jī)物和重金屬兩種或兩種以上種類(lèi)不同、性質(zhì)不同的污染物，并且這些污染物之間會(huì)發(fā)生相互作用或反應(yīng)，從而引發(fā)的污染。這種復(fù)合污染現(xiàn)象在土壤中較為普遍，對(duì)土壤環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)和人類(lèi)健康都產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。

2、首先，有機(jī)物和重金屬的交互作用會(huì)導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)的改變，如ph值、有機(jī)質(zhì)、粒徑分布、碳酸鹽含量、溶解性有機(jī)碳等的顯著變化。其次，復(fù)合污染會(huì)影響土壤微生物活性和生態(tài)功能，破壞土壤生態(tài)平衡。最后，這些污染物會(huì)通過(guò)食物鏈等途徑進(jìn)入人體，對(duì)人類(lèi)健康產(chǎn)生嚴(yán)重影響，如引發(fā)慢性中毒等。

3、針對(duì)有機(jī)物和重金屬?gòu)?fù)合污染土壤，目前的研究主要集中在環(huán)境生態(tài)和環(huán)境毒理方面，以及聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的研究。聯(lián)合修復(fù)技術(shù)相比單一的修復(fù)技術(shù)更加復(fù)雜，因?yàn)閺?fù)合污染體系更加復(fù)雜，污染物與污染物之間、污染物與生物體之間都會(huì)發(fā)生交互作用。其中，化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)是常用的有機(jī)物污染土壤修復(fù)方法之一，但這種方法在去除有機(jī)污染物的同時(shí)可能會(huì)對(duì)土壤中的重金屬環(huán)境行為及其潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)造成影響。

4、異位間接熱脫附技術(shù)通過(guò)間接加熱的方式，將污染土壤加熱至設(shè)定溫度，促使污染物氣化揮發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)污染物與土壤顆粒的分離，這種技術(shù)特別適用于處理高濃度、難降解的有機(jī)污染物，以及重金屬污染土壤，對(duì)于有機(jī)物和重金屬?gòu)?fù)合污染土壤，異位間接熱脫附技術(shù)能夠有效地去除土壤中的污染物，使其達(dá)到再利用的標(biāo)準(zhǔn)。相比傳統(tǒng)的土壤修復(fù)方法，異位間接熱脫附技術(shù)不會(huì)使用化學(xué)品等危險(xiǎn)物質(zhì)，對(duì)環(huán)境和人體的危害較小。同時(shí)，該技術(shù)處理后的土壤可以原地回填或作為綠化、路基土資源化利用，間接經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)較高。異位間接熱脫附技術(shù)可以對(duì)溫度、處理時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行控制，可以根據(jù)不同的污染物進(jìn)行定制化處理，達(dá)到更好的修復(fù)效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了異位間接熱脫附處理有機(jī)物和重金屬?gòu)?fù)合污染土壤的方法來(lái)解決土壤復(fù)合污染的問(wèn)題。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案為：異位間接熱脫附處理有機(jī)物和重金屬?gòu)?fù)合污染土壤的方法，包括以下步驟：

3、s1、污染土壤預(yù)處理

4、將有機(jī)物和重金屬?gòu)?fù)合污染土壤作為待處理土壤，將所述待處理土壤挖出后轉(zhuǎn)運(yùn)至預(yù)處理區(qū)后，剔除待處理土壤中粒徑＞2cm的大石塊，再將所述待處理土壤進(jìn)行篩分破碎至粒徑達(dá)到1~20mm，然后添加占所述待處理土壤重量1~2wt%的生石灰，混合均勻，得到第一混合土壤，并調(diào)節(jié)所述第一混合土壤的含水率至20%以下，得到預(yù)處理后的污染土壤；本技術(shù)處理的有機(jī)物和重金屬?gòu)?fù)合污染土壤對(duì)象污染下限深度在-4m?及以上；

5、s2、異位間接熱脫附處理

6、s2-1、將預(yù)處理后的污染土壤用主傳送帶送至前端設(shè)有電磁除鐵器的喂料傳送帶上，再由喂料傳送帶將預(yù)處理后的污染土壤輸送至進(jìn)料絞龍中，最后通過(guò)傾斜進(jìn)料絞龍中的拋送皮帶機(jī)把預(yù)處理后的污染土壤轉(zhuǎn)移至熱脫附單元的中空螺旋桿的進(jìn)料口上方；

7、s2-2、預(yù)處理后的污染土壤沿中空螺旋桿的進(jìn)料口通入進(jìn)料單元，開(kāi)啟燃燒器對(duì)加熱室外壁加熱升溫，監(jiān)測(cè)加熱室內(nèi)參數(shù)，當(dāng)檢測(cè)數(shù)據(jù)滿(mǎn)足點(diǎn)火條件時(shí)，點(diǎn)火并供給空氣和熱脫附燃料，得到第二混合土壤，在第二混合土壤溫度為640~660℃的條件下異位熱脫附250~260天后，處理完成，得到異位間接熱脫附處理的土壤，同時(shí)得到熱脫附后的氣體，將所述氣體凈化后排出；

8、s2-3、向所述異位間接熱脫附處理后的土壤中噴淋占所述異位間接熱脫附處理后的土壤質(zhì)量7~10%的水后出土，得到高溫土，將所述高溫土從中空螺旋桿的排料口排出；

9、s3、固化/穩(wěn)定化處理

10、對(duì)s2-3排出的土壤中噴淋水至含水率為24~26%，按照1~3wt%添加固化/穩(wěn)定化藥劑，攪拌混勻，攪拌時(shí)間為3~5min，得到第三混合土壤，然后從運(yùn)送至養(yǎng)護(hù)廠進(jìn)行為期7~15天的養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期間及時(shí)補(bǔ)水使得第三混合土壤含水率維持在24~26%，得到處理達(dá)標(biāo)后的土壤，并將處理達(dá)標(biāo)的土壤回填至原挖出的基坑中。

11、說(shuō)明：熱脫附單元運(yùn)行前需利用引風(fēng)機(jī)對(duì)設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行吹掃，以新鮮空氣進(jìn)行置換，保障運(yùn)行安全；引風(fēng)機(jī)布置在熱脫附單元前端，除吹掃功能外，還可向中空螺旋桿火嘴和高溫氧化器火嘴供空氣，滿(mǎn)足燃燒所需的氧氣，并促使加熱溫度均勻；電磁除鐵器的作用是除去經(jīng)預(yù)處理后的污染土壤中的金屬物體，避免金屬物體進(jìn)入到中空螺旋桿中，對(duì)高溫時(shí)的蛟龍?jiān)斐蓳p傷；

12、土壤的理化性質(zhì)對(duì)熱脫附處理效率及結(jié)果有較大的影響，污染土壤在進(jìn)行熱脫附處理之前，需要進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)調(diào)節(jié)土壤水分、土壤粒徑，增加污染土壤的傳熱效率和傳熱面積，確保土壤熱脫附處理穩(wěn)定高效運(yùn)行；先利用異位間接脫附技術(shù)對(duì)污染土壤進(jìn)行處理能夠?qū)⑼寥乐械奈廴疚飶墓滔嘀修D(zhuǎn)移，從而有效地將污染物從土壤中分離出來(lái)，這一過(guò)程可以顯著提高污染物的去除效率，為后續(xù)的固化/穩(wěn)定化處理減輕負(fù)擔(dān)，在后續(xù)的固化/穩(wěn)定化處理過(guò)程中，由于污染物含量較低，因此二次污染的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)相應(yīng)降低，同時(shí)，固化/穩(wěn)定化處理還可以進(jìn)一步確保污染物的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，防止其在環(huán)境中重新釋放，從而將污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害或低毒的物質(zhì)。

13、進(jìn)一步地，s2-1中，喂料傳動(dòng)帶上設(shè)有用于對(duì)進(jìn)料進(jìn)行連續(xù)稱(chēng)重的皮帶秤，且所述皮帶秤與所述主傳送帶電性連接，所述皮帶秤的信號(hào)送至主傳送帶的變頻控制器，通過(guò)所述變頻控制器控制主傳送帶的頻率進(jìn)而調(diào)節(jié)進(jìn)料量，所述進(jìn)料量為28~32t/h；

14、說(shuō)明：控制進(jìn)料量在上述范圍內(nèi)可使得污染土壤的處理效果更佳，異位脫附效果更好。

15、進(jìn)一步地，s2-2中，中空螺旋桿底部設(shè)有火嘴和點(diǎn)火裝置，火嘴具有進(jìn)料管線(xiàn)和進(jìn)氣管線(xiàn)，進(jìn)氣管線(xiàn)上設(shè)有流量和溫度檢測(cè)計(jì)，進(jìn)料管線(xiàn)上設(shè)有流量和壓力檢測(cè)計(jì)；火嘴后設(shè)有火焰檢測(cè)器用于檢測(cè)火焰，熄火時(shí)能夠及時(shí)發(fā)出信號(hào)，避免事故；

16、所述點(diǎn)火條件為：進(jìn)氣管線(xiàn)的溫度達(dá)到200~550℃，進(jìn)氣管線(xiàn)的流量達(dá)到3~10l/min，進(jìn)料管線(xiàn)的流量達(dá)到3~5噸/min?，進(jìn)料管線(xiàn)的壓力達(dá)到0.2~0.3mpa；

17、說(shuō)明：流量檢測(cè)計(jì)為感熱式測(cè)量，不會(huì)因?yàn)闅怏w溫度、壓力的變化從而影響到測(cè)量的結(jié)果，適量的進(jìn)氣流量和適當(dāng)?shù)膲毫梢源_保燃燒器內(nèi)部有足夠的氧氣供應(yīng)，促進(jìn)穩(wěn)定燃燒，而適宜的進(jìn)料流量可以防止因流量過(guò)大而導(dǎo)致的溫度分布不均或過(guò)早熄滅。

18、進(jìn)一步地，s2-2中，所述熱脫附燃料為液化天然氣，熱脫附燃料的通入量為400~500nm3/h，供給空氣的供氣壓力為28~32kpa；

19、說(shuō)明：熱脫附燃料采用天然氣，綜合考慮周邊燃料供應(yīng)情況選取液化天然氣用于熱脫附設(shè)備運(yùn)行；考慮到熱脫附用天然氣量較大，在現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)存使用時(shí)需注意各項(xiàng)安全問(wèn)題，選用現(xiàn)場(chǎng)燃?xì)夤迌?chǔ)存方式。

20、進(jìn)一步地，s2-2中，所述氣體凈化的方法為：將熱脫附后的氣體除塵降溫至溫度為60~70℃，然后利用中板式換熱器冷凝將溫度降低至?20~35℃，再利用除霧罐將氣體中所夾帶的水霧與氣體分離，得到分離后的水霧和氣體，所述氣體經(jīng)過(guò)一級(jí)活性炭纖維、二級(jí)活性炭吸附處理后，在引風(fēng)機(jī)的作用下集中到供熱單元的燃燒器火焰處焚燒3~10h，分離后的水霧送入廢水處理設(shè)施進(jìn)行凈化處理；

21、說(shuō)明：降溫后的尾氣和尾水苯和氯苯在尾氣冷凝過(guò)程中，冷凝水中的含量遠(yuǎn)低于尾氣中的含量，約占總體有機(jī)污染物的?0.7%，除去水蒸氣后的尾氣經(jīng)一級(jí)活性炭纖維吸附后，再經(jīng)過(guò)二級(jí)活性炭吸附，可有效去除苯和氯苯污染物（去除率可達(dá)?99%以上），達(dá)標(biāo)排放。

22、進(jìn)一步地，s3中，所述固化/穩(wěn)定化藥劑為藥劑a和藥劑b按照1：1的質(zhì)量比組成的；按重量百分比計(jì)，藥劑a包括94~96%的鐵系鹽和磷酸鹽以及余量的木質(zhì)素磺酸鈣，其中，鐵系鹽和磷酸鹽的重量比為1：1；藥劑b包括5~8%的白云石、5~8%的羥基磷灰石、5~8%的生石灰、15~20%的水玻璃、15~20%的腐殖酸和20~30%的天然黏土礦物以及余量的秸稈生物炭，所述固化/穩(wěn)定化藥劑的ph=7~8，所述固化/穩(wěn)定化藥劑的粒徑為10~20nm；

23、說(shuō)明：上述成分作為固化/穩(wěn)定化藥劑能夠通過(guò)化學(xué)反應(yīng)、配位反應(yīng)、物理吸附、化學(xué)吸附、生物穩(wěn)定和微形態(tài)封閉等多種作用，將土壤中汞、鎳重金屬污染物固定在土壤中或把有毒的污染物處理為無(wú)毒或低毒的固定化物質(zhì)，降低污染物的遷移性和生物可利用性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)污染土壤無(wú)害化處理的目的；木質(zhì)素磺酸鈣作為一種抗凍劑，可以提高藥劑的穩(wěn)定性和效果，秸稈類(lèi)生物炭因其富有孔隙結(jié)構(gòu)，比表面積大，陽(yáng)離子交換能力強(qiáng)，表面含有多種官能團(tuán)，具有良好的吸附能力等特點(diǎn)，可以有效降低土壤中重金屬的有效性；多種材料的組合使用可以產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，提高整體處理效果。木質(zhì)素磺酸鈣不僅作為吸附劑，還能與鐵系鹽和磷酸鹽形成更穩(wěn)定的絡(luò)合物或沉淀物，生石灰可以調(diào)節(jié)土壤的ph值，有助于重金屬離子的沉淀和固化，水玻璃和腐殖酸等組分可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提高藥劑的分散性和穩(wěn)定性，藥劑成本相對(duì)較低，且易于獲取，有助于降低治理成本。

24、進(jìn)一步地，s3中，在養(yǎng)護(hù)期間，使用苫布對(duì)第三混合土壤進(jìn)行覆蓋，覆蓋前對(duì)第三混合土壤噴灑水至含水率維持在25%；

25、說(shuō)明：向土壤中灑水控制含水率在25%左右，能夠使藥劑能夠充分反應(yīng)，苫布的設(shè)置是為了防止養(yǎng)護(hù)過(guò)程中水分的揮發(fā)影響?zhàn)B護(hù)效果。

26、進(jìn)一步地，s3中，在攪拌混勻期間，輔加光處理協(xié)同作用，具體為：

27、攪拌混勻期間每隔30~40s向土壤中添加一次重金屬活化菌，并利用紫外線(xiàn)輻射處理3~5s，然后再利用電子束輻射處理5~8s，攪拌完成后，繼續(xù)翻拋15~30s并在翻拋期間利用紫外線(xiàn)輻射處理10~15s；

28、其中紫外線(xiàn)輻射參數(shù)為：紫外波長(zhǎng)為280~320nm，輻照強(qiáng)度為200~220μw/cm·s；所述電子束輻射參數(shù)為：電子束能量為1~1.8mev，束流功率為18~20kw，束流密度為：5×104~5×109p/cm2·s；所述重金屬活化菌每次的添加量為5~10wt%；

29、說(shuō)明：紫外線(xiàn)照射更適用于土壤表層的處理，而電子束輻射則可以深入土壤內(nèi)部，對(duì)深層土壤中的重金屬進(jìn)行處理。這種組合方式可以確保土壤中的重金屬得到全面、有效的處理；此外，這兩種方法在處理過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生二次污染，對(duì)環(huán)境和生物的影響較小，并且紫外線(xiàn)照射本身就可以引發(fā)土壤中的光催化反應(yīng)，從而使土壤中的光敏劑變得更容易被電子束輻射所作用，使其更易于與電子束發(fā)生作用，進(jìn)一步提高處理效果。

30、進(jìn)一步地，所述重金屬活化菌由純化氧化酶：芽孢桿菌：熒光假單胞菌：固氮菌按照體積比為0.5~0.8：1：1：1.2~1.5復(fù)合組成；

31、說(shuō)明：固氮菌具有分泌fe載體、有機(jī)酸等物質(zhì)的能力，可以通過(guò)甲基化、代謝產(chǎn)物的鰲合作用等方式改變土壤中重金屬離子的生物活性，促進(jìn)植物對(duì)重金屬的吸收和固定；芽孢桿菌、熒光假單胞菌可以通過(guò)分泌有機(jī)酸來(lái)降低土壤ph值，從而促進(jìn)重金屬的溶解和活化；純化氧化酶能夠催化重金屬離子的氧化還原反應(yīng)，使其從毒性較大的形態(tài)轉(zhuǎn)化為毒性較小的形態(tài)，還可以使重金屬離子從土壤中解離出來(lái)，便于微生物的吸收和轉(zhuǎn)化。

32、與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

33、（1）本發(fā)明采用異位間接熱脫附和固化/穩(wěn)定化藥劑復(fù)合處理能夠?qū)τ袡C(jī)物和重金屬?gòu)?fù)合污染土壤有效治理，使其達(dá)到回填標(biāo)準(zhǔn)；異位間接熱脫附處理相較于原位脫附能夠有效地去除易揮發(fā)性的有機(jī)物，也可以有效去除半揮發(fā)或難揮發(fā)性、高沸點(diǎn)、難分解的有機(jī)污染物，對(duì)于含有多種不同沸點(diǎn)的有機(jī)污染物可以一次加熱處理以達(dá)到修復(fù)目標(biāo)值，并且在高溫作用下，一些重金屬也會(huì)因揮發(fā)而從土壤中脫離出來(lái)，進(jìn)而被收集和處理。

34、（2）本發(fā)明通過(guò)提出一種能夠通過(guò)化學(xué)反應(yīng)、配位反應(yīng)、物理吸附、化學(xué)吸附、生物穩(wěn)定和微形態(tài)封閉等多種作用的固化/穩(wěn)定化藥劑，將土壤中汞、鎳重金屬污染物固定在土壤中或把有毒的污染物處理為無(wú)毒或低毒的固定化物質(zhì)，降低污染物的遷移性和生物可利用性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)污染土壤無(wú)害化處理的目的。

35、（3）本發(fā)明通過(guò)在固化/穩(wěn)定化處理的物料攪拌過(guò)程中輔加光處理協(xié)同作用，有效利用紫外線(xiàn)輻射和電子束輻射來(lái)確保土壤中的重金屬得到全面、有效的處理；并且處理過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生二次污染，對(duì)環(huán)境和生物的影響較小，紫外線(xiàn)照射本身就可以引發(fā)土壤中的光催化反應(yīng)，從而使土壤中的光敏劑變得更容易被電子束輻射所作用，使其更易于與電子束發(fā)生作用，進(jìn)一步提高處理效果，通過(guò)加入重金屬活化菌進(jìn)一步改善重金屬活化效果的同時(shí)還能對(duì)土壤起到更好的固化作用，從而有效改善對(duì)有機(jī)物和重金屬?gòu)?fù)合污染土壤的處理效果。