本發明涉及環保領域，具體而言，涉及一種污染土壤修復系統和污染土壤修復的方法。
背景技術：
工業的迅速發展使環境污染問題凸顯，尤其是危險廢物的不合理處置造成土壤和地下水的污染。土壤污染具有隱蔽性和難以逆轉性等特點，會直接或間接的危害人體健康，還將導致其他環境問題。目前，污染物按其性質通常可分為四類：有機污染物、重金屬、放射性元素和病原微生物，其中有機污染物和重金屬污染及其復合污染場地最為普遍。
一般而言，針對不同的污染物，修復技術也不同。對于有機污染土壤，常用的技術包括熱解吸、氣相抽提、化學氧化、微生物修復等；對于重金屬污染土壤，常用技術有固化-穩定化、化學還原、土壤淋洗、植物修復等。針對有機物和重金屬復合污染場地，目前大部分技術工藝需分步修復，對重金屬和有機污染物采取不同的修復技術依次進行修復。這樣就導致對于重金屬和有機物復合污染場地的修復，過程繁瑣且工程量大，處理成本過高。
機械化學法特別是機械球磨技術在土壤修復過程中的研究和應用越來越多。通過磨球與土壤物料間的撞擊和摩擦，可使土壤中的污染組分發生物理或化學變化，進而使污染土壤得到修復。對于重金屬和有機污染物，機械球磨均可以修復處理。重金屬污染物在機械球磨過程中發生遷移及化學轉化，生成穩定、低毒性的金屬化合物，從而達到固化-穩定化的效果。有機污染物在機械球磨過程中可發生斷鏈、開環、脫鹵反應，生成小分子、低毒性的產物，從而得到修復處理。但是，機械球磨法也存在其弊端，土壤球磨前必須經過干燥除水，且球磨過程噪音過大，這些都限制了機械球磨技術的應用。
有鑒于此，特提出本發明。
技術實現要素：
本發明的第一目的在于提供一種污染土壤修復系統，所述的土壤修復系統具有能夠一步完成干燥和球磨的過程，整個修復系統成為一個整體，預處理后的污染土壤可以通過本發明的修復系統快速高效地修復，而不產生多余廢氣。
本發明的第二目的在于提供一種修復污染土壤的方法，該方法通過使用本發明的土壤修復系統進行污染土壤的修復，在保持較大處理量的同時，球磨過程無需加熱，只需對土壤進行烘干或者大棚翻拋風干，能耗及經濟成本大幅降低。
為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：
本發明的一個方面涉及一種污染土壤修復系統，所述污染土壤修復系統包括干燥部和球磨機，所述干燥部包括回轉爐8和燃燒室7，所述燃燒室7套在所述回轉爐8靠近入料裝置2的前段，回轉爐8的尾部設有出料裝置10，所述出料裝置10與所述球磨機的進料口12連接。
優選地，所述回轉爐8由一組滾圈4支撐，所述滾圈4可以調節高度以使得所述回轉爐8與水平面呈0-15度角。
優選地，所述回轉爐8上設有回轉爐齒輪9，所述回轉爐齒輪9用于帶動所述回轉爐8進行軸向旋轉；優選的，所述回轉爐8的兩端分別設有第一進氣口11和第一出氣口3。
優選地，所述燃燒室7的下部設有燃氣入口6，所述燃燒室7的上部設有燃氣出口5。。
優選地，所述球磨機為水平轉筒式球磨機，優選的，所述水平轉筒式球磨機包括滾筒、用于支撐滾筒的支撐滾圈13、帶動滾筒旋轉的主動齒輪17和設置在滾筒內的磨球15，所述滾筒上設有第二進氣口19、第二出氣口14和出料口18，優選地，所述磨球15的直徑為10-200mm。
優選地，所述復合污染土壤修復系統還包括廢氣處理裝置20，所述廢氣處理裝置與所述回轉爐的出氣口和/或球磨機的出氣口相連，優選的，所述廢氣處理裝置是活性炭吸附箱。
本發明的另一方面涉及污染土壤修復的方法，所述方法包括，將預處理后的污染土壤輸送至回轉爐8內，干燥除水后進行球磨；
優選地，所述加熱的溫度為80-110℃；
更優選地，所述污染土壤在回轉爐8內的干燥時間為0.2-5h；所述污染土壤進行球磨的時間為0.2-5h。
優選地，進行所述球磨時，磨球總質量與土壤質量比為10:1～1:1，優選地，球磨過程中加入球磨助劑，更優選地，所述球磨助劑包括CaO、SiO2、NaOH和Mg中的一種或多種。
優選地，所述預處理包括風干和篩分，
優選地，所述預處理完成后，污染土壤的粒徑小于25mm。
優選地，所述干燥和球磨過程中產生的煙氣從第一出氣口3和第二出氣口14排出后，匯總至廢氣處理裝置進行處理。
與現有技術相比，本發明的有益效果為：
1)本發明的土壤修復系統對于重金屬污染物和有機污染物均有修復效果，可同時一步處理，避免了多步驟多種技術聯用帶來的工藝流程長且復雜，工程量大的缺陷；
2)使用本發明的土壤修復系統進行污染土壤的修復過程中，機械球磨過程與傳統的有機污染土壤修復方法如熱解吸等相比，在保持較大處理量的同時，球磨過程無需加熱，只需對土壤進行烘干或者大棚翻拋風干，能耗及經濟成本大幅降低；
3)整個處理過程中產生有機尾氣，對含鹵素有機物具有較好的脫鹵效果，同時能夠避免二惡英的產生，對環境無二次污染。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，以下將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。
圖1為本發明的污染土壤修復系統的示意圖。
附圖標記：
1-料斗 2-入料裝置 3-第一出氣口
4-滾圈 5-燃氣出口 6-燃氣入口
7-燃燒室 8-回轉爐 9-回轉爐齒輪
10-出料裝置 11-第一進氣口 12-進料口
13-球磨機滾圈 14-第二出氣口 15-磨球
16-滾筒 17-球磨機齒輪 18-出料口
19-第二進氣口 20-廢氣處理裝置
具體實施方式
為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
本發明的目的是這樣實現的：如圖1所示，為本發明的重金屬和有機物復合污染土壤修復技術工藝流程簡圖。圖中經挖掘、風干、篩分后粒徑<25mm的污染土壤進入進料斗1后，經入料裝置2輸送至低溫回轉爐8的爐腔內，其中，入料裝置2優選為螺旋輸送機，回轉爐8依靠支撐滾圈4支撐，通過調節兩個滾圈4的相對高度，回轉爐8可傾斜0～15度，并在電機帶動的回轉爐齒輪9的帶動下轉動。
進入爐腔內的污染土壤在回轉爐的轉動下緩慢向出料端移動，通過調節回轉爐轉速及傾角可調節物料在爐內的停留時間在0.2～5h。回轉爐8前段位于外套的燃燒室7內，天然氣通過燃氣入口6進入燃燒室7并燃燒產生高溫煙氣對回轉爐8外壁加熱，使爐內溫度達到80～110℃。
燃燒室7產生的尾氣經燃氣出口5排出，經后處理達標后排放。當污染土壤經過回轉爐8時，在爐內干燥脫水，經出料裝置10離開回轉爐經進料斗12進入轉筒式球磨機16。為加速回轉爐8中土壤干燥速度，可從進氣口11逆向通入空氣，攜帶有水蒸氣和揮發性有機物的尾氣由出氣口3排出，經后處理達標后排放。球磨機滾筒依靠球磨機滾圈13支撐，并在電機帶動的球磨機齒輪17的帶動下轉動。進入球磨機滾筒16的干燥土壤與滾筒中的磨球15在滾筒的轉動過程中發生劇烈的撞擊、摩擦，其中的污染物發生物理、化學變化而得到修復處理。滾筒中磨球15直徑為10～200mm，磨球總質量與土壤質量比為10:1～1:1。土壤在滾筒的轉動下不斷向前移動，球磨時間控制在0.2～5h，經球磨后的達標土壤由出口18排出并回填。球磨過程中產生的少量廢氣由從第二出氣口19進入的空氣流攜帶第二出氣口14，經進一步處理合格后排空。氣口3和14排出的廢氣經活性炭吸附箱20處理達標后排空。干燥的污染土壤進入球磨機16前，根據污染物種類的不同，可由料斗12混加一定量的球磨助劑，這些助劑包括但不限于CaO，SiO2，NaOH，Mg等等。
本發明的一個方面提供了一種污染土壤修復系統，所述污染土壤修復系統包括干燥部和球磨機，所述干燥部包括回轉爐8和燃燒室7，所述燃燒室7套在所述回轉爐8靠近入料裝置2的前段，回轉爐8的尾部設有出料裝置10，所述出料裝置10與所述球磨機的進料口12連接。
在本發明的一個優選實施方式中，所述入料裝置是螺旋輸送機，自料斗1進入的土壤碎粒通過螺旋輸送機輸送進入回轉爐8進行加熱。
在本發明的一個優選實施方式中，所述回轉爐8由一組滾圈4支撐，所述滾圈4可以調節高度以使得所述回轉爐8與水平面呈0-15度角。
在本發明的一個優選實施方式中，所述回轉爐8上設有回轉爐齒輪9，所述回轉爐齒輪9用于帶動所述回轉爐8進行軸向旋轉；
在本發明的一個優選實施方式中，所述回轉爐8的兩端分別設有第一進氣口11和第一出氣口3。
在本發明的一個優選實施方式中，出氣口和進氣口逆向設置，即第一進氣口11設置在回轉爐尾部，而第一出氣口3設置在回轉爐前部。
在本發明的一個優選實施方式中，所述燃燒室7的下部設有燃氣入口6，所述燃燒室7的上部設有燃氣出口5。
在本發明的一個優選實施方式中，所述球磨機為水平轉筒式球磨機，
在本發明的一個優選實施方式中，所述水平轉筒式球磨機包括滾筒、用于支撐滾筒的球磨機滾圈13、帶動滾筒旋轉的球磨機齒輪17和設置在滾筒16內的磨球15，所述滾筒上設有第二進氣口19、第二出氣口14和出料口18，優選地，所述磨球15的直徑為10-200mm。
在本發明的一個優選實施方式中，所述復合污染土壤修復系統還包括廢氣處理裝置20，所述廢氣處理裝置與所述回轉爐的出氣口和/或球磨機的出氣口相連，優選的，所述廢氣處理裝置是活性炭吸附箱。
本發明的另一個方面提供了一種污染土壤修復的方法，所述方法包括，將預處理后的污染土壤輸送至回轉爐8內，干燥除水后進行球磨；
在本發明的一個優選實施方式中，所述加熱的溫度為80-110℃；
在本發明的一個優選實施方式中，所述污染土壤在回轉爐8內的干燥時間為0.2-5h；所述污染土壤進行球磨的時間為0.2-5h。
在本發明的一個優選實施方式中，進行所述球磨時，磨球總質量與土壤質量比為10:1～1:1，優選地，球磨過程中加入球磨助劑，更優選地，所述球磨助劑包括CaO、SiO2、NaOH和Mg中的一種或多種。
在本發明的一個優選實施方式中，所述預處理包括風干和篩分，優選地，所述預處理完成后，污染土壤的粒徑小于25mm。
在本發明的一個優選實施方式中，所述干燥和球磨過程中產生的煙氣從第一出氣口3和第二出氣口14排出后，匯總至廢氣處理裝置進行處理。
下面將結合實施例對本發明的實施方案進行詳細描述，但是本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用于說明本發明，而不應視為限制本發明的范圍。實施例中未注明具體條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。
實施例1
某重金屬砷污染場地，污染土壤中砷平均濃度為122mg/kg。經風干，篩分后得到粒徑<5mm的污染土壤，經螺旋輸送機送入低溫回轉爐，105℃下干燥60min后進入球磨機轉筒。控制進土速度使磨球與土壤質量比保持在6:1～3:1，球磨機轉筒轉速為15r/min，土壤球磨時間60min，對處理后的土壤采樣進行分析，按照US EPA SW 846 Method 1312方法對球磨處理前后的土壤進行浸出試驗，通過ICP-OES分析浸出液中砷濃度，測得球磨處理前后浸出液中砷濃度分別為3.3mg/L和0.03mg/L，達到地下水質量標準(GB/T 14848-93)III類水質標準，土壤中重金屬砷固化效率達到99.1％。
實施例2
某重金屬鉛污染場地，污染土壤中鉛平均濃度為1120mg/kg。經風干，篩分后得到粒徑<5mm的污染土壤，經螺旋輸送機送入低溫回轉爐，110℃下干燥30min后進入球磨機轉筒。控制進土速度使磨球與土壤質量比保持在10:1～1:1，球磨機轉筒轉速為10～15r/min，土壤球磨時間30min，對處理后的土壤采樣進行分析，按照US EPA SW 846 Method 1312方法對球磨處理前后的土壤進行浸出試驗，通過ICP-OES分析浸出液中鉛濃度，測得球磨處理前后浸出液中鉛濃度分別為42mg/L和0.01mg/L，達到地下水質量標準(GB/T 14848-93)II類水質標準，固化效率達到99.9％。
實施例3
某PCBs(多氯聯苯)污染場地，污染土壤中多氯聯苯同系物總濃度為830mg/kg。經風干，篩分后得到粒徑<2mm的污染土壤混入一定量助劑后，經螺旋輸送機送入低溫回轉爐，80℃下干燥5h后進入球磨機轉筒。控制進土速度使磨球與土壤質量比保持在6:1～3:1，球磨機轉筒轉速為20～40r/min，土壤球磨時間5h min，對處理后的土壤采樣，二氯甲烷超聲萃取后按照US EPA 1668A標準方法對萃取液進行純化，最后通過GC-MS定量分析，測得球磨處理后土壤中PCBs濃度為9.1mg/kg，PCBs去除率達到98.9％。
實施例4
某PAHs(多環芳烴)污染場地，污染土壤中多環芳烴總濃度為130mg/kg。經風干，篩分后得到粒徑<2mm的污染土壤混入一定量助劑后，經螺旋輸送機送入低溫回轉爐，105℃下干燥60min后進入球磨機轉筒。控制進土速度使磨球與土壤質量比保持在6:1～3:1，球磨機轉筒轉速為20～40r/min，土壤球磨時間60min，對處理后的土壤采樣，二氯甲烷超聲萃取后按照US EPA 8270標準方法通過GC-MS定量分析，測得球磨處理后土壤中PAHs總濃度為0.65mg/kg，PAHs去除率達到99.5％。
盡管已用具體實施例來說明和描述了本發明，然而應意識到，在不背離本發明的精神和范圍的情況下可以作出許多其它的更改和修改。因此，這意味著在所附權利要求中包括屬于本發明范圍內的所有這些變化和修改。