重金属污染土壤旋流洗脱设备的设计及性能评估

针对高浓度重金属污染土壤,尤其是污染负荷较高的黏土土壤,传统的物化方法难以实现其高效的洗脱。利用旋流场中土壤颗粒高速自转/公转,实现土壤颗粒污染物的强化快速脱附。土壤旋流洗脱实验分为旋流器的分离性能和单一/复合污染物的脱附性能2部分。在土壤-水体系下,旋流器的最优操作条件为:进口流量0.7 m~3·h~(-1),分流比0.12,固液比为1:20。对于Pb污染物,底流脱附效率均能达到近85%,溢流也能够达到70%,对于Cu污染物,底流和溢流脱附均能达到90%左右。对于Cr(Ⅵ)污染物,底流脱附最高能达到60%左右,但溢流洗脱效率极低。复合污染能够在单次通过后脱除Pb、Cu、Cr(Ⅵ)等多种重金属污染,且洗脱效果与单一污染洗脱时基本一致。对实际的场地修复具有指导意义。     

麦饭石颗粒运动方式对Cr脱附性能的影响研究

土壤洗脱技术在重金属污染修复中应用广泛,但是应用在小粒径黏土颗粒的脱附效果一般,传统脱附过程对污染颗粒运动方式及与脱附液接触方式研究甚少。因此,利用天然多孔材料麦饭石模拟土壤颗粒,利用搅拌点位不同以实现对颗粒运动方式(自转/公转)的研究,同时对脱附条件组合优化进行正交实验研究。另外,进行脱附动力学实验,并对脱附剂进行对比研究。实验验证了麦饭石具有良好的脱附性能,10 min基本能达到脱附平衡;比较不同脱附剂的脱附效果,柠檬酸对重金属脱附效果显著,相比于去离子水溶液提升近2.5倍,且是天然有机酸,生物降解性好;比较Cr污染土壤的自转、公转脱附性能的区别,适当提高线速度有利于提高脱附效率;以及研究脱附条件的优选比较实验,得到了最佳组合为:水热温度60℃、颗粒转速200 r/min、搅拌时间60 s、脱附液浓度0.1 mol/L。     

石油烃污染土壤颗粒运动状态与脱附关系数值模拟

针对土壤中石油烃污染的脱附,采用计算模拟方法对污染土壤颗粒的运动状态与脱附关系进行了研究。结果表明,颗粒中污染物的脱附效果与其运动状态有关,脱附效果由低至高排序为颗粒静止直线运动螺旋运动,且颗粒做螺旋运动对污染物的脱附较其他运动状态更为均匀;螺旋运动的脱附效果与旋向无关,但与运动圈数有关,单位时间内螺旋运动的圈数越多,颗粒的脱附效果越好。基于上述结果,设计了一种管式涡流结构以期实现颗粒的螺旋运动,实现了土壤颗粒中石油烃污染物的强化脱附。利用Fluent模拟了不同管式涡流结构的流体流动形态及颗粒运动轨迹,发现螺旋叶片的旋向能够调控颗粒的运动旋向,螺旋叶片的导程能够调控颗粒的运动圈数。