CN103252343B - 一种用于黏性污染土壤修复的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于黏性污染土壤修复的装置，包括框体结构、土壤修复结构和废料排出结构，所述的土壤修复结构和废料排出结构分别安装在装置框体结构上面；所述的装置框体结构，包括驱动装置、称重感应器、机架和安装底座，所述的驱动装置安装在机架上并与主动传动副连接，称重感应器位于机架和安装底座之间；所述废料排出结构中，主要由牵引设备和排料机构组成；牵引设备控制排料机构排料。该装置可以有效的将大块土壤破碎、筛分，再通过喷射加药的修复，提高污染土壤修复效果；该装置具备了破碎、加药、排废功能于一身，自动化程度高，节省人力。

Description

一种用于黏性污染土壤修复的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于黏性污染土壤破碎、筛分、加药以及排废一体化的土壤修复装置，属于土壤修复领域。

背景技术

当前，我国土壤污染分为有毒化工污染和重金属污染，有工业区向农业区、城区向农村、地表向地下、上游向下游、水土污染向食品链转移的趋势，逐步积累的污染正在演变成频繁爆发的污染事故。

目前全国耕种土地面积的10%以上已受重金属污染，部分城市约有一半的耕地遭受镉、砷、汞等有毒重金属和石油类有机物污染。农药化肥污染同样严重，我国农药年平均使用量达130万吨，是世界平均水平的2.5倍。目前，农药和化肥的实际利用率还不到30%，其余的70%以上都污染环境了。不仅污染加重，而且还在进一步的转移扩散。因此，土壤修复已经迫在眉睫，刻不容缓。

对有毒土壤修复的方法很多，但不管那种方法都面临一个共同问题，那就是如何更有效地将修复药剂均匀地、有效地跟目标污染土壤接触。含有粘土的土壤非常容易结合水、矿物质和有机营养。原因在于颗粒非常小，粘土有较大的相对表面以及其表面的电极性。在生产上粘土具有保肥、保水的特性，有“湿时一团糟、干时一把刀”之称，耕性也较差。目前很难有一种设备可以让修复药剂跟黏土有效接触，因此需要提出一种简单、可靠、高效的针对黏性污染土壤修复的筛分、破碎、加药的技术及装置。这里所述的修复药剂一般指的是化学药剂、生物药剂、热气流甚至是一种真空氛围。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于黏性污染土壤修复的装置和方法，该装置可以有效的将大块土壤破碎和筛分，再通过加药喷嘴喷砂处理污染土壤，使目标污染土壤得到进一步破碎和修复，具备了破碎、喷砂功能于一身功能，自动化高，节省人力。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种用于黏性污染土壤修复的装置，包括框体结构、土壤修复结构和废料排出结构，所述的土壤修复结构和废料排出结构分别安装在装置框体结构上面。

所述的装置框体结构，包括驱动装置、称重感应器、机架和安装底座，所述的驱动装置安装在机架上并与主动传动副连接，称重感应器位于机架和安装底座之间。

所述的土壤修复结构，包括主动传动副、从动传动副、加药管道、高压加药喷嘴、筛分辊、支撑架和上料斗，所述的主动传动副、从动传动副、加药管道、高压加药喷嘴和筛分辊组成筛分辊总成，主动转动的筛分辊记为主动筛分辊，从动转动的筛分辊记为从动筛分辊，所述的筛分辊总成由支撑架安装在机架上，主动传动副与主动筛分辊固定连接，主动传动副通过传动连接带动从动传动副转动，从动传动副带动从动筛分辊，筛分辊的圆柱轴的圆周面上，分布有齿状破碎结构；在筛分辊下方安装有加药管道和高压加药喷嘴，加药管道上设有若干排列有序的高压加药喷嘴；在筛分辊总成的上方安装的是上料斗。

所述的废料排出结构，包括了牵引设备支架、牵引设备、钢丝绳、钢丝绳过渡轮和排料机构，所述的牵引设备支架固定在机架上，牵引设备安装在牵引设备支架上，钢丝绳过渡轮安装在机架上，排料机构的一端与筛分辊总成的一端连接，钢丝绳经由钢丝绳过渡轮连接牵引设备和筛分辊总成。

其中，在土壤修复结构下方，放置有输送设备。

其中，所述的筛分辊的根数为二根以上。

其中，所述的称重感应器由一个以上的动载称重模块构成。

其中，所述的牵引设备为螺杆升降机或电液推杆。

其中，主动筛分辊和从动筛分辊的圆柱轴的圆周面上，每个圆周的横截剖面上均分

布有一根长齿，与长齿咬合的从动筛分辊或主动筛分辊上分布短齿。

其中，高压加药喷嘴用来喷砂或者喷水。

基于一种用于黏性污染土壤修复的装置的土壤修复方法，包括以下步骤：

1）在上料斗内添加黏性污染土壤；

2）土壤修复结构的主动筛分辊、从动筛分辊的长短齿咬合旋转对黏性污染土壤破碎；

3）筛分辊总成下方安装有加药管道和高压加药喷嘴，高压加药喷嘴喷射出的砂砾对筛分辊下的落料进行高压冲喷；

4）设有的脱底式废料排出结构，通过牵引设备使钢丝绳松开筛分辊总成，将土壤修复结构中筛分辊未能处理的大块杂物全部倾泻出去。

有益效果：本发明由装置框体结构、土壤修复结构和废料排出结构三部分构成，装置框体结构在本方案中起到固定和连接土壤修复结构与废料排出结构的作用。当大块土壤通过土壤修复结构中的筛分辊部分，可以将大块土壤粉碎成小块土壤，小块土壤经过高压加药喷嘴部分的时候，由于高压加药喷嘴的高压状态，进行加药处理并帮助粉碎，喷嘴（结构稍作处理即可）还可以进行喷固体药剂或砂，喷射出来的高速固体药剂或砂可以将小块土壤进一步的粉碎，同时喷射出来的固体药剂或砂可以大大改善了原先黏性土壤的透气性，从而提高了土壤修复的可靠性和高效性；当大块土壤中含有石块或树根等无法筛除的杂物时，可以通过废料排出结构中的排料机构排出修复装置；在装置下方放置的输送设备，可以将经过处理过的土壤输送到下一道工序处理。

附图说明

图1是本发明装置工作状态时的结构示意图。

图2是本发明装置排出废料时的结构示意图。

图3是本发明装置中K-K截面以上所有构件的俯视图。

图4是本发明装置筛分辊总成的结构示意图。

图5是本发明装置中局部1处放大图。

图6是本发明装置中局部2处放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1至图6所示，本发明是一种用于黏性污染土壤修复的装置，它主要由装置框体结构、土壤修复结构和废料排出结构三部分构成，所述的土壤修复结构和废料排出结构分别安装在装置框体结构的上面；在装置框体结构中，它包括了驱动装置1、称重感应器3、机架19和安装底座17，驱动装置1安装在机架19上并与主动传动副2连接，机架19与安装底座17之间的称重感应器3为四个动载称重模块，用于称重，动载称重模块可以采用固定式、半浮式或全浮式安装在机架19和安装底座17之间，每个动载称重模块的称重范围0.3-25t/个。

在土壤修复结构中，包括了主动传动副2、从动传动副5、加药管道6、高压加药喷嘴7、筛分辊、支撑架4和上料斗15，所述的主动传动副2、从动传动副5、加药管道6、高压加药喷嘴7和筛分辊组成筛分辊总成，驱动装置1直接带动，主动转动的筛分辊记为主动筛分辊11，从动转动的筛分辊记为从动筛分辊12，所述的筛分辊总成由支撑架4安装在机架19上，主动传动副2与主动筛分辊11固定连接，主动传动副2通过传动连接带动从动传动副5转动，从动传动副5带动从动筛分辊12转动；筛分辊的圆柱轴的圆周面上，有规律地分布着用来挤压破碎直径超过80mm的大块土壤的齿状破碎结构，该齿状破碎结构采用耐磨的30CrMo或者物理性能与之类似的金属材料制成，齿状破碎结构与圆柱轴之间的连接方式可以采用焊接、组装或整体铸造；在筛分辊下方安装有加药管道6和高压加药喷嘴7，加药管道6上设有若干排列有序的高压加药喷嘴7；筛分辊的根数为二根以上，根数越多，挤压破碎的效率越高。

在筛分辊下方安装有加药管道6和高压加药喷嘴7，加药管道6上设有若干排列有序的高压加药喷嘴7，当通过PLC控制系统启动加药系统时，由于高压加药喷嘴7喷出的高速的药剂将直径小于80mm的小块土壤进一步的粉碎为直径小于20mm的小颗粒土壤，同时喷射出来的砂砾可以大大改善了原先黏性土壤的透气性，从而提高了土壤修复的可靠性和高效性。

在筛分辊总成上面安装的是上料斗15，通过上料斗15可以将需要修复的污染土壤用挖机或者输送带等方式送进本发明装置；当大块土壤中含有石块或树根等无法筛除的杂物时，可以通过废料排出结构中的排料机构14排出本装置。

在废料排出结构中，牵引设备支架8固定在机架19上，牵引设备9为丝杆升降机安装在牵引设备支架8上，设有钢丝绳过渡轮13安装在机架19上，排料机构14的一端与筛分辊总成的一端通过转动副连接，钢丝绳10经过钢丝绳过渡轮13连接丝杆升降机和筛分辊总成。当丝杆升降机工作时，丝杆升降机由A位置移动到B位置，筛分辊总成向下倾斜，石块或树根等杂物就会沿着排料机构14排出装置。在装置的下方可以放置一输送设备18，可以将经过破碎筛分过的土壤输送到下一道工序处理。也可以采用液压杠杆等连接丝杆升降机和筛分辊总成。

在给上料斗15添加黏性污染土壤后，土壤修复结构的主动筛分辊11和从动筛分辊12的长短齿咬合旋转对黏性污染土壤破碎，在筛分辊总成下方安装有加药管道6和高压加药喷嘴7对筛分辊下的落料进行高压冲喷；设有的脱底式废料排出结构，通过牵引设备9使钢丝绳10松开筛分辊总成，将土壤修复结构中筛分辊未能处理的大块杂物全部倾泻出去。

驱动装置1可以是交、直流伺服电机或液压马达，功率范围在5-300Kw，且转速可以调控。根据土壤受污染的情况，选择高压加药系统的流量值和筛分辊转速值。以挖机的形式为本装置提供需修复的土壤为例，这种状况下，上料斗15里土壤重量增减的模式是瞬间增加之后然后均匀减少。此时动载称重模块将挖机加入土壤时瞬间数据信号发出并加以处理，就可以判断出土壤在上料斗15里经筛分、破碎后土壤减少的重量了，而不会产生系统的误判。以输送带形式上料时，对输送带的输送量加以计量，然后与动载称重模块测量的数值做一个比较，也能准确控制筛分、破碎的重量，也不会产生系统的误判。

本发明装置的控制系统是由可编程PLC逻辑电路搭成，它能有效控制驱动装置1的转速、转向和废料排出结构系统。因此使得破碎量有了数量上可控的性；进一步的，当检测到驱动装置1电流突然变大时，可以认为有杂物卡住筛分辊的转动，此时控制系统可以让筛分辊反转，同时根据正反转的频率，确定是否需要启动废料排出结构的系统程序。

本发明装置，将牵引设备9稍加改动，丝杆升降机也可以换成电液推杆来实现上述目的。

本发明装置，对高压加药喷嘴7在结构稍作处理，即可以进行喷固体药剂或砂，喷射出来的高速固体药剂或砂可以将小块土壤进一步的粉碎，同时喷射出来的固体药剂或砂可以大大改善了原先黏性土壤的透气性，从而提高了土壤修复的可靠性和高效性。

基于权利所述的一种用于黏性污染土壤修复的装置的土壤修复方法，包括以下步骤：

1）在上料斗内添加黏性污染土壤；

2）土壤修复结构的主动筛分辊、从动筛分辊的长短齿咬合旋转对黏性污染土壤破碎；

3）筛分辊总成下方安装有加药管道和高压加药喷嘴对筛分辊下的落料进行高压冲喷；

4）设有的脱底式废料排出结构，通过牵引设备使钢丝绳松开筛分辊总成，将土壤修复结构中筛分辊未能处理的大块杂物全部倾泻出去。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于黏性污染土壤修复的装置，其特征在于：包括框体结构、土壤修复结构和废料排出结构，所述的土壤修复结构和废料排出结构分别安装在装置的框体结构上面；

所述的框体结构，包括驱动装置（1）、称重感应器（3）、机架（19）和安装底座（17），所述的驱动装置（1）安装在机架（19）上并与主动传动副（2）连接，设有称重感应器（3）位于机架（19）和安装底座（17）之间；

所述的土壤修复结构，包括主动传动副（2）、从动传动副（5）、加药管道（6）、高压加药喷嘴（7）、筛分辊、支撑架（4）和上料斗（15），所述的主动传动副（2）、从动传动副（5）、加药管道（6）、高压加药喷嘴（7）和筛分辊组成筛分辊总成，主动转动的筛分辊记为主动筛分辊（11），从动转动的筛分辊记为从动筛分辊（12），所述的筛分辊总成由支撑架（4）安装在机架（19）上，主动传动副（2）与主动筛分辊（11）固定连接，主动传动副（2）通过传动连接带动从动传动副（5）转动，从动传动副（5）带动从动筛分辊（12），筛分辊的圆柱轴的圆周面上，分布有齿状破碎结构；在筛分辊下方安装有加药管道（6）和高压加药喷嘴（7），加药管道（6）上设有若干排列有序的高压加药喷嘴（7）；在筛分辊总成的上方安装的是上料斗（15）；高压加药喷嘴（7）用来喷砂或喷水；

所述的废料排出结构，包括了牵引设备支架（8）、牵引设备（9）、钢丝绳（10）、钢丝绳过渡轮（13）和排料机构（14），所述的牵引设备支架（8）固定在机架（19）上，牵引设备（9）安装在牵引设备支架（8）上，钢丝绳过渡轮（13）安装在机架（19）上，排料机构（14）的一端与筛分辊总成的一端连接，钢丝绳（10）经由钢丝绳过渡轮（13）连接牵引设备（9）和筛分辊总成；主动筛分辊（11）和从动筛分辊（12）的圆柱轴的圆周面上，每个圆周的横截剖面上均分布有一根长齿，与长齿咬合的从动筛分辊（12）或主动筛分辊（11）上分布短齿。

2.根据权利要求1所述的一种用于黏性污染土壤修复的装置，其特征在于：在土壤修复结构下方，放置有输送设备（18）。

3.根据权利要求1所述的一种用于黏性污染土壤修复的装置，其特征在于：筛分辊的根数为二根以上。

4.根据权利要求1所述的一种用于黏性污染土壤修复的装置，其特征在于：所述的称重感应器（3）由一个以上的动载称重模块构成。

5.根据权利要求1所述的一种用于黏性污染土壤修复的装置，其特征在于：所述的牵引设备（9）为螺杆升降机或电液推杆。

6.根据权利要求1所述一种用于黏性污染土壤修复的装置进行黏性污染土壤的修复方法，其特征是步骤为：

1）在上料斗（15）添加黏性污染土壤，

2）土壤修复结构的主动筛分辊、从动筛分辊的长短齿咬合旋转对黏性污染土壤破碎；

3）筛分辊总成下方安装有加药管道和高压加药喷嘴对筛分辊下的落料进行高压冲喷；

4）设有废料排出结构，通过牵引设备使钢丝绳松开筛分辊总成，将土壤修复结构中筛分辊未能处理的大块杂物全部倾泻出去。