CN103978027B - 一种螺旋递推式放电等离子体土壤净化处理装置 - Google Patents
一种螺旋递推式放电等离子体土壤净化处理装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种螺旋递推式放电等离子体土壤净化处理装置,该装置包括筒状的反应器和设置在反应器内的螺旋转盘,所述的螺旋转盘包括旋向相反的外螺旋转盘和内螺旋转盘,所述的内螺旋转盘部分外嵌于所述的外螺旋转盘,内连于由传动机构带动转动的转轴,所述的转轴为导体且轴线与所述反应器的轴线重合;所述反应器的上端设有物料入口,所述反应器的筒壁上部设有物料出口,筒壁下部设有通过空压泵将空气通入反应器的进气孔,所述反应器的底部设有微孔圆盘用于分散由所述进气孔通入的空气,所述反应器的筒壁为双层结构,内层为导电层,外层为绝缘层,所述的反应器的导电层和所述的转轴分别连接于高压脉冲变频电源的正极和负极。整个装置工作具有性能稳定可靠、结构简单、实用性强、处理效果高、能量利用率高、处理量高等优点,并可广泛应用于多种领域。
Description
技术领域
本发明属于土壤污染净化处理领域,具体涉及一种螺旋递推式放电等离子体土壤净化处理装置。
背景技术
随着工业化、城市化、农业高度集约化进程的加速,越来越多的化学污染物正经各种途径进入土壤系统,如农药和化肥的过度使用、石油开采过程中原油的泄漏、有毒有害固体废弃物不合理填埋等都会对土壤造成严重的污染。土壤是人类赖以生存的物质基础,是不可或缺、不可再生的自然资源,一旦被污染不仅会直接影响农作物而且还会威胁到地下水质,同时土壤作为众多污染物的重要汇合中转站,可通过食物链进行传递、放大,从而对生态环境和人体健康造成严重的危害。由于土壤污染具有隐蔽性大、潜伏期长、涉及面广、治理困难等特点,如不及时去除,将严重威胁到食品安全和人体健康。因此,土壤中有机污染物的污染控制与治理问题,已经成为国内外环境科学和环境工程领域日益关注的焦点之一。
目前,有机物污染土壤修复技术可以分为物理法(换土法、热修复、土壤冲洗技术、气相抽取技术等)、化学法(化学氧化法/还原修复技术、化学淋洗、溶剂浸提法、化学脱卤法等)和生物修复法等。物理法常作为一种预处理手段常与其他处理方法联合使用并且只能将污染从本相转化为它相并进行简单的分离和转移,而不能将有机污染物彻底降解;化学法容易造成二次污染,且成本较高;生物法要求被处理物质具有较好的生物可降解性,而且周期长、生物的选择降解性及效果差等因素制约了其广泛的应用,因此,在研究土壤修复的技术时,力求实现零环境污染、零废物排放,能够满足快速、有效、经济地对污染土壤进行修复。
等离子体技术是近年来出现的一种较为前沿的高级氧化技术,并首先被应用到环境治理中。放电是低温等离子体产生的主要方法,放电等离子体中有氧化性极强的·OH、·H、·O、O3等活性粒子,并伴随着高温氧化、紫外辐射、冲击波等效应,有机物在这些综合效应的作用下,最终将降解为CO2、H2O或其它有机物质。具有处理周期短、效率高、无二次污染、适用范围广等优点。目前已经逐渐被应用于污染土壤的处理领域中,但是由于技术在运用中仍存在着一定的缺陷,如处理效果低,放点区域小,处理量少,能量利用率低、放电不稳定等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种螺旋递推式放电等离子体治理有机污染物土壤的装置,该装置能够实现快速、简单、高效、经济实用、可连续性的处理污染土壤。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种螺旋递推式放电等离子体土壤净化处理装置,该装置包括筒状的反应器和设置在反应器内的螺旋转盘,所述的螺旋转盘包括旋向相反的外螺旋转盘和内螺旋转盘,所述的内螺旋转盘部分外嵌于所述的外螺旋转盘,内连于由传动机构带动转动的转轴,所述的转轴为导体且轴线与所述反应器的轴线重合;所述反应器的上端设有物料入口,所述反应器的筒壁上部设有物料出口,筒壁下部设有通过空压泵将空气通入反应器的进气孔,所述反应器的底部设有微孔圆盘用于分散由所述进气孔通入的空气,所述反应器的筒壁为双层结构,内层为导电层,外层为绝缘层,所述的反应器的导电层和所述的转轴分别连接于高压脉冲变频电源的正极和负极。
作为一种优选方案,所述外螺旋转盘的外径与所述反应器的内径相吻合,且顶端与物料出口下部相切。
作为一种优选方案,所述内螺旋转盘的螺纹升角为45°~90°。
作为一种优选方案,所述的物料入口位于所述反应器上端的中心部位并成漏斗形结构,且内径小于所述内螺旋转盘的外径。
所述的微孔圆盘为多孔结构。
所述的传动机构位于反应器外,且与所述转轴包裹有绝缘层的一端相连。
所述的空压泵气压可调节,且通入的为湿空气。
所述的反应器的导电层和转轴分别连接于高压脉冲变频电源的正负极,且输出电压可调。工作时,在两电极之间产生放电等离子体,可以有效降解和矿化土壤中的有机污染物。
所述的传动机构为电动机,其转速可调,所述的外螺旋转盘和内螺旋转盘通过转轴被电动机带动转动。
本发明的有益效果:
本发明的装置具有适用性广、处理效率高、设备成本低、运行费用低、利用率高、连续性强、经济环保并且运行稳定等优点,解决了目前处理技术中存在的处理效果低,放点区域小,有的处理量少,能量利用率低、放电不稳定等问题,可广泛运用于不同土壤污染物的处理领域。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
图2为双螺旋圆盘的结构示意图。
其中,1—反应器,2—传动机构,3—物料入口,4—进气孔,5—空压泵,6—物料出口,7—转轴,8—外螺旋转盘,9—内螺旋转盘,10—微孔圆盘。
具体实施方式
如图1,图2所示,一种螺旋递推式放电等离子体土壤净化处理装置,该装置包括筒状的反应器1和设置在反应器1内的螺旋转盘,所述的螺旋转盘包括旋向相反的外螺旋转盘8和内螺旋转盘9,所述的内螺旋转盘9部分外嵌于所述的外螺旋转盘8,内连于由传动机构2带动转动的转轴7,所述的转轴7为导体且轴线与所述反应器1的轴线重合;所述反应器1的上端设有物料入口3,所述反应器1的筒壁上部设有物料出口6,筒壁下部设有通过空压泵5将空气通入反应器1的进气孔4,所述反应器1的底部设有微孔圆盘10用于分散由所述进气孔4通入的空气,所述反应器1的筒壁为双层结构,内层为导电层,外层为绝缘层,所述的反应器1的导电层和所述的转轴7分别连接于高压脉冲变频电源的正极和负极。
所述外螺旋转盘8的外径与所述反应器1的内径相吻合,且顶端与物料出口6下部相切。所述内螺旋转盘9的螺纹升角为45°~90°。
所述的物料入口3位于所述反应器1上端的中心部位并成漏斗形结构,且内径略小于所述内螺旋转盘9的外径。
所述的微孔圆盘10为多孔结构。
所述的传动机构2位于反应器1外,且与所述转轴7包裹有绝缘层的一端相连。所述的传动机构为电动机,其转速可调,所述的外螺旋转盘和内螺旋转盘通过转轴被电动机带动转动。
所述的空压泵5气压可调节,且通入的为湿空气。
所述反应器1的导电层连接于高压脉冲变频电源的正极,所述的转轴7连接于高压脉冲变频电源的负极,且输出电压可调。工作时,在两电极之间产生放电等离子体,可以有效降解和矿化土壤中的有机污染物。
采用本发明的装置净化处理污染土壤的过程如下:被污染的土壤首先通过反应器1上端的物料入口3送入到内螺旋转盘9,内螺旋转盘9在传动机构2和转轴7的作用下顺时针转动,在转动过程中,土壤通过内螺旋转盘9的作用逐级沿轴向往下传送,当土壤传送至反应器1底部时,由于外螺旋转盘8的逆向转动,又可将底部的土壤径向往上输送,当土壤输送至顶部时,由于物料出口6与外螺旋转盘8端口的相切作用,最终可将物料自动输出反应器1并收集利用,从而完成了土壤从输入到输出的一个循环过程。在整个反应过程中,当反应器1导电层和转轴7连通高压脉冲变频电源的正负极时,整个反应器内部会产生等离子体放电效应,通入的湿空气可被激发产生大量的·OH、eeq -、·O、HO2·、O3等活性物质以及强冲击波、较强的紫外光等,这些物质具有强的氧化性,从而可以有效地去除土壤中有机物;湿空气通过空压机泵5传送并经微孔圆盘10均匀分散至反应器1中;在放电过程中,沿径向输入的污染土壤与逆向被激活的物质充分接触并反应,并经外螺旋转盘8输出,物料在整个过程中均处于反应状态,螺旋结构可以有效控制土壤输入和输出的速度以及分散度,同时空气的通入也可以使反应器内的土壤进行充分混合,反应过程中,传动机构2的转速、空压泵5的压力以及电源输出电压均可调,可以根据反应器的状态以及土壤的处理效果灵活有效的进行调节可控制,从而可以有效的对土壤中的污染物进行去除,达到净化的目的。
该处理装置具有操作简单、去除污染物效率高、设备投资小、处理成本低、适用范围广、高速、高效、无二次污染等优点,尤其是对难降解有毒有害的有机污染物及有特殊处理要求的污染物效果较为显著,具有广泛的应用前景,有望在今后的土壤污染处理工艺中得到广泛的推广和运用。
Claims (5)
1.一种螺旋递推式放电等离子体土壤净化处理装置,其特征在于该装置包括筒状的反应器(1)和设置在反应器(1)内的螺旋转盘,所述的螺旋转盘包括旋向相反的外螺旋转盘(8)和内螺旋转盘(9),所述的内螺旋转盘(9)部分外嵌于所述的外螺旋转盘(8),内连于由传动机构(2)带动转动的转轴(7),所述的转轴(7)为导体且轴线与所述反应器(1)的轴线重合;所述反应器(1)的上端设有物料入口(3),所述反应器(1)的筒壁上部设有物料出口(6),筒壁下部设有通过空压泵(5)将空气通入反应器(1)的进气孔(4),所述反应器(1)的底部设有微孔圆盘(10)用于分散由所述进气孔(4)通入的空气,所述反应器(1)的筒壁为双层结构,内层为导电层,外层为绝缘层,所述的反应器(1)的导电层和所述的转轴(7)分别连接于高压脉冲变频电源的正极和负极;所述外螺旋转盘(8)的外径与所述反应器(1)的内径相吻合,且顶端与物料出口(6)下部相切。
2.根据权利要求1所述的一种螺旋递推式放电等离子体土壤净化处理装置,其特征在于所述内螺旋转盘(9)的螺纹升角为45°~90°。
3.根据权利要求1所述的一种螺旋递推式放电等离子体土壤净化处理装置,其特征在于所述的物料入口(3)位于所述反应器(1)上端的中心部位并成漏斗形结构,且内径小于所述内螺旋转盘(9)的外径。
4.根据权利要求1所述的一种螺旋递推式放电等离子体土壤净化处理装置,其特征在于所述的微孔圆盘(10)为多孔结构。
5.根据权利要求1所述的一种螺旋递推式放电等离子体土壤净化处理装置,其特征在于所述的传动机构(2)位于反应器(1)外,且与所述转轴(7)包裹有绝缘层的一端相连。
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