CN104759461B - 一种车载移动式土壤洗涤修复设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车载移动式土壤洗涤修复设备,包括车载移动平台和安装在其上的土壤收集系统、动力输送系统、土壤粉碎洗涤系统、处理后土壤输出系统及药剂加注系统。该设备占地面积小、具有可移动性,能够根据污染区域的不同,灵活方便的处理多个污染区域,避免对当地土壤造成二次污染;此外本发明所述设备能够连续地将土壤与处理液进行混合,并在洗涤池中搅拌结构的作用下增加处理液与污染土壤的接触面积,从而提高处理效率。

Description

一种车载移动式土壤洗涤修复设备
技术领域
本发明是一种车载移动式土壤洗涤修复设备,以动力输送系统、土壤粉碎洗涤系统和药剂加注系统为核心,主要通过物理化学方法对污染后的土壤进行修复,属于土壤废弃物无害化处理和资源化利用领域。
背景技术
随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加,土壤重金属污染日益严重,污染程度加剧,面积逐年扩大。由于重金属污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解,并可经水、植物等介质最终影响人类健康。因此,土壤重金属污染问题已经成为当今环境科学研究的重要内容。
当前我国区域农业环境恶化现象十分严重。据统计,2000年我国工业三废污染耕地面积266.7万公顷,2010年增加到666.7万公顷,2014年增加到1000万公顷。目前,全国遭受不同程度污染的耕地面积已接近2000万公顷,约占耕地面积的1/5。我国每年因重金属污染导致的粮食减产超过1000万吨,被重金属污染的粮食多达1200万吨,合计经济损失至少200亿元。据农业部环境监测系统近年的调查,我国24个省(市)城郊、污水灌溉区、工矿等经济发展较快地区的320个重点污染区中,污染超标的大田农作物种植面积为60.6万公顷,占调查总面积的20%。其中重金属含量超标的农作物种植面积约占污染物超标农作物种植面积的80%以上,尤其是Pb、Cd、Hg、Cu及其复合污染最为突出。
当前我国大多数城市近郊土壤都受到了不同程度的污染,其中Cd污染较普遍,污染面积近1000万公顷,其次是Pb、Zn、Cu、Hg等。有许多地方粮食、蔬菜、水果等食物中Cd、Cr、As、Pb等重金属含量超标和接近临界值。其中多数是由于工业污水灌溉造成的。如广州郊区老污灌区,土壤中Cd的含量最高达228mg/kg,平均含量为6.68mg/kg,沈阳张士灌区有2533公顷土地遭受Cd的污染,其中严重污染的占13%。
重金属在土壤—植物系统中的迁移直接影响到植物生长发育,从而影响作物的产量和质量。重金属是危害植物生长的有毒元素,土壤中如果重金属含量过高,会破坏植物叶片的叶绿素结构,减少根系对水分和养分的吸收,抑制根系生长,造成植物生理障碍而降低产量。研究表明,重金属污染对土壤脲酶活性的影响很大,随土壤重金属浓度的增加,脲酶活性下降趋势明显,如在金盏菊中,脲酶活性下降幅度为51~88%;在月季中,脲酶活性下降幅度为36~78%,故可用土壤脲酶活性变化来表示土壤受福污染的程度。
为了改善农业耕作用地土壤生态环境,合理利用土地资源,急需对污染的土壤进行修复处理,并提供一种有效的设备,实现快速有效地处理污染土壤。现有技术中,中国专利一种新型土壤淋洗机(201120112397.5),所述的土壤淋洗机,其采用喷淋系统,将土壤与修复溶剂进行混合,能够处理污染后的土壤从而达到消除污染的目的,但是该实用新型存在如下不足:(1)本实用新型采用喷淋法无法完全保证土壤与修复溶剂的充分混合,且产生的重金属废料无法保证能够有效地与土壤分离;(2)该实用新型采用拖车式移动平台,移动时需要额外地牵引车辆,因此实施不便利。
中国专利一种土壤改良淋洗装置(201420460584.6),该实用新型将待处理土壤顺序通过淋洗池、污染土壤层和集液池,实现土壤的修复。该实用新型存在如下不足:(1)整个系统占地面积大,以在地面挖筑基坑的形式存在,容易造成对周边环境的二次污染;(2)该实用新型不具备移动功能,无法实现对其他污染地块的继续处理;(3)该实用新型为手工控制,无法实现自动化操作。
中国专利一种便携式重金属污染土壤淋洗装置(201420192592.7),该实用新型将重金属污染土壤顺序通过淋洗液储存槽和反应器实现对污染土壤的处理,同时通过真空吸收器、废液储存槽、废液回收处理器实现对废液的处理。该实用新型存在如下不足:(1)系统采用多层上下结构,其反应器在系统的高位,该实用新型没有污染土壤装填设备,很难实现对其进行有效的处理;(2)往往待处理的污染场地面广量大,该实用新型无移动平台,实现便携处理重金属污染土壤难度很大。
中国专利移动式土壤淋洗设备装置及其方法(201210126353.7),该发明专利采用湿式筛将污染土壤进行筛分,加入临时性土建的淋洗污水处理池进行处理,实现对土壤的修复工作。该发明专利存在如下不足:(1)临时性土建的淋洗污水处理池不能称其为移动式土壤淋洗设备装置,其较为简单的土建基坑无法实现移动和二次使用,同时对周边环境容易产生二次污染;(2)设备对待处理土壤的装填机构以及湿式筛分后的土壤如何转运到下道工序没有提及。
发明内容
本发明的目的是:为了提高污染土壤的处理效率,且能够根据污染区域的不同,灵活方便的处理多个污染区域,避免对当地土壤造成二次污染,本发明提供了一种车载移动式土壤洗涤修复设备。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种车载移动式土壤洗涤修复设备,包括车载移动平台和从车头至车尾顺次安装于其上的土壤收集系统、动力输送系统、土壤粉碎洗涤系统、处理后土壤输出系统及药剂加注系统;所述土壤收集系统包括挖斗和土壤收集槽;所述动力输送系统包括支架、电机、传动皮带、变速箱、联轴器和轴承;所述土壤粉碎洗涤系统包括洗涤池、搅拌叶、搅拌轴、泄水阀和药剂加注入口;所述处理后土壤输出系统包括斗式提升机、斗齿和驱动轮;所述药剂加注系统包括药剂加注机、药剂箱、电磁阀和处理液输入管;电机位于支架上,由传动皮带与变速箱相连,变速箱通过联轴器、轴承与洗涤池相连;洗涤池通过轴承固定在左右两个轴承支座之间,泄水阀和药剂加注入口位于洗涤池下侧,搅拌叶固定在搅拌轴上,并设置在洗涤池中轴线内部;斗式提升机固定于洗涤池的后侧,斗式提升机体壁外侧设有斗齿、端部设有驱动轮;药剂加注机通过处理液输入管与药剂加注入口相连,药剂加注入口与处理液输入管之间设有电磁阀,药剂加注机上部连接有药剂箱。
优选的,在洗涤池上方设有过滤网筛和侧挡板。
洗涤池采用上端开口的卧式设计,长径比为1:1~3.2。
洗涤池中轴线向右下方倾斜,与水平面夹角为5~15度。
优选的,搅拌叶焊接固定于搅拌轴上。
优选的,所述搅拌叶采用氟树脂作为外敷衬层,外敷衬层厚度为1.6~4毫米。
相邻搅拌叶投影呈60度夹角交叉结构,并采用单轴多组搅拌叶设计。
所述的车载移动式土壤洗涤修复设备,其通过车载移动平台实现设备的可移动性,从而处理不同污染区域的土壤。
所述的车载移动式土壤洗涤修复设备,其联轴器的一端与变速箱连接,另一端与洗涤池连接,通过联轴器结构设计,实现动力输送系统与粉碎洗涤系统的固定连接,其目的在于有利于两设备单独维修和拆卸,大大降低了维修成本。
所述的车载移动式土壤洗涤修复设备,其洗涤池与药剂加注机贯通,并通过处理液输入管、药剂加注入口向洗涤池内输入污染土壤的处理液,同时以电磁阀的开关控制处理液输入管的开放和闭合。
所述的车载移动式土壤洗涤修复设备,其通过安装于洗涤池上的泄水阀将反应后失效药剂排出设备外。
所述的车载移动式土壤洗涤修复设备,在洗涤池内部设计有搅拌结构,其目的在于促使土壤翻转,保证污染土壤与处理液能够充分混合,提高污染土壤的处理效率。
有益效果
与现有技术相比本发明具有以下优点:
(1)整个设备采用“卧式”结构,因此设备占地面积小,便于实现自动化控制,大大减少操作过程中劳动强度;
(2)本发明在洗涤池中设有搅拌结构能够加速处理液与污染土壤的混合,增加接触面积,且相邻搅拌叶之间呈60度夹角,使得推动污染土壤与处理液的混合物旋转时切向速度存在差异,混合物作上下运动和左右翻转,因此混合物在较短的时间内即可均匀混合并发生反应,从而提高处理效率;
(3)搅拌叶采用不锈钢焊接而成,接缝处采用焊接工艺制成,接缝处的强度与原有母材相比,达到其90%,搅拌叶表面采用高分子材料氟树脂作为外敷衬层,敷衬层与基材附着力强,且具有耐腐蚀的效果;
(4)本发明所述设备设于车载平台上,因此能够方便设备移动,从而根据需要处理不同污染区域的土壤;
(5)本发明所述洗涤池中轴线向右下方倾斜,与水平面夹角为5-15度,该设计便于将清洗过的土壤收集并通过输出系统快速将其提出洗涤池外部,加速处理进程。
附图说明
图1是车载移动式土壤洗涤修复成套设备结构示意图;
图2是动力输送系统结构示意图;
图3是土壤粉碎洗涤系统结构示意图;
图4是土壤粉碎洗涤系统右视图;
图5是单轴多级不对称搅拌器;
图6是搅拌板呈现60度夹角图;
图7是土壤粉碎洗涤系统、药剂加注系统、处理后土壤输出系统结构示意图;
其中,1、车载移动平台;2、土壤收集系统;2-1、挖斗;2-2、土壤收集槽3、动力输送系统;3-1、支架;3-2、电机;3-3、传动皮带;3-4、变速箱;3-5、联轴器;3-6、轴承;4、土壤粉碎洗涤系统;4-1、洗涤池;4-2、搅拌叶;4-3、搅拌轴;4-4、液面;4-5、泄水阀;4-6、药剂加注入口;4-7、轴承支座;5、处理后土壤输出系统;5-1、斗式提升机;5-2、斗齿;5-3、驱动轮;6、药剂加注系统;6-1、药剂加注机;6-2、药剂箱;6-3、电磁阀;6-4、处理液输入管;7、处理后土壤。
具体实施方式
实施例1
一种车载移动式土壤洗涤修复成套设备,如图1所示,包括车载移动平台1和从车头至车尾顺次安装于其上的土壤收集系统2、动力输送系统3、土壤粉碎洗涤系统4、处理后土壤输出系统5及药剂加注系统6,其中土壤收集系统2包括挖斗2-1和土壤收集槽2-2。如图2所示,动力输送系统3包括支架3-1、电机3-2、传动皮带3-3、变速箱3-4、联轴器3-5和轴承3-6;如图3所示,土壤粉碎洗涤系统4包括洗涤池4-1、搅拌叶4-2、搅拌轴4-3、泄水阀4-5、药剂加注入口4-6、轴承支座4-7、过滤筛网4-8和侧挡板4-9;所述处理后土壤输出系统5包括斗式提升机5-1、斗齿5-2和驱动轮5-3;如图7所示,药剂加注系统6包括药剂加注机6-1、药剂箱6-2、电磁阀6-3和处理液输入管6-4。电机3-2位于支架3-1上,由传动皮带3-3与变速箱3-4相连,变速箱3-4通过联轴器3-5、轴承3-6与洗涤池4-1相连;洗涤池4-1通过轴承3-6固定在左右两个轴承支座4-7之间,泄水阀4-5和药剂加注入口4-6位于洗涤池4-1下侧,搅拌叶4-2固定在搅拌轴4-3上,并设置在洗涤池4-1中轴线内部,过滤筛网4-8和侧挡板4-9置于洗涤池4-1上方;斗式提升机5-1固定于洗涤池4-1的后侧,斗式提升机5-1体壁外侧设有斗齿5-2、端部设有驱动轮5-3;药剂加注机6-1通过处理液输入管6-4与药剂加注入口4-6相连,药剂加注入口4-6与处理液输入管6-4之间设有电磁阀6-3,药剂加注机6-1上部连接有药剂箱6-2。
车载移动式土壤洗涤修复设备,洗涤池4-1为上端加设过滤筛网4-8及侧挡板的4-9的卧式结构,长径比为1:3;洗涤池4-1中轴线向右下方略微倾斜,与水平面夹角为12度。
联轴器3-5的一端与变速箱3-4连接,另一端与洗涤池4-1连接,通过联轴器3-5结构设计,实现动力输送系统3与土壤粉碎洗涤系统4的固定连接,其目的在于有利于两设备单独维修和拆卸,大大降低了维修成本。
洗涤池4-1与药剂加注机6-1贯通,并通过处理液输入管6-4、药剂加注入口4-6向洗涤池4-1内输入处理液,同时以电磁阀6-3的开关控制处理液输入管6-4的开放和闭合。
洗涤池4-1右下侧安装泄水阀4-5将反应后失效药剂排出设备外。
洗涤池4-1内设有土壤搅拌结构,其目的在于促使土壤翻转,保证污染土壤与处理液能够充分混合,提高污染土壤的处理效率。搅拌结构由搅拌叶4-2焊接固定于搅拌轴4-3上制成,其中搅拌叶4-2采用氟树脂作为外敷衬层,外敷衬层厚度为3.6毫米,如图6所示,相邻搅拌叶投影4-2呈60度夹角交叉结构。
所述一种车载移动式土壤洗涤修复设备,在进行土壤淋洗时,先将土壤粉碎洗涤系统4的过滤筛网4-8通过机械传动调整为倾斜状态,并利用挖斗2-1,将土壤收集槽2-2中的土壤置于过滤筛网4-8上,土壤中的大块物体、砖头、大石子即可被过滤筛网4-8挡在上面并顺着过滤筛倾斜面和侧挡板4-9滑落至地面,污染土壤则落入洗涤池4-1。
开启动力输送系统3的电机3-2,使其带动传动皮带3-3从而驱动变速箱3-4,并通过联轴器3-5带动洗涤池4-1中的搅拌叶4-2旋转搅拌,使得处理液与污染土壤充分混合、反应,达到洗涤、脱污的作用。
开启药剂加注系统6上的药剂加注机6-1,将药剂加注机6-1上部的药剂箱6-2中处理液通过处理液输入管6-4加注到洗涤池4-1中,同时通过电磁阀6-3控制药剂加注量和加注时间。处理完成后开启处理后土壤输出系统5,使得斗式提升机5-1运转,其斗齿5-2在驱动轮5-3的作用下,将处理后合格的土壤从洗涤池中运出。
整套车载移动式土壤洗涤修复设备均安装在车载底盘上面,从而方便移动。整机所有动力来源于与电机,其为设备提供能源。
实施例2
以下应用实施例1的设备对污染土壤进行处理,污染土壤取自某铜矿尾砂污染带,取回的土壤避光风干后,去除杂物,碾碎,过尼龙筛,筛去大颗粒石子,混均后分装为两瓶,分别标记为样品1、样品2,对土壤原样的性质进行分析,结果如表1所示。
设备使用前,先检查电机3-2、变速箱3-4是否有漏电,如果管路有漏电点,及时更换管道;检查联轴器3-5、轴承3-6、泄水阀4-5是否正常工作,出现异常及时维修。
检查完毕后,将待处理样品加至土壤收集系统2中,由土壤收集系统2中的挖头2-1将土壤收集槽2-2中的样品输送至土壤粉碎洗涤系统4的过滤网筛4-8上,电机3-2供电驱动过滤网筛4-8晃动,除去粒径过大的石子后,待处理样品落至洗涤池4-1中;打开电磁阀6-3,在药剂加注机6-1的驱动下,通过处理液输入管6-4、药剂加注入口4-6将药剂箱6-2中的处理液输送至洗涤池4-1中,本发明中采用的处理液为市场上可以获得的通用药剂;为洗涤池4-1中的搅拌轴4-3供电,搅拌轴4-3带动搅拌叶4-2转动,将处理液与待处理样品混合均匀,反应一段时间后,打开泄水阀4-5将多余处理液排出设备外,并打开处理后土壤输出系统5,在驱动轮5-3的驱动下,将处理后的土壤通过斗齿5-2输送至设备外。采用以上过程分别对样品1和样品2进行处理,具体处理方式的参数值如表2所示。
通过本发明所述设备对样品1、样品2处理后的的土壤进行检测,并与原始污染的土壤进行对比,分析本设备对污染土壤的处理效果,具体结果如图3所示:
对比结果显示,本发明所述车载移动式土壤洗涤修复成套设备对污染土壤具有很强的处理能力,经处理后的土壤中重金属含量均大幅降低,达到标准水平,能够被重新应用于农业、林业生产中。

Claims (4)

1.一种车载移动式土壤洗涤修复设备,其特征在于,包括车载移动平台(1)和从车头至车尾顺次安装于其上的土壤收集系统(2)、动力输送系统(3)、土壤粉碎洗涤系统(4)、处理后土壤输出系统(5)及药剂加注系统(6);所述土壤收集系统(2)包括挖斗(2-1)和土壤收集槽(2-2);所述动力输送系统(3)包括支架(3-1)、电机(3-2)、传动皮带(3-3)、变速箱(3-4)、联轴器(3-5)和轴承(3-6);所述土壤粉碎洗涤系统(4)包括洗涤池(4-1)、搅拌叶(4-2)、搅拌轴(4-3)、泄水阀(4-5)、药剂加注入口(4-6)和轴承支座(4-7);所述处理后土壤输出系统(5)包括斗式提升机(5-1)、斗齿(5-2)和驱动轮(5-3);所述药剂加注系统(6)包括药剂加注机(6-1)、药剂箱(6-2)、电磁阀(6-3)和处理液输入管(6-4);电机(3-2)位于支架(3-1)上,由传动皮带(3-3)与变速箱(3-4)相连,变速箱(3-4)通过联轴器(3-5)、轴承(3-6)与洗涤池(4-1)相连;洗涤池(4-1)通过轴承(3-6)固定在左右两个轴承支座(4-7)之间,泄水阀(4-5)和药剂加注入口(4-6)位于洗涤池(4-1)下侧,搅拌叶(4-2)固定在搅拌轴(4-3)上,并设置在洗涤池(4-1)中轴线内部;斗式提升机(5-1)固定于洗涤池(4-1)的后侧,斗式提升机(5-1)体壁外侧设有斗齿(5-2)、端部设有驱动轮(5-3);药剂加注机(6-1)通过处理液输入管(6-4)与药剂加注入口(4-6)相连,药剂加注入口(4-6)与处理液输入管(6-4)之间设有电磁阀(6-3),药剂加注机(6-1)上部连接有药剂箱(6-2);所述洗涤池(4-1)上方设有过滤网筛(4-8)和侧挡板(4-9);洗涤池(4-1)采用上端开口的卧式设计,长径比为1:1~3.2;洗涤池(4-1)中轴线向右下方倾斜,与水平面夹角为5-15度。
2.根据权利要求1所述的一种车载移动式土壤洗涤修复设备,其特征在于,搅拌叶(4-2)焊接固定于搅拌轴(4-3)上。
3.根据权利要求1所述的一种车载移动式土壤洗涤修复设备,其特征在于,所述搅拌叶(4-2)采用氟树脂作为外敷衬层,外敷衬层厚度为1.6-4毫米。
4.根据权利要求2所述的一种车载移动式土壤洗涤修复设备,其特征在于,相邻搅拌叶(4-2)投影呈60度夹角交叉结构。
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