CN105618281B - 一种不同粒径污染土壤颗粒的分选方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不同粒径污染土壤颗粒的分选方法和装置。所述装置包括喷水管1、滚筒筛2、泥浆池3、过滤网6、泥浆泵7、水力旋流器进料口10、溢流管11、过滤网13、水力旋流器14、沉沙口15；其中，所述喷水管1和滚筒筛2都固定安装在泥浆池3上；所述泥浆泵7与泥浆池3之间以及泥浆泵7与水力旋流器进料口10之间均通过泥浆管道连接，且过滤网6安置在泥浆泵7和泥浆池3之间的泥浆管道内；所述溢流管11安装在水力旋流器14上，且溢流管11端部安装有过滤网13；所述沉沙口15在水力旋流器14底部。本发明装置具有工艺简单、分选效果好、适应多种天气环境、应用范围广、能降低后续淋洗成本等优点，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于土壤修复技术领域。更具体地，涉及一种不同粒径污染土壤颗粒的分选方法与分选装置。
背景技术
随着经济的发展，城市化进程加快，产业结构调整，工业企业搬迁呈现出普遍的趋势，与此同时，造成了场地土壤的多种污染，包括重金属污染，有机物污染等，严重威胁人体健康和环境安全，因此污染场地的修复与可持续利用已成为环境修复领域亟需解决的问题。
土壤淋洗技术因其易工程化且效率高，正开始被广泛应用于土壤修复领域。但是研究发现，不同粒径土壤颗粒污染物含量不一样，颗粒越小，单位体积颗粒所拥有比表面积越大，其就能吸附更多的污染物。为了进一步提高淋洗效率和淋洗效果，需对污染土壤进行筛分。污染物浓度较高的土壤颗粒可分选后直接作为危废处理，而对污染物浓度中等的土壤颗粒分选后进行淋洗，对污染物浓度低的土壤颗粒，则分选后直接回填，并采用植物修复等其它修复方法对其进行进一步处理。
土壤污染淋洗修复工程需要一种环保、高效的筛分技术与设备。筛分技术主要有干式筛分与湿式筛分两种，普通的筛分技术在对土壤颗粒进行分选时对其含水率有较高需求，干筛易产生扬尘，湿筛存在筛孔堵塞等问题，且筛分过程噪声过大，因此筛分技术不能满足污染土壤不同粒径颗粒分选的要求。如专利ZL201020601482.3《一种污染土壤的淋洗修复设备》中所使用的振动筛就会带来以上问题。另外，水力旋流器作为分离和分级设备，能很好的避免以上问题，其基本工作原理基于离心沉降作用，泥浆在压力的作用下沿管道进入旋流器后，随即在圆筒壁的限制下作回旋涌动，在离心力作用下，粗颗粒被抛向器壁附近，并随着外螺旋流由底部排除，细颗粒因离心沉降速度小，滞留在内螺旋流中，最后通过溢流管排除，至此达到了分选不同粒径颗粒的效果。水力旋流器结构简单，本身无运动部件，操作容易，体积小而处理量大，分级效果良好，不受天气的影响，可以直接将污染土壤与水混合配为泥浆后进行分选处理。如专利ZL201310225512.3《重金属污染场地土壤淋洗修复方法与设备》，ZL201420627823.2《一种土壤淋洗设备》，ZL201420615089.8《一种Pb污染土壤的淋洗设备》，均建议将水力旋流器作为土壤筛分的一种设备。然而，以上对比专利主要专注于淋洗方法的设计和优化，其在工程实践中虽然使用水力旋流器对不同粒径污染土壤颗粒进行分离，但是具有无法控制进入水力旋流器的泥浆的流量和流速等缺陷，不能很好地控制分选得到的泥浆颗粒范围，非常不利于后续的淋洗工艺。
因此，为提高土壤淋洗工艺的效率和效果，污染土壤淋洗修复工程亟需一种环保、高效的不同粒径污染土壤颗粒的分选方法与装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有不同粒径污染土壤颗粒分选技术的缺陷和不足，提供一种污染土壤淋洗处理的预处理技术和相关设备，为污染土壤淋洗工程提供有效的预处理技术与装备。
本发明的目的是提供一种不同粒径污染土壤颗粒的分选方法。
本发明另一目的是提供一种不同粒径污染土壤颗粒的分选装置。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种不同粒径污染土壤颗粒的分选装置，包括喷水管1、滚筒筛2、泥浆池3、过滤网6、泥浆泵7、水力旋流器进料口10、溢流管11、过滤网13、水力旋流器14、沉沙口15；其中，所述喷水管1和滚筒筛2都固定安装在泥浆池3上；所述泥浆泵7与泥浆池3之间以及泥浆泵7与水力旋流器进料口10之间均通过泥浆管道连接，且过滤网6安置在泥浆泵7和泥浆池3之间的泥浆管道内；所述溢流管11安装在水力旋流器14上，且溢流管11端部安装有过滤网13；所述沉沙口15在水力旋流器14底部。
更进一步，优选地，所述泥浆泵7与泥浆池3之间的泥浆管道上设置有阀门5。
优选地，所述泥浆泵7上连接有变频器8，用以控制泥浆泵7的输出功率。
优选地，所述泥浆泵7与水力旋流器进料口10之间的泥浆管道上设置有压力表9，可以通过观察压力表9的读数，来调节变频器8，控制进入旋流器14中的泥浆流速与流量。
优选地，所述溢流管11端部安装有人字管12，过滤网13安装在人字管12的右部。溢流管11整体呈现为人字管，更有利于溢流出的泥浆中高污染粒径颗粒减量。
优选地，所述滚筒筛2为可更换不同孔径的滚筒筛，滚筒筛2与水力旋流器14相连用，两相结合可以很好的对污染土壤颗粒进行分选。
优选地，所述过滤网6和过滤网13均可调节更换不同孔径的滤网，过滤网6和过滤网13均起到过滤分离的作用，控制进入水力旋流器14的颗粒大小以及对溢流管11排出的泥浆中高污染颗粒进行减量。
利用上述装置进行不同粒径污染土壤颗粒分选的方法也在本发明的保护范围之内。
具体地，所述不同粒径污染土壤颗粒的分选方法，包括如下步骤：
S1.污染土壤先进入滚筒筛2进行粗筛，将其中的大颗粒砂石和瓦砾等筛除，喷水管1持续将水以一定的流量喷到污染土壤上，将污染土壤冲洗到泥浆池3中，同时冲洗掉筛出的砂石、瓦砾表面的污染土壤；筛选后的污染土壤进入泥浆池3；
S2.开启阀门5，利用泥浆泵7将泥浆池3中的泥浆经过过滤网6的过滤后抽送至水力旋流器14中；
S3.泥浆经过水力旋流器14分离后，粗颗粒由沉沙口15排出，细颗粒进入溢流管11，细颗粒的一部分通过溢流管11尾部人字管12左边部分直接排出进入淋洗下一流程，另一部分进入人字管12右边部分，在压力与重力作用下，过滤网13可进一步阻隔其中的粒径大于一定尺寸的颗粒通过。
其中，步骤S2的过程中可通过压力表9调节变频器8，进而调节泥浆泵7的输出功率，使得进入水力旋流器14中的泥浆液流速、流量与压力控制在所需范围内。
步骤3中，泥浆液在水力旋流器14中，进行强烈的三维椭圆型强旋转剪切湍流运动，因为粗颗粒与细颗粒间存在粒度差，其受离心力、向心浮力、流体曳力等大小不同，受离心力沉降作用，大部分粗颗粒经旋流器底部沉沙口15排出，而大部分细颗粒进入溢流管11。进入溢流管的细颗粒通过人字形排泥口，端部加有过滤筛网，对大于一定尺寸的颗粒进行阻隔，可以相应减少一些作为危废处理的颗粒量。
本发明上述方法和装置利用滚筒筛和水力旋流器联合系统将污染土壤中不同粒径的颗粒按照处理所需的大小范围进行分选：首先利用滚筒筛将污染土壤中的沙石瓦砾等大粒径的物质筛除，随后使污染土壤泥浆通过装有过滤网的管道，进一步过滤掉会严重磨损水力旋流器大颗粒。在泥浆泵抽吸下，泥浆进入水力旋流器中，通过调节变频器控制进入旋流器中泥浆的流速与流量，以分选出所需粒径范围的泥浆颗粒，留待后续淋洗工艺。同时旋流器溢流管装有右部带过滤网的人字管，可以减少所需泥浆内高污染颗粒的含量。对污染土壤的筛分结果是：被滚筒筛2筛选出的大颗粒砂石可直接回填；通过沉沙口15排出的泥浆用于后续淋洗工艺；而进入溢流管11的颗粒（小于一定尺寸）压滤后作为危废处理，过滤网13对排出的泥浆中的大颗粒进行减量。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种不同粒径污染土壤颗粒的分选方法和装置，可以很好的实现不同粒径污染土壤颗粒的分选，而且该方法和装置具有以下显著的特点：
（1）在泥浆泵前后分别加装变频器和压力表，控制进料流量和压力；
（2）使用水力旋流器对污染土壤中的不同颗粒进行分选；
（3）在工艺中多处加装可更换孔径的过滤网，控制此工艺中泥浆颗粒粒径；
（4）在溢流口加装人字管，降低溢流管排出泥浆中粒径大于一定尺寸的颗粒含量。
（5）具有工艺简单、分选效果好、适应多种天气环境，土壤湿度较高亦可以分选，能降低后续淋洗成本等优点。
（6）筛分过程不会产生扬尘也不存在筛孔堵塞的问题，而且筛分过程噪声较小，应用范围较广，具有很好的应用前景。
附图说明
图1为本发明不同粒径污染土壤颗粒的分选装置的整体示意图；1为喷水管、2为滚筒筛、3为泥浆池（泥浆暂存池）、4为污染泥浆、5为阀门、6为过滤网、7为泥浆泵、8为变频器、9为压力表、10为水力旋流器进料口、11为溢流管、12为人字管、13为过滤网、14为水力旋流器、15为沉沙口。
图2为控制阀5和6的局部放大示意图。
图3为人字管12的局部放大示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例1 不同粒径污染土壤颗粒的分选装置
一种不同粒径污染土壤颗粒的分选装置，包括喷水管1、滚筒筛2、泥浆池3、阀门5、过滤网6、泥浆泵7、变频器8、压力表9、水力旋流器进料口10、溢流管11、过滤网13、水力旋流器14、沉沙口15；其中，所述喷水管1和滚筒筛2都固定安装在泥浆池3上；所述泥浆泵7与泥浆池3之间以及泥浆泵7与水力旋流器进料口10之间均通过泥浆管道连接，且过滤网6安置在泥浆泵7和泥浆池3之间的泥浆管道内；所述溢流管11安装在水力旋流器14上，且溢流管11端部安装有人字管12（即溢流管整体呈现为人字管，更有利于溢流出的泥浆中高污染粒径颗粒减量），人字管12的右部安装有过滤网13；所述沉沙口15在水力旋流器14底部。
更进一步，所述阀门5设置在泥浆泵7与泥浆池3之间的泥浆管道上。
所述变频器8连接于泥浆泵7上，用以控制泥浆泵7的输出功率。
所述压力表9设置于泥浆泵7与水力旋流器进料口10之间的泥浆管道上，可以通过观察压力表9的读数，来调节变频器8，控制进入旋流器14中的泥浆流速与流量。
另外，所述滚筒筛2为可更换不同孔径的滚筒筛，滚筒筛2与水力旋流器14相连用，两相结合可以很好的对污染土壤颗粒进行分选。
所述过滤网6和过滤网13均可调节更换不同孔径的滤网，过滤网6和过滤网13均起到过滤分离的作用，控制进入水力旋流器14的颗粒大小以及对溢流管11排出的泥浆中高污染颗粒进行减量。
实施例2 不同粒径污染土壤颗粒的分选方法
利用实施例1的装置进行分选，具体方法如下：
首先污染土壤进入滚筒筛2进行粗筛，将其中的一些砂石和瓦砾等筛除，喷水口1持续将水以一定的流量喷到污染土壤上，将污染土壤冲洗到泥浆池3中，同时也将砂石表面的污染土壤冲洗干净，冲洗干净的砂石可取出直接回填至原处。
拧开控制阀门5 ，泥浆泵7通上电，将泥浆池（泥浆暂存池）3中的泥浆经过滤网6的过滤后抽送至旋流器14中，根据压力表9调节变频器8，进而调节泥浆泵7的输出功率，使得进入水力旋流器14中的泥浆液流量与压力控制在所需范围内。
泥浆液通过进料口10进入水力旋流器14后，在压力的作用下沿管道进入旋流器后，随即在圆筒壁的限制下作回旋涌动，在离心力作用下，粗颗粒被抛向器壁附近，并随着外螺旋流由沉沙口15排出，留待后续淋洗工艺。细颗粒因离心沉降速度小，滞留在内螺旋流中，最后进入溢流管11，一部分通过溢流管11尾部人字管左边部分直接排出进入淋洗下一流程，另一部分进入人字管右边部分，在压力与重力作用下，过滤网13会阻隔其中的粒径大于一定尺寸的颗粒通过（对以上颗粒进行减量化处理，可以相应减少作为危废处理的颗粒的量），最终通过的泥浆需经过压滤处理后作为危废送至危废处理公司处理。
Claims (7)
1.一种不同粒径污染土壤颗粒的分选装置，其特征在于，包括喷水管（1）、滚筒筛（2）、泥浆池（3）、过滤网（6）、泥浆泵（7）、水力旋流器进料口（10）、溢流管（11）、过滤网（13）、水力旋流器（14）、沉沙口（15）；其中，所述喷水管（1）和滚筒筛（2）都固定安装在泥浆池（3）上；所述泥浆泵（7）与泥浆池（3）之间以及泥浆泵（7）与水力旋流器进料口（10）之间均通过泥浆管道连接，且过滤网（6）安置在泥浆泵（7）和泥浆池（3）之间的泥浆管道内；所述溢流管（11）安装在水力旋流器（14）上，且溢流管（11）端部安装有过滤网（13）；所述沉沙口（15）在水力旋流器（14）底部；所述溢流管（11）端部安装有人字管（12），过滤网（13）安装在人字管（12）的右部；所述滚筒筛（2）为可更换不同孔径的滚筒筛。
2.根据权利要求1所述的不同粒径污染土壤颗粒的分选装置，其特征在于，所述泥浆泵（7）与泥浆池（3）之间的泥浆管道上设置有阀门（5）。
3.根据权利要求1所述的不同粒径污染土壤颗粒的分选装置，其特征在于，所述泥浆泵（7）上连接有变频器（8）。
4.根据权利要求1所述的不同粒径污染土壤颗粒的分选装置，其特征在于，所述泥浆泵（7）与水力旋流器进料口（10）之间的泥浆管道上设置有压力表（9）。
5.根据权利要求1所述的不同粒径污染土壤颗粒的分选装置，其特征在于，所述过滤网（6）和过滤网（13）均可调节更换不同孔径的滤网。
6.一种不同粒径污染土壤颗粒的分选方法，其特征在于，是利用权利要求1～5任一所述分选装置进行不同粒径污染土壤颗粒的分选，包括如下步骤：
S1.污染土壤进入滚筒筛（2）进行粗筛，将其中的大颗粒砂石或瓦砾筛除，喷水管（1）持续将水以一定的流量喷到污染土壤上，将污染土壤冲洗到泥浆池（3）中；
S2.开启阀门（5），利用泥浆泵（7）将泥浆池（3）中的泥浆经过过滤网（6）的过滤后抽送至水力旋流器（14）中；
S3.泥浆经过水力旋流器（14）分离后，粗颗粒由沉沙口（15）排出，细颗粒进入溢流管（11），细颗粒的一部分通过溢流管（11）尾部人字管（12）左边部分直接排出进入淋洗下一流程，另一部分进入人字管（12）右边部分，在压力与重力作用下，过滤网13可进一步阻隔其中的粒径大于一定尺寸的颗粒通过。
7.根据权利要求6所述不同粒径污染土壤颗粒的分选方法，其特征在于，步骤S2的过程中，可通过压力表（9）调节变频器（8），进而调节泥浆泵（7）的输出功率，使得进入水力旋流器（14）中的泥浆液流量与压力控制在所需范围内。
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- 2016-01-25 CN CN201610046948.XA patent/CN105618281B/zh active Active
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| CN105618281A (zh) | 2016-06-01 |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |