CN107617636A - 螺杆式低温等离子土壤修复方法及装置 - Google Patents

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宋早明
钟雄友
张伟
姜昆
倪德晨
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Abstract

本发明公开了一种螺杆式低温等离子土壤修复方法及装置,修复装置包括输送管道,输送管道中有由导电材料制成且与地线连接的传动轴,传动轴上设有螺旋叶片,管道外壁上设有与低温等离子电源连接的高压电极层。土壤修复方法:启动低温等离子电源,传动轴和高压电极层均匀放电形成等离子放电区域,传动轴带动螺旋叶片转动,土壤经过低温等离子放电区域时,低温等离子放电区域在污染土壤表面及内部发生放电,输送管道生成高能基团,高能基团与土壤中的有毒有害物质发生反应产生无毒无害的小分子物质。本发明的土壤修复方法及装置可以连续及大批量处理污染土壤,处理效果好、成本低、周期短。

Description

螺杆式低温等离子土壤修复方法及装置
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域,尤指一种螺杆式低温等离子土壤修复方法及装置。
背景技术
重金属污染具有较高毒害性、治理长期性、富集性及隐蔽性等特点,极易通过食物链富集而严重影响人类健康。随着近年来重金属中毒事件不断涌现,研究高效、成本低、绿色环保的土壤修复方法显得尤为重要。
目前,国内外采取的脱除土壤中的重金属的方法主要分为物理、化学及生物法三种。物理方法主要包括活性炭吸附、电极法、电磁法、浸泡法和功能性纸张脱除法等,其存在吸附效率低、仪器比较笨重、不能复合吸附多种重金属等显著缺点。化学方法包括化学沉淀法、无机酸和有机酸脱除法、萃取法、离子交换法和离子交联法等,但其存在有毒、吸附过程繁琐、环境污染和不能解吸重复利用等缺陷。生物法如生物絮凝法、生物吸附法和植物整治法等,但该方法存在吸附效率低、治理周期长和治理成本昂贵等缺点。
因此,本申请人致力于提供一种螺杆式低温等离子土壤修复方法及装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种螺杆式低温等离子土壤修复方法及装置,其安全性好、处理效果好、且治理成本低,实现了污染土壤的连续及大批量处理,有效缩短了重金属污染土壤的治理周期。
本发明提供的技术方案如下:
一种螺杆式低温等离子土壤修复方法,驱动装置通过传动轴带动螺旋叶片转动,螺旋叶片带动污染土壤在输送管道中按照预设方向翻转流动,所述输送管道中形成有一低温等离子放电区域,所述污染土壤经过所述输送管道的同时经过所述低温等离子放电区域,所述低温等离子放电区域在所述污染土壤的颗粒表面、颗粒间以及颗粒的内部孔隙发生放电,所述输送管道中的O2、N2以及水分子与所述低温等离子放电区域产生的高能电子发生碰撞,生成高能基团,所述高能基团与所述污染土壤中的有毒有害物质发生反应产生无毒无害的小分子物质;其中,所述输送管道上设有一高压电极层,所述高压电极层与低温等离子电源连接,所述传动轴由可导电材料制成且与地线连接,启动所述低温等离子电源,所述传动轴和所述高压电极层均匀放电形成所述等离子放电区域。
优选地,所述输送管道由石英制成和/或所述高压电极层由金属网制成。
优选地,所述高能基团包括带电粒子、激发态物种、自由基、电子、光子。
优选地,所述低温等离子电源的额定电压为220V,输出功率为0~3kw,频率调控范围为0~50Hz,输出电压调节范围为0~30KV。
一种螺杆式低温等离子土壤修复装置,包括输送管道,所述输送管道中设有传动轴,所述传动轴上设有多个螺旋叶片,所述传动轴为一可导电的金属杆,且所述传动轴与地线连接,所述传动轴还与一驱动装置连接;所述输送管道的外壁上设有高压电极层,所述高压电极层与低温等离子电源连接。
优选地,所述传动轴的两端分别可转动地设置在支架上。
优选地,所述输送管道由石英制成。
优选地,所述高压电极层由金属网制成。
优选地,所述低温等离子电源的额定电压为220V,输出功率为0~3kw,频率调控范围为0~50Hz,输出电压调节范围为0~30KV。
本发明提供的一种螺杆式低温等离子土壤修复方法及装置,通过螺杆连续输送污染土壤,使污染土壤通过低温等离子放电区域,并在低温等离子放电区域的作用下,污染土壤中的有毒有害物质发生反应产生无毒无害的CO2和H2O等小分子物质,从而实现污染土壤的连续处理,有效缩短了污染土壤的治理周期,且安全性好、治理成本低,并且,传动轴输送污染土壤时与土壤直接接触,且在螺旋叶片的作用下,污染土壤变得更为稀松,从而便于污染土壤与低温等离子放电区域产生的高能电子发生碰撞,另外,传动轴还是形成低温等离子放电区域的负极,因此,该方法和装置对污染土壤的治理效果好。
附图说明
下面将以明确易懂的方式,结合附图说明优选实施方式,对本发明的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本具体实施例的螺杆式低温等离子土壤修复装置的结构示意图。
附图标号说明:
输送管道1,传动轴2,螺旋叶片3,高压电极层4,低温等离子电源5,支架6,出料传送带7,驱动装置8。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图,并获得其他的实施方式。为使图面简洁,各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分,它们并不代表其作为产品的实际结构。
具体实施例一
本具体实施例公开了一种螺杆式低温等离子土壤修复方法,驱动装置通过传动轴带动螺旋叶片转动,螺旋叶片带动污染土壤在输送管道中按照预设方向翻转流动,输送管道中形成有一低温等离子放电区域,污染土壤经过输送管道的同时经过低温等离子放电区域,低温等离子放电区域在污染土壤的颗粒表面、颗粒间以及颗粒的内部孔隙发生放电,输送管道中的O2、N2以及水分子与低温等离子放电区域产生的高能电子发生碰撞,生成高能基团,高能基团与污染土壤中的有毒有害物质发生反应产生无毒无害的CO2和H2O等小分子物质;其中,输送管道上设有一高压电极层,高压电极层与低温等离子电源连接,传动轴由可导电材料制成且与地线连接,启动低温等离子电源,传动轴和高压电极层均匀放电形成等离子放电区域。
具体的,输送管道由石英制成,高压电极层由金属网,低温等离子放电区域产生的高能基团包括带电粒子、激发态物种、自由基、电子、光子。
具体的,低温等离子电源的额定电压为220V,输出功率为0~3kw,频率调控范围为0~50Hz,输出电压调节范围为0~30KV,在该参数范围内,该方法可以实现较好的土壤处理效果。
本具体实施例中公开的螺杆式低温等离子土壤修复方法,步骤简单,易操作,可以实现污染土壤的大批量连续处理,且可以实现较好的治理效果,极大地缩短了污染土壤的治理周期,降低了治理成本。
当然,在本发明的螺杆式低温等离子土壤修复方法的其他具体实施例中,输送管道及高压电极层的制作材料均可以根据实际需要进行调整,另外,低温等离子电源的使用参数也可以根据污染土壤的污染程度及处理量来进行具体设定,此处不再赘述。
具体实施例二
本具体实施例公开了一种螺杆式低温等离子土壤修复装置,包括输送管道1,输送管道1中设有传动轴2,传动轴2上设有多个螺旋叶片3,传动轴2和螺旋叶片3共同形成一输送污染土壤的螺杆结构,传动轴2与一驱动装置8连接。其中,传动轴2为一可导电的金属杆,且传动轴2与地线连接。输送管道1的外壁上设有高压电极层4,高压电极层4与低温等离子电源5连接,启动低温等离子电源5,传动轴2与高压电极层4之间形成一低温等离子放电区域。
在具体应用时,启动低温等离子电源5,且低温等离子电源5的额定电压为220V,输出功率为0~3kw,频率调控范围为0~50Hz,输出电压调节范围为0~30KV,使高压电极层4与传动轴2之间形成低温等离子放电区域,当污染土壤在传动轴2的输送下经过低温等离子放电区域时,低温等离子放电区域在污染土壤的颗粒表面、颗粒间以及颗粒的内部孔隙发生放电,空气中的O2、N2以及水分子与低温等离子放电区域产生的高能电子发生碰撞,生成高能基团,高能基团包括带电粒子、激发态物种、自由基、电子、光子,高能基团与污染土壤中的有毒有害物质发生反应产生无毒无害的CO2和H2O等小分子物质,从而完成污染土壤的治理。
在本具体实施例中,高压电极层4由金属网制成,金属网贴设在输送管道1的外壁上,且围绕输送管道1的一圈,且输送管道1由石英制成。传动轴2的两端分别可转动地设置在三角形支架6上,传动轴将污染土壤输送至输送管道1的右端时,污染土壤从输送管道落到出料传送带7上,由出料传送带7收集处理好的土壤。
本具体实施例中的螺杆式低温等离子土壤修复装置结构简单,易安装,制造成本低,通过螺杆结构输送污染土壤,从而实现污染土壤的大批量连续处理,缩短了污染土壤的处理周期,减少了处理成本,并且输送土壤的传动轴亦是产生低温等离子发点区域中的负极,这样设置简化了装置,而且,螺旋叶片在输送污染土壤时还可以疏松土壤,使污染土壤与低温等离子放电区域产生的高能电子发生充分碰撞,因此,可以实现较好的治理效果。
当然了,在本发明的螺杆式低温等离子土壤修复装置的其他具体实施例中,支架的具体结构可以根据实际需要进行调整;低温等离子电源的参数也可以根据实际需要进行数值调整,此处不再赘述。
上述具体实施例中的螺杆式低温等离子土壤修复方法和装置的一个试验例如下所述:
实验土壤:采自某上海某污染土壤,经风干破碎过20目筛,其基本理化性质为:粒径<5mm,含水率3.5%,非甲烷总烃(NMHC)浓度为200mg/kg。
方法及装置的基本参数设置:螺杆式低温等离子土壤修复装置中,输送管道的内径200mm,长度1000mm,外径208mm,放电功率3Kw,输入电压220V,输出电压30KV,电源频率50Hz,处理速度(即传送带的传送速度):3m3/h。
处理效果:处理完成后,NMHC浓度降低为3.97mg/m3,NMHC去除率达到98%以上。
应当说明的是,上述实施例均可根据需要自由组合。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 (9)

1.一种螺杆式低温等离子土壤修复方法,其特征在于:
驱动装置通过传动轴带动螺旋叶片转动,螺旋叶片带动污染土壤在输送管道中按照预设方向翻转流动,所述输送管道中形成有一低温等离子放电区域,所述污染土壤经过所述输送管道的同时经过所述低温等离子放电区域,所述低温等离子放电区域在所述污染土壤的颗粒表面、颗粒间以及颗粒的内部孔隙发生放电,所述输送管道中的O2、N2以及水分子与所述低温等离子放电区域产生的高能电子发生碰撞,生成高能基团,所述高能基团与所述污染土壤中的有毒有害物质发生反应产生无毒无害的小分子物质;
其中,所述输送管道上设有一高压电极层,所述高压电极层与低温等离子电源连接,所述传动轴由可导电材料制成且与地线连接,启动所述低温等离子电源,所述传动轴和所述高压电极层均匀放电形成所述等离子放电区域。
2.根据权利要求1所述的螺杆式低温等离子土壤修复方法,其特征在于:
所述输送管道由石英制成和/或所述高压电极层由金属网制成。
3.根据权利要求1所述的螺杆式低温等离子土壤修复方法,其特征在于:
所述高能基团包括带电粒子、激发态物种、自由基、电子、光子。
4.根据权利要求1所述的螺杆式低温等离子土壤修复方法,其特征在于:
所述低温等离子电源的额定电压为220V,输出功率为0~3kw,频率调控范围为0~50Hz,输出电压调节范围为0~30KV。
5.一种螺杆式低温等离子土壤修复装置,其特征在于:
包括输送管道,所述输送管道中设有传动轴,所述传动轴上设有多个螺旋叶片,所述传动轴为一可导电的金属杆,且所述传动轴与地线连接,
所述传动轴还与一驱动装置连接;
所述输送管道的外壁上设有高压电极层,所述高压电极层与低温等离子电源连接。
6.如权利要求5所述的螺杆式低温等离子土壤修复装置,其特征在于:
所述传动轴的两端分别可转动地设置在支架上。
7.如权利要求5所述的螺杆式低温等离子土壤修复装置,其特征在于:
所述输送管道由石英制成。
8.如权利要求5所述的螺杆式低温等离子土壤修复装置,其特征在于:
所述高压电极层由金属网制成。
9.如权利要求5所述的螺杆式低温等离子土壤修复装置,其特征在于:
所述低温等离子电源的额定电压为220V,输出功率为0~3kw,频率调控范围为0~50Hz,输出电压调节范围为0~30KV。
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