CN109174954A - 破碎搅拌加药一体化土壤原位修复设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种破碎搅拌加药一体化土壤原位修复设备，它主要由破碎加药搅拌系统、工程履带车、强力搅拌混匀系统及喷水系统构成，破碎加药搅拌系统和强力搅拌混匀系统安装在工程履带车的前方，喷水系统安装在工程履带车的后方；强力搅拌混匀系统和破碎加药搅拌系统分别通过液压机构与工程履带车连接并实现位置、角度可调，破碎加药搅拌系统包括加药铣刀盘以及与加药铣刀盘相连接的药剂箱。本发明实现原位破碎、加药、搅拌混匀、洒水等协同进行，具有对土壤扰动少、成本低廉、操作方便、物料混匀程度高、施工场地适应能力性强、修复效率高、可处理坚硬的固废和含有大块石头的场地土壤等特点，实现重金属污染土壤、固废、污泥的原位高效固化/稳定化修复。

Description

破碎搅拌加药一体化土壤原位修复设备

技术领域

本发明涉及污染土壤修复设备技术领域，具体是一种破碎搅拌加药一体化土壤原位修复设备。

背景技术

根据《全国土壤调查公报》，我国土壤环境状况总体不容乐观，镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率分别为7.0％、1.6％、2.7％、2.1％、1.5％、1.1％、0.9％、4.8％。综合比较现有物理、化学、生物修复技术的适用性和局限性，固化/稳定化修复技术因其时间短、见效快的优点已成为现在国内外重金属污染土壤修复技术研究与应用的热点。据统计，自2005年以来，我国已有超过100项污染场地修复采用稳定化技术。有数据表明，在全球范围内，90％以上重金属治理项目皆采用稳定化技术。

固化/稳定化修复技术工程应用的关键在于土壤和修复药剂的混匀程度，施工过程配合高精度的混合搅拌修复设备，固化/稳定化修复将更精准有效。目前，我国在固化/稳定化技术研究多集中于固化/稳定化药剂的研发，设备上的研发相对较少，仅有专利30余篇且主要是从2013年开始的，主要为科研院所、环境修复公司、机械制造公司所有，领军的土壤修复企业少，且专业的固化/稳定化成套设备制造企业缺乏；从内容来说，主要是集成现有的设备进行局部改造，一体化设备仅1项，为原地异位修复设备，未见其在工程上进行应用。近年来，我国固化/稳定化设备应用在近几年发展较为迅速，主要是从北欧和日本等国家引进了土壤筛分、破碎和混合机械，实际使用过程中，国外设备具有效率高、可移动、占地小、运行稳定可靠等优势，是工程上应用的首选设备。但国外成套固定/稳定化处理设备价格昂贵，且后期设备维修保养不便，且我国土壤类型多样、污染场地复杂、污染特征各异，现成的装备可能缺乏对场地缺乏一定的适应性。因此，针对我国土壤污染的特点，自主研发适合我国国情的固定/稳定化土壤修复装备并形成相应的知识产权，对于加快发展先进环保产业、推进制造强国建设有着非常重要的意义。

固化/稳定化修复技术按照修复方式一般可分为原位和异位修复方法，异位固化/稳定化处理需要将污染的土壤先挖掘出来，运输至固化/稳定化车间进行处理，不仅造价较高，而且工期较长，并且施工过程中的挖掘、填埋影响较大，需要专门的车间厂房进行土壤修复处理，而原位土壤修复技术具有对土壤扰动少、成本低廉、操作方便等优势，具有良好的发展前景。虽然我国已有不同类型的原位固化/稳定化修复设备，但是存在工艺控制粗放、效率低、价格昂贵等问题，国产高效的原位固化/稳定化修复设备有待进一步开发。目前国内常用的原位土壤修复设备以进口为主，进口的原位设备以芬兰ALLU原位搅拌设备为先进代表，但该设备作用面小、不适用于坚硬物料的破碎搅拌且需另外配置给药罐车，而且原位修复效率低、施工场地适应能力不足、物料混匀效果差，应用具有局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种破碎搅拌加药一体化土壤原位修复设备，该设备具有物料混匀程度高、施工场地适应能力性强、修复效率高、可处理坚硬的固废和含有大块石头的场地土壤等优势，能实现重金属污染土壤、固废、污泥的原位高效固化/稳定化修复。

本发明如下技术方案解决上述技术问题：

本发明破碎搅拌加药一体化土壤原位修复设备，主要由破碎加药搅拌系统、工程履带车、强力搅拌混匀系统及喷水系统构成，所述破碎加药搅拌系统和强力搅拌混匀系统安装在工程履带车的前方，喷水系统安装在工程履带车的后方，并与水箱连接；强力搅拌混匀系统和破碎加药搅拌系统分别通过第一液压机构和第二液压机构与工程履带车连接并实现位置、角度可调，破碎加药搅拌系统包括加药铣刀盘以及与加药铣刀盘相连接的药剂箱；

本发明所述加药铣刀盘为中空，并通过药剂输送管路连接药剂泵送装置的输出端，药剂泵送装置的输入端连接药剂箱，加药铣刀盘的外部安装有铣刀和螺旋导槽，铣刀由中间向两边螺旋等距安装在加药铣刀盘上，铣刀设置为中空并与加药铣刀盘的中空通道连通，铣刀上设置有药剂喷头；加药铣刀盘通过第一联接机构与第一液压机构相连接。

本发明所述强力搅拌混匀系统由4组搅拌混匀刀组组成，4组搅拌混匀刀组水平等距安装在第二联接机构上，每个搅拌混匀刀组由8个刀片组成，刀片螺旋等距分布在与转动轴上，刀片的下方边缘设置有刀刃，转动轴安装在第二联接机构底部，第二联接机构的顶部与第二液压机构相连接。

本发明所述破碎加药搅拌系统位于强力搅拌混匀系统的前侧。

本发明所述喷水系统包括喷水管路和喷头，喷头安装在喷水管路上，喷水管路与水泵送装置的输出端连接，水泵送装置的输入端与水箱连接。

本发明所述工程履带车的履带采用沼泽履带，工程履带车的车架上方安装药剂泵送装置、药剂箱、水箱、水泵送装置和喷水系统，药剂泵送装置采用高压泵。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明将加药装置、破碎搅拌系统、喷水系统等设备集成于同一装置上，实现原位破碎、加药、搅拌混匀、洒水等协同进行，修复设备的施工工作面可达2.0m×1.2m且施工深度最大为5m，极大地提高了工作效率，且先搅拌均匀后再洒水，有利于后续施工；

(2)本发明采用双凿岩铣刀盘，有效增加物料的破碎程度，可适用于坚硬的固废和含有大块石头的场地土壤的修复；

(3)本发明同时安装破碎加药搅拌系统和强力搅拌混匀系统，使污染土壤和修复药剂多次混合，有效提高土壤、固废、污泥和修复药剂的混匀程度和药剂的修复效果，解决了原位/稳定化修复的关键技术问题；

(4)本发明采用沼泽履带，有利于提高施工场地适应能力，可适用于沼泽、河滩、沙漠、水田、丘陵等复杂场地的修复；

(5)本发明的修复设备为原位修复设备，具有对土壤扰动少、成本低廉、操作方便、物料混匀程度高、施工场地适应能力性强、修复效率高、可处理坚硬的固废和含有大块石头的场地土壤等特点，通过本发明修复方法能实现重金属污染土壤、固废、污泥的原位高效固化/稳定化修复，还适用于化学氧化/还原修复和农田钝化修复，特别对坚硬的固废和含有大块石头的场地土壤具有良好的修复效果。

附图说明

图1是本发明破碎搅拌加药一体化土壤原位修复设备的主视图。

图2是工程履带车车架的俯视图。

图3是图1中的破碎加药搅拌系统的结构示意图。

图4是图1中的强力搅拌混匀系统的结构示意图。

图中：1-破碎加药搅拌系统，2-第一液压机构，3-工程履带车，4-药剂箱，5-水箱，6-喷水系统，7-车架，8-沼泽履带，9-第二液压机构，10-强力搅拌混匀系统，11-药剂泵送装置，12-水泵送装置，101-铣刀，102-药剂喷头，103-第一联接机构，104-加药铣刀盘，105-螺旋导槽，601-喷水管路，602-喷头，801-搅拌混匀刀组，802-第二联接机构，803-转动轴。

具体实施方式

以下结合附图及具体实例对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

如图1-图4所示，本发明破碎搅拌加药一体化土壤原位修复设备，包括破碎加药搅拌系统1、工程履带车3、强力搅拌混匀系统10、喷水系统6，破碎加药搅拌系统1和强力搅拌混匀系统10安装在工程履带车3的前方，喷水系统6安装在工程履带车3的后方；强力搅拌混匀系统10通过第二液压机构9与工程履带车3连接，破碎加药搅拌系统1设置于强力搅拌混匀系统10的前方并通过第一液压机构2与工程履带车3连接，通过第一液压机构2和第二液压机构9使破碎加药搅拌系统1和强力搅拌混匀系统10的安装位置、角度可调，以适应不同的操作面需求。

本发明所述工程履带车3的履带采用沼泽履带8，工程履带车3的车架7上方安装有药剂泵送装置11、药剂箱4、水箱5、水泵送装置12和喷水系统6；药剂泵送装置11采用高压泵，药剂泵送装置11和水泵送装置12均设置有用量调节装置。

本发明喷水系统6包括喷水管路601和喷头602，喷头602均匀安装在喷水管路601上，喷水管路601与水泵送装置12的输出端连接，水泵送装置12的输入端与水箱5连接，水箱5里的水通过水泵送装置12将水输送到喷水管路601，再由喷头602喷出。

本发明所述破碎加药搅拌系统1包括第一联接机构103和加药铣刀盘104，加药铣刀盘104通过第一联接机构103与第一液压机构2连接，加药铣刀盘104为双凿岩铣刀盘并安装在第一联接机构103的两侧，破碎加药搅拌系统1的施工面为2.0m×1.2m、施工深度最大为5m；加药铣刀盘104为中空并通过药剂输送管路连接药剂泵送装置11的输出端，药剂泵送装置11的输入端连接药剂箱4，加药铣刀盘104的外部安装有铣刀101和螺旋导槽105，铣刀101由中间向两边螺旋等距安装在加药铣刀盘104上，铣刀101设置为中空并与加药铣刀盘104的中空通道连通，铣刀101上设置有药剂喷头102；药剂箱4里面的药剂通过药剂泵送装置11将药剂高压依次输送到加药铣刀盘104的中空通道和铣刀101的中空通道，再由药剂喷头102喷出。

本发明所述强力搅拌混匀系统10由4组搅拌混匀刀组801组成，4组搅拌混匀刀组801水平等距安装在第二联接机构802上，4组搅拌混匀刀组801通过第二联接机构802与第二液压机构9相连接；每个搅拌混匀刀组801由8个刀片组成，刀片螺旋等距分布在转动轴803上，刀片的下方边缘设置有刀刃，转动轴803安装在第二联接机构802的底部。

本发明所述的加药铣刀盘104以及转动轴803通过驱动装置带动其作旋转运动，实现破碎、搅拌及混合的功能。

采用本发明破碎搅拌加药一体化土壤原位修复设备进行土壤修复的操作方法如下：

第一步，先将污染场地表面清理、平整，导排污水，根据现场实际情况划分施工点位，再根据土壤污染情况确定各点位的修复深度并计算加药量；

第二步，调节药剂泵送装置11和水泵送装置12，使其达到由试验确定的最佳修复药剂用量和土壤含水率；

第三步，启动破碎加药搅拌系统1及药剂泵送装置11，同时进行土壤破碎、修复药剂输送和物料混匀，完成该点位施工后移动到下一个点位进行破碎加药搅拌，所述药剂采用固体粉末状或液体，所述破碎加药搅拌系统的施工深度最大为5m；

第四步，启动强力搅拌混匀系统10对已破碎加药混匀的点位进行搅拌混匀，启动水泵送装置12和喷水系统6对完成已混匀修复药剂的土壤进行洒水，并对各点位交界处进行二次施工；

第五步，重复第三步和第四步直到所有污染土壤完成修复，原位养护不小于5天以后取样监测。

以下是本发明的应用实例：

某重金属污染场地，需要修复场地的土壤和固废，土壤和固废主要的污染物为砷、镉、锌、铜，污染深度为0.5m-4m，其中砷、镉、锌、铜的毒性浸出浓度(按照《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T 299-2007))分别达到1.811mg/L、1.615mg/L、231.805mg/L、40.315mg/L，土壤pH为3.6，含水率为27％。该场地的土壤和固废采用本发明修复设备及操作方法进行修复，原位养护5天后取样监测，对土壤和固废的重金属毒性浸出浓度和土壤pH进行测定，其中土壤和固废中砷、镉、锌、铜的毒性浸出浓度按照《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T 299-2007)和《固体废物腐蚀性测定玻璃电极法》(GB/T 15555.12-1995)来测定。结果表明：各采样区域土壤和固废中砷、镉、锌、铜的毒性浸出浓度均低于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类标准限值，pH在6.5～8.5范围内，达到该重金属污染场地的修复目标。

Claims (6)

1.破碎搅拌加药一体化土壤原位修复设备，其特征在于，它主要由破碎加药搅拌系统、工程履带车、强力搅拌混匀系统及喷水系统构成，所述破碎加药搅拌系统和强力搅拌混匀系统安装在工程履带车的前方，喷水系统安装在工程履带车的后方，并与水箱连接；强力搅拌混匀系统和破碎加药搅拌系统分别通过第一液压机构和第二液压机构与工程履带车连接并实现位置、角度可调，破碎加药搅拌系统包括加药铣刀盘以及与加药铣刀盘相连接的药剂箱。

2.根据权利要求1所述破碎搅拌加药一体化土壤原位修复设备，其特征在于，所述加药铣刀盘为中空双凿岩铣刀盘，并通过药剂输送管路连接药剂泵送装置的输出端，药剂泵送装置的输入端连接药剂箱，加药铣刀盘的外部安装有铣刀和螺旋导槽，铣刀由中间向两边螺旋等距安装在加药铣刀盘上，铣刀设置为中空并与加药铣刀盘的中空通道连通，铣刀上设置有药剂喷头；加药铣刀盘通过第一联接机构与第一液压机构相连接。

3.根据权利要求1所述破碎搅拌加药一体化土壤原位修复设备，其特征在于，所述强力搅拌混匀系统由4组搅拌混匀刀组组成，4组搅拌混匀刀组水平等距安装在第二联接机构上，每个搅拌混匀刀组由8个刀片组成，刀片螺旋等距分布在与转动轴上，刀片的下方边缘设置有刀刃，转动轴安装在第二联接机构底部，第二联接机构的顶部与第二液压机构相连接。

4.根据权利要求1所述破碎搅拌加药一体化土壤原位修复设备，其特征在于，所述破碎加药搅拌系统位于强力搅拌混匀系统的前侧。

5.根据权利要求1所述破碎搅拌加药一体化土壤原位修复设备，其特征在于，所述喷水系统包括喷水管路和喷头，喷头安装在喷水管路上，喷水管路与水泵送装置的输出端连接，水泵送装置的输入端与水箱连接。

6.根据权利要求1至5任一所述破碎搅拌加药一体化土壤原位修复设备，其特征在于，所述工程履带车的履带采用沼泽履带，工程履带车的车架上方安装药剂泵送装置、药剂箱、水箱、水泵送装置和喷水系统，药剂泵送装置采用高压泵。