CN110773560B - 一种重金属污染土壤外场修复装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种重金属污染土壤外场修复装置，包括：处理池；搅拌装置，安装在处理池内，包括固定机架，安装在机架上的导向块，以及上中下三根推拉杆，所述推拉杆穿过所述导向块，每根推拉杆上安装有与其垂直的若干搅拌棍；驱动装置，用以驱动所述推拉杆沿所述导向块水平移动；滤筛装置；喷淋装置，将所述处理池底部的液体扬至所述处理池顶部通过所述喷洒器向所述处理池喷淋。本发明可以实现实际工程中水平对向搅拌，特别适用于重金属污染土壤等固液混合态和固态物质，对向搅拌更均匀，处理效果更好。整体可拆卸，便于处理池底的清理与清洗，操作简单、清洗成本更低。同时可以将池底收集的渗滤液，减少试剂添加量，节约成本、更加环保。

Description

一种重金属污染土壤外场修复装置

技术领域

本发明属于重金属污染土壤的修复领域，具体涉及一种重金属污染土壤外场修复装置。

背景技术

重金属污染土壤中的重金属主要包括汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调，镉、汞等元素在作物籽实中富集系数较高，即使超过食品卫生标准，也不影响作物生长、发育和产量，此外汞、砷能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，影响氮素供应。当土壤中含有害物质过多，超过土壤的自净能力，就会引起土壤的组成、结构和功能发生变化，微生物活动受到抑制，有害物质或其分解产物在土壤中逐渐积累通过“土壤→植物→人体”，或通过“土壤→水→人体”间接被人体吸收，达到危害人体健康的程度。重金属污染物在土壤中移动性很小，不易随水淋滤，不为微生物降解，通过食物链进入人体后，潜在危害极大。

申请号为201710440404.6的发明公开了一种重金属污染土壤修复装置，包括釜体，釜体贯穿固定板设置，固定板的下端设有若干支撑腿，釜体的下端设有开口，且开口的一侧铰接有密封托板，釜体的上端设有土壤进口和改良剂进口；固定板的上侧通过若干支撑柱架设有顶板，顶板的上侧设有驱动电机，驱动电机的驱动轴朝下设置并连接有转轴，转轴下端延伸至釜体内部并连接若干搅拌杆，顶板的上侧设有土壤输入机构和改良剂输入机构，土壤输入机构和改良剂输入机构分别包括第一皮带输送机和第二皮带输送机，第一皮带输送机的上侧设有平板，平板的下表面均布有若干钉齿。本发明不仅可加快土壤与改良剂的混合速度，而且可对土壤中细小的金属铁颗粒进行回收。

上述装置采用釜式结构，成本高、损耗大。釜体体积小、处理量有限；大批量处理时，处理釜体数量多，清洗工作量大、清洗成本高。其旋转搅拌模式对于固液混合态和固态物质搅拌不均匀。且没有滤液回收再淋洒系统，修复处理液中的微生物不能重复利用，只能新加试剂，容易造成浪费与二次污染，处理成本增高。

发明内容

本发明提出一种清洗方便，搅拌均匀，且处理成本低的重金属污染土壤外场修复装置，采用如下技术方案予以实现，包括：处理池，位于处理坑内；搅拌装置，安装在处理池内，包括固定机架，安装在机架上的导向块，以及上中下三根推拉杆，所述推拉杆穿过所述导向块，每根推拉杆上安装有与其垂直的若干搅拌棍；驱动装置，安装在处理坑侧壁上，用以驱动所述推拉杆沿所述导向块水平移动；滤筛装置，安装在处理池内搅拌装置的下方，喷淋装置，包括位于处理池上方间隔设置的喷洒器，位于处理池底部的出液管及加压泵，所述加压泵工作时，将所述处理池底部的液体扬至所述处理池顶部通过所述喷洒器向所述处理池喷淋。

进一步地，所述滤筛装置包括两层，上层为细筛板，下层为粗筛板，所述粗筛板上设有凸起用以支撑所述细筛板，所述粗筛板上开有若干直径5cm，倾斜角75°的渗滤孔，所述细筛板上开有若干直径3cm，倾斜角75°的渗滤孔。

进一步地，所述驱动装置包括安装在所述处理坑侧壁上的电机，安装在电机轴上的转轮，所述转轮通过动力转向器连接所述推拉杆。

进一步地，所述动力转向器包括连接杆，连接杆一端固定在所述转轮上，另一段具有U形槽，U形槽安装可转动的横轴，该横轴与所述推拉杆刚性连接。

进一步地，所述处理池的池壁自外向内为砖砌层、防水层、钢筋混凝土层，处理池的池底自上向下为钢筋混凝土层、防水层、砖砌层。

进一步地，所述处理坑长1000cm，宽300cm，深200cm，所述处理池长800cm，宽200cm，高180cm。

进一步地，在处理池两侧内壁高30cm处都设置一层宽5cm的三角形钢筋混凝土支撑块，所述粗筛板置于所述支撑块上。

进一步地，所述出液管端部安装过滤器。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

本发明独立研发出一套工程级水平对向搅拌系统。可以实现实际工程中水平对向搅拌，特别适用于重金属污染土壤等固液混合态和固态物质，对向搅拌更均匀，处理效果更好。

本发明独立研发一套可拆卸、双层过滤系统。能够成功进行固液分离且防堵塞，同时，该过滤系统为可拆卸设计，便于处理池底的清理与清洗，操作简单、清洗成本更低。

本发明独立研发一套滤液回收与再淋洒系统。可以将池底收集的渗滤液，重新提升淋洒到处理池表面，将处理液中的重金属处理微生物循环再利用，减少试剂添加量，节约成本、更加环保。

附图说明

图1为本发明实施例重金属污染土壤外场修复装置结构示意图；

图2为处理池A-A剖视图；

图3为处理池俯视图；

图4为喷淋装置俯视图；

图5为搅拌装置俯视图；

图6为粗筛板俯视图；

图7为细筛板俯视图；

图8为动力转向器主体结构示意图；

图9为动力转向器B-B剖视图；

图10为处理池C区局部放大图；

图11为转轮D区局部放大图；

以上各图中具有：坑壁1、转轮2、固定轴3、电机轴4、电机5、连杆6、动力转向器7、推动杆8、固定块9、砖砌层10、防水层11、混凝土层12、支撑架13、顶梁14、固定扣15、第一三通器16、分液管17、喷洒器18、处理坑19、气液分界面20、固液分界面21、导向块22、导向块23、固定基架24、细筛板25、渗滤孔26、粗筛板27、渗滤孔28、夹层区29、凸起30、支撑块31、基柱32、混凝土层33、防水层34、砖砌层35、出液管36、加压泵37、主液管38、支液管39、过滤器40、坑底41、密封层42、密封层43、搅拌棍44、横管45、轴承46、分支器47、Y型槽48、固定栓49、横轴50、轴承51、处理池52、支架53、孔眼55。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

参考图1、图2及图3，本实施例提出一种重金属污染土壤外场修复装置包括处理坑19、处理池52、搅拌装置、驱动装置、滤筛装置及喷淋装置。

处理池52位于处理坑19内，本实施例处理坑19长1000cm、宽300cm、深200cm的处理坑19，在深坑19内坑底41上中间位置处设置一个长800cm宽200cm高180cm的处理池52，参考图11，处理池52的池壁自外向内由砖砌层10、防水层11、钢筋混凝土层12组成，处理池52的池底自上向下由钢筋混凝土层33、防水层34、砖砌层35组成，其中，砖砌层10与砖砌层35的厚度都为25cm，防水层11与防水层34的厚度都为5cm，钢筋混凝土层12与钢筋混凝土层33的厚度都为10cm，砖砌层10与砖砌层35、防水层11与防水层34、钢筋混凝土层12与钢筋混凝土层33都是恰好对应、无缝连接。在处理池52内底部设置一系列长15cm宽15cm高30cm的钢筋混凝土基柱32，相邻两根钢筋混凝土基柱32之间的距离为100cm；在处理池52两侧内壁钢筋混凝土层12高30cm处都设置一层宽5cm的三角形钢筋混凝土支撑块31。

参考图6及图7，滤筛装置包括粗筛板27和细筛板25，本实施例在处理池52内放置一块长760cm宽160cm厚2cm的钢制粗筛板27，粗筛板27恰好被支撑块31和基柱32支撑，粗筛板27可从处理池52内自由取出；粗筛板27上开设有直径5cm倾斜角为75°的渗滤孔28，相邻两个渗滤孔28之间的间距为5cm；在粗筛板27的顶面上设置有一系列长3cm宽3cm高4cm的钢制凸起30，相邻两个凸起30之间的间距为100cm；在粗筛板27放置一块长760cm宽160cm厚1.5cm的钢制细筛板25，细筛板25恰好被粗筛板27上的凸起30支撑，细筛板25可从处理池52内自由取出；细筛板25上开设有直径3cm倾斜角为75°的渗滤孔26，相邻两个渗滤孔26之间的间距为3cm；粗筛板27和细筛板25之间形成一个高1.5cm的夹层区29；在细筛板25的顶面上固定安装四根高120cm垂直的钢制固定基架24，四根固定基架24两两为一组，分别位于细筛板25顶面的两侧；在处理池52的侧壁上开设三个直径1.5cm的孔口43，其中，两个孔口43在一侧，剩余的一个孔口43单独一侧，同侧两个孔口43的高度分别为70cm和130cm，单独一侧孔口43的高度为100cm；位于同侧的两个孔口43的截面圆心位于一条垂线上，同时，同侧两个孔口43与细筛板25上同侧的两根固定基架24在一个平面上，单独一侧的孔口43与细筛板25上同侧的两根固定基架24在一个平面上；在处理池52内壁的所有孔口43处都固定设置一个直径5cm厚3cm的橡胶密封块22。

参考图5，搅拌装置安装在处理池内，本实施例在处理池52外壁的所有孔口43处都固定设置一个直径10cm厚5cm的钢制固定块9，固定块9和密封块22圆心位置处均预留直径1cm的孔隙；设置三根长800cm直径1cm的钢制推动杆8，在每一个孔口43内都放置一根推动杆8，推动杆8可在固定块9和密封块22圆心处预留的空隙内自由水平运动；在固定基架24上设置直径3cm厚2cm的钢制导向块23，导向块23圆心位置处均预留直径1cm的孔隙，利用导向块23将推动杆8固定在固定基架24上，推动杆8可在导向块23圆心处预留的空隙内自由水平运动，每一根推动杆8都可以在对应的固定块9和导向块23约束下进行水平自由往复运动；在每一根推动杆8上都设置一系列的长80cm直径1cm的钢制搅拌棍44，相邻两根搅拌棍44之间的间距为30cm，同一根推动杆8上的所有搅拌棍44都位于同一个水平面上，且导向块23与搅拌棍44的设置位置不影响推动杆8水平自由往复运动。水平对向搅拌系统，可以实现实际工程中水平对向搅拌，特别适用于重金属污染土壤等固液混合态和固态物质，对向搅拌更均匀，处理效果更好。

驱动装置，用以驱动所述推拉杆沿所述导向块水平移动，本实施例在所有推动杆8在处理池52外侧的一端都通过动力转向器7相连。参考图8及图9，动力转向器7包括长30cm直径1cm钢制连杆6、U型槽48、固定栓49、横轴50、轴承51和孔眼55，在直径1cm的钢制连杆6上刚性设置长4cm宽2cm高5cm的钢制Y型槽48，在U型槽48末端设置一对直径1.2cm的孔眼55，在每一个孔眼55内都设置一个外径1.2cm内径0.7cm的轴承51，在轴承51内安装一根直径0.7cm长6cm的钢制横轴50，通过固定栓49将横轴50的两端固定，放置横轴50在轴承51内滑动，从Y型槽48的开口方向内将横轴50与推动杆8刚性连接。本实施例在每一根上连杆6处都设置一个直径15cm厚1.5cm的钢制转轮2，参考图11，在每一个转轮2的边缘处都设置一个直径0.8cm高2cm的钢制固定轴3，在固定轴3上安装一个内径0.8cm外径1.5cm的轴承46，轴承46与连杆6刚性连接；在每一个转轮2位置处的深坑19内壁上都通过钢制支架53固定安装一个长10cm宽10cm高10cm的电机5，电机5的电机轴4恰好与转轮2的圆心位置刚性连接；当电机5转动时，电机轴4带动转轮2转动，转轮2带动推动杆8在固定块9和导向块23约束下进行水平自由往复运动，进而带动搅拌棍44的水平自由往复运动，从而达到搅拌的效果。

参考图4，喷淋装置包括喷洒器及加压泵等。本实施例在处理池52两条短边的顶部混凝土层12上都设置四根高30cm直径1cm的钢制支撑架13，同侧混凝土层12上相邻两根支撑架13之间的间距为40cm；在处理池52顶部沿长边方向设置四根长800cm直径5cm的空心钢制顶梁14，将顶梁14分别固定处理池52短边上的撑架13上；在处理池52底部距离底面12cm处设置一根直径10cm的橡胶出液管36，出液管36贯穿砖砌层10、防水层11、钢筋混凝土层12由处理池52的内部延伸到外部，在出液管36与砖砌层10、防水层11、钢筋混凝土层12之间通过密封层42进行防水和密封处理；在处理池52内部的出液管36一端安装一个直径12cm的过滤器40，用来过滤杂质；在处理池52内部的出液管36一端与一个长30cm宽30cm高30cm的加压泵37进水端相连，在加压泵37的出水端安装一根直径10cm的垂直主液管38相连，在主液管38的末端通过第二三通器连接直径10cm长120cm的水平横管45，在水平横管45上通过分支器47分出四根直径8cm支液管39，四根支液管39分别与四根顶梁14相平行，利用固定扣15将支液管39固定在对应的顶梁14上；在每一根支液管39上都利用第一三通器16分出一系列直径5cm长5cm的分液管17，同一根支液管39上的相邻两根分液管17相距100cm；在每一根分液管17的末端都安装一个直径10cm的喷洒器18，用来喷洒液体。

当进行重金属污染土壤外场修复作业时，将需要修复的土壤填入处理池52内，加入处理药剂、微生物和水，在处理池52内形成气液分界面20、固液分界面21两个分界面，其中，气液分界面20可以阻止空气进入处理池52，起到水封目的，为固液分界面21下的反应营造相对厌氧的环境；启动电机4和加压泵37，电机4带动搅拌棍44水平往复运动，起到厌氧搅拌混合的效果；带有处理药剂和微生物渗滤液依次经过渗滤孔26、夹层区29和渗滤孔28进入处理池52底部，依次经过滤器40、出液管36、加压泵37、主液管38到达处理池52顶部的支液管39，然后经分液管17、喷洒器18均匀喷洒在处理吃52内的气液分界面20，进行循环反应处理，最终完成重金属污染土壤外场修复工作。重金属污染土壤外场修复作业完成后，拆除处理池52的推动杆8、固定基架24等厌氧搅拌装置，移出处理池52内已经修复完成的土壤，重复进行下一轮重金属污染土壤外场修复作业。

当对处理池52进行清理清洗作业时，拆除处理池52的推动杆8、固定基架24等厌氧搅拌装置，依次移除细筛板25、粗筛板27，对处理池52进行清理清洗作业，清洗完成后，依次安装粗筛板27、细筛板25、固定基架24、推动杆8等厌氧搅拌装置，进行新一轮重金属污染土壤外场修复作业。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种重金属污染土壤外场修复装置，其特征在于，包括：

处理池，位于处理坑内；

搅拌装置，安装在处理池内，包括固定机架，安装在机架上的导向块，以及上中下三根推拉杆，所述推拉杆穿过所述导向块，每根推拉杆上安装有与其垂直的若干搅拌棍；所述搅拌装置用于水平对向搅拌，不会打破气液分界面，可实现厌氧搅拌混合；

驱动装置，安装在处理坑侧壁上，用以驱动所述推拉杆沿所述导向块水平移动；

滤筛装置，安装在处理池内搅拌装置的下方；

喷淋装置，包括位于处理池上方间隔设置的喷洒器，位于处理池底部的出液管及加压泵，所述加压泵工作时，将所述处理池底部的液体扬至所述处理池顶部通过所述喷洒器向所述处理池喷淋。

2.根据权利要求1所述的重金属污染土壤外场修复装置，其特征在于，所述滤筛装置包括两层，上层为细筛板，下层为粗筛板，所述粗筛板上设有凸起用以支撑所述细筛板，所述粗筛板上开有若干直径5cm，倾斜角75°的渗滤孔，所述细筛板上开有若干直径3cm，倾斜角75°的渗滤孔。

3.根据权利要求1所述的重金属污染土壤外场修复装置，其特征在于，所述驱动装置包括安装在所述处理坑侧壁上的电机，安装在电机轴上的转轮，所述转轮通过动力转向器连接所述推拉杆。

4.根据权利要求3所述的重金属污染土壤外场修复装置，其特征在于，所述动力转向器包括连接杆，连接杆一端固定在所述转轮上，另一端具有U形槽，U形槽安装可转动的横轴，该横轴与所述推拉杆刚性连接。

5.根据权利要求1所述的重金属污染土壤外场修复装置，其特征在于，所述处理池的池壁自外向内为砖砌层、防水层、钢筋混凝土层，处理池的池底自上向下为钢筋混凝土层、防水层、砖砌层。

6.根据权利要求5所述的重金属污染土壤外场修复装置，其特征在于，所述处理坑长1000cm，宽300cm，深200cm，所述处理池长800cm，宽200cm，高180cm。

7.根据权利要求2所述的重金属污染土壤外场修复装置，其特征在于，在处理池两侧内壁高30cm处都设置一层宽5cm的三角形钢筋混凝土支撑块，所述粗筛板置于支撑块上。

8.根据权利要求7所述的重金属污染土壤外场修复装置，其特征在于，所述出液管端部安装过滤器。

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