CN111085538A - 一种基于微生物燃料电池原理修复重金属污染土壤的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的属于土壤修复技术领域，具体为一种基于微生物燃料电池原理修复重金属污染土壤的装置，其包括：柜体、第一旋转电机、第二旋转电机、固定块、固定杆、储液箱和集废箱，所述柜体的顶端开设有进料口，所述柜体的内部顶端固定安装有三个筛网，所述柜体的内部中间固定安装有淋洗室，所述柜体的内部底端两侧分别开设有阴极室和阳极室，所述阴极室和所述阳极室之间设置有盐桥。该基于微生物燃料电池原理修复重金属污染土壤的装置，不仅能够通过淋洗和电化学的方式分离土壤中的重金属，修复土壤的效果更好，而且能够观察修复后土壤中重金属的含量，防止修复土壤修复不完全。

Description

一种基于微生物燃料电池原理修复重金属污染土壤的装置

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，具体为一种基于微生物燃料电池原理修复重金属污染土壤的装置。

背景技术

土壤是人类赖以生存和发展的重要物质基础，但是随着工业化、城市化的快速推进，我国面临的土壤环境安全问题日益严峻。由于各种工业废水、废气、畜禽粪便、化肥农药、污水灌溉和污泥农用等均成为土壤重金属的污染源，土壤重金属污染日益成为污染面广、危害严重的环境问题之一。土壤重金属污染具有隐蔽性、积累性、不可逆性和长期性，对土壤重金属污染的防治不仅要控制污染源，还要加强污染土壤的修复。土壤修复是使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术措施，是指利用物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解和转化土壤中的污染物，使其浓度降低到可接受水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质。但是现有的土壤修复装置往往只能够用单一方式去除土壤中的重金属，修复效果不好，而且不方便了解修复后的土壤重金属含量，容易导致修复不完全。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有土壤修复装置中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种基于微生物燃料电池原理修复重金属污染土壤的装置，不仅能够通过淋洗和电化学的方式分离土壤中的重金属，修复土壤的效果更好，而且能够观察修复后土壤中重金属的含量，防止修复土壤修复不完全。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

一种基于微生物燃料电池原理修复重金属污染土壤的装置，其包括：柜体、第一旋转电机、第二旋转电机、固定块、固定杆、储液箱和集废箱，所述柜体的顶端开设有进料口，所述柜体的内部顶端固定安装有三个筛网，所述柜体的内部中间固定安装有淋洗室，所述柜体的内部底端两侧分别开设有阴极室和阳极室，所述阴极室和所述阳极室之间设置有盐桥，所述阴极室和所述阳极室内均设置有电极板，两个所述电极板的顶端均固定连接有导线，所述柜体的外部顶端固定安装两个所述第一旋转电机，两个所述第一旋转电机的一端均固定安装有破碎辊，所述柜体的外部中间两侧分别固定安装六个所述第二旋转电机，六个所述第二旋转电机的一侧分别固定连接有三个传动带，三个所述传动带分别固定连接有十八个传动齿轮，十八个所述传动齿轮的一侧均固定连接有压辊，十八个所述压辊分别位于三个所述筛网的上方，所述柜体的内部底端固定安装所述固定块，所述固定块的顶端固定安装有第三旋转电机，所述第三旋转电机的顶端固定连接所述淋洗室，所述柜体的内部底端固定安装所述固定杆，所述固定杆的底端固定安装有照明灯、光谱检测仪和辐射仪，所述柜体的外部一侧固定安装所述储液箱，所述储液箱的顶端固定连接有水泵，所述水泵固定连接所述柜体，所述柜体的外部另一侧固定安装所述集废箱，所述集废箱的顶端固定安装有控制器。

作为本发明所述的基于微生物燃料电池原理修复重金属污染土壤的装置的一种优选方案，其中：所述柜体的一侧固定安装有维修门板，所述维修门板的一侧开设有扣拉槽。

作为本发明所述的基于微生物燃料电池原理修复重金属污染土壤的装置的一种优选方案，其中：所述淋洗室的内部固定安装有滤布层，所述淋洗室上开设有多个出水孔。

作为本发明所述的基于微生物燃料电池原理修复重金属污染土壤的装置的一种优选方案，其中：所述柜体的外部一侧固定安装有显示屏，所述显示屏电性连接所述控制器。

作为本发明所述的基于微生物燃料电池原理修复重金属污染土壤的装置的一种优选方案，其中：所述集废箱的外部底端开设有排污口，所述排污口上固定安装有阀门。

作为本发明所述的基于微生物燃料电池原理修复重金属污染土壤的装置的一种优选方案，其中：所述集废箱的一侧固定安装有把手，所述把手上固定安装有防滑套。

作为本发明所述的基于微生物燃料电池原理修复重金属污染土壤的装置的一种优选方案，其中：所述柜体的底端一侧和所述集废箱的底端分别固定安装有四个轮子。

作为本发明所述的基于微生物燃料电池原理修复重金属污染土壤的装置的一种优选方案，其中：两个所述电极板均为石墨板制成，且两个所述电极板分别贴合所述盐桥的两端。

与现有技术相比：通过破碎辊、压辊和筛网，能够对土壤进行破碎和筛分，通过第三旋转电机带动淋洗室旋转，从而使淋洗室能够通过旋转离心甩出经过土壤的淋洗液，从而对土壤完成淋洗，通过微生物燃料电池的原理，进一步分离土壤中的重金属，同时通过检测装置检测土壤重金属物质，该基于微生物燃料电池原理修复重金属污染土壤的装置，不仅能够通过淋洗和电化学的方式分离土壤中的重金属，修复土壤的效果更好，而且能够观察修复后土壤中重金属的含量，防止修复土壤修复不完全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明的正视图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明的背视图；

图4为本发明图3中A处的放大图。

图中：100柜体、110进料口、120筛网、130淋洗室、131滤布层、132出水孔、140阴极室、150阳极室、160盐桥、170电极板、171导线、180维修门板、181扣拉槽、190显示屏、200第一旋转电机、210破碎辊、300第二旋转电机、310传动带、320传动齿轮、330压辊、400固定块、410第三旋转电机、500固定杆、510照明灯、520光谱检测仪、530辐射仪、600储液箱、610水泵、700集废箱、710控制器、720排污口、730阀门、800把手、810防滑套、900轮子。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明提供一种基于微生物燃料电池原理修复重金属污染土壤的装置，不仅能够通过淋洗和电化学的方式分离土壤中的重金属，修复土壤的效果更好，而且能够观察修复后土壤中重金属的含量，防止修复土壤修复不完全，请参阅图1、图2、图3和图4，包括：柜体100、第一旋转电机200、第二旋转电机300、固定块400、固定杆500、储液箱600和集废箱700；

请再次参阅图1、图2和图3，柜体100的顶端开设有进料口110，柜体100的内部顶端固定安装有三个筛网120，柜体100的内部中间固定安装有淋洗室130，柜体100的内部底端两侧分别开设有阴极室140和阳极室150，阴极室140和阳极室150之间设置有盐桥160，阴极室140和阳极室150内均设置有电极板170，两个电极板170的顶端均固定连接有导线171，具体的，柜体100的顶端开设有进料口110，柜体100的内部顶端嵌入连接有三个筛网120，柜体100的内部中间卡扣连接有淋洗室130，柜体100的内部底端两侧分别开设有阴极室140和阳极室150，阴极室140和阳极室150之间设置有盐桥160，阴极室140和阳极室150内均设置有电极板170，两个电极板170的顶端均嵌入连接有导线171，柜体100用于提供去除重金属的场所，进料口110用于倒入土壤，筛网120用于过滤和筛取土壤，淋洗室130用于提供淋洗土壤的空间，阴极室140用于容纳土壤，阳极室150用于容纳体积比为1：9的土壤浸出液与阳极液，盐桥160用于提供阳极室150内质子移动到阴极室140的通道，电极片和导线171用于配合提供阳极室150内电子移动到阴极室140的通道；

请再次参阅图2和图3，柜体100的外部顶端固定安装两个第一旋转电机200，两个第一旋转电机200的一端均固定安装有破碎辊210，具体的，柜体100的外部顶端通过螺栓螺纹连接两个第一旋转电机200，两个第一旋转电机200的一端均通过螺栓螺纹连接有破碎辊210，第一旋转电机200用于带动破碎辊210旋转，破碎辊210用于破碎进入柜体100的土壤；

请再次参阅图2、图3和图4，柜体100的外部中间两侧分别固定安装六个第二旋转电机300，六个第二旋转电机300的一侧分别固定连接有三个传动带310，三个传动带310分别固定连接有十八个传动齿轮320，十八个传动齿轮320的一侧均固定连接有压辊330，十八个压辊330分别位于三个筛网120的上方，具体的，柜体100的外部中间两侧分别通过螺栓螺纹连接六个第二旋转电机300，六个第二旋转电机300的一侧分别传动连接有三个传动带310，三个传动带310分别传动连接有十八个传动齿轮320，十八个传动齿轮320的一侧均通过轴焊接有压辊330，十八个压辊330分别位于三个筛网120的上方，第二旋转电机300用于带动传动带310移动，传动带310用于带动传动齿轮320旋转，传动齿轮320用于带动压辊330旋转，压辊330用于旋转将土壤压入穿过筛网120，

请再次参阅图2，柜体100的内部底端固定安装固定块400，固定块400的顶端固定安装有第三旋转电机410，第三旋转电机410的顶端固定连接淋洗室130，具体的，柜体100的内部底端焊接固定块400，固定块400的顶端通过螺栓螺纹连接有第三旋转电机410，第三旋转电机410的顶端通过螺栓螺纹连接淋洗室130，固定块400用于连接柜体100和第三旋转电机410，第三旋转电机410用于带动淋洗室130旋转离心，从而使淋洗液通过土壤甩到外界；

请再次参阅图2，柜体100的内部底端固定安装固定杆500，固定杆500的底端固定安装有照明灯510、光谱检测仪520和辐射仪530，具体的，柜体100的内部底端焊接固定杆500，固定杆500的底端通过螺栓螺纹连接有照明灯510、光谱检测仪520和辐射仪530，照明灯510用于提供光源，光谱检测仪520用于检测重金属的种类，辐射仪530用于检测重金属的含量；

请再次参阅图1、图2和图3，柜体100的外部一侧固定安装储液箱600，储液箱600的顶端固定连接有水泵610，水泵610固定连接柜体100，具体的，柜体100的外部一侧通过螺栓螺纹连接储液箱600，储液箱600的顶端通过管道连通有水泵610，水泵610通过管道连通柜体100，储液箱600用于储存淋洗液，水泵610用于输送淋洗液到柜体100内；

请再次参阅图1、图2和图3，柜体100的外部另一侧固定安装集废箱700，集废箱700的顶端固定安装有控制器710，具体的,柜体100的外部另一侧通过管道连通集废箱700，集废箱700的顶端通过螺栓螺纹连接有控制器710，集废桶用于容纳淋洗后的废液，控制器710用于控制其他装置的工作；

在具体的使用时，通过将土壤通过进料口110倒入柜体100内，第一旋转电机200带动破碎辊210旋转破碎柜体100内的泥土，破碎后的泥土掉落到筛网120上，第二旋转电机300带动传动带310旋转，传动带310带动传动齿轮320旋转，传动齿轮320带动压辊330旋转，压辊330将较大块的泥土在筛网120上碾碎，从而使土壤通过筛网120掉落到淋洗室130内，通过水泵610将储液箱600内的淋洗液也导入淋洗室130内部，第三旋转电机410带动淋洗室130旋转从而将经过土壤的淋洗液和水甩出淋洗室130，导入集废箱700中，淋洗后的土壤进入阴极室140内部，在阳极室150低氧的环境下，阳极微生物可以将有机物分解并释放出电子和质子，释放的电子可以依靠合适的电子传递介体进行有效传递，并通过电极板170和导线171传递到阴极室140，而质子则通过盐桥160传递到阴极室140，在阴极与电子、氧化剂发生还原反应，完成整个过程的电子传递，土壤中的重金属离子依靠电子传递能力迁移到电极板170上变成金属单质，在不破坏土壤结构的情况下降低了土壤中的重金属浓度，同时通过照明灯510提供光源，辐射仪530检测土壤内的重金属含量，光谱检测仪520检测土壤内的重金属种类，并将结果发送到控制器710上，方便使用人员了解土壤修复情况。

请再次参阅图3，柜体100的一侧固定安装有维修门板180，维修门板180的一侧开设有扣拉槽181，具体的，柜体100的一侧通过铰链焊接有维修门板180，维修门板180的一侧开设有扣拉槽181，维修门板180用于方便打开维修柜体100内部，扣拉槽181用于方便拉开维修门板180。

请再次参阅图2，淋洗室130的内部固定安装有滤布层131，淋洗室130上开设有十个出水孔132，具体的，淋洗室130的内部固定安装有滤布层131，淋洗室130上开设有十个出水孔132，滤布层131用于防止土壤通过，出水孔132用于排出淋洗后的淋洗液。

请再次参阅图1，柜体100的外部一侧固定安装有显示屏190，显示屏190电性连接控制器710，具体的，柜体100的外部一侧通过螺栓螺纹连接有显示屏190，显示屏190电性输入连接控制器710，显示屏190用于显示装置的工作信息和土壤重金属的含量和种类。

请再次参阅图1和图3，集废箱700的外部底端开设有排污口720，排污口720上固定安装有阀门730，具体的，集废箱700的外部底端开设有排污口720，排污口720上嵌入连接有阀门730，排污口720用于将集废箱700内的废液排除，阀门730用于控制排污口720的连通。

请再次参阅图1和图3，集废箱700的一侧固定安装有把手810，把手810上固定安装有防滑套810，具体的，集废箱700的一侧焊接有把手810，把手810上套接有防滑套810，把手810用于推动装置移动，防滑套810用于方便抓握把手810。

请再次参阅图1和图3，柜体100的底端一侧和集废箱700的底端分别固定安装有四个轮子900，具体的，柜体100的底端一侧和集废箱700的底端分别通过螺栓螺纹连接有四个轮子900，轮子900用于使装置能够移动。

请再次参阅图2，为了实现电极板170的功能，两个电极板170均为石墨板制成，且两个电极板170分别贴合盐桥160的两端。

虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (8)

1.一种基于微生物燃料电池原理修复重金属污染土壤的装置，其特征在于，包括：柜体（100）、第一旋转电机（200）、第二旋转电机（300）、固定块（400）、固定杆（500）、储液箱（600）和集废箱（700），所述柜体（100）的顶端开设有进料口（110），所述柜体（100）的内部顶端固定安装有三个筛网（120），所述柜体（100）的内部中间固定安装有淋洗室（130），所述柜体（100）的内部底端两侧分别开设有阴极室（140）和阳极室（150），所述阴极室（140）和所述阳极室（150）之间设置有盐桥（160），所述阴极室（140）和所述阳极室（150）内均设置有电极板（170），两个所述电极板（170）的顶端均固定连接有导线（171），所述柜体（100）的外部顶端固定安装两个所述第一旋转电机（200），两个所述第一旋转电机（200）的一端均固定安装有破碎辊（210），所述柜体（100）的外部中间两侧分别固定安装六个所述第二旋转电机（300），六个所述第二旋转电机（300）的一侧分别固定连接有三个传动带（310），三个所述传动带（310）分别固定连接有十八个传动齿轮（320），十八个所述传动齿轮（320）的一侧均固定连接有压辊（330），十八个所述压辊（330）分别位于三个所述筛网（120）的上方，所述柜体（100）的内部底端固定安装所述固定块（400），所述固定块（400）的顶端固定安装有第三旋转电机（410），所述第三旋转电机（410）的顶端固定连接所述淋洗室（130），所述柜体（100）的内部底端固定安装所述固定杆（500），所述固定杆（500）的底端固定安装有照明灯（510）、光谱检测仪（520）和辐射仪（530），所述柜体（100）的外部一侧固定安装所述储液箱（600），所述储液箱（600）的顶端固定连接有水泵（610），所述水泵（610）固定连接所述柜体（100），所述柜体（100）的外部另一侧固定安装所述集废箱（700），所述集废箱（700）的顶端固定安装有控制器（710）。

2.根据权利要求1所述的一种基于微生物燃料电池原理修复重金属污染土壤的装置，其特征在于，所述柜体（100）的一侧固定安装有维修门板（180），所述维修门板（180）的一侧开设有扣拉槽（181）。

3.根据权利要求1所述的一种基于微生物燃料电池原理修复重金属污染土壤的装置，其特征在于，所述淋洗室（130）的内部固定安装有滤布层（131），所述淋洗室（130）上开设有多个出水孔（132）。

4.根据权利要求1所述的一种基于微生物燃料电池原理修复重金属污染土壤的装置，其特征在于，所述柜体（100）的外部一侧固定安装有显示屏（190），所述显示屏（190）电性连接所述控制器（710）。

5.根据权利要求1所述的一种基于微生物燃料电池原理修复重金属污染土壤的装置，其特征在于，所述集废箱（700）的外部底端开设有排污口（720），所述排污口（720）上固定安装有阀门（730）。

6.根据权利要求1所述的一种基于微生物燃料电池原理修复重金属污染土壤的装置，其特征在于，所述集废箱（700）的一侧固定安装有把手（810），所述把手（810）上固定安装有防滑套（810）。

7.根据权利要求1所述的一种基于微生物燃料电池原理修复重金属污染土壤的装置，其特征在于，所述柜体（100）的底端一侧和所述集废箱（700）的底端分别固定安装有四个轮子（900）。

8.根据权利要求1所述的一种基于微生物燃料电池原理修复重金属污染土壤的装置，其特征在于，两个所述电极板（170）均为石墨板制成，且两个所述电极板（170）分别贴合所述盐桥（160）的两端。

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