CN111285497A - 一种土壤重金属沉降分离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环境保护技术领域，具体是涉及一种土壤重金属沉降分离装置，包括多级设置的沉降池，所述每一级的沉降池均包括混凝区、絮凝区、过滤区、沉降区和上清液存储区，所述混凝区、所述絮凝区、所述过滤区、所述沉降区和所述上清液存储区依次连接，前一个沉降池的上清液存储区和后一个沉降池的混凝区相连通，沉降池的侧部设有处理池，最后一个沉降池的上清液存储区与所述处理池相连通，处理池上设有进液管，所述进液管设置在最前一个沉降池混凝区的侧部，本发明通过水泵从清水区吸水，随着沉降区内水位的下降，整个取液组件也下降，但是取液组件取水始终取的是位于上端的清液。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护技术领域，具体是涉及一种土壤重金属沉降分离装置。
背景技术
土壤中重金属污染情况日趋严重。土壤含有的重金属绝大部分是低价态的重金属，低价态重金属包括铜、镉、铅、锌、砷、汞、铁等二价或三价金属。土壤中的重金属较难迁移，具有残留时间长，隐蔽性强、毒性大等特点，并且可能经作物吸收后进入食物链，或者通过某些迁移方式进入到水、大气中，从而威胁人类的健康与其它动物的繁衍生息，因此治理重金属污染的河流沉积层和土壤一直是国内外瞩目的热点和难点研究课题。重金属的生物毒性不仅与其总量有关，更大程度上由其形态分布所决定。不同的形态产生不同的环境效应，直接影响到重金属的毒性、迁移及在自然界的循环。大多数重金属是过渡性元素，而过渡性元素的原子其特有的电子层结构，使其在土壤环境中的化学行为具有一系列特点。重金属能在一定的幅度内发生氧化还原反应，具有可变价态，因重金属的价态不同，其活性和毒性也不同；重金属易在土壤环境中发生水解反应，生成氢氧化物，也可以与土壤中的一些无机酸反应，生成硫化物、碳酸盐、磷酸盐等。这些化合物的溶度积都比较小，使得重金属累积于土壤中，不易迁移，污染危害范围扩大的可能性较小，但却使污染区域内的危害周期变长，危害程度加大。土壤无机污染物中以重金属比较突出，主要是重金属在土壤中一般体量小易随水淋溶，不能被土壤微生物分解；相反，生物体可以富集重金属，常常使重金属在土壤环境中逐渐积累，甚至某些重金属元素在土壤中还可以转化为毒性更大的甲基化合物，还有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，严重危害人体健康。
土壤中重金属污染修复面临着严峻的挑战。治理土壤重金属污染的途径主要有两种：一是改变重金属在土壤中的存在形态，使其固定，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性；二是从土壤中去除重金属。目前围绕这两点已经提出了物理、化学和生物的治理方法。，因此目前去除重金属的技术包括植物修复法、微生物修复法、固定法、淋洗修复法、电动修复法等。重金属超积累植物修复适用于大面积的污染土壤修复，其周期较长，微生物修复往往与其他修复技术联合使用达到修复目的，但是菌种的培养和普适性是一个难点。其中淋洗法具有工艺简单，修复效率高，适应性强，成本适中，操作性强等优点。成为今年来土壤环境修复领域的研究热点之一。
中国专利CN201310677145.0公开了一种污染土壤抽提淋洗修复一体式装置及其方法。本发明具体实现如下：污染土壤采用振动筛，分离出石块和粗砂；筛分后的土壤悬浮液进入多级淋洗池，淋洗液为混合表面活性剂溶液；通过加热及超声振动促进挥发性有机污染物挥发，挥发出的污染物通过淋洗池上方的抽气泵收集并进入由活性炭和紫外灯管组成的尾气处理装置；悬浮液的上层水相经有机膨润土净化后重新利用；下层土壤进入水洗池，结束后在斜板沉降池静置沉降，土相排入板框压滤机，土壤达标，回填。该装置实现有机农药和挥发性有机污染物的同步修复，同时该装置操作方便、运行成本低、无废水排放、适用范围广，可用于复合有机污染场地土壤修复工程。
但是由于普通的沉降池内的水自下而上逐渐变得清澈，即沉降池顶部的水为整个池内最清澈的部分，沉降池内的水在是可以进行回收处理的，而现有技术的出水口位置固定，若设置在高位则低位的水抽取不到，若设置在低位，抽取到的水比较浑浊。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种土壤重金属沉降分离装置，该技术方案解决了沉降池上清液抽取浑浊度难以控制问题，该沉降分离装置通过水泵从清水区吸水，随着沉降区内水位的下降，整个取液组件也下降，但是取液组件取水始终取的是位于上端的清液。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
提供一种土壤重金属沉降分离装置，包括多级设置的沉降池，所述每一级的沉降池均包括混凝区、絮凝区、过滤区、沉降区和上清液存储区，所述混凝区、所述絮凝区、所述过滤区、所述沉降区和所述上清液存储区依次连接，前一个沉降池的上清液存储区和后一个沉降池的混凝区相连通，沉降池的侧部设有处理池，最后一个沉降池的上清液存储区与所述处理池相连通，处理池上设有进液管，所述进液管设置在最前一个沉降池混凝区的侧部。
作为土壤重金属沉降分离装置的一种优选方案，所述沉降池上端面设为开口，沉降池内部设有若干隔板，所述隔板将沉降池分隔成所述混凝区、所述絮凝区、所述过滤区、所述沉降区和所述上清液存储区。
作为土壤重金属沉降分离装置的一种优选方案，沉降池上端面设有安装板，混凝区内设有混凝搅拌器，所述混凝搅拌器包括混凝搅拌电机、混凝搅拌轴和混凝搅拌桨叶，所述混凝搅拌电机设置在安装板上，混凝搅拌电机的输出端传动连接有所述混凝搅拌轴，混凝搅拌轴的一端与混凝搅拌电机的输出端传动连接，混凝搅拌轴的另一端与混凝区内部转动连接，混凝搅拌轴上设有所述混凝搅拌桨叶。
作为土壤重金属沉降分离装置的一种优选方案，混凝区经过入水口与絮凝区相连通，所述入水口处设有抽水轮，絮凝区内设有絮凝搅拌器，所述絮凝搅拌器包括絮凝搅拌电机、絮凝搅拌轴和絮凝搅拌桨叶，所述絮凝搅拌电机设置在安装板上，絮凝搅拌电机的输出端传动连接有所述絮凝搅拌轴，絮凝搅拌轴的一端与絮凝搅拌电机的输出端传动连接，絮凝搅拌轴的另一端与絮凝区内部转动连接，絮凝搅拌轴上设有所述絮凝搅拌桨叶。
作为土壤重金属沉降分离装置的一种优选方案，絮凝区的底部设有排污管。
作为土壤重金属沉降分离装置的一种优选方案，絮凝区与过滤区之间的隔板上设有初级过滤组件，所述初级过滤组件包括过滤网和安装架，所述安装架设置为圆台状，且安装架朝向过滤区一侧内凸设置，安装架上设有所述过滤网网，所述过滤网上具有若干过滤网眼。
作为土壤重金属沉降分离装置的一种优选方案，过滤区与沉降区之间的隔板上设有连通孔，所述连通孔为沿竖直方向设置的长槽孔状，沉降区包括自上而下的上清液部、沉降部和泥沙存储部，所述沉降部与泥沙存储部之间设有水平设置的排泥板，所述排泥板包括导向凸起和泥沙入口，所述导向凸起和泥沙入口间隔设置，导向凸起的侧壁倾斜设置，泥沙存储部的底端设有排泥口，泥沙存储部的侧部设有排泥驱动电机，所述排泥驱动电机的输出端传动连接有排泥螺杆，所述排泥螺杆的一端与排泥驱动电机的输轴传动连接，排泥螺杆的另一端与泥沙存储部的内壁转动连接，排泥螺杆上设有排泥桨叶，排泥螺杆以中间位置为界，两侧的所述排泥桨叶的旋相相反。
作为土壤重金属沉降分离装置的一种优选方案，沉降区与上清液存储区之间设有取液组件，所述取液组件包括过滤基板、导向柱、漂浮板、过滤通道、水泵和软管，沉降区与上清液存储区之间的隔板上设有若干滑槽，所述过滤基板上设有若干与所述滑槽相配合的滑动凸起，过滤基板上设有若干滤泥孔，过滤基板上端面的中心位置设有所述导向柱，导向柱一端连接有过滤基板，导向柱的另一端设有所述漂浮板，导向柱为中空结构，过滤基板内部设有导向柱相连通的沉降清液存储区连通，连接柱朝向漂浮板的一端端部通过所述软管与所述水泵连通，水泵的另一端连接有上清液存储区。
作为土壤重金属沉降分离装置的一种优选方案，漂浮板设置在安装板底部，漂浮板的上端面设有软垫。
作为土壤重金属沉降分离装置的一种优选方案，处理池内投放有聚谷氨酸-壳聚糖凝胶，所述聚谷氨酸-壳聚糖凝胶的制备方法为称取0.1-0.8g的γ-聚谷氨酸于杯中，加入30-60g去离子水，置于磁力搅拌器上搅拌均匀直至完全溶解，再称取3-6g壳聚糖，γ-聚谷氨酸与壳聚糖摩尔比为1:4-100，缓慢加入到装有聚谷氨酸溶液的烧杯中，边搅拌边加入使壳聚糖均匀的分散在聚谷氨酸溶液中，接下来称取30-60g0.4mol/L醋酸溶液，缓慢匀速加入烧杯中，停止搅拌，反应10分钟，交联后得到聚谷氨酸凝胶，将凝胶浸泡在3mol/L氢氧化钠溶液中4小时，再用磷酸盐缓冲溶液冲洗，得到聚谷氨酸-壳聚糖凝胶。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
对土壤内低价态重金属采用淋洗-吸附的修复方法，具体为以水作为淋洗剂，先通过注射井注入到低价态重金属污染的土壤中，再通过抽提井将富集了低价态重金属的淋洗液从土壤中抽提出来，置入最前一个的沉降池内，在沉降池内进行泥沙的沉降和收集淋洗液，通过多级沉降池的设置，反复经过这样的过程，分别提取上清液至处理池中、收集固液分离后的泥沙，准备进行下一次的吸附过程。将聚谷氨酸-壳聚糖凝胶直接投加到处理池中，与处理内提取的上清液进行吸附，搅拌吸附3小时以上，经固液分离后，回收处理液并泵入注射井作为淋洗剂，再次通过多级沉降池，继续淋洗之前收到的固液分离后的泥沙，如此循环喷淋-吸附过程，直至泥沙和淋洗液均达到国家标准。通过多级设置的沉降池，在多个沉降池内多次进行固液分离，提升沉降效果，得到的上清水的浑浊程度低，更适合与谷氨酸-壳聚糖凝胶进行吸附反应。其中，混凝区经入水口与絮凝区连通，入水口内安装有抽水轮，抽水轮将混凝区内的泥水混合物引导至絮凝池内，泥水混合物进入到絮凝区后，可以在絮凝区内投入絮凝剂，同时启动絮凝搅拌器，絮凝搅拌器工作时，通过絮凝搅拌电机絮凝搅拌轴转动，进而调动絮凝搅拌桨叶快速搅拌，使得絮凝剂有效地扩散于整个絮凝区，在絮凝剂的作用下，经过絮凝反应二形成较大的容易沉淀的絮凝体，当絮凝搅拌器停止工作时，絮凝提便会慢慢沉降，并从排污管处排出，当排泥驱动电机工作时，带动排泥螺杆转动，在旋向相反的排泥桨叶的驱动下，将泥沙存储部内部的泥沙排出，进行泥沙的收集，通过漂浮板的设置，由漂浮板提供浮力，过滤通道的一端端部始终是与上清液部连通的，通过水泵从清水区吸水，随着沉降区内水位的下降，整个取液组件也下降，但是取液组件取水始终取的是位于上端的清液，因此随着沉降池水位的改变依然能够抽取到上层的清液。
该沉降分离装置使用水作为淋洗剂，避免了使用化学药剂进行淋洗，既降低了成本又不会对土壤带来二次污染，选用的聚谷氨酸-壳聚糖凝胶具有生物相容性、可降解性，交联时没有使用有毒的化学交联剂，对环境不存在二次污染，由漂浮板提供浮力，过滤通道的一端端部始终是与上清液部连通的，通过水泵从清水区吸水，随着沉降区内水位的下降，整个取液组件也下降，但是取液组件取水始终取的是位于上端的清液，因此随着沉降池水位的改变依然能够抽取到上层的清液。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的正视图；
图3为本发明中沉降池的结构示意图；
图4为本发明中沉降池的侧视图一；
图5为图4中A-A处的剖面示意图；
图6为图4中A-A处的立体剖面图；
图7为图6中A处的放大示意图；
图8为本发明中沉降池的侧视图二；
图9为图8中B-B处的剖面示意图；
图10为图8中B-B处的立体剖面图；
图11为图10中B处的放大示意图；
图12为本发明中过滤基板处的结构示意图。
图中标号为：
1- 沉降池；
2-隔板；
3-安装板；
4-混凝区；4a-混凝搅拌器；4a1-混凝搅拌电机；4a2-混凝搅拌轴；4a3-混凝搅拌桨叶；
5-絮凝区；5a-入水口；5b-抽水轮；5c-絮凝搅拌器；5c1-絮凝搅拌电机；5c2-絮凝搅拌轴；5c3-絮凝搅拌桨叶；5c4-排污管；
6-过滤区；6a-初级过滤组件；6a1-过滤网；6a2-过滤网眼；6a3-安装架；
7-沉降区；7a-连通孔；7b-上清液部；7c-沉降部；7d-泥沙存储部；7e-排泥板；7e1-导向凸起；7e2-泥沙入口；7f-排泥口；7g-排泥驱动电机；7g1-排泥螺杆；7g2-排泥桨叶；
8-上清液存储区；8a-滑槽；8b-取液组件；8c-过滤基板；8c1-滑动凸起；8c2-滤泥孔；8c3-过滤通道；8d-导向柱；8e-漂浮板；8e1-软垫；8f-水泵；8g-软管；
9-处理池。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参阅图1、图2、图5、图6、图8和图9，该沉降分离装置包括多级设置的沉降池1，每一级的沉降池1均包括混凝区4、絮凝区5、过滤区6、沉降区7和上清液存储区8，混凝区4、絮凝区5、过滤区6、沉降区7和上清液存储区8依次连接，沉降池1上端面设为开口，沉降池1内部设有若干隔板2，隔板2将沉降池1分隔成混凝区4、絮凝区5、过滤区6、沉降区7和上清液存储区8，前一个沉降池1的上清液存储区8和后一个沉降池1的混凝区4相连通，沉降池1的侧部设有处理池9，最后一个沉降池1的上清液存储区8与处理池9相连通，处理池9上设有进液管，进液管设置在最前一个沉降池1混凝区4的侧部。处理池9内投放有聚谷氨酸-壳聚糖凝胶，聚谷氨酸-壳聚糖凝胶的制备方法为称取0.1-0.8g的γ-聚谷氨酸于杯中，加入30-60g去离子水，置于磁力搅拌器上搅拌均匀直至完全溶解，再称取3-6g壳聚糖，γ-聚谷氨酸与壳聚糖摩尔比为1:4-100，缓慢加入到装有聚谷氨酸溶液的烧杯中，边搅拌边加入使壳聚糖均匀的分散在聚谷氨酸溶液中，接下来称取30-60g0.4mol/L醋酸溶液，缓慢匀速加入烧杯中，停止搅拌，反应10分钟，交联后得到聚谷氨酸凝胶，将凝胶浸泡在3mol/L氢氧化钠溶液中4小时，再用磷酸盐缓冲溶液冲洗，得到聚谷氨酸-壳聚糖凝胶。
该沉降分离装置对土壤内低价态重金属采用淋洗-吸附的修复方法，具体为
以水作为淋洗剂，先通过注射井注入到低价态重金属污染的土壤中，再通过抽提井将富集了低价态重金属的淋洗液从土壤中抽提出来，置入最前一个的沉降池1内，在沉降池1内进行泥沙的沉降和收集淋洗液，通过多级沉降池1的设置，反复经过这样的过程，分别提取上清液至处理池9中、收集固液分离后的泥沙，准备进行下一次的吸附过程。将聚谷氨酸-壳聚糖凝胶直接投加到处理池9中，与处理内提取的上清液进行吸附，搅拌吸附3小时以上，经固液分离后，回收处理液并泵入注射井作为淋洗剂，再次通过多级沉降池1，继续淋洗之前收到的固液分离后的泥沙，如此循环喷淋-吸附过程，直至泥沙和淋洗液均达到国家标准。通过多级设置的沉降池1，在多个沉降池1内多次进行固液分离，提升沉降效果，得到的上清水的浑浊程度低，更适合与谷氨酸-壳聚糖凝胶进行吸附反应。
请参阅图3、图5、图6、图9和图10，沉降池1上端面设有安装板3，混凝区4内设有混凝搅拌器4a，混凝搅拌器4a包括混凝搅拌电机4a1、混凝搅拌轴4a2和混凝搅拌桨叶4a3，混凝搅拌电机4a1设置在安装板3上，混凝搅拌电机4a1的输出端传动连接有混凝搅拌轴4a2，混凝搅拌轴4a2的一端与混凝搅拌电机4a1的输出端传动连接，混凝搅拌轴4a2的另一端与混凝区4内部转动连接，混凝搅拌轴4a2上设有混凝搅拌桨叶4a3。泥水混合物投入至沉降池1的混凝区4，或者在混凝区4进行待处理土壤和喷淋剂的混合，在混合时可以启动混凝搅拌器4a，混凝搅拌器4a工作时，通过混凝搅拌电机4a1带动混凝搅拌轴4a2转动，进而带动混凝搅拌桨叶4a3快速搅拌，混合效果更好。混凝区4经入水口5a与絮凝区5连通，入水口5a内安装有抽水轮5b，抽水轮5b将混凝区4内的泥水混合物引导至絮凝池内。
混凝区4经过入水口5a与絮凝区5相连通，入水口5a处设有抽水轮5b，絮凝区5内设有絮凝搅拌器5c，絮凝区5的底部设有排污管5c4，絮凝搅拌器5c包括絮凝搅拌电机5c1、絮凝搅拌轴5c2和絮凝搅拌桨叶5c3，絮凝搅拌电机5c1设置在安装板3上，絮凝搅拌电机5c1的输出端传动连接有絮凝搅拌轴5c2，絮凝搅拌轴5c2的一端与絮凝搅拌电机5c1的输出端传动连接，絮凝搅拌轴5c2的另一端与絮凝区5内部转动连接，絮凝搅拌轴5c2上设有絮凝搅拌桨叶5c3。同理，泥水混合物进入到絮凝区5后，可以在絮凝区5内投入絮凝剂，同时启动絮凝搅拌器5c，絮凝搅拌器5c工作时，通过絮凝搅拌电机5c1絮凝搅拌轴5c2转动，进而调动絮凝搅拌桨叶5c3快速搅拌，使得絮凝剂有效地扩散于整个絮凝区5，在絮凝剂的作用下，经过絮凝反应二形成较大的容易沉淀的絮凝体，当絮凝搅拌器5c停止工作时，絮凝提便会慢慢沉降，并从排污管5c4处排出。
请参阅图7，絮凝区5与过滤区6之间的隔板2上设有初级过滤组件6a，初级过滤组件6a包括过滤网6a1和安装架6a3，安装架6a3设置为圆台状，且安装架6a3朝向过滤区6一侧内凸设置，安装架6a3上设有过滤网6a1网，过滤网6a1上具有若干过滤网6a1眼。为了扩大过滤面积，安装架6a3是向过滤区6内部凸出设置的，过滤网6a1的作用下用于组织絮凝体通过，但是泥沙等小颗粒可以顺利通过。由于过滤网6a1向过滤区6内部凸起设置，絮凝物会堆积在安装架6a3的侧壁上，圆台状的安装架6a3的侧壁是倾斜设置的，絮凝物可顺倾斜面下滑至絮凝区5底部。
过滤区6与沉降区7之间的隔板2上设有连通孔7a，连通孔7a为沿竖直方向设置的长槽孔状，泥水混合物经过初步的絮凝反应和对絮凝体的过滤之后，通过连通孔7a进入到沉降区7，沉降区7包括自上而下的上清液部7b、沉降部7c和泥沙存储部7d，沉降部7c与泥沙存储部7d之间设有水平设置的排泥板7e，请参阅图11，排泥板7e包括导向凸起7e1和泥沙入口7e2，导向凸起7e1和泥沙入口7e2间隔设置，导向凸起7e1的侧壁倾斜设置，泥沙存储部7d的底端设有排泥口7f，泥水混合物在沉降区7内进行沉降，泥沙会顺着倾斜设置的导向凸起7e1进入到泥沙入口7e2处，堆积在泥沙存储部7d，泥沙存储部7d的侧部设有排泥驱动电机7g，排泥驱动电机7g的输出端传动连接有排泥螺杆7g1，排泥螺杆7g1的一端与排泥驱动电机7g的输轴传动连接，排泥螺杆7g1的另一端与泥沙存储部7d的内壁转动连接，排泥螺杆7g1上设有排泥桨叶7g2，排泥螺杆7g1以中间位置为界，两侧的排泥桨叶7g2的旋向相反。当排泥驱动电机7g工作时，带动排泥螺杆7g1转动，在旋向相反的排泥桨叶7g2的驱动下，将泥沙存储部7d内部的泥沙排出，进行泥沙的收集。
请参阅图10和图12，由于沉降区7内的水自下而上逐渐变得清澈，即沉降区7顶部的水为整个池内最清澈的部分，为了能抽取到沉降区7顶部的水，沉降区7与上清液存储区8之间设有取液组件8b，取液组件8b包括过滤基板8c、导向柱8d、漂浮板8e、过滤通道8c3、水泵8f和软管8g，沉降区7与上清液存储区8之间的隔板2上设有若干滑槽8a，过滤基板8c上设有若干与滑槽8a相配合的滑动凸起8c1，过滤基板8c上设有若干滤泥孔8c2，过滤基板8c上端面的中心位置设有导向柱8d，导向柱8d一端连接有过滤基板8c，导向柱8d的另一端设有漂浮板8e，导向柱8d为中空结构，过滤基板8c内部设有导向柱8d相连通的沉降清液存储区连通，连接柱朝向漂浮板8e的一端端部通过软管8g与水泵8f连通，水泵8f的另一端连接有上清液存储区8。通过滑动凸起8c1与滑槽8a的配合，即过滤基板8c在沉降区7内可以进行上下滑动，过滤基板8c通过导向柱8d连接有漂浮，漂浮体与过滤基体之间形成了上清液部7b，通过漂浮板8e的设置，由漂浮板8e提供浮力，过滤通道8c3的一端端部始终是与上清液部7b连通的，通过水泵8f从清水区吸水，随着沉降区7内水位的下降，整个取液组件8b也下降，但是取液组件8b取水始终取的是位于上端的清液，因此随着沉降池1水位的改变依然能够抽取到上层的清液。漂浮板8e设置在安装板3底部，漂浮板8e的上端面设有软垫8e1，避免沉降区7内水位过高时，漂浮板8e被过分挤压破碎。
本发明的工作原理为：对土壤内低价态重金属采用淋洗-吸附的修复方法，具体为以水作为淋洗剂，先通过注射井注入到低价态重金属污染的土壤中，再通过抽提井将富集了低价态重金属的淋洗液从土壤中抽提出来，置入最前一个的沉降池1内，在沉降池1内进行泥沙的沉降和收集淋洗液，通过多级沉降池1的设置，反复经过这样的过程，分别提取上清液至处理池9中、收集固液分离后的泥沙，准备进行下一次的吸附过程。将聚谷氨酸-壳聚糖凝胶直接投加到处理池9中，与处理内提取的上清液进行吸附，搅拌吸附3小时以上，经固液分离后，回收处理液并泵入注射井作为淋洗剂，再次通过多级沉降池1，继续淋洗之前收到的固液分离后的泥沙，如此循环喷淋-吸附过程，直至泥沙和淋洗液均达到国家标准。通过多级设置的沉降池1，在多个沉降池1内多次进行固液分离，提升沉降效果，得到的上清水的浑浊程度低，更适合与谷氨酸-壳聚糖凝胶进行吸附反应。其中，混凝区4经入水口5a与絮凝区5连通，入水口5a内安装有抽水轮5b，抽水轮5b将混凝区4内的泥水混合物引导至絮凝池内，泥水混合物进入到絮凝区5后，可以在絮凝区5内投入絮凝剂，同时启动絮凝搅拌器5c，絮凝搅拌器5c工作时，通过絮凝搅拌电机5c1絮凝搅拌轴5c2转动，进而调动絮凝搅拌桨叶5c3快速搅拌，使得絮凝剂有效地扩散于整个絮凝区5，在絮凝剂的作用下，经过絮凝反应二形成较大的容易沉淀的絮凝体，当絮凝搅拌器5c停止工作时，絮凝提便会慢慢沉降，并从排污管5c4处排出，当排泥驱动电机7g工作时，带动排泥螺杆7g1转动，在旋向相反的排泥桨叶7g2的驱动下，将泥沙存储部7d内部的泥沙排出，进行泥沙的收集，通过漂浮板8e的设置，由漂浮板8e提供浮力，过滤通道8c3的一端端部始终是与上清液部7b连通的，通过水泵8f从清水区吸水，随着沉降区7内水位的下降，整个取液组件8b也下降，但是取液组件8b取水始终取的是位于上端的清液，因此随着沉降池1水位的改变依然能够抽取到上层的清液。
该沉降分离装置使用水作为淋洗剂，避免了使用化学药剂进行淋洗，既降低了成本又不会对土壤带来二次污染，选用的聚谷氨酸-壳聚糖凝胶具有生物相容性、可降解性，交联时没有使用有毒的化学交联剂，对环境不存在二次污染，由漂浮板8e提供浮力，过滤通道8c3的一端端部始终是与上清液部7b连通的，通过水泵8f从清水区吸水，随着沉降区7内水位的下降，整个取液组件8b也下降，但是取液组件8b取水始终取的是位于上端的清液，因此随着沉降池1水位的改变依然能够抽取到上层的清液。
Claims (10)
1.一种土壤重金属沉降分离装置，其特征在于，包括多级设置的沉降池（1），所述每一级的沉降池（1）均包括混凝区（4）、絮凝区（5）、过滤区（6）、 沉降区（7）和上清液存储区（8），所述混凝区（4）、所述絮凝区（5）、所述过滤区（6）、所述沉降区（7）和所述上清液存储区（8）依次连接，前一个沉降池（1）的上清液存储区（8）和后一个沉降池（1）的混凝区（4）相连通，沉降池（1）的侧部设有处理池，最后一个沉降池（1）的上清液存储区（8）与所述处理池相连通，处理池上设有进液管，所述进液管设置在最前一个沉降池（1）混凝区（4）的侧部。
2.根据权利要求1所述的一种土壤重金属沉降分离装置，其特征在于，所述沉降池（1）上端面设为开口，沉降池（1）内部设有若干隔板（2），所述隔板（2）将沉降池（1）分隔成所述混凝区（4）、所述絮凝区（5）、所述过滤区（6）、 所述沉降区（7）和所述上清液存储区（8）。
3.根据权利要求2所述的一种土壤重金属沉降分离装置，其特征在于，沉降池（1）上端面设有安装板（3），混凝区（4）内设有混凝搅拌器（4a），所述混凝搅拌器（4a）包括混凝搅拌电机（4a1）、混凝搅拌轴（4a2）和混凝搅拌桨叶（4a3），所述混凝搅拌电机（4a1）设置在安装板（3）上，混凝搅拌电机（4a1）的输出端传动连接有所述混凝搅拌轴（4a2），混凝搅拌轴（4a2）的一端与混凝搅拌电机（4a1）的输出端传动连接，混凝搅拌轴（4a2）的另一端与混凝区（4）内部转动连接，混凝搅拌轴（4a2）上设有所述混凝搅拌桨叶（4a3）。
4.根据权利要求3所述的一种土壤重金属沉降分离装置，其特征在于，混凝区（4）经过入水口（5a）与絮凝区（5）相连通，所述入水口（5a）处设有抽水轮（5b），絮凝区（5）内设有絮凝搅拌器（5c），所述絮凝搅拌器（5c）包括絮凝搅拌电机（5c1）、絮凝搅拌轴（5c2）和絮凝搅拌桨叶（5c3），所述絮凝搅拌电机（5c1）设置在安装板（3）上，絮凝搅拌电机（5c1）的输出端传动连接有所述絮凝搅拌轴（5c2），絮凝搅拌轴（5c2）的一端与絮凝搅拌电机（5c1）的输出端传动连接，絮凝搅拌轴（5c2）的另一端与絮凝区（5）内部转动连接，絮凝搅拌轴（5c2）上设有所述絮凝搅拌桨叶（5c3）。
5.根据权利要求4所述的一种土壤重金属沉降分离装置，其特征在于，絮凝区（5）的底部设有排污管（5c4）。
6.根据权利要求5所述的一种土壤重金属沉降分离装置，其特征在于，絮凝区（5）与过滤区（6）之间的隔板（2）上设有初级过滤组件（6a），所述初级过滤组件（6a）包括过滤网（6a1）和安装架（6a3），所述安装架（6a3）设置为圆台状，且安装架（6a3）朝向过滤区（6）一侧内凸设置，安装架（6a3）上设有所述过滤网（6a1）网，所述过滤网（6a1）上具有若干过滤网眼（6a2）。
7.根据权利要求6所述的一种土壤重金属沉降分离装置，其特征在于，过滤区（6）与沉降区（7）之间的隔板（2）上设有连通孔（7a），所述连通孔（7a）为沿竖直方向设置的长槽孔状，沉降区（7）包括自上而下的上清液部（7b）、沉降部（7c）和泥沙存储部（7d），所述沉降部（7c）与泥沙存储部（7d）之间设有水平设置的排泥板（7e），所述排泥板（7e）包括导向凸起（7e1）和泥沙入口（7e2），所述导向凸起（7e1）和泥沙入口（7e2）间隔设置，导向凸起（7e1）的侧壁倾斜设置，泥沙存储部（7d）的底端设有排泥口（7f），泥沙存储部（7d）的侧部设有排泥驱动电机（7g），所述排泥驱动电机（7g）的输出端传动连接有排泥螺杆（7g1），所述排泥螺杆（7g1）的一端与排泥驱动电机（7g）的输轴传动连接，排泥螺杆（7g1）的另一端与泥沙存储部（7d）的内壁转动连接，排泥螺杆（7g1）上设有排泥桨叶（7g2），排泥螺杆（7g1）以中间位置为界，两侧的所述排泥桨叶（7g2）的旋向相反。
8.根据权利要求7所述的一种土壤重金属沉降分离装置，其特征在于，沉降区（7）与上清液存储区（8）之间设有取液组件（8b），所述取液组件（8b）包括过滤基板（8c）、导向柱（8d）、漂浮板（8e）、过滤通道（8c3）、水泵（8f）和软管（8g），沉降区（7）与上清液存储区（8）之间的隔板（2）上设有若干滑槽（8a），所述过滤基板（8c）上设有若干与所述滑槽（8a）相配合的滑动凸起（8c1），过滤基板（8c）上设有若干滤泥孔（8c2），过滤基板（8c）上端面的中心位置设有所述导向柱（8d），导向柱（8d）一端连接有过滤基板（8c），导向柱（8d）的另一端设有所述漂浮板（8e），导向柱（8d）为中空结构，过滤基板（8c）内部设有导向柱（8d）相连通的沉降清液存储区连通，连接柱朝向漂浮板（8e）的一端端部通过所述软管（8g）与所述水泵（8f）连通，水泵（8f）的另一端连接有上清液存储区（8）。
9.根据权利要求8所述的一种土壤重金属沉降分离装置，其特征在于，漂浮板（8e）设置在安装板（3）底部，漂浮板（8e）的上端面设有软垫（8e1）。
10.根据权利要求9所述的一种土壤重金属沉降分离装置，其特征在于，处理池内投放有聚谷氨酸-壳聚糖凝胶，所述聚谷氨酸-壳聚糖凝胶的制备方法为称取0.1-0.8g的γ-聚谷氨酸于杯中，加入30-60g去离子水，置于磁力搅拌器上搅拌均匀直至完全溶解，再称取3-6g壳聚糖，γ-聚谷氨酸与壳聚糖摩尔比为1:4-100，缓慢加入到装有聚谷氨酸溶液的烧杯中，边搅拌边加入使壳聚糖均匀的分散在聚谷氨酸溶液中，接下来称取30-60g 0.4mol/L醋酸溶液，缓慢匀速加入烧杯中，停止搅拌，反应10分钟，交联后得到聚谷氨酸凝胶，将凝胶浸泡在3mol/L氢氧化钠溶液中4小时，再用磷酸盐缓冲溶液冲洗，得到聚谷氨酸-壳聚糖凝胶。
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