CN111545557A - 一种用于污染土壤修复的管道式高压喷淋洗脱装置及洗脱方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于污染土壤修复的管道式高压喷淋洗脱装置，涉土壤修复设备技术领域。包括泥浆罐、泥浆泵、高压喷淋洗脱器和高压动力单元，本发明通过泥浆泵将泥浆罐中的泥浆泵入高压喷淋洗脱器中，通过高压动力单元将清洗液呈高压状态输送至各个高压管与高压喷嘴中，再通过高压喷嘴将清洗液以20～80Mpa高压喷淋出，清洗液通过高压射流集中形成的汇合截面，该截面中的对冲总力可达30～150Mpa，使泥浆进行充分混合、切割和碰撞，促进污染物从土壤颗粒上剥离，实现对污染土壤的强化洗脱。本发明可促进污染物与土壤微细颗粒的有效分离，既能突破目前土壤淋洗技术的工艺瓶颈，也可提高修复终端的环境安全性，还可以降低综合修复成本。
Description
技术领域
本发明涉及土壤修复设备技术领域，尤其涉及一种用于污染土壤修复的管道式高压喷淋洗脱装置及洗脱方法。
背景技术
土壤淋洗技术是当前国内外应用较广的土壤修复方法之一，是利用淋洗液的流动性和淋洗液自身与污染物的反应特性来去除土壤污染物的方法，其实际就是通过分离或解吸作用实现污染物从固相向液相的转移过程，可同时处理无机或有机污染土壤，也属于少数几个可永久性处理重金属污染的修复方法。
现有技术中专利号为CN109078974A的专利公开了一种清水高压淋洗土壤修复系统，该专利包括用于供给对象土壤的土壤供给装置；用于供给高压淋洗水的淋洗水供给装置；高压淋洗装置，其包括形成有投入对象土壤和高压淋洗水的投入口及供高压淋洗水进入的高压淋洗水进入口的一次混合室、位于所述一次混合室的下游侧且相对于所述一次混合室直径缩小的高速混合室、以及位于所述高速混合室的下游侧且相对于所述高速混合室直径逐渐变大的膨胀冲撞室；以及设在所述高压淋洗装置下游的固液分离装置，所述膨胀冲撞室中与所述高速混合室相对的后端壁为冲撞壁，在所述膨胀冲撞室的靠近所述冲撞壁的一端的底部设有向所述固液分离装置排出淋洗后的修复土的排出口。
现有技术中专利号为CN206083406U的专利公开了一种用于修复重金属污染土壤的喷淋设备,包括喷淋池以及喷淋管路，所述喷淋池体底部设置有喷淋液收集口，中间设置有水平设置的架空层，架空层上设置有镂空网面作为待淋洗土壤承载面，另外，在镂空网面下部的喷淋池侧壁上设置有通风孔，且在通风孔开口处还设置有一个带阀门的多头喷水口；而所述喷淋管路设置有至少三组，一组喷淋管路设置于镂空网面下部，其管路上均匀设置有多个高压雾化喷头，而其他喷淋管路则平行设置于镂空网面上部，不同的喷淋管路独立控制，并连接不同的喷淋液供液容器。
综合上述两篇对比文件的结构与效果，现有的处理设备在对污染土壤进行处理的过程中的高压喷头的覆盖面小，因此在清理过程中会有部分土壤无法经过喷头的清洗存在清洗不充分的情况。
发明内容
本发明提供一种用于污染土壤修复的管道式高压喷淋洗脱装置，以解决现有技术中的污染土壤处理设备存在有污染物去除效率低、过处理过程复杂以及处理成本高的技术问题。
一种用于污染土壤修复的管道式高压喷淋洗脱装置，包括泥浆罐、泥浆泵、高压喷淋洗脱器和高压动力单元，所述泥浆罐连通至泥浆泵的入料端，所述高压喷淋洗脱器连通至泥浆泵的出料端，通过泥浆罐能够对泥浆进行存放，通过泥浆泵能够将泥浆罐中的泥浆泵出并输送至高压喷淋洗脱器中，所述高压喷淋洗脱器由高压管、喷淋洗脱腔和高压喷嘴组成，所述喷淋洗脱腔至少设有一个，多个所述喷淋洗脱腔相互串联或并联设置，所述高压喷嘴设置在喷淋洗脱腔中，所述高压喷嘴设有多个，多个高压喷嘴的喷射端均朝向喷淋洗脱腔的轴心方向设置，所述高压管设有多个，多个所述高压管的一端分别连通至一个高压喷嘴的入水端，多个所述高压管的另一端均连通至高压动力单元中，所述高压动力单元中设有清洗液，所述清洗液为清水或者修复药剂溶液。
进一步，所述高压喷淋洗脱器的尾端设有流量计。
进一步，所述泥浆泵与高压喷淋洗脱器之间设有第一压力表。
进一步，所述高压喷淋洗脱器的与流量计之间设有第二压力表。
进一步，所述泥浆罐与泥浆泵的连通处设有控制阀。
本发明进一步提供一种污染土壤洗脱方法，包括如下步骤：
S101,待处理污染土壤制备成泥浆储存在泥浆罐中；
S102，将所述泥浆罐中的泥浆输送至高压喷淋洗脱步骤，所述高压喷淋洗脱步骤包括将多股清洗液高压射流集中形成汇合截面，并使泥浆经过所述汇合截面，以对泥浆进行充分混合、切割和碰撞，使污染物从土壤颗粒上剥离。
进一步，所述将多股清洗液高压射流集中形成汇合截面具体是使汇合截面垂直于泥浆输送的方向，多股清洗液高压射流在汇合截面所在的平面内相隔的角度相同。
进一步，所述多股清洗液高压射流集中形成的汇合截面中的对冲总力达30～150Mpa。
进一步，所述泥浆输送分为多路，分别进入多个所述高压喷淋洗脱步骤，洗脱之后的泥浆汇总输出。
进一步，所述泥浆输送只有一路，依次进入多个所述高压喷淋洗脱步骤，洗脱之后的泥浆从最后一个高压喷淋洗脱步骤输出。
作为优选，本发明提供的一种污染土壤洗脱方法，采用上述的污染土壤修复的管道式高压喷淋洗脱装置进行实施；高压喷淋洗脱步骤采用上述高压喷淋洗脱器进行处理。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
其一，本发明通过泥浆泵将泥浆罐中的泥浆泵入高压喷淋洗脱器中，通过高压动力单元将清洗液呈高压状态输送至各个高压管与高压喷嘴中，再通过高压喷嘴将清洗液以20～80MPa高压喷淋出，清洗液通过高压射流集中形成的汇合截面，该截面中的对冲总力可达30～150Mpa，使泥浆进行充分混合、切割和碰撞，促进污染物从土壤颗粒上剥离，实现对污染土壤的强化洗脱，以此有效解决现有技术中的污染土壤处理设备存在有污染物去除效率低、过处理过程复杂以及处理成本高的技术问题。
其二，本发明中的喷淋洗脱腔至少设有一个，所述喷淋洗脱腔的数量根据污染土壤的处理量与污染土壤修复所需达到的效果而决定，喷淋洗脱腔的数量越多，能够同时进行污染修复的土壤量就越大且污染土壤修复的效果越好，多个所述喷淋洗脱腔串联或并联设置，若要增大单位时间内污染土壤的处理量，则以并联设置为主，若要获得更好的洗脱效果，则以串联设置为主，因此使本发明能够针对不同的土壤污染程度进行对应设置，增加了本发明的针对性与适用性。
其三，本发明中清洗液通过高压射流集中形成的汇合对冲，会在与泥浆输送方向垂直的面上给泥浆冲力，使泥浆形成涡流和湍流，加剧了泥浆中污泥颗粒之间的碰撞，亦可以促进污染物从土壤颗粒上剥离。
其四，本发明中设有流量计，通过设置的流量计能够对经过高压喷淋洗脱器进行洗脱完成的泥浆总量进行计量，从而便于工作人员对工作的完成量进行规划。
其五，本发明中在高压喷淋洗脱器的两端分别设有第一压力表与第二压力表，通过第一压力表能够对泵入高压喷淋洗脱器中的泥浆压力进行测量，从而帮助工作人员根据泥浆的压力对高压动力单元中清洗液的喷射压力进行调控，并且通过第一压力表与第二压力表的参数对比判断高压喷淋洗脱器的运行状态，进一步便于工作人员对本发明的调控，从而使清洗液的喷射压力与泥浆的洗脱效果呈最佳状态。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为喷淋洗脱腔中设有两个高压喷嘴时清洗液的喷射状态示意图；
图3为喷淋洗脱腔中设有四个高压喷嘴时清洗液的喷射状态示意图；附图标记：泥浆罐1，泥浆泵2，高压喷淋洗脱器3，高压管31，喷淋洗脱腔32，高压喷嘴33，流量计34，第一压力表35，第二压力表36，高压动力单元4，控制阀5。
具体实施方式
下面将结合附图1-3对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种用于污染土壤修复的管道式高压喷淋洗脱装置，包括泥浆罐1、泥浆泵2、高压喷淋洗脱器3和高压动力单元4，所述泥浆罐1连通至泥浆泵2的入料端，所述高压喷淋洗脱器3连通至泥浆泵2的出料端，通过泥浆罐1能够对泥浆进行存放，通过泥浆泵2能够将泥浆罐1中的泥浆泵出并输送至高压喷淋洗脱器3中，所述高压喷淋洗脱器3由高压管31、喷淋洗脱腔32和高压喷嘴33组成，所述喷淋洗脱腔32设有一个或一个以上，所述喷淋洗脱腔32的数量根据污染土壤的处理量与污染土壤修复所需达到的效果而决定，喷淋洗脱腔32的数量越多，能够同时进行污染修复的土壤量就越大且污染土壤修复的效果越好，多个所述喷淋洗脱腔32串联或并联设置，所述高压喷嘴33设置在喷淋洗脱腔32中，所述高压喷嘴33设有两个或者四个，高压喷嘴33的设置数量根据待处理的土壤修复所需达到的效果决定，高压喷嘴33的数量越多洗脱效果越好，两个或者四个高压喷嘴33的喷射端均朝向喷淋洗脱腔32的轴心方向设置，所述高压管31设有多个，多个所述高压管31的一端分别连通至一个高压喷嘴33的入水端，多个所述高压管31的另一端均连通至高压动力单元4中，所述高压动力单元4中设有清洗液，所述清洗液为清水或者修复药剂溶液，所述清洗液能够根据土壤的修复标准进行设定，通过高压动力单元4将清洗液呈高压状态输送至各个高压管31与高压喷嘴33中，再通过高压喷嘴33将清洗液以20～80Mpa高压喷淋出，清洗液通过高压射流集中形成的汇合截面，该截面中的对冲总力可达30～150Mpa，使泥浆进行充分混合、切割和碰撞，促进污染物从土壤颗粒上剥离，实现对污染土壤的强化洗脱，所述高压动力单元4对清洗液的喷出压力根据待处理的颗粒粒径和污染物类型进行确定。
优选的，所述高压喷淋洗脱器3的尾端设有流量计34，通过设置的流量计34能够对经过高压喷淋洗脱器3进行洗脱完成的泥浆总量进行计量，从而便于工作人员对工作的完成量进行规划。
优选的，所述泥浆泵2与高压喷淋洗脱器3之间设有第一压力表35，通过第一压力表35能够对泵入高压喷淋洗脱器3中的泥浆压力进行测量，工作人员能够根据泥浆的压力对高压动力单元4中清洗液的喷射压力进行调控，从而使清洗液的喷射压力与泥浆的洗脱效果呈最佳状态。
优选的，所述高压喷淋洗脱器3的与流量计34之间设有第二压力表36，通过第二压力表36能够对泥浆经过高压喷淋洗脱器3后的压力进行测量，通过第一压力表35与第二压力表36的参数对比判断高压喷淋洗脱器3的运行状态，从而便于工作人员对本发明的调控。
优选的，所述泥浆罐1与泥浆泵2的连通处设有控制阀5，通过设置的控制阀5能够对泥浆罐1与泥浆泵2之间中的泥浆流动量进行调控，当设备停止运行时将控制阀5关闭，从而防止泥浆罐1中得浆流动至泥浆泵2中干燥后导致泥浆泵2无法再次启动运行。
本发明在使用时，首先开启控制阀5然后启动泥浆泵2，通过泥浆泵2将泥浆罐1中的泥浆泵送至高压喷淋洗脱器3中，通过第一压力表35对进入喷淋洗脱腔32中的泥浆压力进行测量以便于工作人员对高压动力单元4中的喷射压力进行调控，泥浆通过管道进入喷淋洗脱腔32中，通过高压动力单元4将清洗液以高压经过高压管31并输送至高压喷嘴33中，再通过相对设置的高压喷嘴33将清洗液高压射流集中形成的汇合截面，泥浆经过一个或一个以上喷淋洗脱腔32的洗脱，以此对泥浆进行充分混合、切割和碰撞，促进污染物从土壤颗粒上剥离，实现对污染土壤的强化洗脱，通过第二压力表36对完成清洗的通过第一压力表35与第二压力表36的参数对比判断高压喷淋洗脱器3的运行状态，从而进一步便于工作人员对本发明的调控，最后完成清洗的泥浆经过流量计34，通过设置的流量计34能够对经过高压喷淋洗脱器3进行洗脱完成的泥浆总量进行计量，从而便于工作人员对工作的完成量进行规划，本发明可衔接在土壤淋洗多级筛分的最后一级，也可针对粉粘土等微细颗粒土壤和淤泥等污染修复单独使用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种用于污染土壤修复的管道式高压喷淋洗脱装置，其特征在于，包括泥浆罐(1)、泥浆泵(2)、高压喷淋洗脱器(3)和高压动力单元(4)，所述泥浆罐(1)连通至泥浆泵(2)的入料端，所述高压喷淋洗脱器(3)连通至泥浆泵(2)的出料端，通过泥浆罐(1)能够对泥浆进行存放，通过泥浆泵(2)能够将泥浆罐(1)中的泥浆泵出并输送至高压喷淋洗脱器(3)中，所述高压喷淋洗脱器(3)由高压管(31)、喷淋洗脱腔(32)和高压喷嘴(33)组成，所述喷淋洗脱腔(32)至少设有一个，多个所述喷淋洗脱腔(32)串联或并联设置，所述高压喷嘴(33)设置在喷淋洗脱腔(32)中，所述高压喷嘴(33)设有多个，多个高压喷嘴(33)的喷射端均朝向喷淋洗脱腔(32)的轴心方向设置，所述高压管(31)设有多个，多个所述高压管(31)的一端分别连通至一个高压喷嘴(33)的入水端，多个所述高压管(31)的另一端均连通至高压动力单元(4)中，所述高压动力单元(4)中设有清洗液。
2.根据权利要求1所述的一种用于污染土壤修复的管道式高压喷淋洗脱装置，其特征在于，所述高压喷淋洗脱器(3)的尾端设有流量计(34)。
3.根据权利要求1所述的一种用于污染土壤修复的管道式高压喷淋洗脱装置，其特征在于，所述泥浆泵(2)与高压喷淋洗脱器(3)之间设有第一压力表(35)。
4.根据权利要求3所述的一种用于污染土壤修复的管道式高压喷淋洗脱装置，其特征在于，所述高压喷淋洗脱器(3)的与流量计(34)之间设有第二压力表(36)。
5.根据权利要求1所述的一种用于污染土壤修复的管道式高压喷淋洗脱装置，其特征在于，所述泥浆罐(1)与泥浆泵(2)的连通处设有控制阀(5)。
6.一种污染土壤洗脱方法，其特征在于，包括如下步骤：
S101,待处理污染土壤制备成泥浆储存在泥浆罐中；
S102，将所述泥浆罐中的泥浆输送至高压喷淋洗脱步骤，所述高压喷淋洗脱步骤包括将多股清洗液高压射流集中形成汇合截面，并使泥浆经过所述汇合截面，以对泥浆进行充分混合、切割和碰撞，使污染物从土壤颗粒上剥离。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将多股清洗液高压射流集中形成汇合截面具体是使汇合截面垂直于泥浆输送的方向，多股清洗液高压射流在汇合截面所在的平面内相隔的角度相同。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述多股清洗液高压射流集中形成的汇合截面中的对冲总力达30～150Mpa。
9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述泥浆输送分为多路，分别进入多个所述高压喷淋洗脱步骤，洗脱之后的泥浆汇总输出。
10.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述泥浆输送只有一路，依次进入多个所述高压喷淋洗脱步骤，洗脱之后的泥浆从最后一个高压喷淋洗脱步骤输出。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20200818 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |