CN112496019A - 一体式有机污染土壤修复设备及污染土壤修复方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一体式有机污染土壤修复设备及污染土壤修复方法，修复设备包括箱体，设在箱体内的反应腔、两端从箱体穿出并均与箱体转动连接的转动轴、设在转动轴内且其一端与转动轴的一个端面连通的转动轴腔、多片设在转动轴上且位于反应腔内的桨叶、设在桨叶内并与转动轴腔连通的桨叶腔、设在桨叶上并与桨叶腔连通的微纳米气孔、均设在箱体上并与反应腔连通进料端、出料端和出风端以及用于驱动转动轴转动驱动装置。本申请通过一体化的处理方式对有机污染土壤进行处理，有助于降低有机污染土壤的处理难度。

Description

一体式有机污染土壤修复设备及污染土壤修复方法

技术领域

本申请涉及环境修复的技术领域，尤其是涉及一体式有机污染土壤修复设备及污染土壤修复方法。

背景技术

伴随着近年来经济发展转型升级，产业结构和布局优化调整，经济结构“退二进三”、工业企业“入园进区”，特别是供给侧结构性改革的大力推进，大量淘汰落后产能，因一些化工、冶金等传统污染企业的搬迁或关闭，工业污染场地不断产生，我国有大量污染土壤急迫需要进行修复，部分地区土壤污染问题严重。由于土壤污染途径多，原因复杂，控制难度大，如果不加以治理，仅由土壤本身自然恢复，一般需要耗费上百年时间。

我国土壤中有机污染物主要包括挥发性和半挥发性有机物，主要种类包括：石油烃类污染物、苯系物污染物、卤代烃类污染物、农药类污染物、多环芳烃、多氯联苯、二噁英等有机污染物。挥发性有机污染物可以直接破坏土壤正常功能，进而危害人类身体健康。

发明内容

本申请提供一体式有机污染土壤修复设备及污染土壤修复方法，有助于通过一体化的处理方式，降低有机污染土壤的处理难度。

本申请的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，本申请提供了一种一体式有机污染土壤修复设备，包括：

箱体，其内设有反应腔；

转动轴，其两端从箱体穿出并均与箱体转动连接；

转动轴腔，设在转动轴内，其一端与转动轴的一个端面连通；

多片桨叶，设在转动轴上且位于反应腔内；

桨叶腔，设在桨叶内并与转动轴腔连通；

微纳米气孔，设在桨叶上并与桨叶腔连通；

进料端、出料端和出风端，均设在箱体上并与反应腔连通；以及

驱动装置，用于驱动转动轴转动。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述转动轴的数量为两个及以上；

相邻转动轴上的桨叶交错设置。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述桨叶的两个端面向靠近彼此的方向倾斜。

在本申请的一较佳示例中，还包括与出风端连接的引风机。

在第一方面的一种可能的实现方式中，还包括设在转动轴的旋转接头和鼓风机；

鼓风机的输出端连接在旋转接头上并与转动轴腔连通。

在第一方面的一种可能的实现方式中，所述微纳米气孔的直径为20微米。

在第一方面的一种可能的实现方式中，还包括设在箱体上的进液端和设在反应腔内的进液管；

所述进液端与进液管连通。

在第一方面的一种可能的实现方式中，还包括底座、设在底座上的支架和设在支架上的轴承座；

所述箱体固定在底座上；

所述转动轴的两端分别穿过相邻的轴承座并与轴承座转动连接。

在本申请的一较佳示例中，还包括收集槽和设在收集槽内的喷雾器。

所述出料端的一端伸入到收集槽内或位于收集槽的下方，使得反应腔内的土壤能够进入到收集槽内。

第二方面，本申请提供了一种一体式有机污染土壤修复方法，采用如第一方面及第一方面任意可能实现方式中所述的一体式有机污染土壤修复设备，包括：

将污染土壤加入反应腔内；

对污染土壤进行充分的搅拌，搅拌过程中，向污染土壤注入空气；

将溶解后的固体药剂或者液体药剂均匀的撒入到反应腔中与污染土壤混合；以及充分搅拌后从反应腔排出。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种结构示意图。

图2是本申请实施例提供的一种桨叶的结构示意图。

图3是本申请实施例提供的一种转动轴与桨叶的连接示意图。

图4是本申请实施例提供的一种旋转接头的结构示意图。

图中，1、箱体，111、反应腔，112、进料端，113、进液端，114、进液管，115、出料端，117、出风端，21、转动轴，211、转动轴腔，22、桨叶，221、桨叶腔，222、微纳米气孔，23、旋转接头，24、驱动装置，3、收集槽，31、喷雾器，41、轴承座，42、支架，43、底座，51、鼓风机，52、引风机、231、转动部分，232、固定部分。

具体实施方式

以下结合附图，对本申请中的技术方案作进一步详细说明。

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作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”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

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；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。

为了更加清楚的理解本申请中的技术方案，首先对现有的有机污染土壤的处理方式进行介绍，有机物污染土壤的修复技术包括四大类，主要分为物理修复技术、化学修复技术、植物修复技术以及微生物修复技术。

物理修复技术有以下几种：直接换土法、热化法修复、玻璃花修复方法和电极驱动修复法等，以热化法修复为例，就是通过直接加热、水蒸气加热、红外线加热、微波辐射加热等等方式将土壤加热到一定的温度，土壤中可挥发性的污染物会迅速气化，再将这些可挥发性污染物收集，就可以降低土壤中污染物的浓度。热化法能耗高，要求土壤渗透性高，只是用于可挥发性好的土壤污染物。一般也只用于快速修复土壤，比如医院、池塘、花园、科研单位等等地方的土壤。

化学修复技术中的化学氧化/还原修复技术反应迅速，修复效果好，能够满足我国当前场地修复项目对快速修复的巨大需求。修复方式分为原位土壤修复和异位土壤修复。异位修复的主要操作过程包括土壤清挖、筛分、破碎、药剂添加、混合、反应与养护。

本申请实施例公开了一体式有机污染土壤修复设备，使用了综合式的一体式的处理方式对有机污染土壤进行修复，大致过程分为破碎、搅拌和曝气等，是一种综合式的处理方式。

请参阅图1、图2和图3，为本申请实施例公开的一体式有机污染土壤修复设备，主要由箱体1、转动轴21、桨叶22、进料端112、出料端115、出风端117和驱动装置24等组成，箱体1内设置有一个反应腔111，有机污染土壤在这个反应腔111中进行处理，处理完成后，再从反应腔111内移出。

转动轴21是横向设置的，其主体部分位于箱体1内，两端从箱体1伸出并与箱体1转动连接。转动轴21的内部是空的，有一个腔，为了描述方便，将这个腔称为转动轴腔211，这个转动轴腔211的一端与转动轴21的一个端面连通，另一端为封闭端。

桨叶22固定在转动轴21上，能够随着转动轴21的转动而转动，对反应腔111内的有机污染土壤进行搅拌，一般而言，桨叶22的数量为多个，在转动轴21的侧面上间隔设置。

在一些可能的实现方式中，任意两个相邻的桨叶22之间的距离是相等的。

在另一些可能的实现方式中，任意两个相邻的桨叶22之间的距离是不相等的。

应理解，桨叶22的数量是根据转动轴21位于反应腔111内的部分的长度确定的，这部分的长度越长，桨叶22的数量也就应该相应的增加。

桨叶22同样是中空的结构，其内部设置有一个桨叶腔221，桨叶腔221与转动轴21内的转动轴腔211连通，这样，空气就可以通过转动轴腔211流入到桨叶腔221内，然后在从桨叶22上的微纳米气孔222喷出。

应理解，桨叶腔221内的空气是要喷出的，而喷出就是通过微纳米气孔222实现的。这样，桨叶22再对反应腔111内的有机污染土壤进行搅拌的同时，还能够将空气注入到有机污染土壤内，对其进行曝气处理。

相比于平铺晾晒，这种处理方式明显速度更快，搅拌过程中有机污染土壤是运动的，在运动的过程中向其内部注入空气，二者的接触面积更大，曝气处理的效果也就更好。

进料端112、出料端115和出风端117均设置在箱体1上并与反应腔111连通，进料端112的作用是将需要处理的有机污染土壤注入到反应腔111内，出料端115的作用是将处理完成的有机污染土壤从反应腔111内移出，出风端117的作用是将反应腔111内的气体排出。

应理解，桨叶22在转动的过程中，会不断的向反应腔111内注入空气，此时反应腔111内的气压会升高，并且在曝气过程中，有机污染土壤的部分有机物会挥发到空气中，这部分空气是不能直接排放到大气中的，需要经过处理，因此在箱体1上增加了出风端17，反应腔111内的空气经过出风端17流出后，可以流入到后续的处理设备进行处理，在达到排放要求后排放到大气中。

驱动装置24的作用是带动驱动转动轴21转动，二者之间可以是链轮传动、齿轮传动或者皮带轮传动等多种形式，在一些可能的实现方式中，驱动装置24由电机和减速机两部分组成，电机的输出端连接在减速机的输入端上，减速机的输出端上键连接有齿轮、链轮或者皮带轮中的任意一种，相应的，在转动轴21上也要安装对应的齿轮、链轮或者皮带轮。

工作过程中，首先向转动轴21内的转动轴腔211中持续的注入空气，使桨叶22上的微纳米气孔222开始排气，该步骤的作用主要防止微纳米气孔222被堵塞。

持续注入空气一段时间后，开始将需要处理的有机污染土壤从进料端112注入到箱体1内的反应腔111中，有机污染土壤进入到反应腔111内后，在桨叶22的搅拌下，有机污染土壤不断的翻滚，与反应腔111内的空气接触，部分有机污染物会挥发到反应腔111内的空气中。

搅拌过程中，有机污染土壤中的土块也会被桨叶22破碎掉，可以使其与空气进行充分的接触，并且随着搅拌时间的增加，土块也会与土块接触并发生碰撞与摩擦，体积和数量也会下降，与空气的接触也会更加的充分。另外，桨叶22在转动的过程中，还可以将空气通过微纳米气孔222注入到有机污染土壤中，能够进一步提高空气与有机污染土壤的接触程度，加快有机物的逸出。

搅拌到足够的时间后，有机污染土壤从出料端115排出。

整体而言，有机污染土壤进入到反应腔111内后，会同时进行搅拌、破碎和曝气，并且这些都是在反应腔111内同时进行的，处理速度快，集成度高，即可以进行集中式的处理，例如在某个污染地区设置一个处理厂，将有机污染土壤运送至该处理厂进行处理，也可以改造成移动式的处理设备，直接放置到污染地点进行就地处理，处理方式灵活多样，可以根据实际情况进行调整。

在一些可行的方式中，微纳米气孔222的直径为20微米，限制微纳米气孔222的直径后，可以使空气与有机污染土壤接触的更加充分，起到提高微气泡曝气氧化效果的作用。

在一些可行的方式中，反应腔111的底面是弧形的，用于贴合桨叶22的转动轨迹，降低出现死角的概率。

请参阅图2，作为申请提供的一体式有机污染土壤修复设备的一种具体实施方式，增加了转动轴21的数量，这些转动轴21均是横向设置的，目的是进一步提高处理效率。

应理解，转动轴21上桨叶22的数量不能无限制的增加，因为桨叶22增加后，势必要提高转动轴21的强度，这会导致转动轴21的重量和制造难度上升，同时，桨叶22的直径也不能无限制的增加，桨叶22越大，重量就越重，制造难度也会升高。

为了解决上面的问题，使用了增加转动轴21数量的方式来解决。转动轴21的数量增加后，桨叶22的数量也会直接翻倍，在制作上不存在难度。从处理速度上看，转动轴21的数量增加后，箱体1和反应腔111的体积都会增加，单位时间内的处理量也可以增加。

另外，如果将相邻转动轴21上的桨叶22变为交错设置的，那么相当于转动轴21上的桨叶22的密度增加了，对有机污染土壤的搅拌也会更加充分。

在一些可行的方式中，反应腔111的底面是由多个弧形的部分组成的，用于分别贴合桨叶22的转动轨迹，降低出现死角的概率。

请参阅图1，作为申请提供的一体式有机污染土壤修复设备的一种具体实施方式，桨叶22的两个端面向靠近彼此的方向倾斜，也就是桨叶22的厚度是一边厚、一边薄的，这种结构的桨叶22在转动的过程中，有机污染土壤对桨叶22有撞击作用，可以将粘连在桨叶22上的有机污染土壤被清除。

请参阅图1，作为申请提供的一体式有机污染土壤修复设备的一种具体实施方式，增加了引风机52，引风机52的输入端与出风端117连接，工作过程中，引风机52能够将反应腔111内的空气抽取出来后送入到后方的处理设备中进行处理，相比于通过气压使反应腔111内的空气逸出，这种主动式的处理方式明显更加快速，可以明显加快反应腔111内的空气流动速度，方便对处理过程中产生的气体进行集中处理。

请参阅图1和图4，作为申请提供的一体式有机污染土壤修复设备的一种具体实施方式，增加了旋转接头23和鼓风机51，旋转接头23由转动部分231和固定部分232两部分组成，其中转动部分231安装在转动轴21上，能够随着转动轴21的转动而转动，固定部分232与转动部分231是转动连接的，转动部分231的作用是与鼓风机51连接。

工作过程中，鼓风机51产生的气流通过旋转接头23注入到转动轴21内的转动轴腔211中，然后经过桨叶腔221和桨叶腔221上的微纳米气孔222后注入到反应腔111内。

请参阅图1，作为申请提供的一体式有机污染土壤修复设备的一种具体实施方式，在箱体1上增加了进液端113并在反应腔111内增加了进液管114，进液端113固定在箱体1上，其一端穿过箱体1后伸入到反应腔111内并与进液管114连接，这样在对有机污染土壤进行搅拌的过程中，可以向反应腔111内喷洒药液，使用化学氧化的方式对有机污染土壤进行处理。

应理解，曝气和化学氧化这两种方式是可以同时进行的，并且二者叠加的效果是更好的，可以利用微气泡破裂时释放出的大量羟基自由基，氧化分解有机污染物。微纳米气泡具有与普通气泡不同的特殊性质，如存在时间长、传质效率高、表面电荷形成的ζ电位高以及可释放出自由基等特性，可以有效的促进化学氧化的顺利进行。

另外，在喷洒药液的过程中，还可以将桨叶22上沾染的有机污染土壤冲下来。

请参阅图1，作为申请提供的一体式有机污染土壤修复设备的一种具体实施方式，增加了轴承座41、支架42和底座43，支架42的数量为两组，每组中支架42的数量可以是一个，也可以是多个，具体的数量根据转动轴21的数量确定，一个支架42可以给一根转动轴21提供支撑，也可以同时给多根转动轴21提供支撑。

轴承座41安装在支架42上，其数量是转动轴21的两倍，也就是每个转动轴21的两端均分别安装有一个轴承座41，轴承座41与转动轴21转动连接，其作用是降低转动轴21在转动过程中的摩擦力。

另外，箱体1固定在底座43上，这样在移动底座43的过程中，就可以实现整体的移动。

作为申请提供的一体式有机污染土壤修复设备的一种具体实施方式，增加了收集槽3，收集槽3的作用是收集经过处理的有机污染土壤，其位于出料端115的下方，或者出料端115的一端伸入到收集槽3内，使得从出料端115流出的有机污染土壤能够顺利的流到收集槽3内。

进一步地，还在收集槽3内加装了喷雾器31，喷雾器31的作用主要是抑制落料时的扬尘。

本申请实施例还公开了一体式有机污染土壤修复方法，采用如上述内容中所述的一体式有机污染土壤修复设备，包括以下步骤：

S101，将污染土壤加入反应腔内；

S102，对污染土壤进行充分的搅拌，搅拌过程中，向污染土壤注入空气；

S103，将溶解后的固体药剂或者液体药剂均匀的撒入到反应腔中与污染土壤混合；以及

S104，充分搅拌后从反应腔排出。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一体式有机污染土壤修复设备，其特征在于，包括：

箱体（1），其内设有反应腔（111）；

转动轴（21），其两端从箱体（1）穿出并均与箱体（1）转动连接；

转动轴腔（211），设在转动轴（21）内，其一端与转动轴（21）的一个端面连通；

多片桨叶（22），设在转动轴（21）上且均位于反应腔（111）内；

桨叶腔（221），设在桨叶（22）内并与转动轴腔（211）连通；

微纳米气孔（222），设在桨叶（22）上并与桨叶腔（221）连通；

进料端（112）、出料端（115）和出风端（117），均设在箱体（1）上并与反应腔（111）连通；以及

驱动装置（24），用于驱动转动轴（21）转动。

2.根据权利要求1所述的一体式有机污染土壤修复设备，其特征在于，所述转动轴（21）的数量为两个及以上；

相邻转动轴（21）上的桨叶（22）交错设置。

3.根据权利要求1或2所述的一体式有机污染土壤修复设备，其特征在于，所述桨叶（22）的两个端面向靠近彼此的方向倾斜。

4.根据权利要求1所述的一体式有机污染土壤修复设备，其特征在于，还包括与出风端（117）连接的引风机（52）。

5.根据权利要求1或4所述的一体式有机污染土壤修复设备，其特征在于，还包括设在转动轴（21）的旋转接头（23）和鼓风机（51）；

鼓风机（51）的输出端连接在旋转接头（23）上并与转动轴腔（211）连通。

6.根据权利要求1所述的一体式有机污染土壤修复设备，其特征在于，所述微纳米气孔（222）的直径为20微米。

7.根据权利要求1所述的一体式有机污染土壤修复设备，其特征在于，还包括设在箱体（1）上的进液端（113）和设在反应腔（111）内的进液管（114）；

所述进液端（113）与进液管（114）连通。

8.根据权利要求1所述的一体式有机污染土壤修复设备，其特征在于，还包括底座（43）、设在底座（43）上的支架（42）和设在支架（42）上的轴承座（41）；

所述箱体（1）固定在底座（43）上；

所述转动轴（21）的两端分别穿过相邻的轴承座（41）并与轴承座（41）转动连接。

9.根据权利要求1所述的一体式有机污染土壤修复设备，其特征在于，还包括收集槽（3）和设在收集槽（3）内的喷雾器（31）

所述出料端（115）的一端伸入到收集槽（3）内或位于收集槽（3）的下方，使得反应腔（111）内的土壤能够进入到收集槽（3）内。

10.一体式有机污染土壤修复方法，其特征在于，采用如权利要求1至8任一项所述的一体式有机污染土壤修复设备，包括：

将污染土壤加入反应腔内；

对污染土壤进行充分的搅拌，搅拌过程中，向污染土壤注入空气；

将溶解后的固体药剂或者液体药剂均匀的撒入到反应腔中与污染土壤混合；以及

充分搅拌后从反应腔排出。

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