CN112570436A - 一种重金属污染土壤修复一体机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重金属污染土壤修复一体机，属于土壤修复设备技术领域。该修复一体机的土柱成型装置包括的骨架和包覆膜均位于外壳体内，包覆膜包覆在骨架的外侧壁上，骨架内设有承重盘，承重盘通过弹簧件与底板连接，底板上设有用于检测承重盘是否与底板接触的压力传感器，承重盘和底板上还均设有出液孔，出液孔处还设有过滤垫；集液装置设于土柱成型装置的底部且通过连接软管与出液口连接，用于收集淋洗废液，集液装置内设有用于检测集液装置内液位变化的液位传感器；控制器，与压力传感器、输料机构、淋洗液供应装置、液位传感器以及计数器电连接。本发明的修复一体机淋洗过程能够实现自动控制，提高了淋洗设备的工作效率。

Description

一种重金属污染土壤修复一体机

技术领域

本发明涉及土壤修复设备技术领域，具体涉及一种重金属污染土壤修复一体机。

背景技术

土壤是不可或缺的资源，是相对不可再生的自然资源，也是不可替代的自然资源，是人类赖以生存的物质基础，重金属污染是破坏土壤生态环境的主要因素，土壤中的有毒重金属能通过食物链直接危害人体健康。重金属污染是当今土壤污染中影响面最广，危害最大的环境问题之一。

重金属污染的主要来源有农业上的化肥施用、污水灌溉、矿山尾矿矿山废物的淋滤，工业废渣废气的排放等，化学肥料的大量使用是现代农业的重要标志，化肥中常包含有多种重金属，如镉、铅等，这些重金属随化肥进入土壤，通过食物链在农产品和畜产品中积累。由于重金属在土壤中很难被微生物降解，只能发生各种形态之间的相互转化，增加了重金属污染土壤的修复难度。

现有技术中对于重金属污染土壤的修复设备都是通过将受污染的土壤投入处理设备经破碎、筛分等处理后进行淋洗，实现对重金属污染土壤的修复目的，但目前现有技术中的设备都需要人工制作淋洗土柱，且淋洗效果较差，自动化程度低，降低了土壤修复效率。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种重金属污染土壤修复一体机。

本发明提供了一种重金属污染土壤修复一体机，包括：

输料机构，用于输送待修复的重金属污染土壤；

淋洗机构，包括

淋洗仓；

淋洗液供应装置，设于淋洗仓的顶部，用于给土柱提供淋洗液；

土柱成型装置，用于使土壤形成土柱，包括由刚性材质制成的骨架、包覆膜以及外壳体，所述骨架和包覆膜均位于外壳体内，包覆膜包覆在所述骨架的外侧壁上，骨架内设有承重盘，外壳体底部铰接有底板，所述底板还通过电磁锁与外壳体连接，所述承重盘通过弹簧件与底板连接，所述底板上设有用于检测承重盘是否与底板接触的压力传感器，承重盘和底板上还均设有出液孔，所述出液孔处还设有过滤垫；

集液装置，设于土柱成型装置的底部且通过连接软管与出液口连接，用于收集淋洗废液，所述集液装置内设有用于检测集液装置内液位变化的液位传感器；

控制器，与压力传感器、输料机构、淋洗液供应装置、液位传感器以及计数器电连接，所述控制器用于判断压力传感器是否检测到压力信号，当压力传感器检测到压力信号后，控制器控制输料机构停止输料同时启动淋洗液供应装置启动提供淋洗液，当淋洗时间到达设定时间后，控制器控制淋洗液供应装置停止供应淋洗液，当集液装置内的液位传感器在设定时间内液位不发生变化，则底板上的电磁锁打开。

较佳地，还包括用于对淋洗后土壤进行干燥的热风烘干装置，所述热风烘干装置还与外壳体连通，用于将热空气输送至外壳体与包覆膜之间。

较佳地，包覆膜为防水透气膜，所述防水透气膜上均匀分布有若干不同形状不同大小的气囊，所述气囊与包覆膜热压一体成型。

较佳地，骨架由导热性能好的金属材质制成。

较佳地，还包括旋转装置，设于淋洗仓内，所述土柱成型装置设置三个，各外壳体均与所述旋转装置固定连接，所述输料机构的出料口和淋洗液供应装置分别对应两个相邻的土柱成型装置，所述第三个土柱成型装置的底部设有用于收集淋洗后土壤的土壤收集槽，所述土壤收集槽内设有电动推板，电动推板用于将土壤收集槽内的土壤推入热风烘干装置，所述热风烘干装置内设有湿度传感器，所述湿度传感器、旋转装置和电动推板均与控制器电连接，所述热风烘干装置的侧面底部设有卸料口，所述卸料口处设有用于破碎和碾压干燥后的土壤的破碎辊和挤压辊。

较佳地，承重盘为铁质构件，所述底板上设有能够吸引承重盘的电磁铁，所述电磁铁与控制器电连接。

较佳地，骨架的顶部设有能够扣接在外壳体顶部的卡接槽，所述外壳体的顶部卡接在卡接槽内。

较佳地，还包括淋洗废液处理机构，与所述集液装置连接，用于对集液装置内的淋洗废液进行处理。

较佳地，输料机构所输送的土壤粒径不大于2cm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的修复一体机通过对待修复土壤进行淋洗与热脱附相结合的方式提高修复效率；本发明的修复一体机通过在外壳体内设置骨架以及包覆膜，形成柱状结构，然后通过输料机构将待修复土壤输送至其内部，由于通过弹簧件设置承重盘，因此随着土量的增加，承重盘随之降低，且在承重盘降低时由于受力不均会在弹簧件作用下上下颠簸，实现土壤的密实化，避免因中部有过大间隙导致喷淋水顺间隙流出，不能与更多土壤接触无法实现高效淋洗，淋洗的废液通过底部的出液孔排出，由于过滤垫的设置土壤不会随之排出；

本发明的骨架用于形成整体支撑，包覆膜的作用在于在外壳体和包覆膜之间的压力较大时包覆膜上设置的气囊会受到挤压变形，使土壤随之挤压形成若干不规则的细小缝隙，在淋洗过程中通过改变裂缝改变淋洗液的流经路径，使其接触更多的土壤，提高修复效果；且由于本发明的包覆膜选用透气防水膜，使得热空气能够透过包覆膜进入土柱内部，丰富其内部裂缝并影响淋洗液的流径，使淋洗液与土柱的接触时间更长，接触范围更广，同时因为其良好的防水性又能够阻止淋洗液透过包覆膜渗出，造成淋洗液的浪费。

本发明的外壳体和包覆膜之间的热空气来自于热风干燥机，不仅能够对土壤进行加热，加快重金属与土壤的脱离，同时该热空气还可以通过改变外壳体和包覆膜之间的气压使气囊发生变形，对包覆膜内部的土壤产生不均等的挤压力，进而使包覆膜内部的土壤形成更加丰富的土壤微裂缝，构思巧妙。

本发明的淋洗过程能够实现自动控制，提高了淋洗设备的工作效率，降低人员成本。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明淋洗仓内部原理示意图；

图3为本发明土柱成型装置的结构示意图；

图4为本发明土柱成型装置的局部放大图；

图5为本发明多个土柱成型装置与旋转装置的连接结构示意图。

附图标记说明：

1.输料机构，2.淋洗仓，3.淋洗液供应装置，5.土柱成型装置，51.骨架，52.包覆膜，53.外壳体，54.承重盘，55.弹簧件，56.底板，57.压力传感器，58.出液孔，59.过滤垫，6.集液装置，7.连接软管，8.液位传感器，9.热风烘干装置，10.旋转装置，11.土壤收集槽，12.电动推板。

具体实施方式

下面结合附图1-5，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。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的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。

本发明提供的一种重金属污染土壤修复一体机，包括：输料机构1，用于输送待修复的重金属污染土壤；淋洗机构，包括淋洗仓2；淋洗液供应装置3，设于淋洗仓2的顶部，用于给土柱提供淋洗液；土柱成型装置5，用于使土壤形成土柱，包括由刚性材质制成的骨架51、包覆膜52以及外壳体53，所述骨架51和包覆膜52均位于外壳体53内，包覆膜52包覆在所述骨架51的外侧壁上，骨架51内设有承重盘54，外壳体53底部铰接有底板56，所述底板56还通过电磁锁与外壳体53连接，所述承重盘54通过弹簧件55与底板56连接，所述底板56上设有用于检测承重盘54是否与底板56接触的压力传感器57，承重盘54和底板56上还均设有出液孔58，所述出液孔58处还设有过滤垫59；

集液装置6，设于土柱成型装置5的底部且通过连接软管7与出液口58连接，用于收集淋洗废液，所述集液装置6内设有用于检测集液装置6内液位变化的液位传感器8；

控制器，与压力传感器57、输料机构1、淋洗液供应装置3、液位传感器8以及计数器电连接，所述控制器用于判断压力传感器57是否检测到压力信号，当压力传感器57检测到压力信号后，控制器控制输料机构1停止输料同时启动淋洗液供应装置3启动提供淋洗液，当淋洗时间到达设定时间后，控制器控制淋洗液供应装置3停止供应淋洗液，当集液装置6内的液位传感器8在设定时间内液位不发生变化，则底板56上的电磁锁打开。

本实施例输料机构1用于将待修复的土壤输送至淋洗机构，淋洗机构用于对待修复的土壤进行淋洗，使土壤中的重金属与土壤脱离，实现修复土壤的目的，本实施例的土柱成型装置5能够承载固定重量的土壤，并将土壤存储在由硬质骨架51以及包覆膜52构成的柱形结构内，由于承重盘54通过弹簧件55与底板56连接，因此当输料机构1不断给柱形结构内注入土壤后，随着承重盘54上土壤的增多，承重盘54必然向下移动，由于输料机构1的土壤是从高处向低处掉落，且输料量也是随机变化的，加之受承重盘54上方土壤的重力变化影响，因此承重盘54会在一定范围内上下颠簸，使得其上方的土壤能够更加密实，避免在土柱内部形成过大间隙，导致淋洗液沿大缝隙直接流出，无法与土壤进行更充分的接触，且浪费淋洗液；

需要说明的是本实施例的承重盘54与骨架的内部紧密贴合，即便在其上下运动过程中也能避免土壤从两者的间隙露出的问题，为了提高题贴合紧密度可以在承重盘54的边缘设置一圈橡胶圈。

集液装置6用于收集淋洗废液，淋洗废液进行处理后排放，不会对环境造成污染。

本实施例自动控制过程的工作原理如下：

控制器分别与压力传感器57、输料机构1、淋洗液供应装置3、液位传感器8以及计数器电连接，控制器主要是用于接收并判断压力传感器57是否检测到压力信号，当压力传感器57检测到压力信号后，控制器控制输料机构1停止输料同时启动淋洗液供应装置3启动提供淋洗液，当淋洗时间到达设定时间后，淋洗时间根据土壤的污染程度进行设计，控制器控制淋洗液供应装置3停止供应淋洗液，当集液装置6内的液位传感器8在设定时间内液位不发生变化，说明土柱内部的淋洗液已经基本排出，则底板56上的电磁锁打开，骨架51内的土柱卸出，卸出的土柱通过烘干设备烘干或自然晾干，然后破碎后即可转移至种植地正常使用。本实施例的控制部分能实现整个淋洗过程的自动控制，无需过的人员投入，节省人工成本。

作为另一种优选方式，还可以在集液装置6内设置重金属检测传感器，通过对比修复前土壤中的重金属含量以及淋洗废液中的重金属含量评判淋洗后土柱中的重金属残留量，决定是否调整淋洗液或者延长淋洗时间，实现更为彻底的土壤修复。

实施例2

在实施例1的基础上还包括用于对淋洗后土壤进行干燥的热风烘干装置9，所述热风烘干装置9还与外壳体53连通，用于将热空气输送至外壳体53与包覆膜52之间。

本实施例的热风烘干装置9不仅能够对淋洗后的土柱进行干燥，且产生的热风能够作用在外壳体53与包覆膜52之间并通过包覆膜以及骨架51的热传递对土柱进行加热，实现淋洗与热脱附相结合的方式对土壤进行修复，提高修复效率。

实施例3

为了在淋洗过程中通过对土柱施加不均等的能够是土壤产生微裂缝的裂缝，改变淋洗液的流径，增加其和土壤的接触时间和接触面积，因此本实施例的包覆膜52为防水透气膜，所述防水透气膜上均匀分布有若干不同形状不同大小的气囊，所述气囊与包覆膜52热压一体成型；防水透气膜可以采用现有技术中任何一款，只要能够满足防水透气功能即可；并在防水透气膜上设置能够容纳气囊的孔，然后将不同大小的气囊边缘通过热压合的方式与防水透气膜连为一体，需确保连接处的密封性，避免漏水；气囊的形成可以是半球形，锥形，条形等，目的在于当外壳体53与包覆膜52之间的热空气气压增大后，气囊会产生变形，由于各个气囊的形状及大小不一，因此其变形量不一，对内部土柱的挤压力不一，气囊的大小不宜过大，以能够使土柱产生微小裂缝为宜；外壳体53与包覆膜52之间的热空气可以不断循环至热风烘干装置9内进行再次加热，能够确保外壳体53与包覆膜52之间空气的温度。

作为一种优选方式，为了更加清楚的获知外壳体53与包覆膜52之间的气体压力，可以在外壳体53与包覆膜52之间间隙内设置气体压力传感器。

作为一种优选方式，为了提高热传导效率因此骨架51由导热性能好的金属材质制成。

实施例4

在上述实施例的基础上，为了提高淋洗效率，本实施例还包括旋转装置10，设于淋洗仓2内，所述土柱成型装置5设置三个，各外壳体53均与所述旋转装置10固定连接，所述输料机构1的出料口和淋洗液供应装置3分别对应两个相邻的土柱成型装置5，所述第三个土柱成型装置5的底部设有用于收集淋洗后土壤的土壤收集槽11，所述土壤收集槽11内设有电动推板12，电动推板12用于将土壤收集槽11内的土壤推入热风烘干装置9，所述热风烘干装置9内设有湿度传感器，所述湿度传感器、旋转装置10和电动推板12均与控制器电连接，所述热风烘干装置9的侧面底部设有卸料口11，所述卸料口11处设有用于破碎和碾压干燥后的土壤的破碎辊和挤压辊。

本实施例的旋转装置10转动的目的在于带动土柱成型装置5依次移动至输料机构1、淋洗液供应装置3以及土壤收集槽11所对应的位置处，实现流水线式作业，提高淋洗效率；在各个环节依次循环进行，缩短等待时间，提高修复效率。

具体地，第一个土柱成型装置5在装满待修复土壤后，压力传感器感应到压力后控制器启动旋转装置10转动至淋洗液供应装置3的正下方，然后开始供应淋洗液；并在淋洗在设定时间后，停止供应淋洗液，当集液装置6内的液位传感器8检测的液位在设定时间内没有液位变化后，旋转装置10转动至土壤收集槽11上方，然后电磁锁打开，土柱卸出，然后在电动推板12的作用下将湿土柱移动至热风烘干装置9进行烘干，热风烘干装置9内的湿度传感器用于检测其内部湿度，在符合干燥要求后，电动推板12继续向外推动直至将干燥土壤推送至卸料口11处，并从卸料口11卸料。

自动控制部分的工作原理如下，湿度传感器检测热风烘干装置9内的湿度，并将湿度信号传输给控制器，控制器判断该湿度满足卸料条件后，启动电动推板12推动干燥的土壤将干燥的土壤从卸料口卸出。

作为一种优选方式，由于土柱从骨架51内卸出的过程中承重盘54可能会产生影响，导致底板56难以盖合在外壳体53上，因此将承重盘54设计为铁质，并在底板56上设置电磁铁，当承重盘54与底板56接触后，压力传感器检测到压力信号，控制器同时启动电磁体，使承重盘54与底板56贴合，并在土柱卸料后依然贴合，当底板56再次与外壳体53锁合后，电磁铁关闭，承重盘54在弹簧件的作用下复位。

作为一种优选方式，骨架51的顶部设有能够扣接在外壳体53顶部的卡接槽，所述外壳体53的顶部卡接在卡接槽内。方便骨架51和外壳体53的分离.

作为一种优选方式，输料机构1的进料口处还设有破碎机构以及筛分机构，破碎机构的出料经筛分机构筛分后通过输料机构1输送至淋洗机构。

作为一种优选方式，还包括淋洗废液处理机构12，与所述集液装置6连接，用于对集液装置6内的淋洗废液进行处理。

作为一种优选方式，所述输料机构1所输送的土壤粒径不大于2cm。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种重金属污染土壤修复一体机，其特征在于，包括：

输料机构(1)，用于输送待修复的重金属污染土壤；

淋洗机构，包括

淋洗仓(2)；

淋洗液供应装置(3)，设于淋洗仓(2)的顶部，用于给土柱提供淋洗液；

土柱成型装置(5)，用于使土壤形成土柱，包括由刚性材质制成的骨架(51)、包覆膜(52)以及外壳体(53)，所述骨架(51)和包覆膜(52)均位于外壳体(53)内，包覆膜(52)包覆在所述骨架(51)的外侧壁上，骨架(51)内设有承重盘(54)，外壳体(53)底部铰接有底板(56)，所述底板(56)还通过电磁锁与外壳体(53)连接，所述承重盘(54)通过弹簧件(55)与底板(56)连接，所述底板(56)上设有用于检测承重盘(54)是否与底板(56)接触的压力传感器(57)，承重盘(54)和底板(56)上还均设有出液孔(58)，所述出液孔(58)处还设有过滤垫(59)；

集液装置(6)，设于土柱成型装置(5)的底部且通过连接软管(7)与出液口(58)连接，用于收集淋洗废液，所述集液装置(6)内设有用于检测集液装置(6)内液位变化的液位传感器(8)；

控制器，与压力传感器(57)、输料机构(1)、淋洗液供应装置(3)、液位传感器(8)以及计数器电连接，所述控制器用于接收并判断压力传感器(57)是否检测到压力信号，当压力传感器(57)检测到压力信号后，控制器控制输料机构(1)停止输料同时启动淋洗液供应装置(3)启动提供淋洗液，当淋洗时间到达设定时间后，控制器控制淋洗液供应装置(3)停止供应淋洗液，当集液装置(6)内的液位传感器(8)在设定时间内液位不发生变化，则底板(56)上的电磁锁打开。

2.如权利要求1所述的重金属污染土壤修复一体机，其特征在于，还包括用于对淋洗后土壤进行干燥的热风烘干装置(9)，所述热风烘干装置(9)还与外壳体(53)连通，用于将热空气输送至外壳体(53)与包覆膜(52)之间。

3.如权利要求2所述的重金属污染土壤修复一体机，其特征在于，所述包覆膜(52)为防水透气膜，所述防水透气膜上均匀分布有若干不同形状不同大小的气囊，所述气囊与包覆膜(52)热压一体成型。

4.如权利要求2所述的重金属污染土壤修复一体机，其特征在于，所述骨架(51)由导热性能好的金属材质制成。

5.如权利要求1所述的重金属污染土壤修复一体机，其特征在于，还包括旋转装置(10)，设于淋洗仓(2)内，所述土柱成型装置(5)设置三个，各外壳体(53)均与所述旋转装置(10)固定连接，所述输料机构(1)的出料口和淋洗液供应装置(3)分别对应两个相邻的土柱成型装置(5)，所述第三个土柱成型装置(5)的底部设有用于收集淋洗后土壤的土壤收集槽(11)，所述土壤收集槽(11)内设有电动推板(12)，电动推板(12)用于将土壤收集槽(11)内的土壤推入热风烘干装置(9)，所述热风烘干装置(9)内设有湿度传感器，所述湿度传感器、旋转装置(10)和电动推板(12)均与控制器电连接，所述热风烘干装置(9)的侧面底部设有卸料口(11)，所述卸料口(11)处设有用于破碎和碾压干燥后的土壤的破碎辊和挤压辊。

6.如权利要求1所述的重金属污染土壤修复一体机，其特征在于，所述承重盘(54)为铁质构件，所述底板(56)上设有能够吸引承重盘(54)的电磁铁，所述电磁铁与控制器电连接。

7.如权利要求1所述的重金属污染土壤修复一体机，其特征在于，所述骨架(51)的顶部设有能够扣接在外壳体(53)顶部的卡接槽，所述外壳体(53)的顶部卡接在卡接槽内。

8.如权利要求1所述的重金属污染土壤修复一体机，其特征在于，所述输料机构(1)的进料口处还设有破碎机构以及筛分机构，破碎机构的出料经筛分机构筛分后通过输料机构(1)输送至淋洗机构。

9.如权利要求1所述的重金属污染土壤修复一体机，其特征在于，还包括淋洗废液处理机构(12)，与所述集液装置(6)连接，用于对集液装置(6)内的淋洗废液进行处理。

10.如权利要求1所述的重金属污染土壤修复一体机，其特征在于，所述输料机构(1)所输送的土壤粒径不大于2cm。

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