CN203018447U - 液体药剂异位修复污染土壤的模拟试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液体药剂异位修复污染土壤的模拟试验装置。该装置包括液体药剂输送单元、破碎搅拌及液体药剂喷洒单元及其配套密闭搅拌容器单元；液体药剂输送单元包括溶液存储池、防腐蠕动泵、液体流量计和液体输送管道；破碎搅拌及液体药剂喷洒单元包括调速电机、电机转速控制器、电机轴、传动机构、轴承、支架、带多个锤式桨叶和喷洒孔的空心的破碎搅拌轴；配套密闭搅拌容器单元包括分体容器和可升降底座。本实用新型可对土壤进一步破碎，在维持较低土壤水分含量的前提下能够实现液体药剂与土壤的充分混合，防止较高土壤水分含量、较低氧化还原电位使试验结果产生偏差；污染土壤修复模拟试验过程中系统处于封闭状态，不产生灰尘。

Description

液体药剂异位修复污染土壤的模拟试验装置

技术领域

本实用新型属于污染土壤修复技术领域，具体涉及一种液体药剂异位修复污染土壤的模拟试验装置。 

背景技术

随着城市化和产业转移进程的加快，我国城市工业企业搬迁或遗留的污染场地数量与日俱增。初步估计，我国各类工业污染场地至少以数十万计。城市污染场地已成为我国许多大中城市土地资源安全再利用的限制因素。场地污染土壤修复的研究和实践已成为我国环境治理领域的重要内容。 

按土壤修复位置的不同，可以将土壤修复技术分为原位和异位两种，前者不需将土壤挖掘出来而在原地进行污染土壤的修复。上海的土壤类型主要为渍潜型和淋溶-淀积型的水成和半水成土，绝大部分地区土壤的粘粒含量高于16.35%，质地较为粘重，渗透系数一般低于10^-5cm/s，因此原位土壤修复技术的应用受到限制。 

在我国的异位污染土壤修复治理方法体系中，土壤固化/稳定化、微生物修复、化学还原或高级氧化等工程修复技术都常用到液体修复药剂，如液体固化剂、螯合剂、表面活性剂、微生物菌剂和高级氧化剂溶液等，但质地粘重的污染土壤易持有较多的水分，从而导致土壤常以大块状的形式存在，这会造成土壤较难破碎、液体修复药剂不易与土壤混匀等问题，这往往成为土壤修复工程成功与否的关键因素。由于液体药剂（包括商业的液态药剂或配制的药剂溶液）容易被土壤所吸持，不易达到土壤颗粒内部，常用的土壤破碎混合设备对液体药剂的混合效率不高，因此在涉及到液体药剂的异位土壤修复中，必须进行土壤的破碎，破坏土壤的致密结构，减小土壤的粒径，同时必须具有液体药剂喷洒或注入功能模块，实现液体药剂与土壤的均匀混合。但目前而言，具有破碎搅拌、液体药剂喷洒功能的实验室配套设备比较缺乏，多数情况下研究人员先将液体药剂配制成足量溶液，其中的水分足以使土壤形成泥浆，再采用水处理搅拌机或磁力搅拌器等设备实现液体药剂与土壤的充分混匀。但在实施土壤修复工程时，往往不能向土壤中 添加大量的水分使其形成泥浆，因为泥浆不利于后续的运输和资源化利用过程，同时造成资源的浪费。这就形成了实验室模拟试验与现场修复工程工作的场景和参数不吻合，在很大程度上限制了试验参数的普适性、准确性。因此，有必要研制一种能在较低土壤水分含量下实现液体药剂与污染土壤充分混合的试验模拟装置，以研究土壤修复过程中的主要影响因素和工艺参数。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种液体药剂异位修复污染土壤的模拟试验装置，该装置能在维持较低土壤水分含量的前提下实现液体药剂与土壤的充分混合，为污染土壤稳定化、高级氧化等修复技术的研发提供技术支持，以研究土壤修复过程中的主要影响因素，获得更精确的修复技术工艺参数。 

本实用新型的技术方案是： 

一种液体药剂异位修复污染土壤的模拟试验装置，它包括液体药剂输送单元、破碎搅拌及液体药剂喷洒单元及其配套密闭搅拌容器单元，其中 

液体药剂输送单元包括溶液存储池、防腐蠕动泵、液体流量计和液体输送管道；防腐蠕动泵入口与溶液存储池连接，出口通过液体输送管道与破碎搅拌及液体药剂喷洒单元连接；防腐蠕动泵出口设有液体流量计。溶液存储池用于储存液体药剂或配制好的药剂溶液。防腐蠕动泵产生动力，并借助液体输送管道将溶液输送至液体流量计并最终进入破碎搅拌及液体药剂喷洒单元。液体流量计用于记录液体的流量，并计算液体药剂的添加量。所述防腐蠕动泵和液体流量计可以合并在一起。 

破碎搅拌及液体药剂喷洒单元包括调速电机、电机转速控制器、联轴器、电机轴、传动机构、轴承、支架、破碎搅拌轴；电机转速控制器和调速电机相连接，用于控制并记录电机轴承的转速；调速电机通过联轴器与电机轴连接，产生旋转动力；电机轴通过传动机构与破碎搅拌轴连接，将动力传送给破碎搅拌轴，使其滚动，滚动过程中破碎搅拌轴上附着的锤式桨叶对土壤加以破碎和搅拌；所述传动机构为传动齿轮或传动链条；破碎搅拌轴通过轴承固定在支架上；多个锤式桨叶沿轴向依次排列并交错分布在破碎搅拌轴上的中间部位；锤式桨叶呈T形，其尾端固定在破碎搅拌轴上，其外端向与破碎搅拌轴垂直或倾斜成一定角度的方 向延伸出去；破碎搅拌轴上位于锤式桨叶的两侧各套有一个密封圈，与配套密闭搅拌容器单元密封连接，保证容器的密闭性；破碎搅拌轴为可滚动的、一端开口一端封闭的空心管，其上的中间部位附着有锤式桨叶及多个喷洒孔，滚动过程中该结构能够对土壤加以破碎和搅拌，同时破碎搅拌轴上开有多个喷洒孔，能够实现搅拌过程中液体药剂的均匀加入；破碎搅拌轴一端封闭，另一端与带有配套阀门的接头连接，接头固定在支架上，不转动，该接头另一端与液体药剂输送单元连接，为液体药剂进入破碎搅拌轴提供了通道。破碎搅拌轴和接头之间设有密封圈，在破碎搅拌轴转动过程中保证液体药剂等不会发生渗漏。锤式桨叶的表面积较大，有助于土壤的破碎和搅拌，其尺寸和密度可以根据需要加以调整。 

配套密闭搅拌容器单元包括分体容器和可升降底座；分体容器由活动连接的上下两个组件组成；在分体容器的左右两侧壁上设有以上下两组件之间的连接线为中心线、与破碎搅拌轴及其上的密封圈适配的开口；破碎搅拌轴的中间部位及其上的锤式桨叶位于分体容器内部，破碎搅拌轴两端从分体容器两侧壁上的开口穿出，并通过套在破碎搅拌轴上的密封圈与分体容器密封连接；分体容器下组件下端与可升降底座固定或活动连接，通过调节可升降底座的高度保证分体容器与密封圈紧密连接。破碎搅拌单元和配套密闭搅拌容器单元的紧密连接能够防止实验过程中土壤的外溢和灰尘的产生。 

分体容器下组件的形状为半圆柱体；分体容器下部为横放的圆柱形，即分体容器下部的形状为近圆柱体（即比一个整圆柱体小一点，为3/4至4/5圆柱体，接近一个整圆柱体）；这种形状能够防止土壤破碎搅拌过程中产生死角，增加破碎搅拌的效率。 

分体容器上下两个组件之间可通过法兰和螺栓连接，或采用其他活动连接方式。 

分体容器上下组件间可铺垫硅胶垫圈，以保证上下两个组件连接时的密闭性。 

密封圈的材质可用聚四氟乙烯或其他材料。 

所述配套密闭搅拌容器单元为经过防腐处理的碳钢材质。 

所述破碎搅拌轴为碳钢材质并经过防腐处理。 

分体容器和可升降底座可连接为一体或分开，即分体容器下端与可升降底座 之间可为固定或活动连接。 

所述分体容器下组件下端设支撑柱和底板，并通过支撑柱与下面的水平底板连接，防止容器倾倒；底板下面与可升降底座连接。 

本实用新型的有益效果： 

与现有的技术相比，本实用新型提供的液体药剂异位修复污染土壤的模拟试验装置具有以下优点： 

1、对土壤进一步破碎，降低土壤粒径，有利于提高土壤和修复药剂的混合效率； 

2、在维持较低土壤水分含量的前提下能够实现液体药剂与土壤的充分混合，不需向土壤中添加过量的水分使其成为泥浆，与实际修复工程较为符合，防止较高土壤水分含量、较低氧化还原电位使试验结果产生偏差； 

3、污染土壤修复模拟试验过程中系统处于封闭状态，不产生灰尘。 

附图说明

图1是本实用新型的液体药剂输送单元和破碎搅拌液体药剂喷洒单元的构造示意图； 

图2是本实用新型的配套密闭搅拌容器单元的截面构造示意图； 

图3是本实用新型的液体药剂输送单元和破碎搅拌液体药剂喷洒单元与配套密闭搅拌容器单元连接在一起的结构示意图。 

图中：1、调速电机，2、电机转速控制器，3、电机轴，4、传动齿轮，5、轴承，6、支架，7、密封圈，8、破碎搅拌轴，9、锤式桨叶，10、喷洒孔，11、带球阀的接头，12、液体流量计，13、防腐蠕动泵，14、溶液存储池，15、液体输送管道，16、分体容器上组件，17、分体容器下组件，18、分体容器上组件、下组件连接线，19、开口，20、法兰，21、螺栓，22、支撑柱，23、底板，24、可升降底座，25、密封圈 

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。但本实用新型不限于这些具体实施方式。 

实施例1 

如图1~2所示，本实用新型的一种液体药剂异位修复污染土壤的模拟试验装置，主要包括液体药剂输送单元、破碎搅拌及液体药剂喷洒单元及其配套密闭搅拌容器单元，其中： 

液体药剂输送单元包括溶液存储池14、防腐蠕动泵13、液体流量计12和液体输送管道15。溶液存储池14用于储存液体药剂或配制好的药剂溶液，防腐蠕动泵13一端与溶液存储池14连接，产生动力，并借助液体输送管道15将溶液输送至液体流量计12并最终进入破碎搅拌轴8。液体流量计12用于记录液体的流量，并计算液体药剂的添加量。 

破碎搅拌及液体药剂喷洒单元包括调速电机1，电机转速控制器2、联轴器、电机轴3、传动齿轮4、轴承5、支架6、密封圈7、破碎搅拌轴8、带球阀的接头11；电机转速控制器2和调速电机1相连接，用于控制并记录电机轴承的转速；调速电机1通过联轴器与电机轴3连接，产生旋转动力；电机轴3通过传动齿轮4与破碎搅拌轴8连接，将动力传送给破碎搅拌轴，使其滚动，滚动过程中破碎搅拌轴上附着的锤式桨叶对土壤加以破碎和搅拌；破碎搅拌轴8通过轴承5固定在支架6上；多个锤式桨叶9沿轴向依次排列并交错分布在破碎搅拌轴上的中间部位；锤式桨叶9呈T形，其尾端固定在破碎搅拌轴上，其外端向与破碎搅拌轴垂直或倾斜成一定角度的方向延伸出去；破碎搅拌轴上位于锤式桨叶的两侧各套有一个聚四氟乙烯密封圈7，与配套密闭搅拌容器单元密封连接，保证容器的密闭性；破碎搅拌轴8为碳钢材质并经过防腐处理，为可滚动的、一端开口一端封闭的空心管，其上的中间部位附着有多个锤式桨叶9及多个圆形喷洒孔10，滚动过程中该结构能够对土壤加以破碎和搅拌，同时破碎搅拌轴上开有多个喷洒孔，能够实现搅拌过程中液体药剂的均匀加入；破碎搅拌轴一端封闭，另一端与带球阀的接头11连接，接头固定在支架6上，不转动，该接头另一端与液体药剂输送单元连接，为液体药剂进入破碎搅拌轴提供了通道。破碎搅拌轴8和接头之间有聚四氟乙烯密封圈25，在破碎搅拌轴8转动过程中保证液体药剂等不会发生渗漏。 

配套密闭搅拌容器单元为经过防腐处理的碳钢材质，包括分体容器和可升降底座24；分体容器由活动连接的上下两个组件即分体容器上组件16和分体容器 下组件17组成，在分体容器上组件、下组件连接线18处，分体容器上下两个组件之间通过法兰20和螺栓21连接；分体容器下部为横放的圆柱形，即分体容器下部为一横放的近圆柱体，上部为一横放的长方体；分体容器下组件17的形状为半圆柱体；在分体容器的左右两侧壁上设有以分体容器上组件、下组件连接线18为中心线、与破碎搅拌轴8及其上的密封圈7适配的开口19（开口大小相当于密封圈7外径大小）；破碎搅拌轴8的中间部位及其上的锤式桨叶9位于分体容器内部，破碎搅拌轴8两端从分体容器两侧壁上的开口19穿出，并通过套在破碎搅拌轴上的密封圈7与分体容器密封连接；分体容器下组件17下端设有支撑柱22和底板23，并通过支撑柱与下面的水平底板23连接，防止容器倾倒；底板23下面与可升降底座24活动连接，通过调节可升降底座的高度保证分体容器与聚四氟乙烯密封圈7紧密连接。破碎搅拌单元和配套密闭搅拌容器单元的紧密连接能够防止实验过程中土壤的外溢和灰尘的产生。 

所述的防腐蠕动泵13用于调节液体溶剂溶液的流量，可选用标准型蠕动泵，流量范围为0.03~500mL/min（本实施例选用BT50b型蠕动泵，常州普瑞流体技术有限公司生产）。 

所述的调速电机1的功率为180w~3700w（本实施例选用欧邦CH750-3SZ电机，欧邦电机北京总公司生产）。 

所述的破碎搅拌轴8直径为4cm，长度为30cm。 

所述的分体容器高度为25cm，长度为20cm；下组件17的直径为14cm，上组件16的宽度为10cm。所述分体容器两侧壁上所设的与破碎搅拌轴及其上的密封圈适配的的开口19的直径为7cm。 

实施例2 

一种利用实施例1所述的液体药剂异位修复污染土壤的模拟试验装置进行的，模拟液体重金属稳定药剂添加量对重金属污染土壤稳定化修复过程的影响，模拟试验方法如下： 

（1）称取重金属稳定药剂EDTA二钠0.4g，溶解于蒸馏水中形成40ml溶液，放入溶液存储池14中； 

（2）称取200g过20目筛的重金属污染土壤，放置于分体容器下组件17 中，并将之置于可升降底座24上；调整可升降底座24的高度直至分体容器下组件上的开口19与破碎搅拌轴上的密封圈7紧密连接；将分体容器上组件16放置于分体容器下组件17上，通过法兰20和螺栓21连接； 

（3）打开调速电机1的开关，通过电机转速控制器2调整转速为120r/min，通过破碎搅拌轴8上的锤式桨叶9实现土壤的破碎； 

（4）运行2min后，打开破碎搅拌轴接口11上的阀门，打开防腐蠕动泵13和液体流量计12的电源，并将液体流量调整为20ml/min，将药剂溶液泵入破碎搅拌轴8，通过破碎搅拌轴8上的喷洒孔10实现药剂溶液的喷洒； 

（5）喷洒2min后，通过电机转速控制器2调整转速为0r/min，关闭调速电机1的开关，旋开螺栓21，使分体容器上组件16和分体容器下组件17分离，下调可升降底座24的高度直至开口19与密封圈7脱离； 

（6）在分体容器下组件17中的不同部位采集三个土壤样品并形成一个混合样，放入密封广口瓶中养护28天，参照中华人民共和国环境保护行业标准《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》（HJ/T299-2007）提取浸出液，并测定浸出液中重金属污染物的浓度； 

（7）将步骤（1）中EDTA二钠的添加量分别设定为0.8g、1.2g、1.6g、2g、2.4g和3.2g，溶液体积均为40ml，按照（2）至（6）的步骤依次进行； 

（8）分析不同EDTA二钠添加量时浸出液中重金属污染物的浓度，研究两者之间的相关关系。 

Claims (9)

1.一种液体药剂异位修复污染土壤的模拟试验装置，其特征在于，它包括液体药剂输送单元、破碎搅拌及液体药剂喷洒单元及其配套密闭搅拌容器单元，其中 

液体药剂输送单元包括溶液存储池、防腐蠕动泵、液体流量计和液体输送管道；防腐蠕动泵入口与溶液存储池连接，出口通过液体输送管道与破碎搅拌及液体药剂喷洒单元连接；防腐蠕动泵出口设有液体流量计； 

破碎搅拌及液体药剂喷洒单元包括调速电机、电机转速控制器、联轴器、电机轴、传动机构、轴承、支架、破碎搅拌轴；电机转速控制器和调速电机相连接；调速电机通过联轴器与电机轴连接；电机轴通过传动机构与破碎搅拌轴连接；所述传动机构为传动齿轮或传动链条；破碎搅拌轴通过轴承固定在支架上；多个锤式桨叶沿轴向依次排列并交错分布在破碎搅拌轴上的中间部位；锤式桨叶呈T形，其尾端固定在破碎搅拌轴上，其外端向与破碎搅拌轴垂直或倾斜成一定角度的方向延伸出去；破碎搅拌轴上位于锤式桨叶的两侧各套有一个密封圈，与配套密闭搅拌容器单元密封连接；破碎搅拌轴为一空心管，其上的中间部位设有多个喷洒孔；破碎搅拌轴一端封闭，另一端与带有配套阀门的接头连接，接头固定在支架上，该接头另一端与液体药剂输送单元连接；破碎搅拌轴和接头之间设有密封圈； 

配套密闭搅拌容器单元包括分体容器和可升降底座；分体容器由活动连接的上下两个组件组成；在分体容器的左右两侧壁上设有以上下两组件之间的连接线为中心线、与破碎搅拌轴及其上的密封圈适配的开口；破碎搅拌轴的中间部位及其上的锤式桨叶位于分体容器内部，破碎搅拌轴两端从分体容器两侧壁上的开口穿出，并通过套在破碎搅拌轴上的密封圈与分体容器密封连接；分体容器下组件下端与可升降底座之间固定或活动连接。 

2.如权利要求1所述的液体药剂异位修复污染土壤的模拟试验装置，其特征在于，分体容器下部为横放的圆柱形；分体容器下组件的形状为半圆柱体。 

3.如权利要求1或2所述的液体药剂异位修复污染土壤的模拟试验装置，其特征在于，所述分体容器上下两个组件之间通过法兰和螺栓连接。 

4.如权利要求3所述的液体药剂异位修复污染土壤的模拟试验装置，其特征在于，所述分体容器上下两个组件之间铺垫有硅胶垫圈。 

5.如权利要求4所述的液体药剂异位修复污染土壤的模拟试验装置，其特征在于，所述分体容器下组件下端通过支撑柱与下面的水平底板连接，底板下面与可升降底座连接。 

6.如权利要求4所述的液体药剂异位修复污染土壤的模拟试验装置，其特征在于，所述破碎搅拌轴为经过防腐处理的碳钢材质；所述配套密闭搅拌容器单元为经过防腐处理的碳钢材质。 

7.如权利要求5所述的液体药剂异位修复污染土壤的模拟试验装置，其特征在于，所述破碎搅拌轴为经过防腐处理的碳钢材质；所述配套密闭搅拌容器单元为经过防腐处理的碳钢材质。 

8.如权利要求6所述的液体药剂异位修复污染土壤的模拟试验装置，其特征在于，所述密封圈的材质为聚四氟乙烯。 

9.如权利要求7所述的液体药剂异位修复污染土壤的模拟试验装置，其特征在于，所述密封圈的材质为聚四氟乙烯。 

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