CN207971197U - 一种重金属污染土壤处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种重金属污染土壤处理系统，属于土壤处理领域，包括依次连接的土壤传输装置、土壤预处理装置和土壤处理装置；所述土壤处理装置包括电解槽，电解槽的内侧壁设置有电极，电极外表面包覆有石墨烯薄膜；电解槽底部连通有土壤排出管，土壤排出管上连通有土壤返回管，土壤返回管上设置有第三控制阀，土壤排出管上设置有第二重金属检测仪、第一控制阀以及第二控制阀；所述电解槽上方设置有溶液添加装置和鼓风装置，所述电解槽的外侧壁设置有振动器；本实用新型解决了电动修复法电解反应产生的重金属附着在电极上需要定期的清理或是更换电极导致处理成本增加的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于土壤处理技术领域，具体涉及一种重金属污染土壤处理系统。
背景技术
目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近2000万公顷，随着城市化、工业化进程的加快，越来越多的土地遭受重金属污染，城市战略布局重新调整，大量的重金属遗留场地急需治理。土壤重金属污染具有隐蔽性、滞后性和长期性，重金属通过根系作用进入植物中，抑制植物的生长且在植物体内堆积，人类通过食用植物导致重金属进入人体危害人体健康，同时重金属污染物也会迁移并暴露于地下水和大气中破坏生态环境，污染土地必须经过修复处理方可重新开发利用。
目前重金属污染土壤的治理方法主要有：1)物理法，包括排土、换土、去表土、客土、深耕翻土和电动力法等措施；2)化学法，包括沉淀、吸附和化学淋洗法等措施；3)生物法，利用某些动物、植物和微生物对污染物进行吸收积累和降解转化；4)电动修复法，修复的原理是将电极插入受污染的土壤区域，施加微弱直流电形成的电场，利用电场产生的各种电动效应如电渗、电迁移和电泳。
这几种方法虽然对土壤重金属污染治理具有一定的改良效果，但是它们也存在较大的局限性。物理法投资成本较大且易破坏土壤结构；化学法容易引入二次污染，降低土壤肥力；植物修复技术虽然以其成本低、不破坏土壤结构和不造成二次污染等优点而备受人们推崇，但是目前发现的超积累植物大多数植株矮小、生长缓慢、生物量较小，难以在实际生产中应用；电动修复法，电解反应产生的重金属附着在电极上需要定期的清理或是更换电极导致处理成本增加。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对上述重金属处理方法存在的不足，本实用新型提供一种重金属污染土壤处理系统。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种重金属污染土壤处理系统，包括依次连接的土壤传输装置、土壤预处理装置和土壤处理装置；
所述土壤处理装置包括电解槽，电解槽的内侧壁设置有电极，电极外表面包覆有石墨烯薄膜；电解槽底部连通有土壤排出管，土壤排出管上连通有土壤返回管，土壤返回管上设置有第三控制阀，土壤排出管上设置有第二重金属检测仪、第一控制阀以及第二控制阀；所述电解槽上方设置有溶液添加装置和鼓风装置，所述电解槽的外侧壁设置有振动器。
优选地，所述土壤传输装置包括皮带传输机、设置于皮带传输机上方的土壤水分检测探头以及与土壤水分检测探头连接的土壤分析仪。
优选地，所述土壤预处理装置包括预处理槽以及设置于所述预处理槽内的切割装置，所述预处理槽底端开设有出料孔，出料孔底端连接有倾斜板，倾斜板上方设置有第一重金属检测仪。
优选地，该处理系统还包括均与所述土壤分析仪连接的的干燥器和加湿器。
优选地，所述切割装置包括旋转杆以及与旋转杆固定连接的且沿旋转杆轴向呈螺旋分布的若干切割刀片。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1.在电极外包覆石墨烯薄膜，一方面由于石墨烯薄膜为蜂窝状结构，重金属离子得到电子后成为重金属粘附在石墨烯薄膜的蜂窝状里面不易掉入土壤中，从而避免了重金属的二次提取和电极的更换；另一方面石墨烯的蜂窝状结构能为电荷的传递提供很好的通道使得电解反应能够快速进行，节约土壤的处理时间。
2.通过第二重金属检测仪检测处理完成的土壤中重金属的含量来判断石墨烯薄膜是否达到重金属固定的饱和程度，当处理完成的土壤中重金属的含量将要不合格时，停止往电解槽中加入土壤；当电解槽内的土壤完全排出时，启动振动器和鼓风装置，将石墨烯薄膜上的重金属抖落且吹入土壤排出管道，从而将重金属收集。
3.土壤水分检测探头和土壤分析仪用以分析土壤中水分的含量，从而控制干燥器和加湿器的启动情况，具体的是水分超标，启动干燥器；水分低，启动加湿器。
4.切割装置用于将大块的土壤切割为小块增大土壤与水或电解液的接触面积，使得重金属的电解更加充分，切割装置采用旋转杆和切割刀片的结合实现土壤的搅拌和切割同时进行，增加干燥或润湿的效果。
5.根据第一重金属检测仪的测量结果来确定溶液添加的量，使得溶液的添加量最优。
附图说明
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是切割装置的结构示意图；
其中：1-土壤传输装置；101-皮带传输机；102-土壤水分检测探头；103-土壤分析仪；2-土壤预处理装置；201-预处理槽；202-切割装置；2021-旋转杆；2022-切割刀片；203-干燥器；204-加湿器；205-出料孔；206-倾斜板；207-第一重金属检测仪；3-土壤处理装置；301-振动器；302-电极；303-石墨烯薄膜；304-第二重金属检测仪；305-第一控制阀；306-土壤排出管；307-第二控制阀；308-第三控制阀；309-土壤返回管；3010-电解槽；4-溶液添加装置；5-鼓风装置。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。下面结合附图对本实用新型作详细说明。
实施例一
本实施例的技术方案为：一种重金属污染土壤处理系统，包括依次连接的土壤传输装置1、土壤预处理装置2和土壤处理装置3；
所述土壤处理装置3包括电解槽3010，电解槽3010的内侧壁设置有电极302，电极302外表面包覆有石墨烯薄膜303；电解槽3010底部连通有土壤排出管306，土壤排出管306上连通有土壤返回管309，土壤返回管309上设置有第三控制阀308，土壤排出管306上设置有第二重金属检测仪304、第一控制阀305以及第二控制阀307；所述电解槽3010上方设置有溶液添加装置4和鼓风装置5，所述电解槽3010的外侧壁设置有振动器301。
所述土壤传输装置1包括皮带传输机101、设置于皮带传输机1上方的土壤水分检测探头102以及与土壤水分检测探头102连接的土壤分析仪103。
所述土壤预处理装置2包括预处理槽201以及设置于所述预处理槽201内的切割装置202，所述预处理槽201底端开设有出料孔205，出料孔205底端连接有倾斜板206，倾斜板206上方设置有第一重金属检测仪207。该处理系统还包括均与所述土壤分析仪103连接的的干燥器203和加湿器204。所述切割装置202包括旋转杆2021以及与旋转杆2021固定连接的且沿旋转杆2021轴向呈螺旋分布的若干切割刀片2022。
如图1和图2所示，需要处理的重金属污染土壤经过皮带传输机101传输，同时设置于皮带传输机101上方的水分检测探头102检测重金属污染土壤中的水分且将数据传递给土壤分析仪103，土壤分析仪103根据分析结果控制干燥器203和加湿器204的开或关，当水分含量超标时，干燥器203启动且加湿器204不启动，当水分含量不足时，干燥器203不启动且加湿器204启动；启动切割装置202将来自皮带传输机101的土壤进切割成小块，增大与水或灯光的接触面积，便于将土壤快速达到需要的湿度，切割刀片2022将土壤进行切割，旋转杆2021带动切割刀片2022旋转且将土壤推送至预处理槽201底端的出料孔205，最后沿倾斜板206进入电解槽3010内，倾斜板206上方的第一重金属检测仪207用于检测待处理土壤中重金属的含量确定溶液的添加量；启动电极302，电极302包括对称设置的正电极和负电机，将土壤中的重金属离子置换出来且附着在石墨烯薄膜303上，处理完成的土壤经过土壤排出管306排出，当第二重金属检测仪304检测到土壤排出管306内的土壤中的重金属不合格时，手动关闭第二控制阀307同时打开第三控制阀308，不合格的土壤经土壤返回管309返回电解槽3010内进行电解；当石墨烯薄膜303上吸附的重金属量达到最大时停止往电解槽3010内加入土壤，将电解槽3010内的土壤放空，启动振动器301和鼓风装置5将石墨烯薄膜303上的重金属抖落且吹入土壤排出管306被排出；当石墨烯薄膜303上的重金属清理完成时，启动电极302向电解槽3010继续加入待处理的土壤。
实施例二
本实施例的技术方案为：一种重金属污染土壤处理系统，包括依次连接的土壤传输装置1、土壤预处理装置2和土壤处理装置3；
所述土壤处理装置3包括电解槽3010，电解槽3010的内侧壁设置有电极302，电极302外表面包覆有石墨烯薄膜303；电解槽3010底部连通有土壤排出管306，土壤排出管306上连通有土壤返回管309，土壤返回管309上设置有第三控制阀308，土壤排出管306上设置有第二重金属检测仪304、第一控制阀305以及第二控制阀307；所述电解槽3010上方设置有溶液添加装置4和鼓风装置5，所述电解槽3010的外侧壁设置有振动器301。
如图1所示，待处理的土壤依次经过土壤传输装置1和土壤预处理装置2到达电解槽3010内，启动电极302且通过溶液添加装置4向电解槽3010内加入溶液，将土壤中的重金属离子置换出来且附着在石墨烯薄膜303上，处理完成的土壤经过土壤排出管306排出，当第二重金属检测仪304检测到土壤排出管306内的土壤中的重金属不合格时，手动关闭第二控制阀307同时打开第三控制阀308，不合格的土壤经土壤返回管309返回电解槽3010内进行电解；当石墨烯薄膜303上吸附的重金属量达到最大时停止往电解槽3010内加入土壤，将电解槽3010内的土壤放空，启动振动器301和鼓风装置5将石墨烯薄膜303上的重金属抖落且吹入土壤排出管306被排出；当石墨烯薄膜303上的重金属清理完成时，启动电极302向电解槽3010继续加入待处理的土壤。
在电极302外包覆石墨烯薄膜303，一方面由于石墨烯薄膜303为蜂窝状结构，重金属离子得到电子后成为重金属粘附在石墨烯薄膜303的蜂窝状里面不易掉入土壤中，从而避免了重金属的二次提取和电极302的更换；另一方面石墨烯的蜂窝状结构能为电荷的传递提供很好的通道使得电解反应能够快速进行，节约土壤的处理时间。通过第二重金属检测仪304检测处理完成的土壤中重金属的含量来判断石墨烯薄膜303是否达到重金属固定的饱和程度，当处理完成的土壤中重金属的含量将要不合格时，停止往电解槽中加入土壤；当电解槽内的土壤完全排出时，启动振动器301和鼓风装置5，将石墨烯薄膜303上的重金属抖落且吹入土壤排出管306，从而将重金属收集。
实施例三
在实施例一的基础上，本实施例的技术方案为：所述土壤传输装置1包括皮带传输机101、设置于皮带传输机1上方的土壤水分检测探头102以及与土壤水分检测探头102连接的土壤分析仪103。
如图1所示，土壤水分检测探头102和土壤分析仪103用以分析土壤中水分的含量。
实施例四
在实施例二的基础上，本实施例的技术方案为：所述土壤预处理装置2包括预处理槽201以及设置于所述预处理槽201内的切割装置202，所述预处理槽201底端开设有出料孔205，出料孔205底端连接有倾斜板206，倾斜板206上方设置有第一重金属检测仪207。
如图1和图2，来自皮带传输机101上的土壤进入预处理槽201内被切割装置202切割成小块，被切割完成的土壤依次经过出料孔205和倾斜板206到达电解槽3010内同时第一重金属检测仪207对倾斜板206上的土壤进行重金属检测。切割装置202用于将大块的土壤切割为小块增大土壤与水或电解液的接触面积，使得重金属的电解更加充分。
实施例五
在实施例四的基础上，本实施例的技术方案为：该处理系统还包括设置于所述预处理槽201上方的干燥器203和加湿器204。
如图1所示，从而控制干燥器203和加湿器204的启动情况，具体的是水分超标，启动干燥器203；水分低，启动加湿器204。
实施例六
在实施例四或五的基础上，本实施例的技术方案为：所述切割装置202包括旋转杆2021以及与旋转杆2021固定连接的切割刀片2022。
如图2所示，切割装置202采用旋转杆2021和切割刀片2022的结合实现土壤的搅拌和切割同时进行，增加干燥或润湿的效果。
Claims (5)
1.一种重金属污染土壤处理系统，其特征在于，包括依次连接的土壤传输装置(1)、土壤预处理装置(2)和土壤处理装置(3)；
所述土壤处理装置(3)包括电解槽(3010)，电解槽(3010)的内侧壁设置有电极(302)，电极(302)外表面包覆有石墨烯薄膜(303)；电解槽(3010)底部连通有土壤排出管(306)，土壤排出管(306)上连通有土壤返回管(309)，土壤返回管(309)上设置有第三控制阀(308)，土壤排出管(306)上设置有第二重金属检测仪(304)、第一控制阀(305)以及第二控制阀(307)；所述电解槽(3010)上方设置有溶液添加装置(4)和鼓风装置(5)，所述电解槽(3010)的外侧壁设置有振动器(301)。
2.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤处理系统，其特征在于，所述土壤传输装置(1)包括皮带传输机(101)、设置于皮带传输机(101)上方的土壤水分检测探头(102)以及与土壤水分检测探头(102)连接的土壤分析仪(103)。
3.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤处理系统，其特征在于，所述土壤预处理装置(2)包括预处理槽(201)以及设置于所述预处理槽(201)内的切割装置(202)，所述预处理槽(201)底端开设有出料孔(205)，出料孔(205)底端连接有倾斜板(206)，倾斜板(206)上方设置有第一重金属检测仪(207)。
4.根据权利要求2所述的一种重金属污染土壤处理系统，其特征在于，该处理系统还包括均与所述土壤分析仪(103)连接的的干燥器(203)和加湿器(204)。
5.根据权利要求3所述的一种重金属污染土壤处理系统，其特征在于，所述切割装置(202)包括旋转杆(2021)以及与旋转杆(2021)固定连接的且沿旋转杆(2021)轴向呈螺旋分布的若干切割刀片(2022)。
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