一种重金属污染土壤的分级稳定化一体化异位修复设备

1.本实用新型涉及多种重金属复合污染修复技术领域，特别涉及一种重金属污染土壤的分级稳定化一体化异位修复设备。


背景技术：

2.土壤中重金属主要来源于长期工矿业生产活动及石油开采，具有较强的生理毒性和生物富集性。如何高效修复遗留重金属污染土壤成为国内外关注热点，常用的修复方法包括淋滤、固化/稳定化、植物修复等。常见的重金属固定/稳定化材料主要包括石灰性材料、水泥基材料、黏土矿物、含磷材料、固废基材料和炭基材料。韩国浦项科技大学化学系超级功能材料中心kwang s.kim教授团队制备磁铁矿-石墨烯复合物用于砷的去除，复合物通过减少裸露磁铁矿的聚集而增加了更多的吸附位点，对as(iii)和as(v)显示出高结合能，除砷能力可达到99.9％。高岭石1：1型对cd的最大吸附量在6.8-12.58之间，膨胀性2：1型黏土矿物蒙脱石对cd和pb的吸附量可达30.70mg g-1
和31.10-75.35mg g-1
。与此同时，我国农林固体废弃物资源丰富，每年可产生9亿多吨农林废弃物，在此基础上研发的多孔炭材料在改良、修复、提升土壤环境质量方面具有效率高、成本低、操作简单、二次污染小等特点，可同步实现土壤重金属修复和农林废弃物资源化利用的“双赢”目标。近年来，利用农业废弃物制备的多孔炭在土壤污染修复领域正发挥愈来愈重要的作用，尤其是利用表面修饰的生物炭治理重金属污染方面效果良好。agrafioti等研究发现，污水污泥生物炭的热解会抑制生物炭本身所含重金属的释放，且对cr(iii)的吸附量是as(v)的两倍以上。纳米氧化铈结合氧化锰材料(ncmo)在ph＝7时对水溶液中as(ⅲ)的吸附效率达到98.5％。fe-mn-la生物炭复合材料对as(iii)的最大吸附量为15.34mg g-1
。总之，石灰性材料增容比较高，水泥性材料场地修复后重金属离子浸出率高，黏土矿物修复后的场地金属有效性不稳定，含磷材料会造成磷聚集，而利用固体废物制备的固废基材料有效抑制重金属的可迁移性，重金属污染场地修复后形成的固化体均低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》规定浓度限值。因此，利用廉价的无机非金属矿物材料、农业废弃物等性价比高、生态友好的原料构筑新型修复固化/稳定化材料，进行以废治废的技术策略，愈来愈显示了其良好的应用前景和修复潜力。
3.重金属污染土壤的固化/稳定化是按一定的比例将重金属污染的土壤与固化/稳定化药剂进行混合，通过一定的时间熟化后，降低重金属在土壤中的迁移性、浸出毒性和生物有效性。目前，重金属污染土壤修复采用的均混装备中，主要可分为原位均混装备和异位均混装备两大类，原位均混设备主要是翻抛机/滚筒搅拌机、螺旋钻机/喷浆机等；异位均混装备则主要是对土壤多级筛分、破碎后再与药剂均混。有关重金属污染土壤的均混装备仍在高效性、智能化控制以及设备效能等评价方面仍然有待完善。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本实用新型的目的在于提供了一种重金属污染土壤的分级稳定化
一体化异位修复设备。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种重金属污染土壤的分级稳定化一体化异位修复设备，包括土壤传送带、高频振动筛及稳定化反应箱，其中高频振动筛倾斜设置于稳定化反应箱的顶部，用于污染土壤的多级筛分，稳定化反应箱内根据筛分后污染土壤的粒度及土壤性质选用相应用量的稳定化材料进行熟化处理；土壤传送带设置于高频振动筛处于高位的一端，用于向高频振动筛输送污染土壤。
7.所述高频振动筛包括由上至下依次排列的多级筛网，各级筛网的下方分别对应一所述稳定化反应箱，多个所述稳定化反应箱的高度沿所述高频振动筛的倾斜方向逐渐降低。
8.所述多级筛网的筛网面积从上到下逐渐变小；多级筛网的筛孔尺寸从上到下逐渐变大。
9.所述高频振动筛的末端设有未破碎土壤中转仓。
10.所述高频振动筛的末端与未破碎土壤中转仓的顶部转动连接；所述高频振动筛的前端与液压装置连接，液压装置用于调整所述高频振动筛的倾斜角度。
11.各所述稳定化反应箱内均设有水平转动搅拌器和纵向转动搅拌器，各所述稳定化反应箱的底部均设有土壤排出口。
12.各所述稳定化反应箱上均连接有水管、稳定化材料输入管及温度控制装置。
13.各所述稳定化反应箱的土壤排出口均与压滤装置连接，压滤装置用于挤压处理污染土壤中的水分。
14.所述土壤排出口为间歇开闭模式，开闭时间可根据修复作用时间设置。
15.所述的重金属污染土壤的分级稳定化一体化异位修复设备，还包括高压辊磨机，所述高压辊磨机用于污染土壤的破碎，破碎后的污染土壤再通过所述土壤传送带输送。
16.本实用新型的优点及有益效果是：
17.本实用新型提供的一种重金属污染土壤的分级稳定化一体化异位修复设备，按一定的比例将重金属污染的土壤与固化/稳定化药剂进行混合，通过一定的时间熟化后，有效降低了重金属在土壤中的迁移性、浸出毒性和生物有效性，该设备具有工作效率高、智能化控制及修复效果好的优点，可修复长期受重金属污染的土壤；通过分级筛网进行分级，能够为不同粒度土壤进行修复处理。
18.本实用新型在稳定化反应箱内通过两个方向同时搅拌，保证土壤与稳定化材料的充分混合；土壤排出口工作方式为间歇式，排出口关闭时，纵向转动搅拌器起搅拌作用，排出口打开时，纵向转动搅拌器起蠕动运土排土作用，提高工作效率。
附图说明
19.图1为本实用新型一种重金属污染土壤的分级稳定化一体化异位修复设备的结构示意图；
20.图2为本实用新型中破碎装置高压辊磨机示意图；
21.图3为本实用新型压滤机的结构示意图；
22.图中：1为土壤传送带，2为高频振动筛，3为水管，4为稳定化材料输入管，5为轴承，
6为高压辊磨机，7为液压装置，8为水平转动搅拌器，9为纵向转动搅拌器，10为发动机，11为稳定化反应箱，12为未破碎土壤中转仓，13为土壤排出口，14为温度控制装置，15为压滤装置。
具体实施方式
23.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。
24.如图1所示，本实用新型提供的一种重金属污染土壤的分级稳定化一体化异位修复设备，包括土壤传送带1、高频振动筛2及稳定化反应箱11，其中高频振动筛2倾斜设置于稳定化反应箱11的顶部，用于污染土壤的多级筛分，稳定化反应箱11内根据筛分后污染土壤的粒度及土壤性质选用适当用量的稳定化材料进行熟化处理；土壤传送带1设置于高频振动筛2处于高位的一端，用于向高频振动筛2输送污染土壤。
25.本实用新型的实施例中，高频振动筛2包括由上至下依次排列的多级筛网，各级筛网的下方分别对应一稳定化反应箱11，多个稳定化反应箱11的高度沿高频振动筛2的倾斜方向逐渐降低。
26.优选地，多级筛网的筛网面积从上到下逐渐变小；多级筛网的筛孔尺寸从上到下逐渐变大，具体数值可根据土壤性质自行调节。本实施例中，高频振动筛2包含四级筛网，四级筛网下方对应四个高低设置的稳定化反应箱11。
27.进一步地，高频振动筛2的末端设有未破碎土壤中转仓12。高频振动筛2的末端与未破碎土壤中转仓12的顶部通过轴承5转动连接；高频振动筛2的前端与液压装置7连接，液压装置7可驱动高频振动筛2的上端进行升降，末端绕轴承5转动，从而调整高频振动筛2的倾斜角度，具体倾斜角度也可根据土壤性质进行调节。具体地，液压装置7可采用液压缸驱动。
28.进一步地，各稳定化反应箱11内均设有水平转动搅拌器8和纵向转动搅拌器9，水平转动搅拌器8和纵向转动搅拌器9均与发动机10连接。各稳定化反应箱11的底部均设有土壤排出口13，各稳定化反应箱11的土壤排出口13均与压滤装置15连接，压滤装置15用于挤压处理污染土壤中的水分，如图3所示。
29.本实施例中，土壤排出口13为间歇开闭模式，开闭时间可根据修复作用时间设置。稳定化反应箱11内通过两个方向同时搅拌，保证实现土壤与稳定化材料的充分混合的作用，其中纵向转动搅拌器9也用于将修复完成的土壤从土壤排出口13排出。本实施例中，压滤装置15为现有技术。
30.进一步地，各稳定化反应箱11上均连接有水管3、稳定化材料输入管4及温度控制装置14，根据不同粒级土壤的不同情况，通过稳定化材料输入管4加入相适应的稳定化材料，例如无机非金属矿物材料、农业废弃物等。温度控制装置14实时监测稳定化反应箱11内的温度。
31.具体地，稳定化反应箱11的数量与筛网孔径范围设定相同，根据土壤的粒度及土壤性质分别选用不同用量的稳定化材料进行熟化处理，通过水管3和稳定化材料输入管4及温控装置14，随时调节药剂用量及稳定化修复所需温度，达到最好的处理效果。
32.如图2所示，在上述实施例的基础上，本实用新型提供的一种重金属污染土壤的分
级稳定化一体化异位修复设备，还包括高压辊磨机6，高压辊磨机6用于污染土壤的破碎，破碎后的污染土壤再通过土壤传送带1输送到高频振动筛2上。
33.本实用新型提供的一种重金属污染土壤的分级稳定化一体化异位修复设备，其工作过程是：
34.本实用新型对多种重金属污染土异位修复时，将污染土壤倒入高压辊磨机6中，高压辊磨机6将大块、硬块土壤磨碎，然后随着土壤传送带1送入高频振动筛2中，土壤在高频振动筛2上由于自身重力自上而下运动，从左到右(从上到下)筛孔尺寸由小变大，因为粒度较细的土壤不宜于通过筛网，所以要把筛孔尺寸较小的区域的面积设置的大一些，尽可能的提高筛分效率，最后将筛上磨碎不彻底的筛上产物重新返回到高压辊磨机6中，破碎后再重新筛分。根据土壤性质调节液压装置7，配合转动轴承5调节振动筛的倾角，提高筛分效率。不同粒级的筛下产物进入到不同的稳定化处理箱11中，与此同时，稳定化材料输入管4会根据不同粒级土壤的不同情况，加入相适应的稳定化材料，此时水管3也会相应的添加与此粒度相适应量的水，箱体表面的控温装置14也会随时监测箱内的温度，并进行随时调整，保证箱内的反应温度为最佳温度。
35.反应过程中，稳定化反应箱11内的水平转动搅拌器8和纵向转动搅拌器9会以发动机10为动力而同时转动，设置两个旋转方向的搅拌器可使箱内反应更加彻底。土壤排出口13的工作方式为间歇式，可设置土壤排出口13的开关时间，土壤排出口13的开关，对纵向转动搅拌器9有不同意义。当土壤排出口13关闭时，纵向转动搅拌器9起到搅拌作用，而土壤排出口13打开时，纵向转动搅拌器9起到蠕动运土和推土的作用。水平转动搅拌器8的搅拌片设为螺旋式，这样能更好的将稳定化反应箱11内的土壤自上而下地运输，使箱内反应更加均匀。土壤经过土壤排出口13排出后，进入到压滤装置15，压滤装置15将土壤水分挤出。
36.本实用新型提供的一种重金属污染土壤的分级稳定化一体化异位修复设备，按一定的比例将重金属污染的土壤与固化/稳定化药剂进行混合，通过一定的时间熟化后，有效降低了重金属在土壤中的迁移性、浸出毒性和生物有效性，该设备具有工作效率高、智能化控制及修复效果好的优点，可修复长期受重金属污染的土壤；通过分级筛网进行分级，能够为不同粒度土壤进行修复处理。
37.以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本实用新型的保护范围内。