一种用于土壤修复的固化稳定化系统的制作方法

本发明涉及土壤修复技术领域，特别涉及一种用于土壤修复的固化稳定化系统。

背景技术：

固化稳定化技术是指将重金属污染土壤与特定的粘结药剂结合，使土壤中的重金属被药剂固定，使其长期处于稳定状态，降低其迁移性的一种方法。这种方法较普遍的应用于重金属污染土壤的快速控制修复，对同时处理多种重金属复合污染土壤具有显著的优势。

固化稳定化技术因其操作工艺简单、处理效果较好、价格低廉、技术理论完善等优点，目前在我国重金属污染土壤修复过程中被广泛使用。

影响固化稳定化效果的因素主要有：污染土壤的理化性质，包括：土壤ph值，土壤物质组成、含水率；固化、稳定化工艺，包括凝胶材料和添加剂品种与用量、水分含量、混合均匀程度、养护条件等。其中，土壤含水率、混合均匀程度以及养护条件对固化稳定化影响较大，采用合理的设施系统可大大提高固化稳定化的效率，降低重金属污染物的浸出率，节省处理费用。

目前，国内的固化稳定化系统主要是修建固化稳定化车间，在车间内设置搅拌装置和加药设备，但由于一些场地的修复土方量较大，固化稳定化车间内一次性投加的土壤太多，使得土壤的搅拌效率较低，导致土壤与药剂不能充分混合，既影响固化稳定化效率，又浪费了大量的药剂，使得修复成本增加。

由于加药混合搅拌设备对入料的粒径与含水率有严格要求，大颗粒杂物如混凝土块、石块、砖块或大尺寸钢筋等可能会导致其内部的传送系统和转动部件损坏或堵塞，而高含水率的粘湿土壤会导致其内部的传送系统和转动部件粘堵，从而大大降低了加药混合搅拌设备的处理效率甚至损坏设备。因此，重金属污染土壤必须先进行破碎、筛分和降低土壤含水率等预处理过程，再送入加药混合搅拌设备进行固化稳定化修复处理。

重金属污染土壤进行固化稳定化时，要求土壤含水率在25％左右。而一些污染场地由于地下水位较浅，导致清挖出的土壤的含水率在30％以上，这类土壤如不进行干燥处理不但会堵塞固化稳定化系统，而且会降低固化剂的固化效率。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于土壤修复的固化稳定化系统，有效的克服了现有技术的缺陷。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于土壤修复的固化稳定化系统，包括由前向后依次设置的破碎系统、筛分系统、土壤固化系统和养护系统以及干燥系统；上述破碎系统用于破碎土壤原料；上述破碎装置和筛分装置之间设有第一输送装置，上述第一输送装置用于将破碎后的土壤原料输送至上述筛分装置；上述筛分装置用于筛分破碎后的土壤原料，以使其大小颗粒分离；上述筛分系统和土壤固化系统之间设有第二输送装置，上述第二输送装置用于将筛分后的小颗粒原料输送至土壤固化系统；上述干燥系统设置于上述第二输送装置的输送轨迹上，用于干燥处理经过其的小颗粒原料；上述土壤固化系统用于向干燥处理后的土壤中加入固化稳定化药剂并混合均匀；上述土壤固化系统与养护系统之间设有用于将固化后的原料输送至上述养护系统内养护的第三输送装置。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，上述破碎系统为挖破一体式破碎机，该挖破一体式破碎机用于采集土壤，并对采集到的土壤进行破碎。

进一步，上述筛分系统为分层式振动筛分机，该分层式振动筛分机包括筛分仓、振动装置和多组震动弹簧，上述振动装置安装于地基上，其上端为振动端，并安装有水平的支撑板，多组上述震动弹簧装配于上述支撑板上部，上述筛分仓装配于多组上述震动弹簧的上端，上述筛分仓内通过筛网分隔为上下独立的上层筛分室和下层筛分室，上述上层筛分室末端设有大颗粒物料出口，上述下层筛分室末端设有小颗粒物料出口，上述筛分仓顶部设有筛分机集料口，上述第一输送装置用于将破碎后的原料输送至上述筛分机集料口内，上述第二输送装置用于承接上述小颗粒物料出口输出的原料，并将原料输送至土壤固化系统。

进一步，上述干燥系统包括干燥剂存储室和电控干燥剂喷枪组件，上述干燥剂存储室架设于上述第二输送装置的上方，其下端具有出粉口，上述电控干燥剂喷枪组件横跨于上述第二输送装置上方，并与上述出粉口连接并连通，用于向下方经过其的上述第二输送装置输送面上的小颗粒原料均匀喷洒干燥剂。

进一步，上述干燥系统还包括混合装置，上述混合装置设置于上述干燥剂存储室的后方，上述第二输送装置由两段带式输送机组成，其中一段上述带式输送机设置于上述筛分系统与上述混合装置之间，并经过上述电控干燥剂喷枪组件的下方，用于承接上述小颗粒物料出口输出的原料并输送至混合装置内，另外一段上述带式输送机设置于上述混合装置和土壤固化系统之间，用于将上述混合装置混合后的原料输送至上述土壤固化系统内。

进一步,上述混合装置为卧式双螺旋混合机，其中一段上述带式输送机的两端分别伸至上述小颗粒物料出口的下方及该卧式双螺旋混合机的进料口上方，另外一段上述带式输送机的两端分别伸至上述卧式双螺旋混合机的出料口下方及上述土壤固化系统处。

进一步，上述土壤固化系统包括立式搅拌筒、转轴、动力机构、搅拌桨叶组、电控喷头组件和固化剂罐，上述立式搅拌筒通过支架固定于地基上，其上端设有进料口，下端设有出料口，上述转轴竖直并可转动的安装于上述立式搅拌筒中部，上述搅拌桨叶组装配于上述转轴上，上述动力机构安装于上述立式搅拌筒上，并与上述转轴传动连接，用于驱使上述转轴绕其轴心线旋转，上述电控喷头组件置于上述立式搅拌筒内部的上部，并位于上述搅拌桨叶组上方，其喷射方向向下，上述固化剂罐装配于上述立式搅拌筒上部侧壁上，其出液口通过管路与上述电控喷头组件连接并连通，上述转轴的下端伸入上述出料口内，并在外周上同轴装配有螺旋转动盘，该螺旋转动盘外缘靠近上述出料口内壁。

进一步，还包括物料称重及检测系统，上述物料称重及检测系统包括第一含水率检测器、第二含水率检测器、物料称重机和控制器，上述第一含水率检测器和第二含水率检测器分别设置于两段上述带式输送机上，上述物料称重机设置于其中一段上述带式输送机的进料端上层传送带的下方，用于对经过其的传送带上的原料称重，上述控制器分别与上述第一含水率检测器、第二含水率检测器、物料称重机、电控干燥剂喷枪组件、动力机构和电控喷头组件电连接。

进一步，上述养护系统包括养护室，上述养护室内底壁上铺设有液体防渗层。

本发明的有益效果是：结构设计合理、紧凑，能有效减少占地面积，整个系统安全有效，可连续的对重金属污染土壤进行处理，适用于不同场地规模的固化稳定化处理。

附图说明

图1为本发明的用于土壤修复的固化稳定化系统的结构示意图；

图2为本发明的用于土壤修复的固化稳定化系统中分层式振动筛分机的结构示意图；

图3为本发明的用于土壤修复的固化稳定化系统中干燥系统的结构示意图；

图4为本发明的用于土壤修复的固化稳定化系统中土壤固化系统的结构示意图；

图5为本发明的用于土壤修复的固化稳定化系统中养护系统的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、破碎系统，2、筛分系统，3、干燥系统，4、土壤固化系统，5、养护系统，7、第二输送装置，9、第三输送装置，21、筛分仓，22、振动装置，23、震动弹簧，24、支撑板，25、筛网，26、筛分机集料口，31、干燥剂存储室，32、电控干燥剂喷枪组件，33、混合装置，34、加料仓，35、研磨机，41、立式搅拌筒，42、转轴，43、动力机构，44、搅拌桨叶组，45、电控喷头组件，46、固化剂罐，51、养护室，101、第一含水率检测器，102、第二含水率检测器，103、物料称重机，211、上层筛分室，212、下层筛分室，421、螺旋转动盘，511、液体防渗层，531、分料板，532、连杆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例：如图1所示，本实施例的用于土壤修复的固化稳定化系统包括由前向后依次设置的破碎系统1、筛分系统2、土壤固化系统4和养护系统5以及干燥系统3；上述破碎系统1用于破碎土壤原料；上述破碎装置1和筛分装置2之间设有第一输送装置，上述第一输送装置用于将破碎后的土壤原料输送至上述筛分装置2；上述筛分装置2用于筛分破碎后的土壤原料，以使其大小颗粒分离；上述筛分系统2和土壤固化系统4之间设有第二输送装置7，上述第二输送装置7用于将筛分后的小颗粒原料输送至土壤固化系统4；上述干燥系统3设置于上述第二输送装置7的输送轨迹上，用于干燥处理经过其的小颗粒原料；上述土壤固化系统4用于向干燥处理后的土壤中加入固化稳定化药剂并混合均匀；上述土壤固化系统4与养护系统5之间设有用于将固化后的原料输送至上述养护系统5内养护的第三输送装置9。

使用时，破碎系统1将土壤原料破碎处理，并将破碎后的原料经第一输送装置输送至筛分系统2筛分，筛分得到的小颗粒原料经第二输送装置7向土壤固化系统4输送，在输送过程中对原料进行干燥处理，之后在土壤固化系统4内添加固化剂固化并混合，最后再送入养护系统5堆置养护，本发明设有干燥系统，根据目前固化稳定化的实施经验，土壤含水率不但会影响土壤在传输过程中的传输效果，也会影响固化剂的固化效果，高含水率的土壤不利于土壤的传送，且容易造成搅拌等装置的堵塞，同时会降低固化剂的固化效果，因此，含水率低于25％的土壤比较符合固化稳定化的处理要求，干燥系统3的设置能够有效的控制土壤原料的含水率，利于土壤修复，同时，整个系统结构设计合理，紧凑，能有效减少占地面积，整个系统安全有效，可连续的对重金属污染土壤进行处理，适用于不同场地规模的固化稳定化处理。

作为一种优选的实施方式，上述破碎系统1为挖破一体式破碎机，该挖破一体式破碎机用于采集土壤，并对采集到的土壤进行破碎，上述第一输送装置可以是外置的机械臂等，也可以是设置于破碎系统1的出料口及筛分系统进料口之间的传送带等。

作为一种优选的实施方式，如图2所示，上述筛分系统2为分层式振动筛分机，该分层式振动筛分机包括筛分仓21、振动装置22和多组震动弹簧23，上述振动装置22安装于地基上，其上端为振动端，并安装有水平的支撑板24，多组上述震动弹簧23装配于上述支撑板24上部，上述筛分仓21装配于多组上述震动弹簧23的上端，上述筛分仓21内通过筛网25分隔为上下独立的上层筛分室211和下层筛分室212，上述上层筛分室211末端设有大颗粒物料出口，上述下层筛分室212末端设有小颗粒物料出口，上述筛分仓顶部设有筛分机集料口26，上述第一输送装置用于将破碎后的原料输送至上述筛分机集料口26内，上述第二输送装置7用于承接上述小颗粒物料出口输出的原料，并将原料输送至土壤固化系统4，筛网25的目数根据实际需求来设定，在大颗粒物料出口筛分出大颗粒原料再回收至破碎系统1再次破碎利用，小颗粒直接作为下一步作业的原料。

在上述大颗粒物料出口的下方设置传送带，传送带另一端延伸至破碎系统的进料口(或上方)。

作为一种优选的实施方式，如图3所示，上述干燥系统3包括干燥剂存储室31和电控干燥剂喷枪组件32，上述干燥剂存储室31架设于上述第二输送装置7的上方，其下端具有出粉口，上述电控干燥剂喷枪组件32横跨于上述第二输送装置7上方，并与上述出粉口连接并连通，用于向下方经过其的上述第二输送装置7输送面上的小颗粒原料均匀喷洒干燥剂，在实际使用过程中，干燥剂粉末加入干燥剂存储室31中，干燥剂存储室31与电控干燥剂喷枪组件32(电控高压喷枪)相连，电控干燥剂喷枪组件32一般有4个干燥剂喷头，4个干燥剂喷头并排横于上述第二输送装置7的输送面上，使干燥剂均匀的喷洒在于物料上(呈线装喷洒，横跨覆盖第二输送装置7的输送面)，保证了干燥剂和物料的分配均匀。

更佳的，在干燥剂存储室31上方设置加料仓34，加料仓34的下端连接研磨机35，研磨机35的出料口与干燥剂存储室31的上方进料口连接并连通，干燥剂经由加料仓34进入研磨机35中，因为干燥剂吸水性较强，易结块，故通过研磨机35对其进行充分研磨，避免大块干燥剂堆积堵住干燥剂存储室31，确保干燥剂的良好且均匀的喷洒。

作为一种优选的实施方式，上述干燥系统3还包括混合装置33，上述混合装置33设置于上述干燥剂存储室31的后方，上述第二输送装置7由两段带式输送机组成，其中一段上述带式输送机设置于上述筛分系统2与上述混合装置33之间，并经过上述电控干燥剂喷枪组件32的下方，用于承接上述小颗粒物料出口输出的原料并输送至混合装置33内，另外一段上述带式输送机设置于上述混合装置33和土壤固化系统4之间，用于将上述混合装置33混合后的原料输送至上述土壤固化系统4内，该设计在干燥剂喷洒后通过混合装置33混合能够使得原料与干燥剂混合均匀，起到良好的干燥效果，确保含水率均匀。

最佳的，另外一段带式输送机可以是向上倾斜输送，其出料端位于上端，并置于土壤固化系统4的入料口上方，利用原料的重力势能能够提升土壤固化系统4内固化剂均匀搅拌的效果。

作为一种优选的实施方式，上述混合装置33为卧式双螺旋混合机，其中一段上述带式输送机的两端分别伸至上述小颗粒物料出口的下方及该卧式双螺旋混合机的进料口上方，另外一段上述带式输送机的两端分别伸至上述卧式双螺旋混合机的出料口下方及上述土壤固化系统4处，其使用方便，混合效果佳。

作为一种优选的实施方式，如图4所示，上述土壤固化系统4包括立式搅拌筒41、转轴42、动力机构43、搅拌桨叶组44、电控喷头组件45和固化剂罐46，上述立式搅拌筒41通过支架固定于地基上，其上端设有进料口，下端设有出料口，上述转轴42竖直并可转动的安装于上述立式搅拌筒41中部，上述搅拌桨叶组44装配于上述转轴42上，上述动力机构43安装于上述立式搅拌筒41上，并与上述转轴42传动连接，用于驱使上述转轴42绕其轴心线旋转，上述电控喷头组件45置于上述立式搅拌筒41内部的上部，并位于上述搅拌桨叶组44上方，其喷射方向向下，上述固化剂罐46装配于上述立式搅拌筒41上部侧壁上，其出液口通过管路与上述电控喷头组件45连接并连通，上述转轴42的下端伸入上述出料口内，并在外周上同轴装配有螺旋转动盘421，该螺旋转动盘421外缘靠近上述出料口内壁，使用时，动力机构43带动转轴4及搅拌桨叶组44对立式搅拌筒41内物料搅拌均匀，同时，通过电控喷头组件45将固化剂罐46的固化剂向筒内物料均匀添加，随着搅拌使得固化剂均匀分散于土壤内，其结构设计简单、合理，操作方便。

上述搅拌桨叶组44可以包括上下间隔的至少两组，每组均由多个水平搅拌桨和上下倾斜设置于每个水平搅拌桨上的搅拌条组成。

上述动力机构43为电机，其电机轴连接主动轮，转轴42的上端连接从动轮，主动轮与从动轮之间环绕传送皮带。

上述电控喷头组件45为市面上现有的高压喷头组件，在入水口处连通电控阀，该电控阀通电并连接控制器即可，也可以是常规喷头，并通过其与固化剂罐46之间的管路上连通的控制阀控制流量计喷淋参数。

作为一种优选的实施方式，如图1所示，还包括物料称重及检测系统，上述物料称重及检测系统包括第一含水率检测器101、第二含水率检测器102、物料称重机103和控制器，上述第一含水率检测器101和第二含水率检测器102分别设置于两段上述带式输送机上，上述物料称重机103设置于其中一段上述带式输送机的进料端上层传送带的下方，用于对经过其的传送带上的原料称重，上述控制器分别与上述第一含水率检测器101、第二含水率检测器102、物料称重机103、电控干燥剂喷枪组件32、动力机构43和电控喷头组件45电连接，可检测来自筛分系统土壤的含水率，并将含水率信息传输至干燥系统；实际修复过程中，土壤的质量直接影响着干燥剂的添加量，故称取土壤质量可计算干燥剂的用量，其中，物料称重机103可将土壤的质量信息传输给控制器，通过控制器内的数据处理模块(程序)计算最佳投料比(即就是干燥剂及固化剂的最佳投放比)，其中，控制器根据第一含水率检测器101检测的土壤初始原料的含水率信息，并结合土壤的重量控制调节电控干燥剂喷枪组件32的参数(即就是调节加入的干燥剂量)，控制器再根据第二含水率检测器102检测的干燥后的原料含水率信息以及土壤初始重量信息来控制调节电控喷头组件45将要喷淋的固化剂量，从而使得土壤原料的干燥剂固化均能在最佳的状态进行。需要说明的是：土壤含水率不但会影响土壤在传输过程中的传输效果，也会影响固化剂的固化效果，高含水率的土壤不利于土壤的传送，且容易造成搅拌等装置的堵塞，同时会降低固化剂的固化效果，因此，含水率低于25％的土壤比较符合固化稳定化的处理要求。但一般来说，清挖后的土壤的含水率要高于25％，因此通过加干燥剂减低其含水率是一种经济可行的方法。

上述电控喷头组件45为市面上常规的高压喷头，在喷头入水口处连通由电控阀，该电控阀通电并与控制器连接即可。

作为一种优选的实施方式，如图5所示，上述养护系统5包括养护室51，上述养护室51内底壁上铺设有液体防渗层511，该养护室51用于堆置原料进行养护，其中，液体防渗层511能有效的防止液体渗透地下，比较环保，养护室51的上端设有原料入口，第三输送装置9用于向原料入口投放固化处理后的土壤。

更佳的，在养护室51的上端进料口处设有均匀分料装置53，该均匀分料装置53包括两块分料板531，两块分料板531的两端分别延伸至靠近上述养护室51相对的两端侧壁，两者的其中一侧相互靠近，并分别对应的连接一根沿其延伸方向水平设置的连杆532，两根连杆532分别连接两个转动机构，两个转动机构同时驱动对应的转轴旋转(两根连杆532反向旋转)，从而带动两块分料板531向上翻转至位于同一水平面，并遮盖住上述原料入口，或向下翻转至二者处于竖直，并相互靠近，从而使得经原料入口进入的原料能够沿着两块分料板531滑落至养护室51底壁，随着两块分料板531不断的旋转调整倾角，使得原料能够均匀摊平在养护室51底壁上。

需要特别说明的是：本用于土壤修复的固化稳定化系统中涉及的所有输送装置或输送线均采用带式输送机或传送带，其使用方便，布置简单。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。