一种土壤修复一体化装置

1.本发明涉及污染土壤修复治理技术领域，尤其涉及一种土壤修复一体化装置。


背景技术：

2.我国由于矿区土地开采、企业三废弃物排放、化肥以及农药等农用有机化学品原料过量排放施用、畜禽集体粪便和生活垃圾处理不当，以及矿区土壤过度酸化等因素造成矿区土壤中的重金属和有机化学污染物严重污染等的问题日益突出。土壤环境直接涉及整个人类的生命健康安全。导致我国土壤环境受到大量重金属物质污染的主要成因有很多种。虽然自然火山爆发以及土壤自身性质形成的各种特殊性会导致土壤的重金属污染，但是造成土壤中的重金属含量超标的一个关键因素还是人类本身的活动。根据近年相关统计数据分析结果显示，造成目前我国城市土壤环境重金属化合污染的土壤重金属化合污染物主要包括氯化砷、铅、贡、铬、镍等。在统计我国目前耕地现有的同类耕地面积中，大于10％的同类耕地已经完全遭受到了土壤重金属的过度污染，每年因为耕地土壤受到重金属过度污染的各种原因导致造成的同类粮食产量大幅降低，粮食数量减少将近至少有一千万吨。
3.目前，重金属污染土壤的常用修复方法有化学萃取技术、电动修复技术、植物修复技术、生物修复技术和农业修复技术。传统的土壤修复技术主要是客土、淋洗、化学固定、钝化等物理化学方法，以植物、动物和微生物为修复主体的性价比高、环境友好的新型土壤修复技术。生物修复是利用微生物或植物对环境污染物的吸收、代谢、降解等功能加速去除环境中的污染物质的过程。与其它方法相比，生物修复具有很多优点，如成本低、对生态环境破坏性小、有利于改善原有环境，另外生物修复法基本无二次污染，具有广阔的应用前景。利用微生物和植物的降解转化作用来消除对土壤的污染，被认为是一种最具潜力的土壤修复方法。然而，生物修复也存在修复效率低、修复时间长、修复效率受外部因素的影响大等缺点，并且现阶段生物修复技术大多处于实验室研究阶段，还未取得重大的应用进展。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术之不足，本发明提供一种结合多种方式，有效修复污染土壤的土壤修复一体化装置。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种土壤修复一体化装置，包括进料斗、破碎分筛部、淋洗电解部、气体处理部和光伏风电装置；所述的破碎分筛部设置在进料斗下方，包括从上至下依次设置的粗筛室、破碎室和细筛室，所述的粗筛室对应的室壁侧方开有粗筛杂物排放口，所述的细筛室的室壁侧方开有细筛杂物排放口；所述的气体处理部设置在破碎分筛部的上方，且气体处理部与破碎粉筛部之间被隔板分离；所述的气体处理部从下至上包括光催化氧化区和活性炭吸附层，所述的气体处理部对应活性炭吸附层顶部位置处设有排气扇；所述的细筛室下方的室壁上固定有挡板，所述的淋洗电解部位于挡板下方，包括从上至下依次设置的土壤室和电极室，所述的土壤室和电极室的室壁内侧均设有淋洗液喷洒器；所述的土壤室顶部设有加热板和气体收集器，该气体收集器通过管路
与气体处理部连通；所述的电极室包括直流电源、阳极进液筒和阴极出液筒，阳极进液筒顶端设有电解液入口，阴极出液筒底端设有淋洗液
‑
电解液出口，淋洗液
‑
电解液出口连接液体排放管；所述的电极室下部设有排料斗。
6.优选的，所述的粗筛室内设有粗筛震荡电机和粗筛网，所述的粗筛震荡电机安装在粗筛室对应的箱体的室壁外侧，粗筛震荡电机具有粗筛震荡杆，所述的粗筛网为圆盘式结构，粗筛网与水平面成5～30
°
角。粗筛网为20～80目，粗筛网的一侧通过弹簧连接在粗筛室的室壁的内侧，粗筛网的另一侧则连接在粗筛震荡杆上，粗筛震荡电机带动粗筛网震动，所述的粗筛杂物排放口设在粗筛网最低处的粗筛室的室壁上。
7.优选的，所述的破碎室内设有破碎器，所述的破碎器包括破碎电机、电动粉碎转杆和设置在电动粉碎转杆上的若干粉碎柱，破碎电机安装在破碎室的室壁的外侧，破碎电机带动电动粉碎转杆和粉碎柱转动。
8.优选的，所述的细筛室内设有细筛器，所述细筛器包括细筛震荡电机和细筛网，所述的细筛震荡电机安装在细筛室的室壁的外侧，细筛震荡电机具有细筛震荡杆，细筛网一侧通过弹簧连接在细筛室的室壁的内侧，另一侧则连接在细筛震荡杆上，细筛震荡电机带动细筛网震动，所述细筛网为圆盘式结构，细筛网与水平面成15～30
°
角，细筛网为100～200目；所述的细筛杂物排放口设在细筛网最低处的细筛室的室壁上。
9.优选的，所述的光催化氧化区位于进料斗的上方，光催化氧化区内设有紫外光发生器和催化装置；所述的紫外光发生器包括控制器、镇流器、紫外光灯管；所述的催化装置为铝基tio2网，该铝基tio2网包围在紫外光灯管外。
10.优选的，所述的土壤室底部呈倒置的圆台形状，土壤室底端设有土壤开关阀。
11.优选的，所述阳极进液筒为圆柱体中空结构，圆柱体的底端为封闭式结构，阳极进液筒的侧壁上设有若干孔洞12
‑
5；阳极进液筒设有圆柱形的阳极，阳极采用石墨材料制成，阳极连接直流电源的正极，所述阳极进液筒数量为4～12个，阳极进液筒均匀直立分布在土壤室的内壁上，所述电解液为柠檬酸或乙酸或自来水。
12.优选的，所述阴极出液筒数量为1个，设置在土壤室的中心位置；所述阴极出液筒为圆柱体中空结构，圆柱体的顶端为封闭式结构，阴极出液筒12
‑
3的侧壁上设有若干孔洞，阴极出液筒内设有圆柱形的阴极，阴极采用石墨或不锈钢材料制成，阴极连接直流电源的负极。
13.优选的，所述的光伏风电装置包括竖杆、风轮、风轮发电机、光伏板、电池组和控制器，所述的竖杆为垂直安装在该一体化装置的顶部，且竖杆为可伸缩结构；所述的风轮和风轮发电机安装在竖杆顶部，光伏板安装在该一体化装置的一个侧面，电池组和控制器设置在该一体化装置上部结构的侧部。
14.上述的一种土壤修复一体化装置，具有如下土壤修复步骤：
15.①
待修复的土壤由进料斗进入该一体化装置，筛分土壤，无法通过粗筛网的大粒径的土块或杂物从粗筛杂物排放口排出；
16.②
土壤进入破碎室，并在破碎室内对土壤进行粉碎处理；
17.③
粉碎后的土壤进入细筛室，细筛土壤，无法通过细筛的土块或杂物从细筛杂物排放口排出；
18.④
土壤从挡板滑落进入土壤室，加热板对土壤进行加热使得有害气体挥发。气体
收集器收集挥发气体器通过管道传输至气体处理部；
19.⑤
挥发气体进入光催化氧化区内，对废气气体进行协同分解，废气气体中的污染物被分解成小分子的物质；
20.⑥
气体进入活性炭吸附层，气体中的有害物被拦截吸附，至此废气被处理成洁净的气体，实现达标排放；
21.⑦
淋洗液喷洒器喷洒出淋洗液，淋洗液喷洒器喷洒出大量淋洗液对土壤进行淋洗处理；
22.⑧
淋洗后的土壤进入电极室，电解液通过阳极进液筒渗入土壤中，打开直流电源，电源的电压梯度设定为1v/cm～4v/cm，采用间歇通电法，将含有重金属离子的淋洗液
‑
电解液聚集到阴极出液筒中，通过淋洗液
‑
电解液出口排出，进一步处理；
23.⑥
修复完成后，土壤通过排料斗排出。
24.本发明的有益效果是，本发明提供的一种土壤修复一体化装置，结构简单，制造成本较低；集土壤破碎、筛分、淋洗和电解修复于一体，既节省劳动力、方便工作人员操作，又能有效地修复污染的土壤；该装置可移动，不固定，方便工作人员转移修复机器，不拘泥于某一场地的土壤污染修复。
附图说明
25.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
26.图1是本发明最优实施例的结构示意图。
27.图中 1、进料斗 2、粗筛室2
‑
1、粗筛震荡电机2
‑
2、粗筛网2
‑
3、粗筛杂物排放口 3、破碎室3
‑
1、破碎电机 4、细筛室4
‑
1、细筛震荡电机4
‑
2、细筛网4
‑
3、细筛杂物排放口 5、挡板 6、土壤室6
‑
1、土壤开关阀6
‑
2、加热板6
‑
3、气体收集器 7、淋洗液喷洒器 8、光催化氧化区8
‑
1、紫外光发生器8
‑
2、催化装置 9、活性炭吸附层 10、排气扇 11、光伏风电装置12、电极室12
‑
1、直流电源12
‑
2、阳极进液筒12
‑
3、阴极出液筒12
‑
4、电解液入口12
‑
5、孔洞12
‑
6、淋洗液
‑
电解液出口13、排料斗14、抽放挡板15、支腿。
具体实施方式
28.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
29.如图1所示一种土壤修复一体化装置，包括进料斗1、粗筛室2、破碎室3、细筛室4、挡板5、土壤室6、淋洗液喷洒器7、光催化氧化区8、活性炭吸附层9、排气扇10、光伏风电装置11、电极室12、排料斗13和支腿15。该一体化装置具有罐体，支腿15支撑设置在罐体底部，罐体顶部为圆锥形设计。该一体化装置可搬运移动，不受场地限制。所述进料斗1设置在该一体化装置的左侧方，为喇叭口结构，上口直径大于下口直径。进料斗1由不锈钢板制成。
30.所述粗筛室2位于进料斗1下部，粗筛室2设有粗筛器。所述粗筛器包括粗筛震荡电机2
‑
1和粗筛网2
‑
2。所述粗筛震荡电机2
‑
1安装在粗筛室2的室壁的外侧。所述粗筛网2
‑
2为圆盘式结构，粗筛网2
‑
2与水平面成10
°
角。粗筛网2
‑
2为80目。粗筛网2
‑
2的一侧通过弹簧设置在粗筛室2的室壁的内侧，粗筛网2
‑
2的另一侧设置在粗筛震荡电机2
‑
1的粗筛震荡杆上，粗筛震荡电机2
‑
1带动粗筛网震动，对土壤进行筛分。粗筛网2
‑
2最低处的粗筛室2的室壁上
设有粗筛室杂物排放口2
‑
3。
31.所述破碎室3位于粗筛室2的下部，破碎室3内设有破碎器，破碎器包括破碎电机3
‑
1、电动粉碎转杆和设置在电动粉碎转杆上的若干粉碎柱，破碎电机3
‑
1安装在破碎室3的室壁的外侧。破碎电机3
‑
1带动电动粉碎转杆和粉碎柱高速转动，粉碎柱对土壤进行敲打破碎。
32.所述细筛室4位于破碎室3的下部，细筛室4设有细筛器。所述细筛器包括细筛震荡电机4
‑
1和细筛网4
‑
2。所述的细筛震荡电机4
‑
1安装在细筛室5的室壁的外侧。所述细筛网4
‑
2为圆盘式结构，细筛网4
‑
2与水平面成10
°
角。细筛网4
‑
2为160目。细筛网4
‑
2的一侧通过弹簧设置在细筛室4的室壁的内侧，细筛网4
‑
2的另一侧设置在细筛震荡电机4
‑
1的细筛震荡杆上，细筛震荡电机4
‑
1带动细筛网4
‑
2震动，对土壤进行筛分。细筛网4
‑
2最低处的细筛室4的室壁上设有细筛室杂物排放口4
‑
3。
33.所述挡板5采用硬塑料或不锈钢板制成，且挡板5并未完全分隔细晒室4与土壤室6，挡板5可倾斜设置在罐体内，从细筛室4细筛后的土壤可顺着挡板5下滑并下落至土壤室6中。
34.所述土壤室6位于挡板5的下部，所述土壤室6呈倒置圆台形状；细筛筛分过后的土壤落入土壤室6中；土壤室底端设有土壤开关阀6
‑
1。土壤室顶部设有加热板6
‑
2和气体收集器6
‑
3。
35.所述淋洗液喷洒器7设置在土壤室和电极室的侧壁上，淋洗液喷洒器7设有若干个。所述淋洗液为自来水。
36.所述的光催化氧化区8位于进料斗1的上方，光催化氧化区8内设有紫外光发生器8
‑
1、催化装置8
‑
2；所述的紫外光发生器8
‑
1包括控制器、镇流器、紫外光灯管；所述的催化装置8
‑
2为铝基tio2网，铝基tio2网包围在紫外光灯管外。
37.所述的活性炭吸附层9位于光催化氧化区的上部，活性炭吸附层9中填充有活性炭，活性炭要求具有孔隙发达、比表面积大、吸附速度快、抗摩擦、耐冲洗等优点，如经过较长时间的运行，发现活性炭变粘，气速降低时就需及时更换活性炭。
38.所述为便于处理完的洁净气体排出，在活性炭吸附层9最上部的圆锥形罐体处安装有排气扇10。
39.所述的光伏风电装置11设有竖杆、风轮、风轮发电机、光伏板、电池组和控制器。所述的竖杆垂直安装在土壤原位修复装置的顶部，竖杆为可伸缩结构，能够调节长度。所述的风轮和风轮发电机安装在竖杆顶部。所述的光伏板安装在土壤原位修复装置的一个侧面。所述的电池组和控制器布设在上部结构的侧部。
40.所述电极室12位于土壤室6的下部，所述电极室12设置有直流电源12
‑
1、阳极进液筒12
‑
2和阴极出液筒12
‑
3。所述直流电源12
‑
1安装在电极室12的室壁的外侧。
41.所述阳极进液筒12
‑
2设置有4～8个，阳极进液筒12
‑
2均匀直立分布在土壤室的内壁上。阳极进液筒12
‑
2为圆柱体中空结构，圆柱体的底端为封闭式结构，阳极进液筒12
‑
2顶端设有电解液入口12
‑
4。阳极进液筒12
‑
2的侧壁上设有若干孔洞12
‑
5。阳极进液筒12
‑
2的圆柱体内设置有圆柱形的阳极，阳极采用石墨材料制成，阳极连接直流电源12
‑
1的正极。电解液为柠檬酸。
42.所述阴极出液筒数量为2，该阴极出液筒直立设置在土壤室的中心位置阴极出液
筒12
‑
3为圆柱体中空结构，圆柱体的顶端为封闭式结构，阴极出液筒12
‑
3底端设有淋洗液
‑
电解液出口12
‑
6，淋洗液
‑
电解液出口12
‑
6连接液体排放管。阴极出液筒12
‑
3的侧壁上设有若干孔洞。阴极出液筒12
‑
3的圆柱体内设置有圆柱形的阴极，阴极采用石墨材料制成，阴极连接直流电源的负极。
43.所述排料斗13位于电极室12的下部，排料斗13为锥形结构，排料斗13的上口直径大于下口直径，电极室12与排料斗13的上口连接。
44.所述排料斗15设置在该一体化装置的最底部。所述抽放挡板14位于电极室12与排料斗15之间。在使用中，抽出抽放挡板14即可对电极室12内经过电解分离重金属后的土壤进行下料处理。
45.采用上述土壤修复一体化装置进行土壤修复，步骤如下：
46.①
待修复的土壤由进料斗1进入土壤修复一体化装置，粗筛室2筛分土壤，无法通过粗筛网2
‑
2的大粒径的土块或杂物从粗筛室杂物排放口2
‑
3排出。
47.②
土壤进入破碎室3，电动粉碎转杆对土壤进行粉碎处理。
48.③
粉碎后的土壤进入细筛室4，细筛器筛分土壤，无法通过细筛网4
‑
2的土块或杂物从细筛室杂物排放口4
‑
3排出。
49.④
土壤从挡板5滑落进入土壤室6，加热板6
‑
2对土壤进行加热使得有害气体挥发。气体收集器6
‑
3收集挥发气体器通过管道传输。
50.⑤
气体进入光催化氧化区8内，紫外光灯管发出高能紫外光光束和臭氧，照射废气气体，在催化装置8
‑
2的作用下，对废气气体进行协同分解，废气气体中的污染物被分解成小分子的物质。
51.⑥
气体进入活性炭吸附层9，气体中的污染物在这里被拦截吸附下来，至此废气被处理成洁净的气体，实现达标排放。
52.⑦
淋洗液喷洒器7喷洒出淋洗液，淋洗液喷洒器7喷洒出大量淋洗液对土壤进行淋洗处理。
53.⑤
润湿后的土壤进入电极室12，电解液通过阳极进液筒12
‑
2渗入土壤中，打开直流电源12
‑
1，电源的电压梯度设定为2v/cm。在电场力的作用下，土壤中的带正电荷的重金属离子往阴极移动。通电修复一段时间后，断电，进行间歇通电操作，每次间断通电时间据上一次通电时间间隔8h。含有重金属离子的淋洗液和电解液聚集到阴极出液筒12
‑
3中，通过淋洗液
‑
电解液出口12
‑
6和液体排放管排出，进一步处理。
54.⑥
修复完成后，操作抽放挡板14，土壤通过排料斗13排出。
55.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。