一种基于联合工艺的土壤修复系统与方法与流程

本发明涉及环保机械领域，尤其涉及一种基于联合工艺的土壤修复系统与方法。

背景技术：

中国土壤环境状况总体不容乐观，全国土壤污染超标率达16.1％，在工矿业废弃地土壤环境问题突出的同时，耕地土壤环境质量更加堪忧；然而现有的土壤修复设备存在修复过的土壤“沙”化严重，并且营养物也一并被过滤掉了，另外土壤清洗液的回收也存在残余土渣过多的问题，容易堵塞管道。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于联合工艺的土壤修复系统与方法，能修复污染土源。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种基于联合工艺的土壤修复系统包括土源传送单元、土源破碎单元、铁质材料吸附单元、土源筛分单元、石块传送单元、热挥发单元、化学清洗沉淀单元、脱水单元、风干单元、粪便传送单元、灭菌除臭单元、土肥混合单元和洁净土源传送单元；所述土源传送单元的出料端与土源破碎单元的入料端连接；所述土源破碎单元的出料端与铁质材料吸附单元的入料端连接；所述铁质材料吸附单元的出料端与土源筛分单元的入料端连接；所述土源筛分单元的石块出料端与石块传送单元的入料端连接；所述土源筛分单元的泥土出料端与热挥发单元的入料端连接；所述热挥发单元的出料端与化学清洗沉淀单元的入料端连接；所述化学清洗沉淀单元的出料端与脱水单元的入料端连接；所述脱水单元的出料端与风干单元的入料端连接；所述粪便传送单元的出料端与灭菌除臭单元的入料端连接；所述灭菌除臭单元的出料端和风干单元的出料端共同与土肥混合单元的入料端连接；所述土肥混合单元的出料端与修复后土源传送单元的入料端连接。

进一步的，所述化学清洗沉淀单元包括液压稳定模块、容器模块和清洗液回收模块；所述清洗液回收模块在容器模块内腔，并同轴心设置；所述清洗液回收模块漂浮在容器模块的内部液面上；所述液压稳定模块设置在清洗液回收模块正上方。

进一步的，所述清洗液回收模块包括平衡模块、过滤模块和支撑模块；所述平衡模块、过滤模块和支撑模块依次从上至下同轴心设置，其轴心位置共同连接在滤盘轴上。

进一步的，所述过滤模块包括第一滤盘、第二滤盘、第三滤盘和滤盘轴；所述第一滤盘、第二滤盘和第三滤盘为与容器模块内径相同的圆盘结构，并依次从下至上同轴心间距设置；所述第三滤盘轴心处与滤盘轴固定连接；所述第一滤盘和第二滤盘轴心处，分别设有轴承孔，并分别与滤盘轴通过轴承连接；所述第一滤盘上均匀分布若干个圆台形通孔；所述第二滤盘上设置第一局部滤网区，第一局部滤网区设置在第二滤盘中部，并成圆环型，第一局部滤网区联通第二滤盘上下两侧；第二滤盘上下表面分别垂直设有矩形第一扰动板、第二扰动板、第三扰动板和第四扰动板；所述第一扰动板和第三扰动板对称设置在第二滤盘上表面；所述第二扰动板和第四扰动板对称设置在第二滤盘下表面；所述第一扰动板、第二扰动板、第三扰动板和第四扰动板的所在面与第二滤盘所在面的交线经过圆心；所述第三滤盘的非圆心处对称设置第二局部滤网区和第三局部滤网区，第二局部滤网区和第三局部滤网区联通第三滤盘上下两侧；第三滤盘设有若干吸水通道和硬质吸水管，若干所述吸水通道的入水孔设置在第三滤盘的上表面，吸水通道的出水端与硬质吸水管的入水端在第三滤盘内部连接；硬质吸水管出水端连接柔性吸水管入水端，柔性吸水管的出水端连接水泵，水泵出水端设置在容器模块外侧；所述第三滤盘上表面设有圆环柱形凸台，其中平衡模块设置在圆环柱形凸台的围合范围内。

进一步的，所述平衡模块包括砝码盘和浮子；所述浮子底部与第三滤盘顶部固定连接；若干所述砝码盘在z轴方向高出浮子顶面，砝码盘通过砝码盘支撑与第三滤盘上表面固定连接，所述铁质圆盘设置在浮子顶部，铁质圆盘中部设有八边行凹槽。

进一步的，所述支撑模块包括第一支撑盘、第二支撑盘、支撑筒和搅拌浆片；所述第一支撑盘和第二支撑盘为圆盘结构，并同轴心间距设置；第一支撑盘和第二支撑盘的边缘处通过环柱形凸台固定连接；第一支撑盘的上部与滤盘轴底部固定连接；第一支撑盘中部缕空成若干扇环形，若干缕空的扇环形以圆心成圆周阵列分布；第二支撑盘边缘缕空成若干扇环形，若干缕空的扇环形以圆心成圆周阵列分布；第一支撑盘和第二支撑盘上的镂空部分无重合区域；所述支撑圆筒为上下贯穿筒形结构；所述支撑圆筒顶部与支撑盘同轴心设置，支撑圆筒顶部与支撑盘下表面固定连接；所述搅拌浆片为板状结构，搅拌浆片的一边竖直固定在支撑圆筒内壁，若干搅拌浆片在支撑圆筒内壁成圆周阵列分布。

进一步的，所述液压稳定模块包括液压缸、液压缸活塞杆、电磁吸盘和八角卡销；所述液压缸为可旋转液压缸，液压缸竖直固定在浮子正上方；所述电磁吸盘固定在液压缸活塞杆末端；所述八角卡销为八边行柱状结构，其边长与铁质圆盘上的八边行凹槽边长相同，八角卡销顶面固定在电磁吸盘底部，液压缸驱动液压缸活塞杆并带动八角卡销上下位移。

进一步的，所述容器模块为顶部开口的柱形结构；容器模块底部设有带密封阀门的入料口和出料口；所述容器模块的内壁设有螺旋导轨；所述第二滤盘的外圆周上固定的导轮设置在螺旋导轨上。

进一步的，一种基于联合工艺的土壤修复方法分为污染土源处理、污染粪便处理和土肥混合处理三个步骤。

污染土源处理步骤：污染土源传送单元将泥土传送并下料至土源破碎单元，土源破碎单元将块状土源破碎成颗粒状，破碎结束后，将泥土下料至铁质材料吸附单元，铁质材料吸附单元将泥土中的铁质金属回收，铁质金属回收结束后将泥土下料至土源筛分单元，土源筛分单元将石块和泥土分离，其中筛分出来的石块从石块出料端下料至石块传送单元，筛分出来的泥土从泥土出料端下料至热挥发单元，热挥发单元将土壤中的可挥发污染物分离，可挥发污染物挥发充分后将泥土下料至化学清洗沉淀单元将土中残余的污染物分离至清洗液中，并且回收清洗液；清洗沉淀完成后通过下料器将沉淀在容器单元底部的泥土下料至脱水单元；脱水过程结束后，通过下料器将泥土下料至风干单元，风干单元对泥土进行进一步干燥，风干过程结束后下料至土肥混合单元。

污染粪便处理步骤：粪便传送单元将污染粪便传送并下料至灭菌除臭单元，灭菌除臭过程结束后，通过下料器将灭菌除臭后的粪便下料至土肥混合单元土肥混合单元。

土肥混合处理步骤：土肥混合单元充分混合处理后的土和灭菌除臭后的粪便；混合结束后通过下料器将土源下料至洁净土源传送单元。

所述化学清洗沉淀单元的具体步骤为；

1)启动液压缸，同时使电磁吸盘得电，液压缸驱动八角卡销插入浮子上的八边形凹槽中，同时电磁吸盘磁吸浮子上的铁质圆盘，并控制气缸使八角卡销与浮子始终同步上下位移，八角卡销限制第三滤盘的旋转运动；

2)清洗液回收模块在重力作用下至于容器模块底部；

3)下料器将热挥发单元反应结束的泥土下料至化学清洗沉淀单元，然后向容器模块注水并投放清洗剂，在注水过程中清洗液回收模块随着水位上升向上位移；

4)启动液压缸旋转电机，使液压缸旋转运动，并带动清洗液回收模块上的支撑模块旋转，支撑模块上的搅拌浆片使清洗液和土充分混合，搅拌过程结束后投放沉淀剂后静置，直至沉淀充分；

5)第三滤盘上表面的入水孔连续吸走第三滤盘上方的清洗液，第二滤盘随着液面连续降低，沿着螺旋导轨连续螺旋向下位移，清洗液从第一滤盘上均匀分布的倒圆台形过滤孔中渗入第一滤盘和第二滤盘之间的过滤腔中，过滤腔在水压的作用下清洗液从第二滤盘的第一局部滤网区渗入到第二滤盘和第三滤盘之间的过滤腔中，两过滤腔在第一扰动板，第二扰动板、第三扰动板和第四扰动板的作用下，清洗液持续抖动，实现第二滤盘和第三滤盘上的滤网不被土渣堵塞；最终清洗液在水压的作用下从第三滤盘上的第二局部滤网区和第三局部滤网区渗出；直至支撑模块与容器底部沉淀物接触，支撑模块与容器底部沉淀物接触后使清洗液回收模块整体所受浮力增大，清洗液回收模块停止向下运动。

6)清洗液回收过程结束后，启动下料器，将沉淀后的土下料至脱水单元。

有益效果：本发明的有益效果如下：

(1)采用物理修复、化学修复、增肥处理等联合工艺，使土壤修复充分的情况下还修复了土壤“沙”化严重，营养物缺乏的问题；

(2)清洗液回收模块同时还具备搅拌功能，节约了成本和设备空间；

(3)清洗液回收模块回收过程保证了滤网区水流的扰动，解决了滤网容易堵塞的问题；

(4)清洗液回收模块有效抑制了对底部沉淀物的扰动，使回收到的清洗液不含泥土杂质。

附图说明

附图1为本发明系统整体方案图；

附图2为清洗沉淀单元内部结构图；

附图3为清洗液回收模块结构第一视图；

附图4为清洗液回收模块结构第二视图；

附图5为第一滤盘示意图；

附图6为第二滤盘示意图；

附图7为第三滤盘示意图；

附图8为第一支撑盘示意图；

附图9为第二支撑盘示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1所示一种基于联合工艺的土壤修复系统，包括土源传送单元1、土源破碎单元2、铁质材料吸附单元3、土源筛分单元4、石块传送单元5、热挥发单元7、化学清洗沉淀单元6、脱水单元8、风干单元9、粪便传送单元47、灭菌除臭单元46、土肥混合单元10和洁净土源传送单元10；所述土源传送单元1的出料端与土源破碎单元2的入料端连接；所述土源破碎单元2的出料端与铁质材料吸附单元3的入料端连接；所述铁质材料吸附单元3的出料端与土源筛分单元4的入料端连接；所述土源筛分单元4的石块出料端与石块传送单元5的入料端连接；所述土源筛分单元4的泥土出料端与热挥发单元7的入料端连接；所述热挥发单元7的出料端与化学清洗沉淀单元6的入料端连接；所述化学清洗沉淀单元6的出料端与脱水单元8的入料端连接；所述脱水单元8的出料端与风干单元9的入料端连接；所述粪便传送单元47的出料端与灭菌除臭单元46的入料端连接；所述灭菌除臭单元46的出料端和风干单元9的出料端共同与土肥混合单元10的入料端连接；所述土肥混合单元10的出料端与修复后土源传送单元47的入料端连接。

如附图2所示，化学清洗沉淀单元6包括液压稳定模块、容器模块16和清洗液回收模块；所述清洗液回收模块在容器模块内腔，并同轴心设置；所述清洗液回收模块漂浮在容器模块16的内部液面上；所述液压稳定模块设置在清洗液回收模块正上方。

如附图3和4所示，清洗液回收模块包括平衡模块、过滤模块和支撑模块；所述平衡模块、过滤模块和支撑模块依次从上至下同轴心设置，其轴心位置共同连接在滤盘轴上。

如附图3、5、6和7所示，过滤模块包括第一滤盘24、第二滤盘23、第三滤盘22和滤盘轴；所述第一滤盘24、第二滤盘23和第三滤盘22为与容器模块16内径相同的圆盘结构，并依次从下至上同轴心间距设置；所述第三滤盘22轴心处与滤盘轴固定连接；所述第一滤盘24和第二滤盘23轴心处，分别设有轴承孔，并分别与滤盘轴通过轴承连接；所述第一滤盘24上均匀分布若干个圆台形通孔；所述第二滤盘23上设置第一局部滤网区32，第一局部滤网区32设置在第二滤盘23中部，并成圆环型，第一局部滤网区32联通第二滤盘23上下两侧；第二滤盘23上下表面分别垂直设有矩形第一扰动板34、第二扰动板35、第三扰动板60和第四扰动板61；所述第一扰动板34和第三扰动板60对称设置在第二滤盘23上表面；所述第二扰动板35和第四扰动板61对称设置在第二滤盘23下表面；所述第一扰动板34、第二扰动板35、第三扰动板60和第四扰动板61的所在面与第二滤盘23所在面的交线经过圆心；所述第三滤盘22的非圆心处对称设置第二局部滤网区36和第三局部滤网区62，第二局部滤网区36和第三局部滤网区62联通第三滤盘22上下两侧；第三滤盘22设有若干吸水通道21和硬质吸水管18，若干所述吸水通道21的入水孔设置在第三滤盘22的上表面，吸水通道21的出水端与硬质吸水管18的入水端在第三滤盘22内部连接；硬质吸水管18出水端连接柔性吸水管入水端，柔性吸水管的出水端连接水泵，水泵出水端设置在容器模块16外侧；所述第三滤盘22上表面设有圆环柱形凸台，其中平衡模块设置在圆环柱形凸台的围合范围内。

如附图3和4所示，平衡模块包括砝码盘17和浮子19；所述浮子19底部与第三滤盘22顶部固定连接；若干所述砝码盘17在z轴方向高出浮子19顶面，砝码盘17通过砝码盘支撑45与第三滤盘22上表面固定连接，所述铁质圆盘65设置在浮子19顶部，铁质圆盘65中部设有八边行凹槽20；

如附图3、4、8和9所示，支撑模块包括第一支撑盘25、第二支撑盘29、支撑筒26和搅拌浆片62；所述第一支撑盘25和第二支撑盘29为圆盘结构，并同轴心间距设置；第一支撑盘25和第二支撑盘29的边缘处通过环柱形凸台固定连接；第一支撑盘25的上部与滤盘轴底部固定连接；第一支撑盘25中部缕空成若干扇环形，若干缕空的扇环形以圆心成圆周阵列分布；第二支撑盘29边缘缕空成若干扇环形，若干缕空的扇环形以圆心成圆周阵列分布；第一支撑盘25和第二支撑盘29上的镂空部分无重合区域；所述支撑圆筒26为上下贯穿筒形结构；所述支撑圆筒26顶部与支撑盘25同轴心设置，支撑圆筒26顶部与支撑盘25下表面固定连接；所述搅拌浆片62为板状结构，搅拌浆片62的一边竖直固定在支撑圆筒26内壁，若干搅拌浆片62在支撑圆筒26内壁成圆周阵列分布。

如附图2所示，液压稳定模块包括液压缸11、液压缸活塞杆12、电磁吸盘14和八角卡销13；所述液压缸11为可旋转液压缸，液压缸11竖直固定在浮子19正上方；所述电磁吸盘14固定在液压缸活塞杆12末端；所述八角卡销13为八边行柱状结构，其边长与铁质圆盘65上的八边行凹槽20边长相同，八角卡销13顶面固定在电磁吸盘14底部，液压缸11驱动液压缸活塞杆12并带动八角卡销13上下位移。

如附图2所示，容器模块16为顶部开口的柱形结构；容器模块16底部设有带密封阀门的入料口和出料口；所述容器模块16的内壁设有螺旋导轨28；所述第二滤盘23的外圆周上固定的导轮37设置在螺旋导轨28上。

如图1所示，一种基于联合工艺的土壤修复方法，分为污染土源处理、污染粪便处理和土肥混合处理三个步骤；

1)污染土源处理步骤：污染土源传送单元1将泥土传送并下料至土源破碎单元2，土源破碎单元2将块状土源破碎成颗粒状，破碎结束后，将泥土下料至铁质材料吸附单元3，铁质材料吸附单元3将泥土中的铁质金属回收，铁质金属回收结束后将泥土下料至土源筛分单元4，土源筛分单元4将石块和泥土分离，其中筛分出来的石块从石块出料端下料至石块传送单元5，筛分出来的泥土从泥土出料端下料至热挥发单元7，热挥发单元7将土壤中的可挥发污染物分离，可挥发污染物挥发充分后将泥土下料至化学清洗沉淀单元6将土中残余的污染物分离至清洗液中，并且回收清洗液；清洗沉淀完成后通过下料器将沉淀在容器单元16底部的泥土下料至脱水单元8；脱水过程结束后，通过下料器将泥土下料至风干单元9，风干单元对泥土进行进一步干燥，风干过程结束后下料至土肥混合单元10；

2)污染粪便处理步骤：粪便传送单元47将污染粪便传送并下料至灭菌除臭单元46，灭菌除臭过程结束后，通过下料器将灭菌除臭后的粪便下料至土肥混合单元8土肥混合单元10；

3)土肥混合处理步骤：土肥混合单元10充分混合处理后的土和灭菌除臭后的粪便；混合结束后通过下料器将土源下料至洁净土源传送单元10；

如图2、3、4、5、6、7、8和9所示，所述化学清洗沉淀单元的具体步骤为；

a)启动液压缸11，同时使电磁吸盘14得电，液压缸驱动八角卡销13插入浮子19上的八边形凹槽20中，同时电磁吸盘14磁吸浮子19上的铁质圆盘65，并控制气缸使八角卡销13与浮子19始终同步上下位移，八角卡销13限制第三滤盘的旋转运动。

b)清洗液回收模块在重力作用下至于容器模块16底部；

c)下料器将热挥发单元7反应结束的泥土下料至化学清洗沉淀单元6，然后向容器模块16注水并投放清洗剂，在注水过程中清洗液回收模块随着水位上升向上位移；

d)启动液压缸11旋转电机，使液压缸11旋转运动，并带动清洗液回收模块上的支撑模块旋转，支撑模块上的搅拌浆片62使清洗液和土充分混合，搅拌过程结束后投放沉淀剂后静置，直至沉淀充分；

e)第三滤盘22上表面的入水孔连续吸走第三滤盘22上方的清洗液，第二滤盘23随着液面连续降低，沿着螺旋导轨连续螺旋向下位移，清洗液从第一滤盘24上均匀分布的倒圆台形过滤孔中渗入第一滤盘24和第二滤盘23之间的过滤腔中，过滤腔在水压的作用下清洗液从第二滤盘23的第一局部滤网区32渗入到第二滤盘23和第三滤盘22之间的过滤腔中，两过滤腔在第一扰动板34，第二扰动板35、第三扰动板60和第四扰动板61的作用下，清洗液持续抖动，实现第二滤盘23和第三滤盘22上的滤网不被土渣堵塞；最终清洗液在水压的作用下从第三滤盘22上的第二局部滤网区36和第三局部滤网区62渗出；直至支撑模块与容器底部沉淀物接触，支撑模块与容器底部沉淀物接触后使清洗液回收模块整体所受浮力增大，清洗液回收模块停止向下运动；

f)清洗液回收过程结束后，启动下料器，将沉淀后的土下料至脱水单元7。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。