一种用于修复重金属污染土壤的装置的制作方法

本实用新型涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种用于修复重金属污染土壤的装置。

背景技术：

土壤是人类赖以生存和发展的重要物质基础，但是随着工业化、城市化的快速推进，我国面临的土壤环境安全问题日益严峻。由于各种工业废水、废气、畜禽粪便、化肥农药、污水灌溉和污泥农用等均成为土壤重金属的污染源，土壤重金属污染日益成为污染面广、危害严重的环境问题之一。土壤重金属污染具有隐蔽性、积累性、不可逆性和长期性，对土壤重金属污染的防治不仅要控制污染源，还要加强污染土壤的修复。

土壤修复是使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术措施，是指利用物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解和转化土壤中的污染物，使其浓度降低到可接受水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质。土壤修复技术种类繁多，根据采用方法和原理的不同，可分为物理修复法、化学修复法和生物修复法等。目前，使用较多的是化学淋洗法和电动修复法。化学淋洗是指将污染土壤挖掘出来，用水或药剂溶液清洗土壤、去除污染物，得到洁净土，并对含有污染物的清洗废水或废液进行处理。电动修复则是指向重金属污染土壤中插入电极施加直流电压导致重金属离子在电场作用下进行电迁移、电渗流、电泳等过程,使其在电极附近富集进而从溶液中导出并进行适当的物理或化学处理,实现污染土壤清洁的技术。但是，现有的土壤修复设备大多存在如下问题：(1)修复方法单一，无法同时利用化学淋洗法和电动修复法修复；(2)化学淋洗液无法直接循环利用。

技术实现要素：

针对以上所提出的问题，本实用新型提供一种用于修复重金属污染土壤的装置，可以将化学淋洗法和电动修复法结合，并对化学淋洗液进行处理并循环利用，使重金属污染土壤的修复高效、彻底。

本实用新型所采用的技术方案是：一种用于修复重金属污染土壤的装置，包括淋洗罐、电动修复罐和储液罐，淋洗罐的底部与电动修复罐的顶部通过横向设置的连通管连通，淋洗罐的底部通过集液管与储液罐的顶部连通，储液罐的底部则通过喷淋总管与淋洗罐的顶部连通；

淋洗罐的顶部设有与淋洗罐连通的进土斗；

淋洗罐包括第一搅拌轴、喷淋盘管、螺旋输送杆和淋洗液过滤板；

第一搅拌轴位于淋洗罐的顶部中央，第一搅拌轴的顶端贯穿淋洗罐的顶壁，与第一纵置电机的动力输出端连接，第一搅拌轴的底端连接有第一搅拌叶片；

喷淋盘管呈圆环状，固定于淋洗罐的顶部，并贯穿淋洗罐的侧壁与喷淋总管的上端连接，喷淋盘管上沿圆周均匀设置有若干喷淋嘴；

螺旋输送杆横向设置于淋洗罐的底部，螺旋输送杆的一端对准连通管的入口，另一端贯穿淋洗罐的侧壁，与横置电机的动力输出端连接；

淋洗液过滤板水平设置于淋洗罐的内腔下部，淋洗液过滤板的上表面稍低于连通管的下壁面；

淋洗罐的底部设有集液口，集液口与集液管的一端连接；

储液罐的顶部设有加液口和回液口，回液口与集液管的另一端连接；

储液罐的底部设有出液口，出液口与喷淋总管的下端连接；

喷淋总管上设有循环泵，集液管上设有集液电动阀；

电动修复罐的底部设置有与电动修复罐连通的出土管，出土管上设有出土截止阀；

电动修复罐内对称设置有两收集室，两收集室的内腔顶部分别设置有第一阴电极和第一阳电极，第一阴电极和第一阳电极与直流电源连接，两收集室的侧壁均设有防土滤网，两收集室的底部均连接有收集管。

进一步地，储液罐的顶部中间部位设有第二阴电极，第二阴电极的四周均匀设置有若干根第二阳电极。

进一步地，电动修复罐的顶部中央设有第二搅拌轴，第二搅拌轴的顶端贯穿电动修复罐的顶壁，与第二纵置电机的动力输出端连接，第二搅拌轴的底端连接有第二搅拌叶片。

作为优选，喷淋总管上的循环泵入口前设有排液阀。

作为优选，集液电动阀为常闭电动阀，且开关动作与循环泵的启停动作同步。

作为优选，喷淋嘴的喷淋角度是可调的。

作为优选，防土滤网为镍丝滤网。

采用以上技术方案，本实用新型具有的有益效果是：

1.本实用新型的用于修复重金属污染土壤的装置，将化学淋洗法和电动修复法结合，先对重金属污染土壤进行淋洗修复，再对淋洗修复后的土壤中所残留的重金属离子和无机离子以电渗透和电迁移的方式向电极棒运输收集，使重金属污染土壤的修复更彻底，同时，第一搅拌叶片、第二搅拌叶片和螺旋输送杆的设置，进一步缩短了修复周期，提高了修复效率。

2.利用电沉积法处理淋洗废液，使得化学淋洗液可以反复循环利用，不仅有效避免了废液产生的二次污染，还及时回收了废液中的重金属，降低了成本。

【附图说明】

图1是本实用新型用于修复重金属污染土壤的装置的结构示意图。

图2是喷淋盘管及喷淋嘴的结构示意图。

主要元件符号说明：

1-淋洗罐；2-储液罐；3-电动修复罐；4-集液管；5-喷淋总管；6-连通管；7-进土斗；8-第一搅拌轴；9-喷淋盘管；10-螺旋输送杆；11-淋洗液过滤板；12-第一纵置电机；13-第一搅拌叶片；14-喷淋嘴；15-横置电机；16-集液口；17-加液口；18-回液口；19-出液口；20-集液电动阀；21-循环泵；22-出土管；23-出土截止阀；24-收集室；25-第一阴电极；26-第一阳电极；27-防土滤网；28-收集管；29-第二阴电极；30-第二阳电极；31-第二搅拌轴；32-第二纵置电机；33-第二搅拌叶片；34-排液阀。

【具体实施方式】

下面的实施例可以帮助本领域的技术人员更全面的理解本实用新型，但不可以以任何方式限制本实用新型。

如图1所示，本实用新型的一种用于修复重金属污染土壤的装置，包括淋洗罐1、储液罐2和电动修复罐3，淋洗罐1的底部通过集液管4与储液罐3的顶部连通，储液罐3的底部则通过喷淋总管5与淋洗罐1的顶部连通，淋洗罐1的底部与电动修复罐2的顶部通过横向设置的连通管6连通。

淋洗罐1的顶部设有与淋洗罐1连通的进土斗7。进土斗7的容积和流量大小取决于淋洗罐1的容积。为了进土方便，进土斗7与淋洗罐1之间还可设置截止阀，以控制进土量和进土速度。

淋洗罐1包括第一搅拌轴8、喷淋盘管9、螺旋输送杆10和淋洗液过滤板11。第一搅拌轴8用于对淋洗罐1内的土壤进行搅拌，喷淋盘管9用于对淋洗罐1内的土壤进行喷淋，螺旋输送杆10将淋洗罐1内的土壤输送进连通管6内，淋洗液过滤板11则对淋洗液进行过滤。

第一搅拌轴8位于淋洗罐1的顶部中央，第一搅拌轴8的顶端贯穿淋洗罐1的顶壁，与第一纵置电机12的动力输出端连接，第一搅拌轴8的底端连接有第一搅拌叶片13。为了取得较好的搅拌效果，第一搅拌叶片13可分为上下若干层，并设置多个搅拌叶片。

喷淋盘管9呈圆环状，通过譬如管码之类的固定件固定于淋洗罐1的顶部，并贯穿淋洗罐1的侧壁与喷淋总管5的上端连接，喷淋盘管9上沿圆周均匀设置有若干喷淋嘴14。喷淋盘管9的结构及喷淋嘴14的分布详见图2。喷淋嘴14是为了对整个淋洗罐1内的土壤进行喷淋，因此，喷淋嘴14沿喷淋盘管9的圆周均匀分布，且喷淋嘴14的喷淋角度是可调的。喷淋嘴14的喷淋角度可调，就可以通过调整喷淋角度，对处于表面的所有土壤进行喷淋，避免了喷淋死角。为了安装方便，通常将喷淋嘴14的设置为偶数，如8、10、12等。安装时，为了方便土壤从进土斗7进入淋洗罐1，还需将喷淋嘴14与进土斗7的位置错开。

螺旋输送杆10横向设置于淋洗罐1的底部，螺旋输送杆10的一端对准连通管4的入口，另一端贯穿淋洗罐1的侧壁，与横置电机15的动力输出端连接。此处的螺旋输送杆10与常用的螺旋输送机结构相似。螺旋输送机是一种利用电机带动螺旋回转，推移物料以实现输送目的的机械，而此处所用的螺旋输送杆10的旋转轴上设有螺旋叶片，但并无外壳。螺旋输送杆10在进行土壤输送的同时，还可以搅拌土壤。

淋洗液过滤板11水平设置于淋洗罐1的内腔下部，淋洗液过滤板11的上表面稍低于连通管4的下壁面。淋洗液过滤板11对淋洗液进行过滤，即允许淋洗液通过，并阻止土壤颗粒通过。通常，将淋洗液过滤板11设置为可拆卸形式。在对整个装置进行保养时，可将淋洗液过滤板11拆除进行清洗或更换。淋洗液过滤板11的上表面稍低于连通管4的下壁面，可有效地防止淋洗液溢流至连通管4内。

淋洗罐1的底部设有集液口16，集液口16与集液管4的一端连接。

储液罐2的顶部设有加液口17和回液口18，回液口18与集液管4的另一端连接。加液口17用于向储液罐2内补充淋洗液。在本实施例中，淋洗液采用无机淋洗液，由氯化钠和无机酸混合配制而成。无机酸是盐酸、硫酸或硝酸，其pH值在3-4之间，氯化钠的用量为100-200g/L。

储液罐2的底部设有出液口19，出液口19与喷淋总管5的下端连接。

集液管4上设有集液电动阀20，喷淋总管5上设有循环泵21。作为优选，集液电动阀20为常闭电动阀，且开关动作与循环泵21的启停动作同步。集液电动阀20与循环泵21的同时开启，保证了淋洗罐1内的淋洗液不会过量，并溢流至电动修复罐3内。

作为优选，喷淋总管5上的循环泵入口前设有排液阀34，则可以将系统内的淋洗液排出，有必要时还可以对淋洗液进行更换。

电动修复罐3的底部设置有与电动修复罐连通的出土管22，出土管22上设有出土截止阀23。出土管22与土壤收集设备连接，用于排出修复完成的土壤。

电动修复罐3内对称设置有两收集室24，两收集室24的内腔顶部分别设置有第一阴电极25和第一阳电极26，第一阴电极25和第一阳电极26与直流电源连接，两收集室24的侧壁均设有防土滤网27，两收集室24的底部均连接有收集管28。防土滤网27用于防止土壤颗粒进入收集室24内，但是能让重金属离子和无机离子通过。防土滤网27可选用的种类很多，可采用但并不仅限于镍丝滤网。

土壤中所残留的重金属离子和无机离子与土壤发生脱离，并穿过防土滤网27向第一阴电极25和第一阳电极26移动，并附着在第一阴电极25和第一阳电极26的表面，当第一阴电极25和第一阳电极26表面附着过多的金属离子和无机离子时，金属离子和无机离子由于自身重量就会自动脱落入收集室24的内腔，并通过收集管28收集并排出。

作为优选，电动修复罐3的顶部中央设有第二搅拌轴31，第二搅拌轴31的顶端贯穿电动修复罐3的顶壁，与第二纵置电机32的动力输出端连接，第二搅拌轴31的底端连接有第二搅拌叶片33。当然，为了取得较好的搅拌效果，第二搅拌叶片33也可分为上下若干层，并设置多个搅拌叶片。

进一步地，如图1所示，储液罐2的顶部中间部位还设有第二阴电极29，第二阴电极29的四周均匀设置有若干根第二阳电极30。为了安装方便，通常将第二阳电极30的设置为偶数，如4、6、8等。

电沉积萃取废液中重金属离子的方法是在溶液中插入阴阳电极，施加微弱直流电形成的电场，在电场的作用下溶液中重金属阳离子迁移并沉积到阴极，然后进行集中分离或回收。本装置利用电沉积法，采用第二阴电极29和若干根第二阳电极30处理淋洗废液，使得化学淋洗液可以反复循环利用，不仅有效避免了废液产生的二次污染，还及时回收了废液中的重金属，降低了成本。

本用于修复重金属污染土壤的装置的工作原理为：土壤从进土斗7进入淋洗罐1，在第一搅拌叶片13对土壤进行搅拌的同时，喷淋盘管9上的喷淋嘴14喷出淋洗液，通过淋洗液将重金属污染土壤中的重金属转移带走，对重金属污染土壤进行淋洗修复；淋洗修复过的土壤被螺旋输送杆10输送至电动修复罐3，在第二搅拌叶片33对土壤进行搅拌的同时，土壤中所残留的重金属离子和无机离子被当第一阴电极25和第一阳电极26吸附，完成电动修复，修复后的土壤从出土管22排出。同时，淋洗液进入储液罐2，第二阴电极29和第二阳电极30对淋洗液进行电沉积处理，处理过的淋洗液在循环泵21的作用下通过喷淋总管5回到喷淋盘管9。

综上所述，本实用新型的用于修复重金属污染土壤的装置，将化学淋洗法和电动修复法结合，先对重金属污染土壤进行淋洗修复，再对淋洗修复后的土壤中所残留的重金属离子和无机离子以电渗透和电迁移的方式向电极棒运输收集，使重金属污染土壤的修复更彻底，同时，第一搅拌叶片、第二搅拌叶片和螺旋输送杆的设置，进一步缩短了修复周期，提高了修复效率。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。