一种有机物污染的土壤综合修复系统及其修复方法与流程

本发明属于土壤修复领域，特别涉及一种有机物污染的土壤综合修复系统及其修复方法。

背景技术：

土壤修复是指利用物理、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。近年来，随着经济结构的调整和我国城市化进程的加快，大量的化工厂迁出城区，留下了大量的污染场地，给生态环境和人身健康带来了危害。因此污染土壤治理已经成为环境保护的重要内容，其中有机污染土壤修复治理已成为污染土壤治理领域中的重要任务。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种有机物污染的土壤综合修复系统及其修复方法，能够较充分的对有机物污染的土壤进行修复。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种有机物污染的土壤综合修复系统，包括进料装置、土壤预处理装置、土壤传送装置、热脱附装置、气体燃烧装置和预热装置，所述土壤预处理装置的进料口与进料装置的出料口连通，所述土壤预处理装置的出料口与土壤传送装置的进料口对应设置，土壤颗粒平铺在所述土壤传送装置上，所述土壤传送装置上设置有热脱附装置，所述热脱附装置热脱附传送装置上的土壤颗粒，所述气体燃烧装置的进气口与热脱附装置对应设置，所述气体燃烧装置收集且燃烧热脱附装置热脱附出的挥发气体，所述气体燃烧装置加热预热装置，所述预热装置的热端部分设置在进料装置内，且所述预热装置预热干燥土壤颗粒。

进一步的，所述土壤预处理装置包括土壤破碎壳体和设置在所述土壤破碎壳体内腔的碎分机构，所述土壤破碎壳体为竖向设置且两端开口的矩形壳体结构，所述土壤破碎壳体的顶端连通进料装置的出料口，所述碎分机构对应设置在进料装置的下方；

所述碎分机构包括摆动座、破碎夹板和双向驱动机构，所述摆动座的顶端转动设置在土壤破碎壳体内，所述摆动座的转动轴为水平设置，所述摆动座的底端对称设置有破碎夹板，两所述破碎夹板分别设置在摆动座在摆动方向上的两侧，所述破碎夹板与摆动方向上的相对的土壤破碎壳体间距设置且形成土壤颗粒破碎通道，且所述破碎夹板与垂直于摆动方向上的土壤破碎壳体间隙设置，所述破碎夹板相对于土壤破碎壳体的壁体往复式碰撞运动，所述双向驱动机构设置在摆动座的下方，且所述双向驱动机构设置在两破碎夹板之间，所述双向驱动机构驱动摆动座摆动。

进一步的，所述摆动座为梯形截面的块状结构，所述摆动座的小端朝上设置，所述破碎夹板为板体状结构，且所述破碎夹板的长度方向沿摆动座的转轴方向设置，所述破碎夹板的宽度方向竖向设置，所述破碎夹板的底端包含击碎部，所述击碎部为破碎夹板的底端向双向驱动机构的一侧弯折成型，所述摆动座摆动至一侧状态下，所述击碎部与土壤破碎壳体的壁体接触或间隙设置。

进一步的，还包括上、下间距设置在所述土壤破碎壳体内部的初级筛分机构和次级筛分机构，所述初级筛分机构、次级筛分机构分别设置在碎分机构的上下两侧，所述初级筛分机构和次级筛分机构的结构相同；所述次级筛分机构包括震动筛、弹性件、支撑件和连接线缆，所述震动筛横置在土壤破碎壳体内，所述震动筛通过若干连接线缆连接于摆动座上，且若干所述连接线缆分别位于摆动座摆动方向上的两侧，所述震动筛上设置有若干弹性件，所述弹性件通过支撑件支撑设置在土壤破碎壳体内壁上；所述震动筛通过摆动座的摆动而随之震动。

进一步的，所述摆动座的上下两侧分别设置有一组光催化组件，所述摆动座位于两组光催化组件形成的光催化区域内，所述光催化组件包含若干间距设置的光催化氧化器，所述光催化氧化器包括石英玻璃管和设置在石英玻璃管内的紫外灯，所述石英管的内壁涂覆有纳米二氧化钛层，所述土壤破碎壳体的内壁上、摆动座的外壁上均设置有光催化结构，所述光催化结构为铝制网状结构。

进一步的，所述双向驱动机构包括固定座、驱动机构、传动机构和凸轮驱动轮，所述固定座固定设置在摆动座下方的土壤破碎壳体上，所述驱动机构设置在固定座上方，所述凸轮驱动轮转动设置在固定座上，且所述凸轮驱动轮通过传动机构与驱动机构驱动连接，所述凸轮驱动轮设置在两破碎夹板之间，且所述凸轮驱动轮转动状态下可抵接并驱动破碎夹板偏移。

进一步的，所述凸轮驱动轮为完整圆盘状结构的偏心凸轮，且所述凸轮驱动轮转动轴位于两破碎夹板自由下垂状态下的中线上，所述凸轮驱动轮的最大直径小于两破碎夹板的间距，所述凸轮驱动轮的最大偏心半径小于两破碎夹板中线至土壤破碎壳体侧壁的距离，所述破碎夹板底端的破碎部在极限位置状态下与土壤破碎壳体间隙设置。

进一步的，所述热脱附装置包括集热箱体和设置在集热箱体内的加热元件，所述土壤传送装置为输送机，所述土壤传送装置穿过集热箱体，平铺在土壤传送装置上的土壤颗粒穿过集热箱体并热脱附有机污染物；所述集热箱体上设置有若干气体收集管，所述气体收集管的一端连通集热箱体的内腔，且另一端连通气体燃烧装置。

进一步的，所述气体燃烧装置包括燃烧炉，所述预热装置包括吸热元件、热传导连接件和热端散热件，所述吸热元件设置在所述燃烧炉内，所述热端散热件设置在所述进料装置内，所述吸热元件通过热传导连接件与热端散热件连接设置，所述热端散热件预热进料装置内的土壤颗粒；所述进料装置内设置有若干破碎转辊，所述破碎转辊水平间距设置，所述热端散热件为板体状结构，且若干所述热端散热件分别平行设置在两两破碎转辊之间，所述破碎转辊翻动的土壤颗粒洒落在热端散热件上。

一种有机物污染的土壤综合修复方法，包括以下步骤：

s1：待修复的土壤颗粒从进料装置内进入，并通过破碎转辊进行破碎处理，细分成碎小的土壤颗粒，土壤颗粒在热端散热件的加热作用下进行预热，同时蒸发土壤中的水分，使土壤颗粒干燥，同时在破碎转辊的转动下土壤颗粒不断翻动，土壤颗粒中的水分充分蒸发；

s2：经破碎和预热后的土壤颗粒通过初级筛分机构进行初级筛分，大块的石子等杂物截留在初级筛分机构的震动筛上，并定期清理该杂物，通过初级筛分机构的振动筛的土壤颗粒通过摆动座两侧的土壤颗粒破碎通道，通过双向驱动机构驱动摆动座水平摆动，并撞击破碎土壤颗粒破碎通道内的土壤颗粒，进一步的碎化初级筛分后的干燥土壤颗粒；经摆动座碎化的土壤颗粒落在次级筛分机构的振动筛上进行再次筛分，同时减缓土壤颗粒向下位移的速度，增加土壤颗粒在两个振动筛之间的停留时间；

初级筛分机构和次级筛分机构中的震动筛分别通过连接线缆连接于摆动座上，通过摆动座的左右摆动，上下两振动筛在连接线缆的拉拽作用下频繁震动和抖动，以使土壤颗粒能够通过振动筛；

s3：在两振动筛之间的区域上设置有若干组光催化组件，两个振动筛之间形成光催化区域，初级筛分机构落下的土壤颗粒呈散落状，土壤中的污染有机物充分被光催化组件氧化分解，同时，从初级筛分机构落下的土壤颗粒落在摆动座的上部的斜面上，增加了土壤颗粒的位移路径；经过土壤颗粒破碎通道内后的土壤颗粒被进一步破碎，并落在次级筛分机构中的振动筛上，被再次碎化的土壤颗粒再次经光催化组件进行光催化处理，氧化污染有机物；

s4：通过次级筛分机构的土壤颗粒从土壤破碎壳体的底端位移至土壤传送装置上，并向集热箱体内位移，经过热脱附装置热脱附污染有机物，在热脱附过程中产生的有机挥发气体通过气体收集管进入至燃烧炉内燃烧，燃烧过程中产生的热量加热吸热元件，吸热元件上的热量通过热传导连接件传递至进料装置内的热端散热件，通过热端散热件对土壤颗粒预热和干燥。

有益效果：本发明通过土壤预处理装置对土壤颗粒进行破碎和光催化等预处理，并通过热脱附装置对土壤进行热脱附处理，产生的挥发性气体通过燃烧炉燃烧产生热量，加热预热装置，预热装置在对进料装置内的土壤颗粒进行加热和干燥，蒸发土壤中的水分，一方面能够使得进料装置内的土壤颗粒更易破碎和碎化，另一方面能够加快土壤颗粒在热脱附过程中的有效过程，还能够使废气能源回收利用，通过本发明能够对污染土壤中的有机物进行有效的脱离，大幅降低土壤中的污染物含量。

附图说明

附图1为本发明的整体结构的主视图；

附图2为本发明的整体结构的俯视图；

附图3为本发明的整体结构的a-a向半剖结构示意图；

附图4为本发明的整体结构的b-b向半剖结构示意图；

附图5为本发明的图3中土壤预处理装置内局部结构放大示意图；

附图6为本发明的图3中局部c的放大结构示意图；

附图7为本发明的双向驱动机构的结构示意图。

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至附图4所示，一种有机物污染的土壤综合修复系统，包括进料装置1、土壤预处理装置2、土壤传送装置3、热脱附装置4、气体燃烧装置6和预热装置7，所述土壤预处理装置2的进料口与进料装置1的出料口连通，所述土壤预处理装置2的出料口与土壤传送装置3的进料口对应设置，土壤颗粒平铺在所述土壤传送装置3上，所述土壤传送装置3上设置有热脱附装置4，所述热脱附装置4热脱附传送装置3上的土壤颗粒上的污染有机物，所述气体燃烧装置6的废气进气口与热脱附装置4对应设置，所述气体燃烧装置6收集且燃烧热脱附装置4热脱附出的挥发气体，所述气体燃烧装置6加热预热装置7，所述预热装置7的热端部分设置在进料装置1内，且所述预热装置7预热且干燥土壤颗粒。通过土壤预处理装置对土壤颗粒进行破碎和光催化等预处理，并通过热脱附装置对土壤进行热脱附处理，产生的挥发性气体通过燃烧炉燃烧产生热量，加热预热装置，预热装置在对进料装置内的土壤颗粒进行加热和干燥，蒸发土壤中的水分，一方面能够使得进料装置内的土壤颗粒更易破碎和碎化，另一方面能够加快土壤颗粒在热脱附过程中的有效过程，还能够使废气能源回收利用，通过本发明能够对污染土壤中的有机物进行有效的脱离，大幅降低土壤中的污染物含量。

所述土壤预处理装置2包括土壤破碎壳体11和设置在所述土壤破碎壳体11内腔的碎分机构，所述土壤破碎壳体11为竖向设置且两端开口的矩形壳体结构，所述土壤破碎壳体11的顶端连通进料装置1的出料口，所述进料装置1包括进料斗和设置在进料斗内的若干破碎转辊23，所述破碎转辊23为带有破碎齿的转辊结构，所述破碎转辊用于破碎土壤颗粒，所述碎分机构对应设置在进料装置1的下方，所述碎分机构对通过进料装置1后的土壤颗粒进行再次破碎和碎化；

所述碎分机构包括摆动座10、破碎夹板13和双向驱动机构12，所述摆动座10的顶端转动设置在土壤破碎壳体11内，所述摆动座10的转动轴为水平设置，所述摆动座10的底端对称设置有破碎夹板13，两所述破碎夹板的长度方向平行于摆动座的转动轴，两所述破碎夹板13分别设置在摆动座10在摆动方向上的两侧，所述破碎夹板13与摆动方向上的相对的土壤破碎壳体11间距设置且形成土壤颗粒破碎通道15，且所述破碎夹板13与垂直于摆动方向上的土壤破碎壳体11间隙设置，从进料装置1向下流动的土壤颗粒只能经过土壤破碎通道15，并通过两破碎夹板13进行再次的破碎和碎化成更小的土壤颗粒，所述破碎夹板13相对于土壤破碎壳体11的壁体往复式碰撞运动，所述双向驱动机构12设置在摆动座10的下方，且所述双向驱动机构设置在两破碎夹板13之间，所述双向驱动机构12驱动摆动座10摆动。

如附图5至附图7所示，所述双向驱动机构12包括固定座123、驱动机构121、传动机构122和凸轮驱动轮120，所述驱动机构121为电机，所述传动机构122为皮带传动机构，所述固定座123固定设置在摆动座10下方的土壤破碎壳体11上，所述驱动机构121设置在固定座123上方，所述凸轮驱动轮120转动设置在固定座123上，且所述凸轮驱动轮120通过传动机构122与驱动机构121驱动连接，电机工作以驱动凸轮驱动轮120转动，所述凸轮驱动轮120设置在两破碎夹板13之间，且所述凸轮驱动轮120转动状态下可抵接并驱动破碎夹板13向两侧的土壤破碎通道15偏移。

如附图7所示，所述凸轮驱动轮120为完整圆盘状结构的偏心凸轮，且所述凸轮驱动轮转动轴124位于两破碎夹板13自由下垂状态下的中线上，所述凸轮驱动轮120的最大直径小于两破碎夹板13的间距，即当凸轮驱动轮的长轴垂直和将要垂直于两破碎夹板之间的连线时，在该段位移区域内，凸轮驱动轮120与两破碎夹板为不接触的状态，这个过程中，两破碎夹板在摆动座10的惯性作用下回位，而当凸轮驱动轮在继续转动状态下接触破碎夹板13时，会在接触的瞬间与破碎夹板产生一个碰撞作用，增加摆动座的震动能力，同时破碎夹板13与土壤颗粒的碰撞更强烈，更易破碎土壤，且对土壤颗粒的破碎更加细化；所述凸轮驱动轮120的最大偏心半径小于两破碎夹板13中线至土壤破碎壳体11侧壁的距离，所述破碎夹板13底端的破碎部130在极限位置状态下与土壤破碎壳体11间隙设置，该间隙为防止破碎夹板13与土壤破碎壳体11的壁体接触，保证土壤破碎壳体的稳定性。

如附图4所示，所述摆动座10为梯形截面的块状结构，所述摆动座10的小端朝上设置，所述破碎夹板13为板体状结构，且所述破碎夹板13的长度方向沿摆动座10的转轴方向设置，所述破碎夹板13的宽度方向竖向设置，所述破碎夹板13的底端包含击碎部130，所述击碎部130为破碎夹板10的底端向双向驱动机构12的一侧弯折成型，所述摆动座10摆动至一侧状态下，所述击碎部130与土壤破碎壳体的壁体接触或间隙设置。

还包括上、下间距设置在所述土壤破碎壳体11内部的初级筛分机构和次级筛分机构，所述初级筛分机构、次级筛分机构分别设置在碎分机构的上下两侧，所述初级筛分机构和次级筛分机构的结构相同；所述次级筛分机构包括震动筛16、弹性件17、支撑件18和连接线缆14，所述弹性件17为弹簧，连接线缆14为不具有弹性的绳缆，如钢丝绳等，所述震动筛16横置在土壤破碎壳体11内，所述震动筛16通过若干连接线缆14连接于摆动座10上，且若干所述连接线缆116分别位于摆动座10摆动方向上的两侧，所述震动筛16上设置有若干弹性件17，所述弹性件17通过支撑件18支撑设置在土壤破碎壳体11内壁上；所述支撑件18为固定块，其分别设置在土壤破碎壳体的四角，所述震动筛16通过摆动座10的摆动而随之震动。经破碎和预热后的土壤颗粒通过初级筛分机构进行初级筛分，大块的石子等杂物截留在初级筛分机构的震动筛上，并定期清理该杂物，通过初级筛分机构的振动筛的土壤颗粒通过摆动座10两侧的土壤颗粒破碎通道15，通过双向驱动机构12驱动摆动座10水平摆动，并撞击破碎土壤颗粒破碎通道15内的土壤颗粒，进一步的碎化初级筛分后的干燥土壤颗粒；经摆动座10碎化的土壤颗粒落在次级筛分机构的振动筛上进行再次筛分，同时减缓土壤颗粒向下位移的速度，增加土壤颗粒在两个振动筛之间的停留时间；初级筛分机构和次级筛分机构中的震动筛分别通过连接线缆14连接于摆动座10上，通过摆动座10的左右摆动，上下两振动筛在连接线缆14的拉拽作用下频繁震动和抖动，以使土壤颗粒能够通过振动筛。

所述摆动座10的上下两侧分别设置有一组光催化组件，所述摆动座10位于两组光催化组件形成的光催化区域内，所述光催化组件包含若干间距设置的光催化氧化器8，所述光催化氧化器8包括石英玻璃管和设置在石英玻璃管内的紫外灯，所述石英管的内壁涂覆有纳米二氧化钛层，所述土壤破碎壳体11的内壁上、摆动座10的外壁上均设置有光催化结构19，所述光催化结构19为铝制网状结构。在两振动筛之间的区域上设置有若干组光催化组件，两个振动筛之间形成光催化区域，初级筛分机构落下的土壤颗粒呈散落状，土壤中的污染有机物充分被光催化组件氧化分解，同时，从初级筛分机构落下的土壤颗粒落在摆动座10的上部的斜面上，增加了土壤颗粒的位移路径；经过土壤颗粒破碎通道15内后的土壤颗粒被进一步破碎，并落在次级筛分机构中的振动筛上，被再次碎化的土壤颗粒再次经光催化组件进行光催化处理，氧化污染有机物。

所述热脱附装置4包括集热箱体24和设置在集热箱体24内的加热元件21，所述土壤传送装置3为输送机，所述土壤传送装置3穿过集热箱体24，平铺在土壤传送装置3上的土壤颗粒穿过集热箱体24并热脱附有机污染物；所述集热箱体24上设置有若干气体收集管5，所述气体收集管5的一端连通集热箱体24的内腔，且另一端连通气体燃烧装置6。

如附图1和附图3所示，所述气体燃烧装置6包括燃烧炉60，燃烧炉60上包含有空气进气口61和废弃出气口62，废弃出气口62用于排出燃烧后的废气，并经过气体处理装置进行废弃处理，所述预热装置7包括吸热元件22、热传导连接件71和热端散热件72，其中吸热元件、热传导连接件和热端散热件均为铁质材料，用于热量传递，所述吸热元件22设置在所述燃烧炉60内，所述热端散热件72设置在所述进料装置1内，所述吸热元件22通过热传导连接件71与热端散热件72连接设置，位于进料装置和燃烧炉以外的热传导连接上包裹有隔热保温材料9，以减少热量损失，所述热端散热件72预热进料装置1内的土壤颗粒；所述进料装置1内设置有若干破碎转辊23，所述破碎转辊23水平间距设置，所述热端散热件72为板体状结构，且若干所述热端散热件72分别平行设置在两两破碎转辊23之间，所述破碎转辊23翻动的土壤颗粒洒落在热端散热件72上，土壤颗粒在热端散热件72的加热作用下进行预热，同时蒸发土壤中的水分，使土壤颗粒干燥，同时在破碎转辊23的转动下土壤颗粒不断翻动，土壤颗粒中的水分充分蒸发。

一种有机物污染的土壤综合修复方法，包括以下步骤：

s1：待修复的土壤颗粒从进料装置1内进入，并通过破碎转辊23进行破碎处理，细分成碎小的土壤颗粒，土壤颗粒在热端散热件72的加热作用下进行预热，同时蒸发土壤中的水分，使土壤颗粒干燥，同时在破碎转辊23的转动下土壤颗粒不断翻动，土壤颗粒中的水分充分蒸发；

s2：经破碎和预热后的土壤颗粒通过初级筛分机构进行初级筛分，大块的石子等杂物截留在初级筛分机构的震动筛上，并定期清理该杂物，通过初级筛分机构的振动筛的土壤颗粒通过摆动座10两侧的土壤颗粒破碎通道15，通过双向驱动机构12驱动摆动座10水平摆动，并撞击破碎土壤颗粒破碎通道15内的土壤颗粒，进一步的碎化初级筛分后的干燥土壤颗粒；经摆动座10碎化的土壤颗粒落在次级筛分机构的振动筛上进行再次筛分，同时减缓土壤颗粒向下位移的速度，增加土壤颗粒在两个振动筛之间的停留时间；

初级筛分机构和次级筛分机构中的震动筛分别通过连接线缆14连接于摆动座10上，通过摆动座10的左右摆动，上下两振动筛在连接线缆14的拉拽作用下频繁震动和抖动，以使土壤颗粒能够通过振动筛；

s3：在两振动筛之间的区域上设置有若干组光催化组件，两个振动筛之间形成光催化区域，初级筛分机构落下的土壤颗粒呈散落状，土壤中的污染有机物充分被光催化组件氧化分解，同时，从初级筛分机构落下的土壤颗粒落在摆动座10的上部的斜面上，增加了土壤颗粒的位移路径；经过土壤颗粒破碎通道15内后的土壤颗粒被进一步破碎，并落在次级筛分机构中的振动筛上，被再次碎化的土壤颗粒再次经光催化组件进行光催化处理，氧化污染有机物；

s4：通过次级筛分机构的土壤颗粒从土壤破碎壳体11的底端位移至土壤传送装置3上，并向集热箱体24内位移，经过热脱附装置4热脱附污染有机物，在热脱附过程中产生的有机挥发气体通过气体收集管5进入至燃烧炉60内燃烧，燃烧过程中产生的热量加热吸热元件22，吸热元件22上的热量通过热传导连接件71传递至进料装置内的热端散热件72，通过热端散热件72对土壤颗粒预热和干燥。

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。