一种受重金属污染的土壤治理系统及治理方法与流程

本发明涉及治理土壤污染领域，尤其涉及一种受重金属污染的土壤治理系统及治理方法。

背景技术：

向土壤中排入的重金属的量大于土壤的自净能力后就会造成土壤污染。土壤受到重金属污染会使自身结构发生变化，土壤中的微生物活动也会受到抑制，并经过“土壤-植物-人体”或是“土壤-水-人体”最终进入人体内部，达到危害人体健康的程度。我国已经开始重视土壤污染，并采取了一系列的治理措施。

常见的治理土壤污染的方法有热力学修复方法、热解吸修复技术、焚烧法、化学淋洗法等。其中化学淋洗法是指通过化学添加剂清除和降低环境污染的方法。现有的利用化学淋洗法的技术设备多种多样，当时其治理效果却有待进一步提高。现有的化学淋洗分为原位淋洗和异位淋洗，这两种淋洗方法都未曾直接对土壤进行预处理，直接将淋洗液浇灌至受污染的土壤上，或是只经过简单的破碎后再浇灌淋洗液，但是由于土壤水力传导系数的影响，传导系数小的土壤例如粘土很难淋洗充分，因而影响其淋洗效果。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种受重金属污染的土壤治理系统及治理方法，已通过改变土壤的水力传导系数来提高土壤的淋洗效果。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种受重金属污染的土壤治理系统，包括水力传导系数改变区、破碎搅拌装置和若干淋洗脱水装置，所述破碎搅拌装置与水力传导系数改变区相接，若干所述淋洗脱水装置分别于破碎搅拌装置相接；

所述水力传导系数改变区包括水槽层、粗石层、细石层和土壤放置层，所述水槽层、粗石层、细石层和土壤放置层由下至上依次相邻设置，所述水槽层设置有进水管和出水管，所述土壤放置层间隔设置有若干可移动水槽，所述土壤放置层种植有植物。

进一步的，所述可移动水槽包括碎石和网板，所述网板将碎石包覆形成“回”字形，所述可移动水槽的底部设置有防漏水的密封板，所述可移动水槽的顶部可拆卸连接有防护板。

进一步的，所述破碎搅拌装置包括混合箱、驱动装置、若干混合辊、筛分漏斗和至少一个振动筛；若干混合辊与驱动装置连接，且设置于混合箱内部，所述驱动装置与混合箱滑动连接，所述破碎搅拌装置的出料口设置于混合箱的底部，所述筛分漏斗设置于混合箱的下方，每个所述振动筛的出料口均通过传送带与淋洗脱水装置相连。

进一步的，所述混合辊包括第一连接盘和第二连接盘，所述第一连接盘和第二连接盘同轴间隔设置，所述第一连接盘和第二连接盘均与驱动装置连接，所述第一连接盘和第二连接盘之间连接有若干破碎杆，若干所述破碎杆连接于第一连接盘和第二连接盘的圆周面上，且破碎杆与第一连接盘/第二连接盘的轴线呈一定角度设置。

进一步的，所述驱动装置包括连接杆、第一支撑板、第二支撑板、导向轮、传动齿轮和驱动电机，所述第一支撑板和第二支撑板分置于连接杆的两侧，所述第一支撑板和第二支撑板上设置有支撑架，所述连接杆与支撑架旋转连接，所述驱动电机与连接杆的一端驱动连接，且与第一支撑板固定，所述传动齿轮分别固定于连接杆的两端，且设置于第一支撑板与第二支撑板之间，所述导向轮分别转动连接于连接杆的两端，且设置于传动齿轮之间；

所述混合箱两个相对的侧壁设置有导向槽，所述导向轮滑动连接于导向槽中；

设置有导向槽的混合箱侧壁的外侧设置有齿条，所述传动齿轮与齿条配合连接；

所述混合箱的侧壁还设置有滑槽，所述滑槽设置于齿条的下方，所述第二支撑板的一端与滑槽滑动连接。

进一步的，所述破碎搅拌装置的出料口处覆设有第一挡板，所述第一挡板与混合箱滑动连接。

进一步的，所述筛分漏斗的斜面设置有若干筛分孔，所述筛分漏斗的底部设置有排石孔，所述排石孔的底部附设连接有堵板，所述筛分漏斗内旋转连接有搅拌杆。

进一步的，所述淋洗脱水装置包括混合箱、进液出液管、混合辊、驱动装置和若干脱水袋；若干所述脱水袋连接于混合箱下方，所述进液出液管的一端伸入至混合箱中，所述混合辊设置于混合箱中，且与驱动装置连接，所述驱动装置与混合箱滑动连接。

进一步的，所述淋洗脱水装置还包括集液漏斗；所述集液漏斗的底部设置有若干排料口，所述脱水袋的底部连接于集液漏斗的底部，且与排料口相通；所述集液漏斗底部覆设有第二挡板。

一种受重金属污染的土壤治理方法，包括以下步骤：

(s1)将可移动水槽间隔摆放至土壤放置层中，然后将防护板加装至可移动水槽的顶部，随后将待治理的土壤置于土壤放置层中，此时土壤充盈于可移动水槽之间的缝隙；

(s2)去除加装于可移动水槽顶部的防护板，并向水槽层和可移动水槽间注水；

(s3)将植物栽种于土壤放置层上，并经过一定时间的培育，在培育过程中，利用单杯法测定治理土壤的水力传导度；

(s4)将步骤(s3)中的土壤经过传送带转移至破碎搅拌装置中，启动驱动装置，混合辊将置于混合箱中的土壤进行破碎和搅拌，当混合箱中土壤破碎搅拌均匀后，打开第一挡板，混合箱中的土壤落入筛分漏斗中，筛分漏斗的搅拌杆转动，土壤由筛分孔落入下方的振动筛，石块则留在筛分漏斗中，带混合箱中的土壤完全筛分完成后，打开堵板，石块由排石孔排除；

(s5)经过多个振动筛进行筛分后，土壤根据其颗粒直径的大小进入不同的淋洗脱水装置中的混合箱；

(s6)向淋洗脱水装置注入淋洗夜，启动淋洗脱水装置中的驱动装置，混合辊转动将其中的土壤与淋洗夜进行充分混合，随后静置，待淋洗液与土壤进行分层，将上层的清洗液通过进液出液管进行抽离，将下层的泥浆转移至脱水袋中进行初步脱水后进行收集。

本发明的有益效果如下所述：一种受重金属污染的土壤治理系统及治理方法，在进行土壤淋洗前首先对土壤的水力传导系数进行调整，经过调整后的土壤能够受液充分，能够显著的提高淋洗效果；本发明利用植物来调整受污染土壤的水力传导系数，不易造成二次污染；经过振动筛筛分后的土壤按照颗粒的大小进入不同的淋洗脱水装置，根据土壤的颗粒的大小淋入浓度不同的淋洗液，能够在保证淋洗效果的同时，减小淋洗液的耗损，减低土壤治理成本。

附图说明

附图1为发明的结构示意图；

附图2为本发明所述的破碎搅拌装置的结构示意图；

附图3为本发明所述的筛分漏斗的结构示意图；

附图4为本发明所述的混合辊的结构示意图；

附图5为本发明所述的驱动装置与混合箱的结构示意图；

附图6为本发明所述的混合箱的结构剖视图；

附图7为本发明所述的驱动装置的结构示意图；

附图8为本发明所述的淋洗脱水装置的结构示意图；

附图9为本发明所述的集液漏斗的结构示意图；

附图10为本发明所述的水力传导系数改变区的结构剖视图；

附图11为本发明所述的可移动水槽的结构示意图。

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11所述的一种受重金属污染的土壤治理系统，包括水力传导系数改变区1、破碎搅拌装置2和若干淋洗脱水装置3，所述破碎搅拌装置2与水力传导系数改变区1相接，若干所述淋洗脱水装置3分别于破碎搅拌装置2相接；

所述水力传导系数改变区1包括水槽层101、粗石层102、细石层103和土壤放置层104，所述水槽层101、粗石层102、细石层103和土壤放置层104由下至上依次相邻设置，所述水槽层101设置有进水管和出水管，所述土壤放置层104间隔设置有若干可移动水槽105，所述土壤放置层104种植有植物；优选的种植的植株为对金属污染的土壤耐受力较大的植株，具体的可根据土壤中的的污染物进行确定，如主要污染物是镍则采用庭荠属，主要污染物是铜的则采用茼蒿或是滨蒿等，如主要污染物是砷，则需要种植蜈蚣草等。这里需要注意的是，这些植物的主要作用不是吸收污染物，而是通过植物根系改良土壤的水力传导系数，因此所需生长周期大大降低，从而缩短了治理土壤污染的时间。

所述可移动水槽105包括碎石和网板，所述网板将碎石包覆形成“回”字形，栽种的植株终止与回字形的缝隙中以及各个可移动水槽的间隙之中，所述可移动水槽105的底部设置有防漏水的密封板，所述可移动水槽105的顶部可拆卸连接有防护板106。

在放置受污染土壤之前首先摆放可移动水槽，所述可移动水槽是有铁丝网板和碎石组成，摆放移动水槽后，将防护板移动至可移动水槽的顶部后，再放置受污染的土壤，所述防护板能够防止受污染的土壤进入水槽中。随后向可移动水槽和水槽层中排水，种植植物。由于植物根系的向水性，植株的根系能够迅速的向底部的水槽层和旁边的可移动水槽生长，从而加速改善受污染土壤的水力传导系数。当需要将置于土壤放置层中的土壤转移至破碎搅拌装置时，首先要移走可移动水槽。

所述破碎搅拌装置2包括混合箱201、驱动装置202、若干混合辊203、筛分漏斗204和两个一个振动筛205；若干混合辊203与驱动装置202连接，且设置于混合箱201内部，所述驱动装置202与混合箱201滑动连接，所述破碎搅拌装置2的出料口设置于混合箱201的底部，所述筛分漏斗204设置于混合箱201的下方，每个所述振动筛205的出料口均通过传送带4与淋洗脱水装置3相连。两个振动筛上下叠放，一侧均设置有开口连接传送带，以便将振动筛中的土壤传动至淋洗脱水装置中，且上层的振动筛的筛孔直径大于下层的振动筛的筛孔直径。

所述混合辊203包括第一连接盘206和第二连接盘207，所述第一连接盘206和第二连接盘207同轴间隔设置，所述第一连接盘206和第二连接盘207均与驱动装置202连接，所述第一连接盘206和第二连接盘207之间连接有若干破碎杆208，若干所述破碎杆208连接于第一连接盘206和第二连接盘207的圆周面上，且破碎杆208与第一连接盘206/第二连接盘207的轴线呈一定角度设置。所述混合辊兼具搅拌和破碎两种作用，倾斜设置的破碎杆能够降低土壤中较硬的石块对破碎辊的作用，防止轻易的破坏破碎杆。

所述驱动装置202包括连接杆209、第一支撑板210、第二支撑板211、导向轮212、传动齿轮213和驱动电机214，所述第一支撑板210和第二支撑板211分置于连接杆209的两侧，所述第一支撑板210和第二支撑板211上设置有支撑架215，所述连接杆209与支撑架215旋转连接，所述驱动电机214与连接杆209的一端驱动连接，且与第一支撑板210固定，所述传动齿轮213分别固定于连接杆209的两端，且设置于第一支撑板210与第二支撑板211之间，所述导向轮212分别转动连接于连接杆209的两端，且设置于传动齿轮213之间，启动驱动电机，连接杆带动混合辊转动的同时，在传动齿轮和齿条的作用的往复移动，完成对混合箱中的土壤进行搅拌和破碎。

设置有导向槽216的混合箱201侧壁的外侧设置有齿条217，所述传动齿轮213与齿条217配合连接；

同时，为了将防止传动齿轮与齿条传动时发生偏移，所述混合箱201两个相对的侧壁设置有导向槽216，所述导向轮212滑动连接于导向槽216中，对传动齿轮和齿条形成限位，防止齿轮偏转，保证传动的稳定性，放置于混合箱中土壤的最大高度不应超过导向槽，同时为了防止混合辊在破碎和搅拌混合箱中的土壤时，土壤飞溅至导向槽中，在导向槽的两侧设置有柔性刷帘，同时还应及时对落入导向槽其中的土壤进行清理，具体可采用风枪进行吹拂即可；

所述混合箱201的侧壁还设置有滑槽218，所述滑槽218设置于齿条217的下方，所述第二支撑板211的一端插入花草218中，且与滑槽218滑动连接。

所述破碎搅拌装置2的出料口处覆设有第一挡板219，所述第一挡板219与混合箱201滑动连接。

所述筛分漏斗204的斜面设置有若干筛分孔220，所述筛分漏斗204的底部设置有排石孔221，所述排石孔221的底部附设连接有堵板，所述堵板应覆设于排石孔的上方，所述筛分漏斗204内旋转连接有搅拌杆222。

所述淋洗脱水装置3包括混合箱201、进液出液管301、混合辊203、驱动装置202和若干脱水袋302；若干所述脱水袋302连接于混合箱201下方，所述进液出液管301的一端伸入至混合箱201中，所述混合辊203设置于混合箱201中，且与驱动装置202连接，所述驱动装置202与混合箱201滑动连接，所述淋洗装置的混合箱与破碎搅拌装置的混合箱的结构大体相同，唯一不同之处在于在混合箱底部的出料口处覆设有第三挡板，所述第三挡板的两端设置有把手，当需要将混合箱中的土壤排至脱水袋中时，需要将第三挡板移走。所述脱水袋优先采用尼龙布料编织的柔性袋，强度大，过滤效果好。

所述淋洗脱水装置3还包括集液漏斗303；所述集液漏斗303的底部设置有若干排料口304，所述脱水袋302的底部连接于集液漏斗303的底部，且与排料口304相通；所述集液漏斗303底部覆设有第二挡板305。集液漏斗还设置有排液口，由脱水袋臂渗出的淋洗液进入集液漏斗中，并经过排液口排除，而脱水袋中的土壤经过排料口排除收集，还可以有压滤机进行再一步的脱水处理。

一种受重金属污染的土壤治理方法，包括以下步骤：

(s1)将可移动水槽间隔摆放至土壤放置层中，然后将防护板加装至可移动水槽的顶部，随后将待治理的土壤置于土壤放置层中，此时土壤充盈于可移动水槽之间的缝隙；

(s2)去除加装于可移动水槽顶部的防护板，并向水槽层和可移动水槽间注水；

(s3)将植物栽种于土壤放置层上，并经过一定时间的培育，在培育过程中，利用单杯法测定治理土壤的水力传导度；

(s4)将步骤(s3)中的土壤经过传送带转移至破碎搅拌装置中，启动驱动装置，混合辊将置于混合箱中的土壤进行破碎和搅拌，当混合箱中土壤破碎搅拌均匀后，打开第一挡板，混合箱中的土壤落入筛分漏斗中，筛分漏斗的搅拌杆转动，土壤由筛分孔落入下方的振动筛，石块则留在筛分漏斗中，带混合箱中的土壤完全筛分完成后，打开堵板，石块由排石孔排除；

(s5)经过多个振动筛进行筛分后，土壤根据其颗粒直径的大小进入不同的淋洗脱水装置中的混合箱；

(s6)向淋洗脱水装置注入淋洗夜，启动淋洗脱水装置中的驱动装置，混合辊转动将其中的土壤与淋洗夜进行充分混合，随后静置，待淋洗液与土壤进行分层，将上层的清洗液通过进液出液管进行抽离，将下层的泥浆转移至脱水袋中进行初步脱水后进行收集。

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。