一种污染土及废渣的箱式处理设备的制作方法

本申请涉及污染土及废渣处理技术领域，尤其涉及一种污染土及废渣的箱式处理设备。

背景技术：

随着国家工业化发展，生产生活中都受到了工业化发展的影响，特别是环境方面尤为突出。工业废气、废渣、废水严重影响着人们的生活，特别是污染土问题严重影响当地环境，从而得到了广大学者的关注。通常工业中排出的废渣属于二类固体污染物，因为废渣中含有有害离子从而影响着废渣资源化利用，各地方政府都在想办法解决。

通常不同废渣中含有不同的污染物，其中主要包括：有机污染物、无机污染物，其中无机污染物主要包括重金属离子、碱性金属离子和有害阴离子。例如，碱厂排出的碱渣废液含有有害离子氯离子，排入海中或者地下将会对周围产生很大影响，而且碱渣废液ph值较高，一定量的碱渣堆放会严重影响周围植物的生长。目前废渣处理工艺不太成熟，大多数采用堆放形式；现有技术对污染土和废渣的处理大部分是采用加入药剂的方式进行的，但这样处理的效果只能够维持几年，药剂失效后有害的离子还会渗出，再次对环境产生污染，废渣无法实现再次利用。随着环境部门越来越关注废渣处理，简单处理废渣的方式不符合时代发展的需要，故废渣处理将成为国家亟待解决的问题。

污染土及废渣处理问题当中有一个很重要的策略，就是资源化利用，即变废为宝；例如碱渣颗粒较细，渗透系数较小，而且主要物质是碳酸钙，在国家对石灰石开采把控较为严格的今天，碱渣回收再利用使其资源化已成为趋势。

所以最好的办法就是直接去除污染土及废渣中的有害的离子，把污染土及废渣进行资源化利用。同时，污染土或废渣体量较大，处理过程中应考虑操作的便利性，尽量减少工人劳动量，提升效率。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种污染土及废渣的箱式处理设备。

本申请提供了一种污染土及废渣的箱式处理设备，包括：反应箱、用于封堵所述反应箱顶部的顶盖、与所述反应箱底部连通的出料箱，所述顶盖上设有进料管道；所述出料箱内设有物料推送组件，所述出料箱连接有出料管道，出料导管上设有阀门；

所述反应箱的两个相对的侧壁内侧均设有绝缘板，所述绝缘板与对应的侧壁围成沿侧壁方向延伸的空腔，所述绝缘板上开设有仅允许液体通过的开孔；所述空腔内设有与所述反应箱绝缘连接的电极板，所述电极板沿所述侧壁的方向延伸，所述电极板的内外两侧分别形成进液腔体和出液腔体，所述进液腔体在所述电极板的底端处与所述出液腔体连通；所述进液腔体顶端敞开；在所述出液腔体内，所述反应箱的内壁上设有绝缘材料层，所述反应箱的侧壁上设有与所述出液腔体连通的出口；

所述顶盖的顶面上设有阳极电极柱、阳极进液管、阴极电极柱、阴极进液管，所述阳极进液管通过设置在所述顶盖上的进液口与其中一个所述进液腔体连通，所述阳极电极柱的底端与对应的所述电极板相接触；所述阴极进液管通过设置在所述顶盖上的另一个进液口与另一个所述进液腔体连通，所述阴极电极柱的底端与对应的所述电极板相接触；所述阳极电极柱与阴极电极柱均与所述顶盖绝缘连接。

在一些实施例中，所述顶盖的底面上设有两个进液凹槽，两个所述进液凹槽分别与两个所述进液腔体顶端的敞开处相对应；两个所述进液口分别与两个所述进液凹槽连通。

在一些实施例中，所述进液腔体内设有格栅，所述格栅包括多个间隔设置的隔板，所述隔板分别与所述电极板、绝缘板连接。

在一些实施例中，所述出液腔体内设有格栅，所述格栅包括多个间隔设置的隔板，所述隔板分别与所述电极板、绝缘材料层或反应箱内壁连接。

在一些实施例中，所述反应箱的外壁上连接有集液箱，所述集液箱内设有集液腔，所述集液腔与所述反应箱侧壁上的所述出口连通，所述集液腔连接有出液导管。

在一些实施例中，所述出口为水平设置的矩形出液口，所述集液腔为开设在所述集液箱侧壁上的集液凹槽，所述集液凹槽与所述矩形出液口相对。

在一些实施例中，所述集液箱设置在所述反应箱的上部。

在一些实施例中，所述出料箱包括底板和两块侧板，所述底板为底端平滑过渡的v型结构，两块所述侧板连接在所述底板的两端；所述物料推送组件设置在所述出料箱的底部，所述出料管道位于其中一块所述侧板上。

在一些实施例中，所述物料推送组件为螺旋叶片，所述螺旋叶片连接有驱动电机，所述驱动电机安装在所述出料箱侧板的外侧，所述驱动电机的驱动轴穿过所述侧板与所述螺旋叶片连接。

在一些实施例中，所述出料管道与所述驱动电机分别安装在所述出料箱的不同侧板上。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本申请提供的污染土及废渣的箱式处理设备，在反应箱的两个相对的侧壁处分别设置电极板并分别与电源的正负极连接，利用动电技术彻底除去有害离子；无需考虑接线方向，接线操作较方便；绝缘板上的开孔一方面可以将聚集于电极板处的污染物带走，另一方面也可以调谐电场中的电化学环境；液体介质通道内置于反应箱中，不易磕碰，便于运输；反应箱内壁上绝缘材料层的设置彻底避免了反应箱带电现象的发生，反应箱侧壁的材质不受限；进料管道、物料推送组件、出料管道的设置实现了待处理物料的自动添加与自动排出，物料更换速度快，处理效率高；物料推送组件可以搅拌反应箱内的物料，提升有害离子脱离物料的几率，缩短反应时间。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所述污染土及废渣的箱式处理设备的立体图；

图2为本申请实施例所述污染土及废渣的箱式处理设备的侧视半剖图；

图3为本申请实施例所述污染土及废渣的箱式处理设备的俯视图；

图4为图3的a-a向剖视图；

图5为图4中b的局部放大图；

图6为本申请实施例所述顶盖的结构示意图；

图7为本申请实施例所述反应箱的局部结构示意图。

其中，1、阳极电极柱；2、阴极电极柱；3、顶盖；3.1、阳极进液管；3.2、阴极进液管；3.3、进液口；3.4、进液凹槽；4、进料管道；5、反应箱；5.1、绝缘材料层；5.2、电极板；5.3、格栅；5.4、绝缘板；5.5、连通孔；6、进液腔体；7、出液腔体；8、矩形出液口；9、集液箱；9.1、集液腔；10、出液导管；11、出料箱；12、搅拌杆；13、螺旋叶片；14、驱动电机；15、出料管道；16、底座。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面将对本申请的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但本申请还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1至图5所示，本申请提出了一种污染土及废渣的箱式处理设备，包括：反应箱5、用于封堵所述反应箱5顶部的顶盖3、与所述反应箱5底部连通的出料箱11，所述顶盖3上设有进料管道4；所述出料箱11内设有物料推送组件，所述出料箱11连接有出料管道15，出料导管上设有阀门；

所述反应箱5的两个相对的侧壁内侧均设有绝缘板5.4，所述绝缘板5.4与对应的侧壁围成沿侧壁方向延伸的空腔，所述绝缘板5.4上开设有仅允许液体通过的开孔；所述空腔内设有与所述反应箱5绝缘连接的电极板5.2，所述电极板5.2沿所述侧壁的方向延伸，所述电极板5.2的内外两侧分别形成进液腔体6和出液腔体7，所述进液腔体6在所述电极板5.2的底端处与所述出液腔体7连通；所述进液腔体6顶端敞开；在所述出液腔体6内，所述反应箱5的内壁上设有绝缘材料层5.1，所述反应箱5的侧壁上设有与所述出液腔体7连通的出口；

所述顶盖3的顶面上设有阳极电极柱1、阳极进液管3.1、阴极电极柱2、阴极进液管3.2，所述阳极进液管3.1通过设置在所述顶盖3上的进液口3.3与其中一个所述进液腔体6连通，所述阳极电极柱1的底端与对应的所述电极板5.2相接触；所述阴极进液管3.2通过设置在所述顶盖3上的另一个进液口3.3与另一个所述进液腔体6连通，所述阴极电极柱2的底端与对应的所述电极板5.2相接触；所述阳极电极柱1与阴极电极柱2均与所述顶盖3绝缘连接。

具体来说，如图2和图4所示，反应箱5的内部空间作为污染土或废渣等这些待处理物料的反应空间，污染土或废渣都是流塑态，顶盖3上的进料管道4用于添加待处理物料，处理后的物料在物料推送组件的驱动下经出料管道15送出，阀门关闭则可以阻止物料自行流出。将物料输送单元与进料管道4连接后，上述结构就可以实现待处理物料的自动添加与自动排走，无需人工搬运物料，处理效率提升，人工成本降低。

在反应箱5的两个相对面上分别设置电极板5.2，将直流电源的正负极分别接在阳极电极柱1与阴极电极柱2上，就可以在反应箱5内形成直流电场，带正电荷的有害离子会向接负极的电极板5.2方向汇聚，带负电荷的有害离子会向接正极的电极板5.2方向汇聚，实现利用动电技术彻底去除污染土或废渣中有害离子的目的；无论待处理物料中有害离子的电性如何，不同电性的有害离子会自动向两个电性相反的电极板5.2方向移动，因此无需考虑接线方向，接线操作较方便。电极板5.2内侧与绝缘板5.4围成进液腔体6，电极板5.2外侧与反应箱5内壁围成出液腔体7，经阳极进液管3.1或阴极进液管3.2通入的液体介质首先进入进液腔体6，然后经电极板5.2底端的连通孔5.5进入出液腔体7并排出；绝缘板5.4上开孔仅允许液体通过，有害离子可以通过绝缘板5.4进入进液腔体6内与进液腔体6中的液体介质混合被带走，携带有害离子的液体介质最终经出液腔体7排出，实现有害离子与物料的彻底分离。

反应箱5内壁涂覆绝缘材料层5.1，反应箱5不带电，有效避免了漏电现象的发生，因此反应箱5的外壁仍然可以采用钢材等金属材料，从而保证整个反应箱5的强度与承压能力。由于整个设备为箱式结构，整体竖向设置，因此一般选择在出料箱11或反应箱5上连接底座16的方式实现稳固安装，底座16一般由三根以上的立柱构成，图1所示底座16就是由四根立柱构成的。阀门主要负责开闭以及调节开度，因此一般选择蝶形阀门安装在出料管道15上。出料管道15可根据实际情况设置一个或多个。

所施加直流电场，电压为40v～300v，正负极电压梯度为0.3v/cm～3v/cm；所施加的电压可以是持续稳定的电压，也可以是间歇供给的电压。可以是整个过程采用一种供电方式，也可以在不同阶段采用不同的供电方式。根据污染土及废渣物理化学性质经现场试验由设计确定。

本申请处理的废渣是颗粒粒径符合中华人民共和国国家标准gb/t50145中对细粒土的规定的、渗透系数低于10^-4cm/s的、流态或流塑态或软塑态的含有污染物的细颗粒散体。所含污染物可以是有机污染物，包括但不限于以下的一种或多种：汽油、柴油，pah多环芳香烃，嵌二萘、石碳酸、五氯苯酚、石油烃、菲、tce三氯乙烯，十五碳二元酸、pec氯化聚乙烯、染料、六氯丁二烯、btex苯系物，苯、甲苯、乙烯、二甲苯等；所含污染物也可以是无机污染物，包括但不限于以下的一种或多种：铅、铬、镉、钴、铯、铜、汞、镍、镁、钼、锌、铀、钍、镭、锶、锑等重金属、卤化物、砷、磷、磷酸盐、硝酸盐、氟。

阳极进液管3.1或阴极进液管3.2注入的液体可以是水；也可以是用公知的酸构成的溶液，公知的酸包括但不限于乙酸、柠檬酸等有机酸，盐酸、硫酸等无机酸，用于调整待处理物料液体的ph值；也可以是用公知的碱构成的溶液，公知的碱包括但不限于氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化铵等，以及小苏打等碱式盐，用于调整电极中液体的ph值；也可以是加入了公知的表面活性剂、络合物和螯合物、dtpa、dcyta乙酸等材料的溶液，用于和污染物结合使之易于随液体移动。表面活性剂包括但不限于sds十二烷基硫酸钠等阴离子型表面活性剂、dah十二烷基次氯酸氨等阳离子型表面活性剂，以及bril30聚氧化乙烯等非离子型表面活性剂；螯合物包括但不限于羟丙基-β-环糊精、氢氧化铵、edta乙二胺四醋酸、nta次氮基三乙酸(脂)；egta指的是：乙二醇双四乙酸、四乙酸、乙二醇双醚四乙酸等。例如：将sds十二烷基硫酸钠溶液注入其中一个进液腔体6，对应的电极板5.2连接阴极，可用于含柴油的废渣的除污；将羟丙基-β-环糊精注入其中一个进液腔体6，对应的电极板5.2连接阴极，可用于含菲废渣的除污；将包含表面活性剂十二烷基硫酸盐的液体注入其中一个进液腔体6，对应的电极板5.2连接阳极则可以清除废渣中的六氯丁二烯。

阳极进液管3.1与阴极进液管3.2的管径、压力、供液量经试验由设计确定，可根据污染土及废渣中离子浓度含量及设计给出的指标调整液体量。

本申请提供的污染土及废渣的箱式处理设备，在反应箱5的两个相对的侧壁处分别设置电极板5.2并分别与电源的正负极连接，可以利用动电技术彻底除去待处理物料中的有害离子；无论待处理物料中有害离子的电性如何，不同电性的有害离子会自动向两个电性相反的电极板5.2方向移动，因此无需考虑接线方向，接线操作较方便；绝缘板5.4上的开孔除了可以让有害离子进入进液腔体6之外，进液腔体6中的液体介质也可以进入物料中，一方面可以将聚集于电极板5.2处的污染物带走，另一方面也可以调谐电场中的电化学环境；在反应箱5内形成进液腔体6与出液腔体7供液体介质流动，液体介质通道内置于反应箱5中，不易磕碰，便于运输；反应箱5内壁上绝缘材料层5.1的设置彻底避免了反应箱5带电现象的发生，反应箱5的侧壁仍可采用强度较高、成本较低的钢材等金属结构，反应箱5侧壁的材质不受限；进料管道4、物料推送组件、出料管道15的设置实现了待处理物料的自动添加与自动排出，物料更换速度快，处理效率高；物料推送组件还可以用来搅拌反应箱5内的物料，提升有害离子脱离物料的几率，缩短反应时间。

在一些实施例中，所述顶盖3的底面上设有两个进液凹槽3.4，两个所述进液凹槽3.4分别与两个所述进液腔体6顶端的敞开处相对应；两个所述进液口3.3分别与两个所述进液凹槽3.4连通。

具体来说，如图4和图6所示，由于进液腔体6是沿着反应箱5的侧壁直线延伸的，进液腔体6顶端开口较大，

反应箱5顶部敞开，与顶盖3配合后实现封闭，顶盖3底面上的进液凹槽3.4与反应箱5的内进液腔体6对应，顶盖3安装后进液凹槽3.4与进液腔体6连通，阳极进液管3.1或阴极进液管3.2内的液体介质经进液口3.3、进液凹槽3.4进入进液腔体6，实现液体介质的输入。进液凹槽3.4设置在顶盖3上的方案对反应箱5本身的改动较小，方便制造；进液凹槽3.4与进液腔体6开口大小相当，进液口3.3进来的液体在进液凹槽3.4内分散开后从各处进入进液腔体6，液体介质分布均匀，对顶盖3与反应箱5对接处的缝隙产生的压力较小，降低了顶盖3与反应箱5之间的密封性要求，方便操作。

在一些实施例中，所述进液腔体6内设有格栅5.3，所述格栅5.3包括多个间隔设置的隔板，所述隔板分别与所述电极板5.2、绝缘板5.4连接。

具体来说，如图3、图4、图7所示，结合图3的剖面线轨迹可知，图4右侧切割界限经过隔板，图4左侧切割界限经过进液腔体6，因此图4中左右两处截面结构不同。格栅5.3可以实现绝缘板5.4与电极板5.2的稳固连接；同时，格栅5.3也可以防止进液腔体6内的液体过度波动，液体只能顺着相邻两个隔板之间的区域流向电极板5.2底端；因此隔板可以竖直设置，也可以呈螺旋状分布，只要保证相邻隔板彼此不接触，就不会影响液体流动。

在一些实施例中，所述出液腔体7内设有格栅5.3，所述格栅5.3包括多个间隔设置的隔板，所述隔板分别与所述电极板5.2、绝缘材料层5.1或反应箱5内壁连接。

具体来说，电极板5.2可以通过两端与反应箱5的其余侧壁连接；出液腔体7中也设置格栅5.3，隔板一边与电极板5.2连接，另一端可以直接与绝缘材料层5.1连接，也可以与反应箱5内壁连接后再涂覆绝缘材料层5.1；如论如何连接，都可以增强电极板5.2安装的稳定性，防止电极板5.2直接与反应箱5侧壁接触而影响液体流动；另外在出液腔体7内设置格栅5.3后，出液腔体7内液体流动也更加稳定，不会导致有害离子倒灌至物料内，保证处理效果与处理效率。

在一些实施例中，所述反应箱5的外壁上连接有集液箱9，所述集液箱9内设有集液腔9.1，所述集液腔9.1与所述反应箱5侧壁上的所述出口连通，所述集液腔9.1连接有出液导管10。

具体来说，如图1、图3、图4、图7所示，出液腔体7中的液体经反应箱5侧壁上的出口排出后，立即进入集液箱9的集液腔9.1内，收集后经出液导管10排走；出液导管10设置在集液箱9端部，方便液体在集液腔9.1内汇聚后进入出液导管10，提升液体排出的速度。

在一些实施例中，所述出口为水平设置的矩形出液口8，所述集液腔9.1为开设在所述集液箱9侧壁上的集液凹槽，所述集液凹槽与所述矩形出液口8相对。

具体来说，结合前面提到的出液腔体7内设置格栅5.3的结构，可以理解如果不设置矩形出口，而是只在反应箱5侧壁上开一个小口排液，那些被隔板遮挡的液体会受到阻碍，不利于液体排出；因此设置了矩形出液口8，让所有被隔板分隔出的区域都能与矩形出液口8连通，且连通处位于同一水平面内，各处液体流动阻力相同，有利于液体排出；集液腔9.1设置为与矩形出液口8相对应的集液凹槽，方便液体快速进入集液凹槽，液体排出所受到的阻力更小。

在一些实施例中，所述集液箱9设置在所述反应箱5的上部。

具体来说，集液箱9的高度可以影响进液腔体6内液面的高度，为使得进液腔体6内液面足够高，提升物料处理效果，优选将集液箱9设置在反应箱5的上部，优选设置在靠近反应箱5顶端的位置。

在一些实施例中，所述出料箱11包括底板和两块侧板，所述底板为底端平滑过渡的v型结构，两块所述侧板连接在所述底板的两端；所述物料推送组件设置在所述出料箱11的底部，所述出料管道15位于其中一块所述侧板上。

具体来说，如图1和图4所示，底端平滑过渡的v型结构底板有利于物料汇聚，再将物料推送组件设置在出料箱11的底部，可以有效提升物料推送效率，避免出现死角；物料推送到侧板处后可以经侧板上的出料管道15排出。由于物料为流塑态，出料管道15上的阀门关闭后，即使物料推送组件工作，物料也无法排出，反倒可以起到搅拌物料的效果，有利于有害离子迁移，提升物料处理效率。

在一些实施例中，所述物料推送组件为螺旋叶片13，所述螺旋叶片13连接有驱动电机14，所述驱动电机14安装在所述出料箱11侧板的外侧，所述驱动电机14的驱动轴穿过所述侧板与所述螺旋叶片13连接。

具体来说，如图2至图4所示，搅拌杆12与驱动电机14输出轴连接，螺旋叶片13安装在搅拌杆12上，搅拌杆12沿着出料箱11底板低端的凹槽设置，搅拌杆12两端与两块侧板相对，驱动电机14带动螺旋叶片13转动后可将物料向设置出料管道15的侧板处推送，出料箱11无死角。

在一些实施例中，所述出料管道15与所述驱动电机14分别安装在所述出料箱11的不同侧板上。

具体来说，就是将驱动电机14安装在出料箱11的其中一块侧板上，出料管道15设置在另一块侧板上，驱动电机14与出料管道15互不影响，出料管道15孔径可以更大，驱动电机14安装不受影响，螺旋叶片13与底板的间距也可以更小，物料推送效果更好。

下面举一个具体的实施例以便进一步理解本申请的工作原理和操作方法：

某电镀厂生产线排出的污染土：粒径分布为50％<13μm，98％<25μm；ph＝5.2，渗透系数1.2×10^-8cm/s，含水率220％。污染物含量：cr1464mg/kg，cu1088mg/kg，ni1342mg/kg，zn344mg/kg。拟将污染物清除之后堆筑成景观山。

施工方法：

(1)将流塑态污染土导入反应箱5中，反应箱5由钢材制作，内部贴敷绝缘材料层5.1，其中电极板5.2的材料均为不锈钢。

(2)连接电源线接通直流电源，形成直流电场，调节电阻，改变电流大小，电流控制在0.5a。

(3)采用恒定电场，正负电极之间的电压梯度为2.3v/cm，同时通过阳极进液管3.1滴注氢氧化钠使接正极的电极板5.2处的液体保持在ph＝3.4左右，通过阴极进液管3.2滴注0.5％醋酸使接负极的电极板5.2处的液体保持在ph＝6.5左右。两电极供水量均为能够使水流保持连续的细流即可。开始污染土除污过程。

(4)经间歇式试验确定，电极接通2天后，流塑态污染土中各目标离子浓度均满足设计目标，关闭供水源。电极接通3天后，污染土含水率也达到设计要求，关闭电源。

(5)打开蝶形阀门，并打开驱动电机14带动搅拌杆12和螺旋叶片13转动，推动处理后的物料向出料导管移动，最后排出。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。