多功能土壤异位复合修复反应器的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种土壤修复反应器，具体是一种多功能土壤异位复合修复反应器，属于土壤修复设备技术领域。


背景技术：

[0002]
土壤是人类赖以生存的物质基础，土壤污染关系到食品安全、生态安全及人们的健康。改革开放40年来，我国经济社会发展取得了巨大成就，但过度粗放的经济发展方式使得我国环境承受了巨大的压力，污染物排放量一直是高居不下，而土壤作为吸纳污染物的主要载体，其整体质量受到了较大的负面影响。我国土壤污染最严重的就是重金属污染，其次是有机污染。可以说，当前我国的土壤污染比水污染、空气污染的形势更为严峻。
[0003]
由于土壤污染本身的特点，其治理、修复更加困难：一是土壤污染的隐蔽性较强，人体感官通常无法直接感知土壤污染，需要借助于仪器设备采样检测才能了解污染程度。二是土壤污染通常具有滞后性，污染物进入土壤之后，一般有一定的沉积周期，其污染的效果不会立刻显现出来，通常需要 5 ～ 10年才能看出其污染的效果。三是土壤污染具有累积性，污染物进入土壤后，特别是重金属污染，几乎很难分解，长期的积累会加速污染程度。
[0004]
目前，污染土壤的修复技术一般是通过化学、物理和生物等手段，以转移、吸收、降解和转化的形式，降低土壤中污染浓度，或将污染物转化为无害污染物，其中，物理修复技术包括热脱附技术、土壤蒸汽浸提技术、微波加热技术；化学修复技术包括固化技术、淋洗技术、化学氧化—还原技术、光催化降解技术、电动力学修复技术；生物修复技术包括植物修复技术、微生物修复技术、动物修复技术。但是单一的修复手段修复时间比较长，修复效果不好，且修复过程中需要消耗大量的试剂和能源，不利于能源的节约和经济效益的提高，甚至会出现二次污染。


技术实现要素：

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针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种多功能土壤异位复合修复反应器，能够通过光/热催化氧化、固化稳定、化学抑制、淋洗等技术来降解土壤污染物，以满足对不同土壤污染的修复，减少二次污染，省时高效，易于操作。
[0006]
本实用新型一种多功能土壤异位复合修复反应器，包括
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支撑架，其上安装有止推滚轮；
[0008]
筒体，由内筒和外筒组成，内筒前端开设有进料口，该进料口与螺旋进料机相连，内筒后端为出料口；外筒外壁套设有胎环，外筒通过胎环架设在支撑架上的止推滚轮上；
[0009]
加热装置，安装在筒体上，用于给内筒筒壁加热；
[0010]
支架，穿过内筒内部，安装在位于筒体前后两端的第二支撑架之间，用于固定喷淋管或紫外线灯；喷淋管进口端通过计量泵与贮药箱相连，计量泵和贮药箱设置在筒体外部；
[0011]
托料斗，安装在第三支撑架上，位于筒体出料口下方，用于收集修复后的土壤；
[0012]
电机，通过传动装置与筒体相连。
[0013]
进一步，加热装置包括导线、导电环和固定电刷，内筒和外筒之间为空心结构，导线缠绕在内筒外壁，两端分别与导电环电连接，导电环与固定电刷相触碰，导电环和固定电刷均安装在外筒的前后端。
[0014]
优选地，内筒为圆台状，进料口开设在内筒小直径端。
[0015]
驱动装置为电机，安装在筒体前端，传动装置包括大齿轮和小齿轮，大齿轮安装在外筒外壁，小齿轮与大齿轮啮合，小齿轮中心通过电机输出轴与电机相连。
[0016]
进一步，内筒内壁设有凸起的螺旋纹。
[0017]
进一步，内筒内壁喷涂疏水漆。
[0018]
优选地，喷淋管为孔径不同、喷孔密度分布不同、长短不同的多个系列的喷淋管，紫外灯管为波长、亮度可调的不同长度的灯管。
[0019]
优选地，托料斗与水平面的夹角为20-30
°
。
[0020]
进一步，还包括基座，支撑架、第二支撑架、第三支撑架和电机均安装在基座上。
[0021]
与现有技术相比，本实用新型本实用新型的有益效果如下：
[0022]
1）本实用新型采用卧式双筒的形式，外层圆柱筒便于大齿轮的安装、传动及止推滚轮的支撑；内层圆台型筒即内筒，使土壤有向前推进的动力，便于传送；内筒内壁设有凸起的螺旋纹，对筒体内的土壤起到一定的搅动和导流作用，同时有利于土壤与药剂的充分混合；另外，内筒内壁采用耐高温疏水漆喷涂，有效地防止了土壤因含水率过高而粘附在桶壁上，减小了土壤与筒壁之间的摩擦系数，使土壤更易向筒体出料口方向推进；内外双筒的设计既实现了反应器的功用，又减轻了整个反应器的重量，降低了能源的消耗。
[0023]
2）本实用新型加热装置采用涡流原理加热，在内筒外缠绕导线，形成电磁线圈，耗电的95%转化为工作热能，传热效率高；只加热内筒筒壁，减少了不必要的热量损失，消除了加热的惯性现象，升温降温迅速高效，加热无死角，使整体内筒加热均匀，且电磁线圈保持凉爽，延长了电磁线圈的用寿命长。
[0024]
3）本实用新型的进出料口都是敞开式，便于机械控制，同时消除了间歇出料的时间消耗，使得设备可连续运作，提高了设备利用率。
[0025]
4）本实用新型配有孔径不同、孔密度分布不同、长短不同的多个系列的喷淋管，紫外灯管为可调节波长、亮度的不同长度的灯管，以适应多种工艺的需求，喷淋管和紫外灯管可以单独使用也可以组合使用。
[0026]
5）本实用新型实现了通过光/热催化氧化、固化稳定、化学抑制及淋洗技术来修复污染土壤。实际应用时，使用者可根据污染土壤的修复工艺需求进行不同技术的组合使用，相比单一的修复技术，该种复合修复的方式在修复效果方面具有显著提高，在修复过程中使各部分条件达到最优，大大降低了修复难度，减少了修复成本。另外，本实用新型在修复处理工艺较为复杂、需在反应器中停留较长的土壤时，可以采用多个反应器串联的方式，前一个反应器的出料口与后一个反应器的进料口相连，在不改变筒体长度的情况下同时满足各种修复土壤所需的处理工艺的要求，简单高效。
附图说明
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图1为本实用新型整体结构示意图；
[0028]
图2为图1剖面图；
[0029]
图3为图2局部放大结构示意图；
[0030]
图4为本实用新型传动装置中大齿轮和小齿轮连接结构示意图；
[0031]
图5为本实用新型托料斗安装位置示意图。
[0032]
图中：1-螺旋进料机；2-支撑架，3-筒体进料口；4-第二支撑架；5-固定电刷；6-大齿轮；7-胎环；8-筒体；10-托料斗；11-基座；12-止推滚轮；13-导线；14-外筒；15-内筒；16-螺旋纹；17-喷淋管；18-导电环；19-第三支撑架，20-小齿轮；21-电机。
具体实施方式
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下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
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如图所示，本实用新型一种多功能土壤异位复合修复反应器，包括筒体8，螺旋进料机1，托料斗10，支架，加热装置，基座11，以及安装在基座11上的支撑架2、第二支撑架4、第三支撑架19和电机21。
[0035]
支撑架2，设有两个，用于将筒体8支撑在基座11上，支撑架2上安装有止推滚轮12；
[0036]
筒体8由内筒15和外筒14组成，内筒15、外筒14前后端重合在一起，内筒15为圆台状，且内筒15小直径端为筒体8前端，开设有筒体进料口3，大直径端为筒体8后端，为出料口；筒体进料口3与螺旋进料机1相连，实现了连续进料，且不卡料，提高了土壤修复的效率。内筒15、外筒14轴线与地面平行，内筒15筒壁与水平线呈一定的角度，有利于土壤砾石的滑动推进。外筒14外壁套设有胎环7，筒体8通过胎环7水平架设在支撑架2上的止推滚轮12上，胎环7与止推滚轮12相咬合。
[0037]
内筒15内壁设有凸起的螺旋纹16，对土壤进行搅动和导流，土壤在筒体8旋转的同时，在螺旋纹16的作用下进一步推进了土壤向筒体8出料口方向的运动，确保了土壤与药剂在筒体8内充分混合。为减少土壤与内筒15筒壁之间的摩擦系数，内筒15内壁喷涂疏水漆，使土壤更易向筒体8出料口方向推进。
[0038]
内筒15和外筒14之间为空心结构，减少了滚筒的重量，降低电机21的能耗和使用成本。加热装置包括导线13、导电环18和固定电刷5，导线13缠绕在内筒15外壁，两端分别与导电环18电连接，导电环18与固定电刷5相触碰，导电环18和固定电刷5均安装在外筒14的前后端。导线13的使用，用于热催化氧化工艺，固定电刷5接通交变电流后，内筒15的圆周方向产生感应电动势和感应电流，出现涡流现象，内筒15内部利用涡流产生的热量实现加热的功能，耗电的95%转化为工作热能，传热效率高，只加热内筒15筒壁，减少了不必要的热量损失，消除了加热的惯性现象，升温降温迅速高效，加热无死角，使整体内筒15加热均匀，且电磁线圈保持凉爽，延长了电磁线圈的用寿命长。
[0039]
托料斗10安装在第三支撑架19上，位于筒体8出料口下方，用于收集修复后的土壤；托料斗10与水平面呈25
°
的角度，便于修复后的土壤从托料斗10中直接掉落到出料皮带上。
[0040]
电机21安装在筒体8前端，通过传动装置与筒体8相连，传动装置包括大齿轮6和小齿轮20，大齿轮6安装在外筒14外壁，小齿轮20与大齿轮6啮合，小齿轮20中心通过电机21输出轴与电机21相连。电机21工作时，带动小齿20轮旋转，小齿轮20带动大齿轮6旋转，从而带动筒体8旋转，筒体8在旋转时，支撑架2的上的胎环7也随之旋转，止推滚轮12在胎环7的摩擦下旋转，从而实现筒体8在支撑架2上旋转。
[0041]
第二支撑架4位于筒体前后端，支架穿过筒体8安装在两个第二支撑架4之间，用于固定喷淋管17或紫外线灯，拆卸方便。喷淋管17底部间隔分布有喷口，其进口端通过计量泵（图中未显示）与贮药箱（图中未显示）相连，计量泵和贮药箱设置在筒体8外部。计量泵起到对贮药箱中的溶液加压提升和流量控制调节的作用，以控制喷淋的强度。喷淋管17为孔径不同、喷孔密度分布不同、长短不同的多个系列的喷淋管17，紫外灯管为波长、亮度可调的不同长度的灯管。使用者可根据需要选配喷口间距不同、长短不一的喷淋管17，以适应不同土壤修复工艺的需求；可根据土壤污染程度、种类、治理目标、反应速度及转化率等实际情况，采用热水配制喷淋药剂，使其温度达到50-90℃，以提高反应效果。
[0042]
在启动本装置时，需要进行前期准备工作，如事先确定好被修复土壤的修复工艺以及各主要参数，如试剂浓度、试剂量、光照强度、光照时间等，并对上述参数进行调节，调节好后启动本装置，待修复土壤通过螺旋进料机1输送至筒体进料口3，电机21带动筒体8旋转，待修复土壤随筒体8地旋转而不断翻转完成均匀混合，并随着筒体8内壁的倾斜和螺旋纹16的作用而向前运输，同时，计量泵将贮药箱中的试剂送至喷淋管17，喷淋管17开始喷淋相应试剂，或通过紫外线灯照射，完成光催化氧化、淋洗、固化及稳定过程。被修复的土壤到达筒体8出料口后，掉托料斗10中，再从托料斗10中滑落到出料皮带上，随出料皮带传送至下一步工序。
[0043]
使用者可以根据土壤中所含有污染物质的不同，修复工艺所需技术的不同，合理组合，喷淋管17中可以投加不同的药剂、采用不同的喷淋强度完成土壤中不同污染物的去除。同时，对内筒15进行加热满足了部分需热催化处理去除的污染物去除工艺，还可串联使用本装置，完成对污染土壤的修复。
[0044]
实施例：以含砷土壤的复合修复为例阐述具体的操作过程。
[0045]
含砷土壤的修复原理即为通过光催化氧化的方法，将土壤中剧毒的亚砷酸根氧化成砷酸根，之后通过化学抑制剂磷酸二氢盐（磷和砷具有竞争作用）的作用，使土壤中的有效态砷含量升高，通过加入固化稳定剂，使土壤中五价砷形成化学沉淀以达到修复的目的。具体的修复工艺为两级串联，即将第一个反应器的出料口与第二个反应器的螺旋进料机1相连。第一个反应器在喷淋管17的支架上固定紫外灯管和喷淋管17，喷淋管17用于喷淋氧化剂过氧化氢，并调整好紫外灯管的光照强度及氧化剂过氧化氢的浓度和喷淋速率。第二反应器内筒15内部的支架上安装两种喷淋管17，第一种喷淋管17试剂为化学试剂，安装在支架的前半段，即位于筒体8前半部分，第二种喷淋管17试剂为固化稳定剂，安装在支架的后半段，即位于筒体8后半部分。
[0046]
前期准备工作完成后，启动两个反应器，开始进料，通过螺旋进料机1将含砷土壤运送到第一反应器的筒体8内部，旋转筒体8，含砷土壤随筒体8地旋转而不断翻转，同时，内筒15内部的喷淋管17喷淋氧化剂过氧化氢，紫外灯管发光照射，含砷土壤随着内筒15内壁的倾斜和螺旋纹16的作用而向前运输至出料口，并从第二个反应器的螺旋进料机1进入到第二个反应器的筒体8内，土壤随筒体8旋转，并随着内筒15内壁的倾斜和螺旋纹16的作用而向前运输至出料口，在向出料口运输过程中，前半部分被喷淋化学试剂，进行化学抑制作用，使有效态的砷含量升高，后半部分被喷淋管17喷淋固化稳定剂，进行固化稳定过程。
[0047]
当然使用者可根据污染土壤修复的复杂程度，按照需要串联更多的反应器，以满足污染土壤修复的需求。