一种用于治理重金属污染土壤的智能光电传感淋洗系统的制作方法

1.本实用新型属于土壤治理技术，具体涉及一种用于治理重金属污染土壤的智能光电传感淋洗系统。


背景技术：

2.近年来，随着我国经济及工业化的快速发展，工矿企业、农业及生活等方面排放的重金属污染物逐渐增加，土壤重金属污染已经成为制约我国工农业可持续发展的重要因素，对重金属污染环境进行有效治理，对于提高土壤生产力，改善生态环境，保护食品安全，保障人体健康，具有重要的现实意义。
3.土壤修复技术中的土壤淋洗技术是指将可促进土壤污染物溶解或迁移的淋洗剂注入受污染土壤中，从而将污染物从土壤中溶解、分离出来并进行处理的技术。目前土壤淋洗过程中的自动化程度不高，淋洗治理所需的淋洗时间和淋洗次数等参数基本靠人力来控制。因此，使用智能光电传感装置来控制淋洗系统，可增强淋洗系统的智能化。


技术实现要素：

4.本实用新型解决的技术问题是：针对现有土壤淋洗系统存在的自动化程度低的问题，提供一种自动化、智能化的治理重金属污染土壤的淋洗系统。
5.本实用新型采用如下技术方案实现：
6.一种用于治理重金属污染土壤的智能光电传感淋洗系统，包括智能光电控制装置、淋洗行车、淋洗槽、淋洗液储存槽和渗滤液回收单元。
7.所述的智能光电控制装置，包括控制主体，控制主体包括主控制器及与之相连的传感器和数据存储器，所述智能传感器安装在淋洗液储存槽、淋洗槽、淋洗液暂贮槽、渗滤液收集池，传感器收集信息，实现反馈淋洗污染土壤总量、淋洗剂中ph值、淋洗液和渗滤液中有效物质浓度、淋洗槽中淋洗液液位高度、污染土壤浸泡时间等为反馈变量，智能光电控制装置通过信息调节系统下相应控制模式设备做出反应，控制模式包括按键控制、触摸控制、4g网络控制、无线wifi控制的设备控制终端，实现中央智能光电控制。
8.所述的数据存储器可以实现数据交换，该数据存储器分类存储包括污染土壤总量、淋洗剂中ph值、淋洗液和渗滤液中有效物质浓度、淋洗槽中淋洗液液位高度、污染土壤浸泡时间等数据参数范围传感器进行数据采集、数据存储器进行数据存储，智能光电控制装置根据数据信息实现中央智能光电控制。这些数据采集、存储和处理均通过主控制器实现。
9.所述淋洗行车可在淋洗槽上来回移动喷淋，对放置在淋洗槽中的污染土壤进行淋洗，并通过铺设在淋洗槽中的渗滤液收集管导出渗滤液，并流至渗滤液收集池中。
10.所述的淋洗液放置在淋洗液储存槽中，淋洗行车通过泵从淋洗槽中吸取淋洗液进行土壤淋洗。
11.所述渗滤液回收单元包括渗滤液回收槽、压滤机；所述的渗滤液从渗滤液收集池
中通过真空泵抽至渗滤液回收槽中，并通过渗滤液回收槽底部的斜板沉淀池排放底泥，沉淀池底部的底泥出口连接至压滤机，对底泥进行固液分离。
12.上述方案中的淋洗系统中，所述淋洗槽设有与喷淋系统连通的淋洗液暂贮槽，所述淋洗液储存槽通过淋洗液暂贮槽与喷淋系统连通。
13.上述方案中的淋洗系统中，所述喷淋系统包括喷淋泵、喷淋管和喷淋喷头，所述喷淋泵固定在淋洗行车上并随行车一同移动，若干所述喷淋喷头沿淋洗行车的跨度方向布置在淋洗行车上，所述喷淋泵通过喷淋管连接淋洗液暂贮槽及喷淋喷头；所述智能光电控制装置通过传感器收集淋洗污染土壤总量、淋洗剂中ph值、淋洗液和渗滤液中有效物质浓度、淋洗槽中淋洗液液位高度、污染土壤浸泡时间等参数，自动调控淋洗液的总量、淋洗行车的行走速度、淋洗液浸泡土壤时间等，以达到最佳的淋洗效果。
14.上述方案中的淋洗系统中，所述淋洗液暂贮槽布置在淋洗槽一侧，所述喷淋泵入口连接的喷淋管垂悬延伸至淋洗液暂贮槽的液面以下。
15.上述方案中的淋洗系统中，所述渗滤液回收槽罐的沉淀池顶部清液出口与淋洗液储存槽回流连通。
16.上述方案中的淋洗系统中，所述压滤机的底泥出口与底泥收集池连通，渗滤液出口与渗滤液回收槽罐回流连通。
17.上述方案中的淋洗系统中，所述淋洗液储存槽内部存储淋洗液。
18.上述方案中的淋洗系统中，还包括用于向淋洗槽内部供料的土壤破碎初级筛分设备。
19.本实用新型具有如下有益效果：
20.本实用新型通过智能光电控制装置控制淋洗行车进行喷淋，单批次处理量大，可有效控制淋洗剂的使用量、淋洗时间的等参数，提高了修复效率；采用铬降解菌液，对于土壤重金属铬的去除效果能达到较高水平，可以极大地提高修复效果，显著降低土壤中重金属残留量，固液分离后的渗滤液重复回收作为淋洗液，相较采用化学淋洗液，不需要额外再设置针对渗滤液的治理成本，降低了整体治理的成本，根据所选菌液的种类，不仅适用于铬重金属污染土壤的淋洗，同样可以用于其他重金属污染土壤的淋洗修复。
21.综上所述，本实用新型结构简单，适用于污染土壤量大，处理时间短的土壤修复工程项目。
22.以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
附图说明
23.图1为实施例中的一种用于治理重金属污染土壤的智能光电传感淋洗系统整体结构示意图。
24.图2为实施例中的淋洗槽截面示意图。
25.图3为智能光电控制装置结构示意图。
26.图4为智能光电控制装置主控电路图。
27.图5为智能光电控制装置部分其他外围电路，其中图5(a)为数据存贮控制电路，图5(b)为数据输出选择电路。
28.图中标号：11-土壤破碎初级筛分设备，21-淋洗槽，22-淋洗液暂贮槽，23-渗滤液
收集管，24-渗滤液收集池，25-淋洗行车，31-渗滤液回收槽罐，32-压滤机，33-底泥收集池，4-淋洗液储存槽，5-智能光电控制装置，251-减速电机，252-桥式起重机双轮缘车轮组，253-喷淋泵，254-喷淋管，255-喷淋喷头。
具体实施方式
29.实施例
30.参见图1、图2和图3，图示中的针对重金属污染土壤治理的智能光电传感控制淋洗系统为本实用新型的具体实施方案，具体用于金属铬污染的土壤治理，包括土壤破碎初级筛分设备11、淋洗槽21、淋洗液暂贮槽22、渗滤液收集管23、渗滤液收集池24、淋洗行车25、渗滤液回收槽罐31、压滤机32、底泥收集池33、淋洗液储存槽4、智能光电控制装置5以及淋洗行车25上设置的喷淋系统等。图4为智能光电控制装置多路数据处理控制外围电路，包括多路数据处理和控制电路，并行处理选择电路，图5为数据交换电路。
31.喷淋槽21提供淋洗治理过程的主要空间，喷淋槽21内部通过土壤破碎初级筛分设备11铺放待治理的重金属污染土壤，淋洗槽21上方通过淋洗行车25布置可移动的喷淋系统，智能光电控制装置5通过在安装在淋洗液储存槽4、淋洗槽21、淋洗液暂贮槽22、渗滤液收集池24的传感器收集信息，智能控制淋洗过程，喷淋系统对喷淋槽21内部铺放的重金属污染土壤均匀喷洒淋洗液进行喷淋治理，淋洗槽21的底部铺设渗滤液收集管23，对渗透污染土壤治理完成的渗滤液进行收集，并将收集后的渗滤液进行回收处理。
32.土壤破碎初级筛分设备11的出料口与淋洗槽21连通，使用土壤破碎初级筛分设备11，可减少系统处理负荷，方便投料。本实施例中的土壤破碎初级筛分设备11使用allu筛分破碎铲斗，可以将晾干后的污染土壤进行破碎筛分，以减小土壤粒径，并将破碎筛分后的污染土壤转移到淋洗槽21中，其操作简单方便，可移动。
33.本实施例的淋洗槽21设有与喷淋系统连通的淋洗液暂贮槽22，用于淋洗槽21暂存淋洗液，淋洗液储存槽4的出液口通过淋洗液暂贮槽22与喷淋系统连通。淋洗槽21底部设有与渗滤液收集管23连通的渗滤液收集池24，淋洗槽21内部的渗滤液通过渗滤液收集管23统一汇集到渗滤液收集池24中，对淋洗槽21中产生的渗滤液进行集中收集，渗滤液回收槽罐31通过渗滤液收集池24连通，对收集的渗滤液进行统一回收处理。
34.具体如图2所示，淋洗行车25采用桥式起重机的行车结构，两侧通过桥式起重机双轮缘车轮组252移动跨装在淋洗槽21的两侧槽缘顶部，通过减速电机251驱动淋洗行车25自行走移动。喷淋槽21内的喷淋系统包括喷淋泵253、喷淋管254和喷淋喷头255，喷淋泵253固定在淋洗行车25的一侧，其进水口通过喷淋管254连通至淋洗液暂贮槽22，若干喷淋喷头255沿淋洗行车的跨度方向布置在淋洗行车25上，所有的喷淋喷头255通过喷淋管254与喷淋泵253的出水口连通，形成喷淋系统整体，喷淋泵253将淋洗液暂贮槽22内的淋洗液收送到各个喷淋喷头255进行喷洒，整个喷淋系统均随淋洗行车25一同移动。
35.为了保证喷淋泵253能够实时通过喷淋管254抽到淋洗液暂贮槽22内的淋洗液，本实施例将淋洗液暂贮槽22沿淋洗行车的行走方向布置在淋洗槽21靠近喷淋泵253的一侧，喷淋泵253入口连接的喷淋管254垂悬延伸至淋洗液暂贮槽22的液面以下，这样喷淋泵253和喷淋管254一同随淋洗行车移动的过程中，喷淋管254始终在淋洗液暂贮槽22内移动。
36.如图3所示，智能光电控制装置5可通过传感器收集信息，收集污染土壤总量、淋洗
剂中ph值、淋洗液和渗滤液中有效物质浓度、淋洗槽中淋洗液液位高度、污染土壤浸泡时间等参数，自动调控淋洗液的总量、淋洗行车的行走速度、淋洗液浸泡土壤时间等。
37.如图4所示，本实用新型的智能光电控制装置5的主控电路，主要收集传感器的多路数据采集和处理，控制主控芯片可以选用cc2530f256rhat，1、2、3、4脚接地，5、6、7脚分别接header 3x2的p1_5，p1_4,p1_3，10脚接电源，并有电容c12接地滤波。21脚、24脚和电感l1连到一起，l1的另一端接电源，同时21脚、24脚分别通过两个电容c11、c9接地。22脚经电容c10接到晶振y2的2脚，23脚经电容c8接y2的1脚，y2的3脚接地。27脚、28脚、29脚和电感l2连到一起，l2的另一端接电源，同时27脚、28脚分别接电容c6、c7后接地。30脚接电阻r1后接地。31脚接电感l1，l1的另一端接电源，31脚通过电容c3接地。图5为智能光电控制装置部分其他外围电路，其中图5(a)为数据存贮控制电路，图5(b)为数据输出选择电路。
38.再次参见图1，本实施例通过渗滤液回收槽罐31和压滤机32形成对渗滤液进行回收处理的渗滤液回收单元，其中渗滤液回收槽罐31与淋洗槽21底部的渗滤液收集池24连通，淋洗槽21内部完成对重金属污染治理的渗滤液通过渗滤液收集管23进入到渗滤液收集池24内部，再统一收集到渗滤液回收槽罐31内部，渗滤液回收槽罐31内部设置沉淀池，对渗滤液进行沉淀分离，沉淀池底部的底泥出口连接至压滤机32，压滤机32采用板框压滤机，通过压滤对底泥进行固液分离，渗滤液回收槽罐31的沉淀池顶部清液出口与淋洗液储存槽4回流连通，将渗滤液回收槽罐31内部沉淀后的上层清液再次循环作为淋洗液使用。压滤机32的底泥出口与底泥收集池33连通，收集富集重金属后的污泥，滤液出口与渗滤液回收槽罐31回流连通，对压滤产生的滤液进行再次沉淀分离，提高固液分离效果。
39.本实施例主要用于治理铬污染土壤，采用铬降解菌液作为淋洗液，淋洗液存储在淋洗液储存槽4中，并通过智能光电传感器收集信息，通过智能光电控制装置5控制淋洗液的参数，确定达到合适淋洗条件，并根据待修复土壤的量，控制淋洗液进入淋洗液暂存槽22中，再根据淋洗槽中淋洗液液位高度、污染土壤浸泡时间、渗滤液有效物质浓度等参数来控制淋洗行车的喷淋总量、喷淋时间、行走速度以及浸泡时间，以达到淋洗目的。淋洗液和污染土壤的质量比为1:1。
40.将铬污染的土壤投入淋洗槽21内，同时将淋洗液储存槽4内的淋洗液通过管路输入淋洗液暂贮槽22，淋洗行车25上的喷淋系统从淋洗液暂贮槽22中抽取淋洗液，并在淋洗槽21上来回移动对槽内铺放的土壤进行喷淋，淋洗液充分浸淋污染土壤，并将土壤中的重金属铬从土壤中淋洗出形成渗滤液，渗滤液经过渗滤液收集管23流向渗滤液收集池24，然后通过泵将渗滤液从渗滤液收集池24转至渗滤液回收槽罐31中，渗滤液在渗滤液回收槽罐31中经过斜板沉淀及化学沉淀的作用，可生成氢氧化铬沉淀，渗滤液回收槽罐31内底部出口连至压滤机32，对渗滤液回收槽罐底部的底泥进行压滤脱水，实现固液分离，脱水后富集重金属铬的污泥进入污泥收集池33中，压滤的滤液回收至渗滤液回收槽罐31进行再次沉淀，渗滤液回收槽罐31的上清液则连通至淋洗液储存槽4，将渗滤液进行沉淀固液分离后，上清液中的重金属含量大大减少，可以重新用于土壤淋洗，实现淋洗液的循环利用。
41.本实施例运用于湖南省某铬污染场地修复，治理后的土壤中六价铬淋洗去除率高达80％以上，显著降低土壤中金属铬的残留量。
42.本实施例以上的“连通”，可以是通过电路连通、管道连通，也可以是相应料口直接连通，还可以是在空间上不接触，通过倾倒的方式实现物料的接收，具体根据设备以及安装
空间等实际情况进行设计，属于本领域的公知常识。优选地，所有管道均选用高强度管材，同时在管道上设置控制阀门。
43.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。