一种带有相位控制高压气吹散结构的土壤分级装置与方法与流程

本发明属于土壤粒径分级，涉及一种带有相位控制高压气吹散结构的土壤分级装置与方法。

背景技术：

1、在我国，土壤有机物污染、重金属污染较为普遍，常用的异位修复方法为表面活性剂淋洗法、固化稳定化法。表面活性剂淋洗前，土壤将被粉碎机粉碎成粒径分布较均匀的形态，随后装入淋洗舱中，进行表面活性剂喷淋-混合。淋洗后土壤为含水量较高的泥浆，需要对泥浆进行高温脱水，最终得到修复后的土壤样品。固化稳定化方法实际是将土壤中游离态重金属污染物变为络合态，降低重金属污染物的迁移速率及毒性。由于淋洗方法耗费大量水电资源且固化稳定化对土壤的修复效果有限，亟待开发一种复合修复方法。复合方法对轻污染区进行固化稳定化、局部重污染区域进行淋洗，以节约修复成本，同时提升修复效果。土壤粒径的差异对重金属污染物乃至有机污染物的迁移速率有较大影响，为了探究不同土壤粒径对污染物迁移速率的影响，需要对已有土壤进行粒径分级。cn115090523a提供了一种石英砂杂质清除的筛分装置，该装置可以将石英砂纯度大幅提升。此装置虽然可用于粒径筛分，但是主要是一种过滤作用，最终得到的样品为单一纯品，与土壤粒径学研究中“要求区分不同粒径差异土壤”的目的相差较大。cn114260182a提供了一种土壤筛分装置用于xrf的精确分析，该土壤筛分设备的缺陷是体积过大，便携性差且不够精简。装备一体化程度高，难以进行改造以适应特定的场地要求，且装备缺乏自清洁孔道的设备，长期筛分会导致筛分效率下降等问题。目前应用于土壤领域的分级设备较少，且土壤本身由于有机质含量丰富、黏性较大，易堵塞筛孔，使分级设备发生堵网，故需要安装专用的孔道清洁装置。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了提供一种带有相位控制高压气吹散结构的土壤分级装置与方法，以解决现有装置存在的土壤推进效率低、土壤分离效果差、分级自清洁能力不强而易造成筛孔堵网等问题中的至少一个。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明的技术方案之一提供了一种带有相位控制高压气吹散结构的土壤分级装置，包括：

4、分级器筒体，其底部区域加工有密布有筛孔的若干筛分区，沿分级器筒体内的土壤行进方向，所述筛分区上的筛孔孔径依次增大；

5、转动布置在所述分级器筒体内的分级器主轴，其包括连接成一体的主轴空心段与主轴主体；

6、围绕所述分级器主轴固定设置的双螺旋推进板；

7、沿分级器主轴轴向布置的并列空气喷头，其还通过随动供气管与所述主轴空心段固定连接；

8、与所述主轴空心段相连接的压缩空气进气管，其还与外部具有脉冲进气功能的压缩空气设备相连接；

9、以及连接所述主轴主体的主轴驱动轮。

10、进一步的，所述分级器筒体的前端与后端开口处分别设有分级器前盖与分级器后盖。具体的，分级器前盖上半部分设有u型挡板，下端半圆形开口用于卸料。

11、更进一步的，所述分级器前盖上还设有密封旋转接头，该密封旋转接头的两端分别连接所述主轴空心段与所述压缩空气进气管。具体的，分级器前盖可设有直径与密封旋转接头相同的开孔，使得前盖封闭筒体时，主轴空心段能与密封旋转接头连接。

12、更进一步的，所述分级器后盖上还设有所述主轴驱动轮。

13、进一步的，主轴空心段内径与主轴主体一致，外径略大于主轴主体直径，主轴主体外围安装双螺旋推进板。

14、进一步的，所述主轴空心段的侧端设有所述随动供气管，该随动供气管垂直于所述主轴空心段表面延伸后再转向，并形成与所述主轴主体平行的支气管，在支气管的管壁上分布所述并列空气喷头。

15、进一步的，所述分级器筒体由分级器底板和分级器顶板共同组成，其中，所述分级器筒体顶部(即分级器顶板)还设有下料口，下料口优选呈楔形，而所述分级器筒体底部(即分级器底板)则均匀分布有方形开孔，在方形开孔内可拆卸放置有不同目数筛孔的分级筛网，从而形成所述筛分区。

16、更进一步的，沿分级器筒体内的土壤行进方向，所述筛分区分为0.002～0.02mm筛分区、0.02～2mm筛分区与2mm筛分区，具体的，三个筛分区每个分区50～85cm长，其中，0.002～0.02mm筛分区中的筛孔目数分布为500目:363目:270目＝3:1:1，0.02～2mm筛分区的筛孔目数分布为200目:140目:100目:70目＝2:2:1:1，2mm筛分区的筛孔目数分布为50目:30目:12目:4目＝2:2:1:1，且筛孔目数沿土壤推进方向依次减小。

17、进一步的，在分级器筒体的下方还设有正对所述筛分区的接料料斗。

18、进一步的，压缩空气设备的工艺参数如下：设备吹扫压力0.6～0.8mpa；吹扫频率与主轴驱动轮转速相关，主轴驱动轮相位0～179°时，设备关闭。主轴驱动轮相位180～359°时，设备开启；吹扫气体流速20～25m/s。

19、本发明的技术方案之二提供了一种带有相位控制高压气吹散结构的土壤分级方法，其基于如上任一所述的带有相位控制高压气吹散结构的土壤分级装置，该分级方法包括以下步骤：

20、(1)在分级器筒体底部的筛分区上布置沿分级器主轴方向目数递减的筛网；

21、(2)开启主轴驱动轮，使得与主轴驱动轮相连的分级器主轴旋转，同时带动双螺旋推进板、随动供气管与并列空气喷头转动；

22、(3)往分级器筒体内倒入土壤样品，使得土壤样品被双螺栓推进板推动，经分级器筒体底部筛分区的筛网按照粒径分级，实现筛分；

23、(4)在土壤样品筛分过程中，压缩空气进气管采用脉冲式进气，进气时间控制由并列空气喷头的相位决定，当并列空气喷头位于分级器筒体上半区时，压缩空气进气管不进气，当并列空气喷头位于分级器筒体下半区时，压缩空气设备启动，压缩空气进气管进气，经由并列空气喷头向外吹扫高压空气，将筛网上附着的黏性土壤颗粒清除，避免黏性土壤对筛孔产生堵网。

24、本发明的脉冲进气方法，会根据空气喷头所处的相位来控制气体阀门的开启与关闭，确保空气喷头仅在多孔筛网处喷气，避免能源的浪费。此外，脉冲进气相比连续进气，在相同功率下可以增加短时间内的气体流速，提高筛网上附着土壤清除效果与土壤分级效率。

25、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

26、(1)结构精简、易于制造；

27、(2)使用便携、操作简单；

28、(3)土壤分级效率高，不堵网，筛网使用寿命长。

技术特征：

1.一种带有相位控制高压气吹散结构的土壤分级装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种带有相位控制高压气吹散结构的土壤分级装置，其特征在于，所述分级器筒体的前端与后端开口处分别设有分级器前盖与分级器后盖。

3.根据权利要求2所述的一种带有相位控制高压气吹散结构的土壤分级装置，其特征在于，所述分级器前盖上还设有密封旋转接头，该密封旋转接头的两端分别连接所述主轴空心段与所述压缩空气进气管。

4.根据权利要求2所述的一种带有相位控制高压气吹散结构的土壤分级装置，其特征在于，所述分级器后盖上还设有所述主轴驱动轮。

5.根据权利要求1所述的一种带有相位控制高压气吹散结构的土壤分级装置，其特征在于，所述分级器筒体的顶部还设有下料口。

6.根据权利要求1所述的一种带有相位控制高压气吹散结构的土壤分级装置，其特征在于，所述主轴空心段的侧端设有所述随动供气管，该随动供气管垂直于所述主轴空心段表面延伸后再转向，并形成与所述主轴主体平行的支气管，在支气管的管壁上分布所述并列空气喷头。

7.根据权利要求1所述的一种带有相位控制高压气吹散结构的土壤分级装置，其特征在于，所述分级器筒体的底部均匀分布有方形开孔，在方形开孔内可拆卸放置有不同目数筛孔的分级筛网，从而形成所述筛分区。

8.根据权利要求7所述的一种带有相位控制高压气吹散结构的土壤分级装置，其特征在于，沿分级器筒体内的土壤行进方向，所述筛分区分为0.002～0.02mm筛分区、0.02～2mm筛分区与2mm筛分区。

9.根据权利要求1所述的一种带有相位控制高压气吹散结构的土壤分级装置，其特征在于，在分级器筒体的下方还设有正对所述筛分区的接料料斗。

10.一种带有相位控制高压气吹散结构的土壤分级方法，其基于如权利要求1-9任一所述的带有相位控制高压气吹散结构的土壤分级装置，其特征在于，该分级方法包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种带有相位控制高压气吹散结构的土壤分级装置与方法，该装置包括：分级器筒体，其底部区域加工有密布有筛孔的若干筛分区；转动布置在所述分级器筒体内的分级器主轴，其包括连接成一体的主轴空心段与主轴主体；围绕所述分级器主轴固定设置的双螺旋推进板；沿分级器主轴轴向布置的并列空气喷头，其还通过随动供气管与所述主轴空心段固定连接；与所述主轴空心段相连接的压缩空气进气管；以及连接所述主轴主体的主轴驱动轮。与现有技术相比，本发明装置的土壤推进效率高、土壤分离效果好、分级自清洁能力强不易造成筛孔堵网问题、分级装置构造简便利于制造等优点，兼有吹脱有机污染物的功能。

技术研发人员：余锦涛,张长波,轩宇宁,张小沁,马晓宇,谭树波,岑静,李云峰
受保护的技术使用者：上海化工院环境工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12