一种土壤重金属污染修复一体化设备论文和设计-梁凯

全文摘要

本实用新型涉及一种土壤重金属污染修复一体化设备，包括灌溉喷淋系统、重金属捕集系统和循环系统。所述灌溉喷淋系统位于土壤层的上方，包括若干喷头；所述重金属捕集系统位于土壤层的下方，由固定大小的多个捕集箱拼接而成，所述捕集箱内部装有重金属捕集材料；所述循环系统包括第一管道、蓄水池、第二管道和吸水泵，所述第一管道连通重金属捕集系统和蓄水池，所述蓄水池的高度低于重金属捕集系统，所述第二管道连通蓄水池和灌溉喷淋系统，所述吸水泵位于第二管道上。本实用新型的关键点在于能将土壤中的重金属提出来，不是简单固化，处理具有彻底性；同时处理周期短、成本低，处理期间不影响农作物同时耕作的优势。另外，该设备还可重复使用。

主设计要求

1.一种土壤重金属污染修复一体化设备，其特征在于，包括灌溉喷淋系统、重金属捕集系统和循环系统；所述灌溉喷淋系统位于土壤层的上方，包括若干喷头；所述重金属捕集系统位于土壤层的下方，由固定大小的多个捕集箱拼接而成，所述捕集箱内部装有重金属捕集材料；所述循环系统包括第一管道、蓄水池、第二管道和吸水泵，所述第一管道连通重金属捕集系统和蓄水池，所述蓄水池的高度低于重金属捕集系统，所述第二管道连通蓄水池和灌溉喷淋系统，所述吸水泵位于第二管道上。

设计方案

1.一种土壤重金属污染修复一体化设备，其特征在于，包括灌溉喷淋系统、重金属捕集系统和循环系统；

所述灌溉喷淋系统位于土壤层的上方，包括若干喷头；

所述重金属捕集系统位于土壤层的下方，由固定大小的多个捕集箱拼接而成，所述捕集箱内部装有重金属捕集材料；

所述循环系统包括第一管道、蓄水池、第二管道和吸水泵，所述第一管道连通重金属捕集系统和蓄水池，所述蓄水池的高度低于重金属捕集系统，所述第二管道连通蓄水池和灌溉喷淋系统，所述吸水泵位于第二管道上。

2.根据权利要求1所述的土壤重金属污染修复一体化设备，其特征在于，所述喷头包括连接头、主腔体和多个分散腔，所述连接头安装在第二管道上；所述主腔体为球形结构，且与连接头相通；所述分散腔均匀度的设置在主腔体的圆周方向上，且与主腔体相通。

3.根据权利要求2所述的土壤重金属污染修复一体化设备，其特征在于，所述分散腔内还设置有第一分散腔、第二分散腔和第三分散腔。

4.根据权利要求1所述的土壤重金属污染修复一体化设备，其特征在于，所述捕集箱由滤层、箱体和集水槽从上到下组装而成。

5.根据权利要求4所述的土壤重金属污染修复一体化设备，其特征在于，所述滤层由三层组成，从上到下依次为大孔径层、小孔径层和微孔径层。

6.根据权利要求4所述的土壤重金属污染修复一体化设备，其特征在于，所述箱体的一侧设有凹槽，另一侧设有对应的凸起，通过凹槽和凸起的结合可将捕集箱拼接起来。

7.根据权利要求4所述的土壤重金属污染修复一体化设备，其特征在于，所述集水槽为倒立的正四棱台结构，在其底部的一侧设有第一出水口，另一侧设有第二出水口，当捕集箱的箱体通过凹槽和凸起结合在一起时，第一出水口和第二出水口也无缝拼接在一起。

8.根据权利要求7所述的土壤重金属污染修复一体化设备，其特征在于，所述第一出水口处围绕一周形成第一凸出部，在第一凸出部的上下两端端部各设有一L型挡板，两个L型挡板与第一凸出部的上下两端端部活动连接；所述第二出水口处围绕一周形成第二凸出部；所述L型挡板的长度等于第一凸出部和第二凸出部连接后的宽度，使得L型挡板可以卡住第二凸出部。

9.根据权利要求8所述的土壤重金属污染修复一体化设备，其特征在于，在第一凸出部上设有一插板，在第二凸出部上设有一大小对应的插槽，当两出水口拼接在一起的时候，所述插板能够插入插槽中。

10.根据权利要求9所述的土壤重金属污染修复一体化设备，其特征在于，在第一出水口和第二出水口处各设有一密封圈。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种土壤重金属污染修复一体化设备。

背景技术

随着工业化、城市化、农业集约化快速发展和经济持续增长，资源开发利用强度日增，导致了土壤资源受到污染和破坏，严重影响到我国土壤生态系统的生物多样性，食物链的安全。特别是进人土壤的重金属污染物以可溶性与不溶性颗粒存在，如汞、铬、铜、锌、铅、镍、砷等可被植物吸收而得到的富集，影响到我们食物链的安全性。我国重金属污染的土壤面积达2000万hm^{2<\/sup>,占总耕地面积的1\/60。}

重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程，很难靠稀释作用和自净化作用来消除，目前常用的技术，使用化学改良剂可使重金属转为难溶性物质，减少植物对它们的吸收，但不能根治，土壤条件酸碱条件一旦发生改变，这些离子就会活化。其他治理技术也很难达到效果。

重金属污染土壤的修复是一个世界性的难题，同时也是一个较为紧迫的工作。通常采电动修复技术和土壤淋洗技术，电动修复技术是在污染土壤中加上低压直流电场，在低强度直流电的作用下，产生电迁移，电渗析，电泳等作用，使土壤颗粒表层的污染物与土壤发生脱附作用，使其定向迁移，在迁移过程中，污染物得到降解或去除。该方法对有机污染物和重金属都有很好效果。但是其存在的缺点也不容忽视，在阳极和阴极出现酸性和碱性，因此会使土壤也带上酸碱性，影响土质。

土壤淋洗技术作为一种工艺简单、修复效率高的场地污染土壤修复技术，在国外已有成功的工程应用，相关学者也做了不少研究。化学淋洗是指将污染土壤挖掘出来，用水或药剂溶液清洗土壤、去除污染物，再对含有污染物的清洗废水或废液进行处理，洁净土可以回填或运到其他地点回用。现有的装置一般用于现场示范，体积大，由于各装置连接复杂，运输移动较困难，并且由于淋洗和脱水一体的特点，加上土壤本身粘性的特点，处理土壤后容易造成设备清洗困难和后续重复使用过程中的效率降低。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的缺点和不足，提供一种土壤重金属污染修复一体化设备。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种土壤重金属污染修复一体化设备，包括灌溉喷淋系统、重金属捕集系统和循环系统。

所述灌溉喷淋系统位于土壤层的上方，包括若干喷头；

所述重金属捕集系统位于土壤层的下方，由固定大小的多个捕集箱拼接而成，所述捕集箱内部装有重金属捕集材料；

所述循环系统包括第一管道、蓄水池、第二管道和吸水泵，所述第一管道连通重金属捕集系统和蓄水池，所述蓄水池的高度低于重金属捕集系统，所述第二管道连通蓄水池和灌溉喷淋系统，所述吸水泵位于第二管道上。

进一步地，所述喷头包括连接头、主腔体和多个分散腔，所述连接头安装在第二管道上；所述主腔体为球形结构，且与连接头相通；所述分散腔均匀度的设置在主腔体的圆周方向上，且与主腔体相通。

更进一步地，所述分散腔内还设置有第一分散腔、第二分散腔和第三分散腔。

进一步地，所述捕集箱由滤层、箱体和集水槽从上到下组装而成。

进一步地，所述滤水层由三层组成，从上到下依次为大孔径层、小孔径层和微孔径层。

进一步地，所述箱体的一侧设有凹槽，另一侧设有对应的凸起，通过凹槽和凸起的结合将捕集箱拼接起来。

进一步地，所述集水槽为倒立的正四棱台结构，在其底部的一侧设有第一出水口，另一侧设有第二出水口，当捕集箱的箱体通过凹槽和凸起结合在一起时，第一出水口和第二出水口也无缝拼接在一起。

进一步地，所述第一出水口处围绕一周形成第一凸出部，在第一凸出部的上下两端端部各设有一L型挡板，两个L型挡板与第一凸出部的上下两端端部活动连接；所述第二出水口处围绕一周形成第二凸出部；所述L型挡板的长度等于第一凸出部和第二凸出部连接后的宽度，使得L型挡板可以卡住第二凸出部。

进一步地，在第一凸出部上设有一插板，在第二凸出部上设有一插槽，所述插板和插槽的大小对应。

进一步地，在第一出水口和第二出水口处各设有一密封圈。

针对重金属污染的特点，本实用新型的一体化设备能将进入土壤的重金属活化，再将活化的重金属离子捕捉在设备内，达到饱和后，提取更新，重复使用，直到达到土壤环境标准，实现彻底修复。本实用新型的关键点在于能将土壤中的重金属提出来，不是简单固化，处理具有彻底性；同时处理周期短、成本低，处理期间不影响农作物同时耕作的优势。另外，该设备还可重复使用。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是实施例中喷头的结构示意图。

图3是实施例中捕集箱的侧面示意图。

图4是实施例中箱体凹槽的结构示意图。

图5是实施例中箱体凸起的结构示意图。

图6是实施例中集水槽的连接示意图。

主要符号说明：

100喷灌喷淋系统 110喷头 111连接头 112主腔体 113分散腔 114第一分散腔115第二分散腔 116第三分散腔 117外壳

200重金属捕集系统 210捕集箱 230滤层 231大孔径层 232小孔径层 233微孔径层 240箱体 241凹槽 242凸起 250集水槽 251第一出水口 252第一凸出部 253 L型挡板254插板 255第二出水口 256第二凸出部 257插槽

300循环系统 310第一管道 320蓄水池 330第二管道 340吸水泵

具体实施方式

实施例<\/u>

一种土壤重金属污染修复一体化设备，参阅图1，包括灌溉喷淋系统100、重金属捕集系统200和循环系统300。

所述灌溉喷淋系统100位于土壤层的上方，参阅图1，包括若干喷头110。喷头110包括连接头111、主腔体112、分散腔113、第一分散腔114、第二分散腔115、第三分散腔116和外壳117，参阅图2。所述连接头111安装在第二管道330上；所述主腔体112为球形结构，且与连接头111相通；所述分散腔113均匀度的设置在主腔体112的圆周方向上，且与主腔体112相通。外壳117环绕在主腔体112和分散腔113的外侧，在外壳117上设有与分散腔相通且角度不同的第一分散腔114、第二分散腔115和第三分散腔116。

所述重金属捕集系统200位于土壤层的下方，由固定大小的多个捕集箱210拼接而成，所述捕集箱210内部装有重金属捕集材料。在本实施例中，重金属捕集系统中的捕集材料为经过改性活化的海泡石等多个层状硅酸盐配合而成的颗粒。

所述捕集箱210由可拆卸的滤层230、箱体240和集水槽250从上到下组装而成，参阅图3。所述滤层230由三层组成，内部含有为5-8mm聚乙烯球体抗堵滤水材料，从上到下依次为大孔径层231、小孔径层232和微孔径层233。所述箱体240的一侧设有凹槽241，另一侧设有对应的凸起242，通过凹槽241和凸起242的结合将捕集箱210拼接起来，参阅图4和图5。所述集水槽250为倒立的正四棱台结构，在其底部的一侧设有第一出水口251，另一侧设有第二出水口255，在第一出水口251和第二出水口255处各设有一密封圈。

参阅图6，在第一出水口251处围绕一周形成第一凸出部252，在第一凸出部252的上下两端端部各设有一L型挡板253，两个L型挡板253与第一凸出部252的上下两端端部活动连接；所述第二出水口255处围绕一周形成第二凸出部256；所述L型挡板253的长度等于第一凸出部252和第二凸出部256连接后的宽度，使得L型挡板253可以卡住第二凸出部256。在第一凸出部252上设有插板254，在第二凸出部255上设有插槽257，所述插板254和插槽257的大小对应。安装两个管道时，将第一凸出部252上的插板254插入到第二凸出部255上的插槽257中，然后将L型挡板253放下，L型挡板253的短边卡在第二凸出部255的外侧边。拆卸管道时，将L型挡板253掀开，同第二凸出部255相分离，再将插板254脱离出插槽257。

所述循环系统300包括第一管道310、蓄水池320、第二管道330和吸水泵340。所述第一管道310连通所述集水槽250和蓄水池320，所述蓄水池320的高度低于集水槽250的高度。所述第二管道330连通蓄水池320和喷头110，且与喷头110连接处的第二管道330部分位于土壤表面下方。所述吸水泵340位于蓄水池320和喷头110之间的第二管道330上。

本实用新型的原理如下：

本申请的一体化设备使用流程有壤层开挖、设备安装、壤层回填铺设、浇灌淋滤、饱和再生等环节。先挖出需要处理的土壤50-80cm，然后将重金属捕集系统200放入其中，接着将挖出的土壤回填铺平。根据重金属捕集系统200中的吸附材料选择合适的活化剂放入蓄水池320中，在吸水泵340的作用下将活化剂从喷头110喷出。活化剂经土壤层将重金属离子带入重金属捕集箱210中的吸附层，重金属离子被吸附后，活化剂从捕集箱210的集水槽250流出，经重力作用流入蓄水池中，然后在吸水泵340的作用下将活化剂重复利用，形成一个循环系统。

当经过一段时间后，检测到土壤中的重金属离子符合标准时，挖出上层土壤，将重金属捕集系统200搬出，回填土壤。将每个捕集箱210拆开，对其中的吸附材料进行脱附处理，然后可以将捕集箱210组装起来重复使用。

对于中到重度污染的厚80cm土壤层，使用本实施例的一体化设备在15个循环工作日土壤浸出液中重金属离子可以降到0.05mg\/L。针对不同的重金属污染源可以调整相应的活化剂和捕集材料。

本实用新型的一体化设备能将进入土壤的重金属活化，再将活化的重金属离子捕捉在设备内，达到饱和后，提取更新，重复使用，直到达到土壤环境标准，实现彻底修复。本实用新型的关键点在于能将土壤中的重金属提出来，不是简单固化，处理具有彻底性；同时处理周期短、成本低，处理期间不影响农作物同时耕作的优势。另外，该设备还可重复使用。

本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变形不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。

设计图