一種去除重金屬鉛的土壤修復(fù)裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種去除土壤中重金屬鉛的土壤修復(fù)裝置。該系統(tǒng)包括原土料斗、鼓風(fēng)分選機(jī)、振動篩分機(jī)、磁力篩分機(jī)、研磨粉碎機(jī)、生物發(fā)酵?鉛鹽化反應(yīng)器、調(diào)節(jié)式噴淋塔、電熱鼓風(fēng)烘干機(jī)、修復(fù)土壤儲倉等。本裝置創(chuàng)造性的利用了氧化葡萄桿菌的生物發(fā)酵特性，在D?山梨醇和土壤中固有的各類營養(yǎng)成分的參與下，氧化葡萄桿菌內(nèi)部發(fā)生內(nèi)酯化反應(yīng)，最終發(fā)酵產(chǎn)出L?抗壞血酸，再利用L?抗壞血酸能夠與重金屬鉛結(jié)合，生成無毒且密度顯著大于土壤顆粒的無機(jī)鹽類，并通過振動分選操作從土壤中予以分離去除。同時，利用D?山梨醇參與生物發(fā)酵反應(yīng)所產(chǎn)出的L?抗壞血酸，其成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于直接向土壤中添加L?抗壞血酸，可大大降低土壤修復(fù)處理的物料成本。
【專利說明】
一種去除重金屬鉛的土壤修復(fù)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種去除土壤中重金屬鉛的土壤修復(fù)裝置，屬于環(huán)境保護(hù)中的土壤修復(fù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球人口的增長和工業(yè)化進(jìn)程的加快，土壤與環(huán)境的保護(hù)以及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展以成為當(dāng)今世界人類面臨的重要課題。重金屬是主要的土壤無機(jī)污染物，重金屬的污染是不可逆轉(zhuǎn)的。在過去二十多年中，人們已就經(jīng)過不同途徑引入的重金屬對土壤生態(tài)環(huán)境的污染進(jìn)行了廣泛的研究。
[0003]鉛是自然界常見的重金屬元素之一，同時也是重要的污染重金屬元素之一。鉛是人類、動物、植物的非必需元素，土壤中的鉛分為自然來源和人為來源，前者主要來自礦物和巖石中的本底值，后者主要來源于大氣降塵、污泥、城市垃圾的土地利用以及采礦和金屬加工業(yè)等。土壤是植物吸收鉛的主要媒介，當(dāng)土壤遭受鉛污染后，植物就有可能吸收較多的鉛，甚至超積累吸收;直接使用城市工業(yè)廢水進(jìn)行農(nóng)田灌溉也能將大量的鉛帶入土壤中；鉛礦開采、冶煉以及一些殺蟲劑的使用都會導(dǎo)致鉛在土壤中的積累。
[0004]現(xiàn)有的鉛污染土壤治理修復(fù)技術(shù)主要包括穩(wěn)定固化法、物理方法和生物修復(fù)法三種方法。
[0005](I)穩(wěn)定固化法:此法通過向土壤中有針對性的投加重金屬穩(wěn)化劑，利用穩(wěn)化劑對重金屬的吸附、氧化還原、拮抗或沉淀作用，降低重金屬的生物有效性，使重金屬顆粒礦化，失去與外界反應(yīng)的條件，從而降低土壤重金屬的濃度。此法對土壤進(jìn)行原位修復(fù)，節(jié)約了搬運(yùn)費(fèi)用和儲存場地費(fèi)用，環(huán)境污染小，是目前消除土壤重金屬污染的有效方法。但是，該方法需向土壤中投加大量化學(xué)藥劑，會產(chǎn)生很高的物料消耗成本，同時，還向土壤中引入了大量化學(xué)物質(zhì)，會對土壤生態(tài)環(huán)境造成不可逆的影響。
[0006](2)物理方法:物理方法是利用重金屬鉛在土壤中的迀移速度比較慢的特點(diǎn)，將含有重金屬鉛的土壤轉(zhuǎn)移出去的一種修復(fù)技術(shù)，主要包括換土法和客土翻土法。物理方法雖然具有技術(shù)路線簡單、適用性廣泛等優(yōu)點(diǎn)，但是其實(shí)施成本很高，而且，經(jīng)置換出的土壤，其鉛污染依舊存在，還需要耗費(fèi)更多的人力、物力和財力來對其進(jìn)行無害化處理。
[0007](3)生物方法:主要以植物修復(fù)法為代表。植物修復(fù)法是利用植物及其根系圈微生物體系的吸收、揮發(fā)、轉(zhuǎn)化和降解的作用機(jī)制，來清除環(huán)境中污染物質(zhì)的一項(xiàng)新興的污染治理技術(shù)，它以費(fèi)用低、不破壞場地結(jié)構(gòu)、凈化環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)成為修復(fù)鉛污染土壤的熱門技術(shù)。具體來說，利用植物本身特有的污染物轉(zhuǎn)化特性，通過氧化、還原或水解作用，使污染物得以降解和脫毒的能力，利用植物根系圈特殊的生態(tài)條件，加速土壤微生物的生長，顯著提高根系圈微環(huán)境中微生物的生物量和潛能，從而提高對土壤中有機(jī)污染物的分解作用的能力。但是，可供利用的植物種類很少，所以就造成了治理的局限性。
[0008]目前，現(xiàn)有的土壤重金屬鉛污染治理技術(shù)普遍存在成本高、效率低、生態(tài)影響嚴(yán)重、技術(shù)局限性大等不足。因此，有必要擺脫現(xiàn)有的技術(shù)思路，開辟出治理土壤中重金屬鉛污染，實(shí)現(xiàn)土壤修復(fù)的新途徑，進(jìn)而開發(fā)一種全新形式的去除土壤中重金屬鉛的土壤修復(fù)技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種去除土壤中重金屬鉛的土壤修復(fù)裝置，該裝置包括原土料斗、鼓風(fēng)分選機(jī)、振動篩分機(jī)、磁力篩分機(jī)、研磨粉碎機(jī)、生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器、調(diào)節(jié)式噴淋塔、電熱鼓風(fēng)烘干機(jī)、修復(fù)土壤儲倉等;其中，待修復(fù)的含有重金屬鉛的土壤集中儲存于原土料斗中，原土料斗中的待修復(fù)土壤通過螺旋提升輸送機(jī)輸送至鼓風(fēng)分選機(jī)，鼓風(fēng)分選機(jī)的出口通過傳送帶連接振動篩分機(jī)，振動篩分機(jī)的出口通過傳送帶連接磁力篩分機(jī)，磁力篩分機(jī)的出口通過傳送帶連接研磨粉碎機(jī)，研磨粉碎機(jī)的出口通過傳送帶連接生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器，生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器的出料口通過傳送帶連接調(diào)節(jié)式噴淋塔，調(diào)節(jié)式噴淋塔的出口通過傳送帶連接電熱鼓風(fēng)烘干機(jī)，電熱鼓風(fēng)烘干機(jī)的出口通過傳送帶連接修復(fù)土壤儲倉，經(jīng)修復(fù)后的土壤外運(yùn)再利用，同時從生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器的廢渣排口排出的含有重金屬鉛的廢渣經(jīng)集中回收后進(jìn)行鉛的再提煉。
[0010]其中，生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器左上部設(shè)有土壤進(jìn)料口，左下部設(shè)有土壤出料口，右下部設(shè)有廢渣排口，反應(yīng)器中部安裝有生物發(fā)酵倉，并通過傳送帶與土壤進(jìn)料口相連接，反應(yīng)器頂部通過固定支架安裝有一支攪拌槳葉和兩支霧化噴頭，攪拌槳葉伸入生物發(fā)酵倉中部，而霧化噴頭位于生物發(fā)酵倉上方，生物發(fā)酵倉底部并排安裝有4部電加熱裝置，生物發(fā)酵倉下方出口處安裝有一支旋轉(zhuǎn)輸送槳葉，反應(yīng)器底部設(shè)有一套振動分選床，其左、右兩側(cè)分別通過傳送帶連接至土壤出料口和廢渣排口。
[0011 ]進(jìn)一步，生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器的內(nèi)部容積為320m3，其中，生物發(fā)酵倉的有效容積為125m3，土壤平均停留發(fā)酵時間為180min。
[0012]進(jìn)一步，生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器的攪拌槳葉的工作電壓為380V，旋轉(zhuǎn)攪拌速度為5轉(zhuǎn)/min，其霧化噴頭的工作電壓為15V，能夠產(chǎn)生直徑約為15μπι的霧化液滴，工作壓力范圍為I5?50kg。
[0013]進(jìn)一步，生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器的電加熱裝置的工作電壓為380V，加熱溫度范圍為 28?40 °C。
[0014]進(jìn)一步，生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器的振動分選床的工作電壓為380V，振動斜面角度精確固定為17.2°，振動頻率為35.5Hz。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
(I)本裝置擺脫了現(xiàn)有的重金屬鉛污染土壤修復(fù)處理工藝，創(chuàng)造性的利用了氧化葡萄桿菌能夠通過生物發(fā)酵過程產(chǎn)生L-抗壞血酸即維生素C的特性，同時還利用了 L-抗壞血酸能夠與重金屬鉛結(jié)合，并生成難溶于水且無毒的鹽類的反應(yīng)，并最終通過振動分選操作從土壤中予以分離去除，該方法對土壤中重金屬鉛的選擇性很強(qiáng)，是非常有針對性的處理方法，其處理效率可達(dá)99.8%。
[0016](2)本裝置所使用的氧化葡萄桿菌和D-山梨醇、以及生物發(fā)酵過程所產(chǎn)出的L-抗壞血酸均對人體和環(huán)境無害，且反應(yīng)生成的含鉛無機(jī)鹽類全部經(jīng)過回收提煉再利用，不會排放至環(huán)境中。因此，本方法是一種無公害的凈化處理方法。
[0017](3)本裝置在使用氧化葡萄桿菌和D-山梨醇這兩種處理物料的同時，還最大限度的利用了土壤中固有的各類營養(yǎng)成分，最大限度的節(jié)省了處理物料成本，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。
[0018](4)本裝置原理簡單易行，設(shè)計施工成本較低，并且處理效果較好，運(yùn)行維護(hù)成本很低，有利于大范圍推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的設(shè)備示意圖。
[0020]圖中:1-原土料斗、2-鼓風(fēng)分選機(jī)、3-振動篩分機(jī)、4-磁力篩分機(jī)、5-研磨粉碎機(jī)、6-生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器、7-調(diào)節(jié)式噴淋塔、8-電熱鼓風(fēng)烘干機(jī)、9-修復(fù)土壤儲倉
圖2是生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器的示意圖。
[0021]61-土壤進(jìn)料口、62-生物發(fā)酵倉、63-攪拌槳葉、64-霧化噴頭、65-電加熱裝置、66-旋轉(zhuǎn)輸送槳葉、67-振動分選床、68-土壤出料口、69-廢渣排口。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1所示的去除土壤中重金屬鉛的土壤修復(fù)裝置，該裝置包括1-原土料斗、2-鼓風(fēng)分選機(jī)、3-振動篩分機(jī)、4-磁力篩分機(jī)、5-研磨粉碎機(jī)、6-生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器、7-調(diào)節(jié)式噴淋塔、8-電熱鼓風(fēng)烘干機(jī)、9-修復(fù)土壤儲倉等;其中，待修復(fù)的含有重金屬鉛的土壤集中儲存于原土料斗I中，在此進(jìn)行集中收集并完成初步穩(wěn)定過程，原土料斗I中的待修復(fù)土壤通過螺旋提升輸送機(jī)輸送至鼓風(fēng)分選機(jī)2，在此去除土壤中的塑料、紙張等低密度、大體積雜物，鼓風(fēng)分選機(jī)2的出口通過傳送帶連接振動篩分機(jī)3，在此去除土壤中較高密度、大粒徑的雜質(zhì)，振動篩分機(jī)3的出口通過傳送帶連接磁力篩分機(jī)4，在此去除土壤中的金屬雜質(zhì)，磁力篩分機(jī)4的出口通過傳送帶連接研磨粉碎機(jī)5，在此將土壤研磨至粒徑小于10_，研磨粉碎機(jī)5的出口通過傳送帶連接生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器6，生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器6的出料口 68通過傳送帶連接調(diào)節(jié)式噴淋塔7，在此進(jìn)行進(jìn)一步淋洗凈化，去除可溶性雜質(zhì)，調(diào)節(jié)式噴淋塔7的出口通過傳送帶連接電熱鼓風(fēng)烘干機(jī)8，在此將經(jīng)淋洗土壤中所含的水分烘干去除，電熱鼓風(fēng)烘干機(jī)8的出口通過傳送帶連接修復(fù)土壤儲倉9，經(jīng)修復(fù)后的土壤外運(yùn)再利用，同時，從生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器6的廢渣排口69排出的含有重金屬鉛的廢渣經(jīng)集中回收后可進(jìn)行鉛的再提煉。其中，生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器6材質(zhì)采用錳合金鋼，內(nèi)部容積為320m3，反應(yīng)器左上部設(shè)有土壤進(jìn)料口 61，左下部設(shè)有土壤出料口 68，右下部設(shè)有廢渣排口69，反應(yīng)器中部安裝有生物發(fā)酵倉62，有效容積為125m3，并通過傳送帶與土壤進(jìn)料口 61相連接，反應(yīng)器頂部通過固定支架安裝有一支攪拌槳葉63和兩支霧化噴頭64，攪拌槳葉63伸入生物發(fā)酵倉62中部，而霧化噴頭64位于生物發(fā)酵倉上方，生物發(fā)酵倉62底部并排安裝有4部電加熱裝置65，生物發(fā)酵倉62下方出口處安裝有一支旋轉(zhuǎn)輸送槳葉66，反應(yīng)器底部設(shè)有一套振動分選床67，其左、右兩側(cè)分別通過傳送帶連接至土壤出料口 68和廢渣排口 69。經(jīng)過研磨粉碎處理后的細(xì)顆粒土壤，通過生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器6左上部的土壤進(jìn)料口 61進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)部，并經(jīng)輸送帶直接輸送至生物發(fā)酵倉62內(nèi)，此時，位于生物發(fā)酵倉62上方的兩支霧化噴頭64啟動，開始向生物發(fā)酵倉62內(nèi)的待處理土壤噴射含有氧化葡萄桿菌菌株和D-山梨醇的混合溶液，同時，位于生物發(fā)酵倉62中間位置的攪拌槳葉63也開始旋轉(zhuǎn)，可將生物發(fā)酵倉內(nèi)62的土壤攪拌均勻，使氧化葡萄桿菌菌株和D-山梨醇的混合溶液與土壤充分混合后，生物發(fā)酵進(jìn)程隨之開始，在ISOmin的停留發(fā)酵時間內(nèi)，位于生物發(fā)酵倉62底部的4部電加熱裝置65將整個發(fā)酵倉中的土壤溫度加熱至適宜氧化葡萄桿菌生長的(30?35°C)，在D-山梨醇和土壤中固有的各類營養(yǎng)成分的參與下，氧化葡萄桿菌內(nèi)部發(fā)生內(nèi)酯化反應(yīng)，最終發(fā)酵產(chǎn)出L-抗壞血酸(維生素C)，L-抗壞血酸隨即與土壤中的重金屬鉛發(fā)生結(jié)合反應(yīng)，生成無毒且密度顯著大于土壤顆粒的無機(jī)鹽類，經(jīng)發(fā)酵處理后的土壤與無機(jī)鉛鹽混合物，在生物發(fā)酵倉62下方出口處旋轉(zhuǎn)輸送槳葉66的旋轉(zhuǎn)輸送作用下，適量的土壤與無機(jī)鉛鹽混合物會從生物發(fā)酵倉62下方出口排出，并依靠重力作用下落至振動分選床67處，振動分選床67以17.2°的傾斜角度和35.5Hz的振動頻率進(jìn)行振動分選，可將經(jīng)過凈化處理后的土壤與已生成的無機(jī)鉛鹽分離開來，其中，經(jīng)過凈化處理后的土壤經(jīng)土壤出料口68排出，并進(jìn)入下一土壤處理工序，而經(jīng)過振動分選得到的無機(jī)鉛鹽經(jīng)廢渣排口 69排出，經(jīng)集中回收后進(jìn)行鉛的再提煉。其中，鼓風(fēng)分選機(jī)2的作用是通過鼓風(fēng)吹掃，將土壤中的塑料、紙張等低密度、大體積雜物分離并去除;其中，振動篩分機(jī)3的作用是通過振動分選，去除土壤中較高密度、大粒徑的雜質(zhì);其中，磁力篩分機(jī)4的作用是利用電磁力吸引并去除土壤中的金屬雜質(zhì);其中，調(diào)節(jié)式噴淋塔7的作用是將經(jīng)過三級微生物噴淋降解反應(yīng)器處理后的土壤進(jìn)行淋洗，進(jìn)一步除去其中的可溶性雜質(zhì)。
[0023]通過本裝置處理后的土壤，其重金屬鉛的去除效率可達(dá)99.8%。
[0024]生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器6，攪拌槳葉63的工作電壓為380V，旋轉(zhuǎn)攪拌速度為5轉(zhuǎn)/min，霧化噴頭64的工作電壓為15V，能夠產(chǎn)生直徑約為15μπι的霧化液滴，工作壓力范圍為15?50kg。電加熱裝置65的工作電壓為380V，加熱溫度范圍為28?40°C。振動分選床67的工作電壓為380V，振動斜面角度精確固定為17.2°，振動頻率為35.5Hz。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種去除重金屬鉛的土壤修復(fù)裝置，其特征在于，該裝置包括原土料斗、鼓風(fēng)分選機(jī)、振動篩分機(jī)、磁力篩分機(jī)、研磨粉碎機(jī)、生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器、調(diào)節(jié)式噴淋塔、電熱鼓風(fēng)烘干機(jī)、修復(fù)土壤儲倉等;其中，待修復(fù)的含有重金屬鉛的土壤集中儲存于原土料斗中，原土料斗中的待修復(fù)土壤通過螺旋提升輸送機(jī)輸送至鼓風(fēng)分選機(jī)，鼓風(fēng)分選機(jī)的出口通過傳送帶連接振動篩分機(jī)，振動篩分機(jī)的出口通過傳送帶連接磁力篩分機(jī)，磁力篩分機(jī)的出口通過傳送帶連接研磨粉碎機(jī)，研磨粉碎機(jī)的出口通過傳送帶連接生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器，生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器的出料口通過傳送帶連接調(diào)節(jié)式噴淋塔，調(diào)節(jié)式噴淋塔的出口通過傳送帶連接電熱鼓風(fēng)烘干機(jī)，電熱鼓風(fēng)烘干機(jī)的出口通過傳送帶連接修復(fù)土壤儲倉，經(jīng)修復(fù)后的土壤外運(yùn)再利用，同時從生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器的廢渣排口排出的含有重金屬鉛的廢渣經(jīng)集中回收后進(jìn)行鉛的再提煉。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除重金屬鉛的土壤修復(fù)裝置，其特征在于，生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器左上部設(shè)有土壤進(jìn)料口，左下部設(shè)有土壤出料口，右下部設(shè)有廢渣排口，反應(yīng)器中部安裝有生物發(fā)酵倉，并通過傳送帶與土壤進(jìn)料口相連接，反應(yīng)器頂部通過固定支架安裝有一支攪拌槳葉和兩支霧化噴頭，攪拌槳葉伸入生物發(fā)酵倉中部，而霧化噴頭位于生物發(fā)酵倉上方，生物發(fā)酵倉底部并排安裝有4部電加熱裝置，生物發(fā)酵倉下方出口處安裝有一支旋轉(zhuǎn)輸送槳葉，反應(yīng)器底部設(shè)有一套振動分選床，其左、右兩側(cè)分別通過傳送帶連接至土壤出料口和廢渣排口。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的去除重金屬鉛的土壤修復(fù)裝置，其特征在于，生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器的內(nèi)部容積為320m3，其中的生物發(fā)酵倉的有效容積為125m3，土壤平均停留發(fā)酵時間為180min。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的去除重金屬鉛的土壤修復(fù)裝置，其特征在于，生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器的攪拌槳葉的工作電壓為380V，旋轉(zhuǎn)攪拌速度為5轉(zhuǎn)/min，其霧化噴頭的工作電壓為15V，能夠產(chǎn)生直徑約為15μπι的霧化液滴。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的去除重金屬鉛的土壤修復(fù)裝置，其特征在于，生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器的電加熱裝置的工作電壓為380V，加熱溫度范圍約為28?40 °C。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的去除重金屬鉛的土壤修復(fù)裝置，其特征在于，生物發(fā)酵-鉛鹽化反應(yīng)器的振動分選床的工作電壓為380V，振動斜面角度精確固定為17.2°，振動頻率為.35.5Hzo
【文檔編號】B09C1/00GK106040727SQ201610384951
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月2日
【發(fā)明人】朱輝
【申請人】朱輝