帶錘式槳葉的單滾軸式多功能汙染土壤異位修復實驗設備的製作方法

2023-07-06 06:54:36 1

專利名稱：帶錘式槳葉的單滾軸式多功能汙染土壤異位修復實驗設備的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於汙染土壤修復技術領域，具體涉及一種多功能汙染土壤修復實驗設備，尤其涉及一種帶錘式槳葉的單滾軸式多功能汙染土壤異位修復實驗設備。
背景技術：
隨著城市化和產業轉移進程的加快，我國城市工業企業搬遷或遺留的汙染場地數量與日俱增。初步估計，我國各類工業汙染場地至少以數十萬計。城市汙染場地已成為我國許多大中城市土地資源安全再利用的限制因素。場地汙染土壤修復的研究和實踐已成為我國環境治理領域的重要內容。在我國常用的汙染土壤修復治理方法主要有土壤固化/穩定化、微生物和植物修復、電動修復、熱解吸、光降解、土壤淋洗、土壤氣相抽提、化學還原或氧化等工程修復技術。按土壤修復位置的不同，可以將土壤修復技術分為原位和異位兩種，前者不需將土壤挖掘出來而在原地進行汙染土壤的修復。上海的土壤類型主要為潰潛型和淋溶-澱積型的水成和半水成土，絕大部分地區土壤的粘粒含量高於16.35%，質地較為粘重，滲透係數一般低於10_5cm/s，因此原位土壤修復技術的應用受到限制。質地粘重的汙染土壤易持有較多的水分，從而導致土壤常以大塊狀的形式存在，這會造成土壤較難破碎、揮發性有機物不易散發、修復藥劑不易與土壤混勻等問題，這往往成為土壤修復工程成功與否的關鍵因素。因此在異位土壤修復中，必須進行土壤的破碎，破壞土壤的緻密結構，減小土壤的粒徑。但目前而言，具有破碎攪拌功能的實驗室配套設備比較缺乏，往往採用水處理攪拌機、中型攪拌鬥等替代設備完成相關工作內容，但這些設備存在破碎攪拌混合效率不高、不密閉、易產生灰塵等缺點，這將使得實驗獲得的參數不夠精確。對於某些汙染場地的土壤而言，單獨的某種修復技術並不能達到比較理想的效果，往往需要幾種技術的結合或對該技術加以強化，這往往需要一種多功能的土壤修復設備作為支撐。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種帶錘式槳葉的單滾軸式多功能汙染土壤異位修復實驗設備，該設備以帶錘式槳葉的空心滾動軸為基礎，用於土壤的初步破碎、藥劑與土壤的充分混合，並為常規氣相抽提技術、熱強化氣相抽提技術、高級氧化技術和穩定化修復技術的氣相抽提模塊、蒸汽加熱模塊和液體藥劑注入模塊提供接入埠，以便開展複合修復技術的研發，獲得更精確的修復技術工藝參數。本實用新型的技術方案是:一種帶錘式槳葉的單滾軸式多功能汙染土壤異位修復實驗設備，包括多功能破碎攪拌單元、配套多模式容器單元，其中多功能破碎攪拌單元包括調速電機、電機轉速控制器、聯軸器、電機軸、傳動機構、軸承、支架、破碎攪拌軸、多通道管道及配套閥門；電機轉速控制器和調速電機相連接，用於控制並記錄電機軸承的轉速；調速電機通過聯軸器與電機軸連接，產生旋轉動力；電機軸通過傳動機構與破碎攪拌軸連接，將動力傳送給破碎攪拌軸，使其滾動，滾動過程中破碎攪拌軸上附著的錘式槳葉對土壤加以破碎和攪拌；所述傳動機構為傳動齒輪或傳動鏈條；破碎攪拌軸通過軸承固定在支架上；多個錘式槳葉沿軸向依次排列並交錯分布在破碎攪拌軸上的中間部位；錘式槳葉呈T形，其尾端固定在破碎攪拌軸上，其外端向與破碎攪拌軸垂直或傾斜成一定角度的方向延伸出去；破碎攪拌軸上位於錘式槳葉的兩側各套有一個密封圈，與配套多模式容器單元密封連接，保證容器的密閉性;破碎攪拌軸為可滾動的、一端開口一端封閉的空心管，其上的中間部位附著有錘式槳葉及多個噴灑孔，滾動過程中錘式槳葉能夠對土壤加以破碎和攪拌，同時破碎攪拌軸上開有多個噴灑孔，能夠實現攪拌過程中蒸汽、液體藥劑的均勻加入；破碎攪拌軸一端封閉，另一端與帶有配套閥門的多通道管道相連；多通道管道固定在支架上，不轉動；該多通道管道另一端可與氣相抽提模塊、蒸汽加熱模塊和液體藥劑注入模塊等外置模塊連接，這為蒸汽、液體藥劑進入破碎攪拌軸提供了通道。破碎攪拌軸和多通道管道之間設有密封圈，在破碎攪拌軸轉動過程中保證蒸汽、液體藥劑等不會發生滲漏。錘式槳葉的表面積較大，有助於土壤的破碎和攪拌，其尺寸和密度可以根據需要加以調整。配套多模式容器單元包括分體容器和可升降底座；分體容器由活動連接的上下兩個組件組成；在分體容器的左右兩側壁上設有以上下兩組件之間的連接線為中心線、與破碎攪拌軸及其上的密封圈適配的開口 ；破碎攪拌軸的中間部位及其上的錘式槳葉位於分體容器內部，破碎攪拌軸兩端從分體容器兩側壁上的開口穿出，並通過套在破碎攪拌軸上的密封圈與分體容器密封連接；分體容器下端與可升降底座固定或活動連接，通過調節可升降底座的高度保證分體容器與密封圈緊密連接。破碎攪拌單元和配套多模式容器單元的緊密連接能夠防止實驗過程中土壤的外溢和灰塵的產生。分體容器上組件上設有通風口、抽氣口和過程參數探測口 ；分體容器上組件內壁上還設有擋土板。通風口設有螺紋結構和配套螺旋蓋，能夠實現通風和封閉兩種功能，使配套容器具有開放和封閉兩種模式。抽氣口可與氣相抽提外置模塊相連接，將容器內的氣體抽提出去，抽氣口配有閥門，實現抽氣和封閉兩種功能。過程參數探測口也設有螺紋結構和配套螺旋蓋，能夠實現連接和封閉兩種功能，既能允許探頭等探測設備的放入，又能保證密閉性。擋土板對攪拌起來的土壤加以阻擋，防止土壤進入抽氣口和過程參數探測口，以免對設備造成影響。分體容器下組件的形狀為半圓柱體；分體容器下部為橫放的圓柱形，即分體容器下部的形狀為近圓柱體(即比一個整圓柱體小一點，為3/4至4/5圓柱體，接近一個整圓柱體)；這種形狀能夠防止土壤破碎攪拌過程中產生死角，增加破碎攪拌的效率。所述多通道管道可以為三通、四通等，管道長度可自行調整。分體容器上下兩個組件之間可通過法蘭和螺栓連接，或採用其他活動連接方式。分體容器上下組件間可鋪墊矽膠墊圈，以保證上下兩個組件連接時的密閉性。密封圈的材質可用聚四氟乙烯或其他材料。所述配套多模式容器單元為經過防腐處理的碳鋼材質。所述破碎攪拌軸為碳鋼材質並經過防腐處理。[0019]分體容器和可升降底座可連接為一體或分開，即分體容器下端與可升降底座之間可為固定或活動連接。所述分體容器下組件下端設支撐柱和底板，並通過支撐柱與下面的水平底板連接，防止容器傾倒；底板下面與可升降底座連接。本實用新型的有益效果:本實用新型的帶錘式槳葉的單滾軸式多功能汙染土壤異位修復實驗設備，包括帶錘式槳葉的、可滾動的、空心的、多孔的、多通道的破碎攪拌軸，及其配套的、多接口的具有密閉和開放兩種模式的容器，可對土壤進一步破碎，降低土壤粒徑，提高土壤和修復藥劑的混合效率，防止土壤的外溢和灰塵的產生，使實驗能夠獲得更加精確的參數；並為常規氣相抽提技術、熱強化氣相抽提技術、高級氧化技術和穩定化修復技術的氣相抽提模塊、蒸汽加熱模塊和液體藥劑注入模塊提供接入埠，為複合修復技術的研發提供所需的試驗設備。

圖1是本實用新型中的多功能破碎攪拌單元的結構示意圖；圖2是本實用新型中的配套多模式容器單元的截面結構示意圖；圖3是本實用新型中的分體容器上組件12的俯視結構示意圖；圖4是本實用新型中的破碎攪拌軸8與多通道管道10連接的結構示意圖；圖5是本實用新型的多功能破碎攪拌單元和配套多模式容器單元連接在一起的結構示意圖。其中:1、調速電機2、電機轉速控制器3、電機軸4、傳動齒輪5、軸承6、支架7、密封圈8、破碎攪拌軸 9、錘式槳葉10、多通道管道 11、球閥12、分體容器上組件13、分體容器下組件14、分體容器上組件、下組件連接線15、擋土板16、開口 17、通風口 18、抽氣口 19、法蘭20、螺栓21、支撐柱22、底板23、可升降底座24、過程參數探測口 25、噴灑孔26、密封圈27、閥門
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例，對本實用新型作進一步詳細的說明。本實用新型一種帶錘式槳葉的單滾軸式多功能汙染土壤異位修復實驗設備，包括多功能破碎攪拌單元、配套多模式容器單元，其中多功能破碎攪拌單元包括調速電機1、電機轉速控制器2、聯軸器、電機軸3、傳動齒輪4、軸承5、支架6、破碎攪拌軸8、多通道管道10及配套球閥11等；破碎攪拌軸8通過軸承5固定在支架6上；電機轉速控制器2和調速電機I相連接，用於控制並記錄電機軸承的轉速；調速電機I通過聯軸器與電機軸3連接，產生旋轉動力；電機軸3通過傳動齒輪4與破碎攪拌軸8連接，將動力傳動給破碎攪拌軸8，使其滾動，滾動過程中破碎攪拌軸8上附著的錘式槳葉9對土壤加以破碎和攪拌；多個錘式槳葉9沿軸向依次排列並交錯分布在破碎攪拌軸8上的中間部位；錘式槳葉9呈T形，其尾端固定在破碎攪拌軸8上，其外端(即T形頂端)向與破碎攪拌軸8垂直或傾斜成一定角度的方向延伸出去；破碎攪拌軸8上位於錘式槳葉9的兩側各套有一個密封圈7，與配套多模式容器單元密封連接，保證容器的密閉性。破碎攪拌軸8為碳鋼材質並經過防腐處理，為可滾動的、一端開口一端封閉的空心管，其上的中間部位附著有錘式槳葉9及多個圓形噴灑孔25，滾動過程中該結構能夠對土壤加以破碎和攪拌，同時破碎攪拌軸8上開有多個圓形噴灑孔25，能夠實現攪拌過程中蒸汽、液體藥劑的均勻加入。破碎攪拌軸8 —端封閉，另一端與帶有配套球閥11的多通道管道10相連，多通道管道固定在支架6上，不轉動，該多通道管道另一端可與氣相抽提模塊、蒸汽加熱模塊和液體藥劑注入模塊等外置模塊連接，這為蒸汽、液體藥劑進入破碎攪拌軸提供了通道。破碎攪拌軸8和多通道管道10之間設有聚四氟乙烯密封圈26，在破碎攪拌軸8轉動過程中保證蒸汽、液體藥劑等不會發生滲漏。配套多模式容器單元為經過防腐處理的碳鋼材質，包括分體容器和可升降底座23 ;分體容器由活動連接的上下兩個組件即分體容器上組件12和分體容器下組件13組成，在分體容器上組件、下組件連接線14處，分體容器上下兩個組件通過法蘭19和螺栓20連接；分體容器下部為橫放的圓柱形，即分體容器下部為一橫放的近圓柱體，上部為一橫放的長方體；分體容器下組件13的形狀為半圓柱體；在分體容器的左右兩側壁上設有以分體容器上組件、下組件連接線14為中心線、與破碎攪拌軸8及其上的密封圈7適配的開口 16(開口大小相當於密封圈7外徑大小);破碎攪拌軸8的中間部位及其上的錘式槳葉9位於分體容器內部，破碎攪拌軸8兩端從分體容器兩側壁上的開口 16穿出，並通過套在破碎攪拌軸8上的密封圈7與分體容器密封連接；分體容器下組件13下端設有支撐柱21和底板22，並通過支撐柱21與下面的水平底板22連接，防止容器傾倒；底板22下面與可升降底座23活動連接，通過調節可升降底座23的高度保證分體容器與聚四氟乙烯密封圈7緊密連接。分體容器上組件12上附有通風口 17、抽氣口 18和過程參數探測口 24 ;分體容器上組件內壁上還設有交錯布置在上下兩個水平面上的兩塊擋土板15 ;抽氣口配有閥門27，通風口 17和過程參數探測口 24設有螺紋結構和配套螺旋蓋。下面以液體藥劑修復重金屬汙染土壤的模擬實驗為例說明上述帶錘式槳葉的單滾軸式多功能汙染土壤異位修復實驗設備的使用方法。模擬實驗方法如下:(I)組建液體藥劑輸送單元，包括溶液存儲池、防腐蠕動泵、液體流量計和液體輸送管道；防腐蠕動泵入口與溶液存儲池連接，防腐蠕動泵出口設液體流量計；將液體藥劑輸送單元中防腐蠕動泵的出口通過液體輸送管道與多通道管道10其中的一根管道連接；(2)稱取2g分析純硫化鈉，溶解於蒸餾水中形成40ml溶液，放入溶液存儲池；(3)稱取200g過20目篩的重金屬汙染土壤，放置於分體容器下組件13中，並將之置於可升降底座23上；調整可升降底座23的高度直至分體容器下組件上的開口 16與破碎攪拌軸上的密封圈7緊密連接；將分體容器上組件12放置於分體容器下組件13上，通過法蘭19和螺栓20連接；(4)打開調速電機I的開關，通過電機轉速控制器2調整轉速為120r/min，通過破碎攪拌軸8上的錘式槳葉9實現土壤的破碎；(5)運行2min後，打開多通道管道10對應管道上的球閥11，打開防腐蠕動泵和液體流量計的電源，並將液體流量調整為20ml/min，將液體藥劑溶液泵入破碎攪拌軸8，通過破碎攪拌軸8上的噴灑孔25實現液體藥劑的噴灑；(6)噴灑2min後，通過電機轉速控制器2調整轉速為Or/min，關閉調速電機I的開關，旋開螺栓20，使分體容器上組件12和分體容器下組件13分離，下調可升降底座23的高度直至開口 16與密封圈7脫離；(7)在分體容器下組件13中的不同部位採集三個土壤樣品並形成一個混合樣，放入密封廣口瓶中養護28天，參照中華人民共和國環境保護行業標準《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007)提取浸出液，並測定浸出液中重金屬汙染物的濃度。以上所述僅是本實用新型部分功能(土壤破碎攪拌、液體藥劑注入)的實施方式，其他功能如氣相抽提、蒸汽加熱等還需要相應的模塊配合完成，相對應的實施方式不再贅述。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍內。
權利要求1.一種帶錘式槳葉的單滾軸式多功能汙染土壤異位修復實驗設備，其特徵在於，包括多功能破碎攪拌單元、配套多模式容器單元，其中 多功能破碎攪拌單元包括調速電機、電機轉速控制器、聯軸器、電機軸、傳動機構、軸承、支架、破碎攪拌軸、多通道管道及配套閥門；電機轉速控制器和調速電機相連接；調速電機通過聯軸器與電機軸連接；電機軸通過傳動機構與破碎攪拌軸連接；所述傳動機構為傳動齒輪或傳動鏈條；破碎攪拌軸通過軸承固定在支架上；多個錘式槳葉沿軸向依次排列並交錯分布在破碎攪拌軸上的中間部位；錘式槳葉呈T形，其尾端固定在破碎攪拌軸上，其外端向與破碎攪拌軸垂直或傾斜成一定角度的方向延伸出去；破碎攪拌軸上位於錘式槳葉的兩側各套有一個密封圈，與配套多模式容器單元密封連接；破碎攪拌軸為一空心管，其上的中間部位設有多個噴灑孔；破碎攪拌軸一端封閉，另一端與帶有配套閥門的多通道管道相連；多通道管道固定在支架上；破碎攪拌軸和多通道管道之間設有密封圈； 配套多模式容器單元包括分體容器和可升降底座；分體容器由活動連接的上下兩個組件組成；在分體容器的左右兩側壁上設有以上下兩組件之間的連接線為中心線、與破碎攪拌軸及其上的密封圈適配的開口 ；破碎攪拌軸的中間部位及其上的錘式槳葉位於分體容器內部,破碎攪拌軸兩端從分體容器兩側壁上的開口穿出，並通過套在破碎攪拌軸上的密封圈與分體容器密封連接；分體容器下組件下端與可升降底座之間固定或活動連接；分體容器上組件上設有通風口、抽氣口和過程參數探測口 ；分體容器上組件內壁上設有擋土板。
2.如權利要求1所述的帶錘式槳葉的單滾軸式多功能汙染土壤異位修復實驗設備，其特徵在於，分體容器下部為橫放的圓柱形；分體容器下組件的形狀為半圓柱體。
3.如權利要求1或2所述的帶錘式槳葉的單滾軸式多功能汙染土壤異位修復實驗設備，其特徵在於，所述分體容器上組件內壁上設有交錯布置在上下兩個水平面上的兩塊擋土板。
4.如權利要求3所述的帶錘式槳葉的單滾軸式多功能汙染土壤異位修復實驗設備，其特徵在於，所述分體容器上下兩個組件之間通過法蘭和螺栓連接；所述分體容器上下兩個組件之間鋪墊有矽膠墊圈 。
5.如權利要求4所述的帶錘式槳葉的單滾軸式多功能汙染土壤異位修復實驗設備，其特徵在於，所述的多通道管道為三通或四通。
6.如權利要求5所述的帶錘式槳葉的單滾軸式多功能汙染土壤異位修復實驗設備，其特徵在於，所述抽氣口配有閥門。
7.如權利要求6所述的帶錘式槳葉的單滾軸式多功能汙染土壤異位修復實驗設備，其特徵在於，所述通風口設有螺紋結構和配套螺旋蓋；所述過程參數探測口也設有螺紋結構和配套螺旋蓋。
8.如權利要求7所述的帶錘式槳葉的單滾軸式多功能汙染土壤異位修復實驗設備，其特徵在於，所述分體容器下組件下端通過支撐柱與下面的水平底板連接，底板下面與可升降底座連接。
9.如權利要求8所述的帶錘式槳葉的單滾軸式多功能汙染土壤異位修復實驗設備，其特徵在於，所述配套多模式容器單元為經過防腐處理的碳鋼材質；所述破碎攪拌軸為經過防腐處理的碳鋼材質。
10.如權利要求9所述的帶錘式槳葉的單滾軸式多功能汙染土壤異位修復實驗設備，其特徵在於，所述密封圈的 材質為聚四氟乙烯。
專利摘要本實用新型公開了一種帶錘式槳葉的多功能汙染土壤異位修復實驗設備。它包括多功能破碎攪拌單元和配套多模式容器單元；前者包括調速電機、電機轉速控制器、聯軸器、電機軸、傳動機構、軸承、支架、破碎攪拌軸、多通道管道；多個錘式槳葉沿軸向依次排列並交錯分布在破碎攪拌軸上的中間部位；破碎攪拌軸為一空心管，一端封閉，另一端與多通道管道相連，其上有多個噴灑孔；後者包括活動連接的分體容器上下兩組件；破碎攪拌軸的中間部位及其上的錘式槳葉位於分體容器內；分體容器上設通風口、抽氣口、過程參數探測口、擋土板。本實用新型可提高土壤和修復藥劑的混合效率，使實驗獲得更精確的參數；並為複合修復技術的研發提供所需的試驗設備。
文檔編號B09C1/08GK203018448SQ20132002094
公開日2013年6月26日 申請日期2013年1月15日 優先權日2013年1月15日
發明者張長波, 羅啟仕, 楊潔, 李忠元 申請人:上海市環境科學研究院