一種去除重金屬鉛的土壤修復裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種去除土壤中重金屬鉛的土壤修復裝置。該系統包括原土料斗、鼓風分選機、振動篩分機、磁力篩分機、研磨粉碎機、生物發酵?鉛鹽化反應器、調節式噴淋塔、電熱鼓風烘干機、修復土壤儲倉等。本裝置創造性的利用了氧化葡萄桿菌的生物發酵特性，在D?山梨醇和土壤中固有的各類營養成分的參與下，氧化葡萄桿菌內部發生內酯化反應，最終發酵產出L?抗壞血酸，再利用L?抗壞血酸能夠與重金屬鉛結合，生成無毒且密度顯著大于土壤顆粒的無機鹽類，并通過振動分選操作從土壤中予以分離去除。同時，利用D?山梨醇參與生物發酵反應所產出的L?抗壞血酸，其成本遠遠低于直接向土壤中添加L?抗壞血酸，可大大降低土壤修復處理的物料成本。
【專利說明】
一種去除重金屬鉛的土壤修復裝置
技術領域
[0001]本發明涉及一種去除土壤中重金屬鉛的土壤修復裝置，屬于環境保護中的土壤修復領域。
【背景技術】
[0002]隨著全球人口的增長和工業化進程的加快，土壤與環境的保護以及農業的可持續發展以成為當今世界人類面臨的重要課題。重金屬是主要的土壤無機污染物，重金屬的污染是不可逆轉的。在過去二十多年中，人們已就經過不同途徑引入的重金屬對土壤生態環境的污染進行了廣泛的研究。
[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等。土壤是植物吸收鉛的主要媒介，當土壤遭受鉛污染后，植物就有可能吸收較多的鉛，甚至超積累吸收;直接使用城市工業廢水進行農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致鉛在土壤中的積累。
[0004]現有的鉛污染土壤治理修復技術主要包括穩定固化法、物理方法和生物修復法三種方法。
[0005](I)穩定固化法:此法通過向土壤中有針對性的投加重金屬穩化劑，利用穩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，失去與外界反應的條件，從而降低土壤重金屬的濃度。此法對土壤進行原位修復，節約了搬運費用和儲存場地費用，環境污染小，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藥劑，會產生很高的物料消耗成本，同時，還向土壤中引入了大量化學物質，會對土壤生態環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，將含有重金屬鉛的土壤轉移出去的一種修復技術，主要包括換土法和客土翻土法。物理方法雖然具有技術路線簡單、適用性廣泛等優點，但是其實施成本很高，而且，經置換出的土壤，其鉛污染依舊存在，還需要耗費更多的人力、物力和財力來對其進行無害化處理。
[0007](3)生物方法:主要以植物修復法為代表。植物修復法是利用植物及其根系圈微生物體系的吸收、揮發、轉化和降解的作用機制，來清除環境中污染物質的一項新興的污染治理技術，它以費用低、不破壞場地結構、凈化環境等優點成為修復鉛污染土壤的熱門技術。具體來說，利用植物本身特有的污染物轉化特性，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條件，加速土壤微生物的生長，顯著提高根系圈微環境中微生物的生物量和潛能，從而提高對土壤中有機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，現有的土壤重金屬鉛污染治理技術普遍存在成本高、效率低、生態影響嚴重、技術局限性大等不足。因此，有必要擺脫現有的技術思路，開辟出治理土壤中重金屬鉛污染，實現土壤修復的新途徑，進而開發一種全新形式的去除土壤中重金屬鉛的土壤修復技術。
【發明內容】
[0009]為解決現有技術中存在的不足，本發明提供了一種去除土壤中重金屬鉛的土壤修復裝置，該裝置包括原土料斗、鼓風分選機、振動篩分機、磁力篩分機、研磨粉碎機、生物發酵-鉛鹽化反應器、調節式噴淋塔、電熱鼓風烘干機、修復土壤儲倉等;其中，待修復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土壤通過螺旋提升輸送機輸送至鼓風分選機，鼓風分選機的出口通過傳送帶連接振動篩分機，振動篩分機的出口通過傳送帶連接磁力篩分機，磁力篩分機的出口通過傳送帶連接研磨粉碎機，研磨粉碎機的出口通過傳送帶連接生物發酵-鉛鹽化反應器，生物發酵-鉛鹽化反應器的出料口通過傳送帶連接調節式噴淋塔，調節式噴淋塔的出口通過傳送帶連接電熱鼓風烘干機，電熱鼓風烘干機的出口通過傳送帶連接修復土壤儲倉，經修復后的土壤外運再利用，同時從生物發酵-鉛鹽化反應器的廢渣排口排出的含有重金屬鉛的廢渣經集中回收后進行鉛的再提煉。
[0010]其中，生物發酵-鉛鹽化反應器左上部設有土壤進料口，左下部設有土壤出料口，右下部設有廢渣排口，反應器中部安裝有生物發酵倉，并通過傳送帶與土壤進料口相連接，反應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酵倉中部，而霧化噴頭位于生物發酵倉上方，生物發酵倉底部并排安裝有4部電加熱裝置，生物發酵倉下方出口處安裝有一支旋轉輸送槳葉，反應器底部設有一套振動分選床，其左、右兩側分別通過傳送帶連接至土壤出料口和廢渣排口。
[0011 ]進一步，生物發酵-鉛鹽化反應器的內部容積為320m3，其中，生物發酵倉的有效容積為125m3，土壤平均停留發酵時間為180min。
[0012]進一步，生物發酵-鉛鹽化反應器的攪拌槳葉的工作電壓為380V，旋轉攪拌速度為5轉/min，其霧化噴頭的工作電壓為15V，能夠產生直徑約為15μπι的霧化液滴，工作壓力范圍為I5?50kg。
[0013]進一步，生物發酵-鉛鹽化反應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]進一步，生物發酵-鉛鹽化反應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]本發明的優點在于:
(I)本裝置擺脫了現有的重金屬鉛污染土壤修復處理工藝，創造性的利用了氧化葡萄桿菌能夠通過生物發酵過程產生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合，并生成難溶于水且無毒的鹽類的反應，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，是非常有針對性的處理方法，其處理效率可達99.8%。
[0016](2)本裝置所使用的氧化葡萄桿菌和D-山梨醇、以及生物發酵過程所產出的L-抗壞血酸均對人體和環境無害，且反應生成的含鉛無機鹽類全部經過回收提煉再利用，不會排放至環境中。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成分，最大限度的節省了處理物料成本，具有較高的經濟效益。
[0018](4)本裝置原理簡單易行，設計施工成本較低，并且處理效果較好，運行維護成本很低，有利于大范圍推廣應用。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明的設備示意圖。
[0020]圖中:1-原土料斗、2-鼓風分選機、3-振動篩分機、4-磁力篩分機、5-研磨粉碎機、6-生物發酵-鉛鹽化反應器、7-調節式噴淋塔、8-電熱鼓風烘干機、9-修復土壤儲倉
圖2是生物發酵-鉛鹽化反應器的示意圖。
[0021]61-土壤進料口、62-生物發酵倉、63-攪拌槳葉、64-霧化噴頭、65-電加熱裝置、66-旋轉輸送槳葉、67-振動分選床、68-土壤出料口、69-廢渣排口。
【具體實施方式】
[0022]如圖1所示的去除土壤中重金屬鉛的土壤修復裝置，該裝置包括1-原土料斗、2-鼓風分選機、3-振動篩分機、4-磁力篩分機、5-研磨粉碎機、6-生物發酵-鉛鹽化反應器、7-調節式噴淋塔、8-電熱鼓風烘干機、9-修復土壤儲倉等;其中，待修復的含有重金屬鉛的土壤集中儲存于原土料斗I中，在此進行集中收集并完成初步穩定過程，原土料斗I中的待修復土壤通過螺旋提升輸送機輸送至鼓風分選機2，在此去除土壤中的塑料、紙張等低密度、大體積雜物，鼓風分選機2的出口通過傳送帶連接振動篩分機3，在此去除土壤中較高密度、大粒徑的雜質，振動篩分機3的出口通過傳送帶連接磁力篩分機4，在此去除土壤中的金屬雜質，磁力篩分機4的出口通過傳送帶連接研磨粉碎機5，在此將土壤研磨至粒徑小于10_，研磨粉碎機5的出口通過傳送帶連接生物發酵-鉛鹽化反應器6，生物發酵-鉛鹽化反應器6的出料口 68通過傳送帶連接調節式噴淋塔7，在此進行進一步淋洗凈化，去除可溶性雜質，調節式噴淋塔7的出口通過傳送帶連接電熱鼓風烘干機8，在此將經淋洗土壤中所含的水分烘干去除，電熱鼓風烘干機8的出口通過傳送帶連接修復土壤儲倉9，經修復后的土壤外運再利用，同時，從生物發酵-鉛鹽化反應器6的廢渣排口69排出的含有重金屬鉛的廢渣經集中回收后可進行鉛的再提煉。其中，生物發酵-鉛鹽化反應器6材質采用錳合金鋼，內部容積為320m3，反應器左上部設有土壤進料口 61，左下部設有土壤出料口 68，右下部設有廢渣排口69，反應器中部安裝有生物發酵倉62，有效容積為125m3，并通過傳送帶與土壤進料口 61相連接，反應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伸入生物發酵倉62中部，而霧化噴頭64位于生物發酵倉上方，生物發酵倉62底部并排安裝有4部電加熱裝置65，生物發酵倉62下方出口處安裝有一支旋轉輸送槳葉66，反應器底部設有一套振動分選床67，其左、右兩側分別通過傳送帶連接至土壤出料口 68和廢渣排口 69。經過研磨粉碎處理后的細顆粒土壤，通過生物發酵-鉛鹽化反應器6左上部的土壤進料口 61進入反應器內部，并經輸送帶直接輸送至生物發酵倉62內，此時，位于生物發酵倉62上方的兩支霧化噴頭64啟動，開始向生物發酵倉62內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，位于生物發酵倉62中間位置的攪拌槳葉63也開始旋轉，可將生物發酵倉內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，生物發酵進程隨之開始，在ISOmin的停留發酵時間內，位于生物發酵倉62底部的4部電加熱裝置65將整個發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成分的參與下，氧化葡萄桿菌內部發生內酯化反應，最終發酵產出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生結合反應，生成無毒且密度顯著大于土壤顆粒的無機鹽類，經發酵處理后的土壤與無機鉛鹽混合物，在生物發酵倉62下方出口處旋轉輸送槳葉66的旋轉輸送作用下，適量的土壤與無機鉛鹽混合物會從生物發酵倉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的振動頻率進行振動分選，可將經過凈化處理后的土壤與已生成的無機鉛鹽分離開來，其中，經過凈化處理后的土壤經土壤出料口68排出，并進入下一土壤處理工序，而經過振動分選得到的無機鉛鹽經廢渣排口 69排出，經集中回收后進行鉛的再提煉。其中，鼓風分選機2的作用是通過鼓風吹掃，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;其中，磁力篩分機4的作用是利用電磁力吸引并去除土壤中的金屬雜質;其中，調節式噴淋塔7的作用是將經過三級微生物噴淋降解反應器處理后的土壤進行淋洗，進一步除去其中的可溶性雜質。
[0023]通過本裝置處理后的土壤，其重金屬鉛的去除效率可達99.8%。
[0024]生物發酵-鉛鹽化反應器6，攪拌槳葉63的工作電壓為380V，旋轉攪拌速度為5轉/min，霧化噴頭64的工作電壓為15V，能夠產生直徑約為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。
【主權項】
1.一種去除重金屬鉛的土壤修復裝置，其特征在于，該裝置包括原土料斗、鼓風分選機、振動篩分機、磁力篩分機、研磨粉碎機、生物發酵-鉛鹽化反應器、調節式噴淋塔、電熱鼓風烘干機、修復土壤儲倉等;其中，待修復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土壤通過螺旋提升輸送機輸送至鼓風分選機，鼓風分選機的出口通過傳送帶連接振動篩分機，振動篩分機的出口通過傳送帶連接磁力篩分機，磁力篩分機的出口通過傳送帶連接研磨粉碎機，研磨粉碎機的出口通過傳送帶連接生物發酵-鉛鹽化反應器，生物發酵-鉛鹽化反應器的出料口通過傳送帶連接調節式噴淋塔，調節式噴淋塔的出口通過傳送帶連接電熱鼓風烘干機，電熱鼓風烘干機的出口通過傳送帶連接修復土壤儲倉，經修復后的土壤外運再利用，同時從生物發酵-鉛鹽化反應器的廢渣排口排出的含有重金屬鉛的廢渣經集中回收后進行鉛的再提煉。2.根據權利要求1所述的去除重金屬鉛的土壤修復裝置，其特征在于，生物發酵-鉛鹽化反應器左上部設有土壤進料口，左下部設有土壤出料口，右下部設有廢渣排口，反應器中部安裝有生物發酵倉，并通過傳送帶與土壤進料口相連接，反應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酵倉中部，而霧化噴頭位于生物發酵倉上方，生物發酵倉底部并排安裝有4部電加熱裝置，生物發酵倉下方出口處安裝有一支旋轉輸送槳葉，反應器底部設有一套振動分選床，其左、右兩側分別通過傳送帶連接至土壤出料口和廢渣排口。3.根據權利要求2所述的去除重金屬鉛的土壤修復裝置，其特征在于，生物發酵-鉛鹽化反應器的內部容積為320m3，其中的生物發酵倉的有效容積為125m3，土壤平均停留發酵時間為180min。4.根據權利要求2所述的去除重金屬鉛的土壤修復裝置，其特征在于，生物發酵-鉛鹽化反應器的攪拌槳葉的工作電壓為380V，旋轉攪拌速度為5轉/min，其霧化噴頭的工作電壓為15V，能夠產生直徑約為15μπι的霧化液滴。5.根據權利要求2所述的去除重金屬鉛的土壤修復裝置，其特征在于，生物發酵-鉛鹽化反應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.根據權利要求2所述的去除重金屬鉛的土壤修復裝置，其特征在于，生物發酵-鉛鹽化反應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
【發明人】朱輝
【申請人】朱輝