基于异位化学升温热解吸法的土壤修复一体化设备及工艺的制作方法

1.本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种基于异位化学升温热解吸法的土壤修复一体化设备及工艺。


背景技术：

2.土壤热解吸作为一种污染土壤修复技术，因其对有机物污染土壤治理的有效性，近年来得到较快的发展，目前已在国外发达国家得到了应用，而我国也有了一些土壤热解吸工艺和设备的报道。
3.热解吸技术常用于挥发性/半挥发性有机污染物，如苯系物、pahs、有机农药、pcbs污染土壤的修复的常用技术，该技术的原理是在真空条件下或通入载气时，通过直接或间接热交换，将土壤中的有机污染物加热到足够的温度，使其从污染土壤中挥发或分离；热解吸过程中发生蒸发、蒸馏、沸腾、氧化和热解等作用，土壤中的部分有机污染物在高温下分解，但大部分未能分解的污染物从土壤中分离进人烟气，再对污染烟气进行净化处理；因，热解吸技术在应用过程中实际上包含污染物在受热过程中从污染土壤中挥发转移到烟气中的过程和对烟气当中的污染物进行净化处理的过程。
4.然而，现有技术中用于有机污染土壤的热解吸修复设备一般体积较大，运行时需要多台设备联合作业，设备能耗较高；同时，设备运行过程中极易产生二次污染。


技术实现要素：

5.针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种基于异位化学升温热解吸法的土壤修复一体化设备及工艺。
6.本发明的技术方案为：基于异位化学升温热解吸法的土壤修复一体化设备，包括底座、进料组件、出料组件、破碎组件和plc控制器；底座上端依次设置有连接板、混合箱和设备箱，设备箱内部设置有柴油发电机；底座内部设置有输送槽；
7.进料组件包括原料箱、药剂箱、螺杆投料器和第一输送构件；原料箱设置在连接板远离混合箱的一侧，原料箱底部设置有开口；药剂箱分别与连接板和设备箱固定连接；螺杆投料器包括外套管、投料螺杆和螺杆电机，外套管上设置有进料口和出料口，外套管与连接板固定连接，且通过进料口与药剂箱导通；出料口与混合箱导通，投料螺杆转动卡接在外套管内部，螺杆电机为投料螺杆提供动力，且与柴油发电机电性连接；第一输送构件包括安装座和第一输送电机；安装座设置在原料箱底部，且通过固定板与连接板固定连接，安装座的一端伸入混合箱内部，安装座上转动卡接有数个第一输送轮，各个第一输送轮之间通过第一输送带连接，第一输送电机设置在安装座上，第一输送电机为其中一个第一输送轮提供动力，且与柴油发电机电性连接；
8.出料组件包括扬升臂、下料斗和第二输送构件；扬升臂设置在底座远离原料箱的一侧，且通过辅助拉杆与设备箱固定连接，扬升臂内部设置有与输送槽导通的导料槽；下料斗设置在扬升臂远离底座的一端；第二输送构件包括第二输送轮和第二输送电机，第二输
送轮设置有数个，且均匀分布在输送槽和导料槽内部，各个第二输送轮之间通过第二输送带连接，第二输送电机设置在底座上，第二输送电机为其中一个第二输送轮提供动力，且与柴油发电机电性连接；
9.破碎组件包括第一破碎构件和第二破碎构件，第一破碎构件设置有两个，第一破碎构件包括切割刀架和切割电机，两个切割刀架分别转动卡接在混合箱和下料斗内部；两个切割电机分别设置在混合箱和下料斗上，且分别为两个切割刀架提供动力，两个切割电机分别与柴油发电机电性连接；第二破碎构件设置在混合箱内部，且位于切割刀下端；
10.plc控制器分别与螺杆电机、第一输送电机、第二输送电机和切割电机电性连接。
11.进一步地，原料箱内部上端设置有筛板，筛板的两侧通过滑杆与原料箱滑动卡接，滑杆上套设有与筛板两侧抵接的复位弹簧；筛板端部贯穿原料箱，原料箱的侧壁上通过电机箱设置有筛板电机，筛板电机的输出轴上设置有与筛板端部抵接的摆动凸轮；筛板电机分别与plc控制器和柴油发电机电性连接；利用筛板电机上的摆动凸轮带动筛板在滑杆上往复移动，不仅能够对污染土壤中的杂物进行有效过滤，而且能够保证原料箱内部土壤下落的连续性。
12.进一步地，药剂箱内部活动铰接有数个抖动弧板，各个抖弧板的上端分别与药剂箱的内壁活动铰接，各个抖弧板的下端均倾斜设置有贯穿药剂箱的挤压板，各个挤压板上均设置有开槽，药剂箱的外壁上滑动卡接有挤压套，挤压套下端设置有各个挤压板一一对应活动卡接的推动板；药剂箱的外壁上设置有与挤压套上端面抵接的抖动电机，抖动电机分别与plc控制器和柴油发电机电性连接；利用抖动电机带动挤压套沿药剂箱上下移动，同时利用各个推动板推动各个抖动弧板沿其与药剂箱的铰接点旋转抖动，避免了药剂堆积在药剂箱内部而影响土壤修复效果。
13.进一步地，切割刀架包括转轴、竖向切割刀和横向切割刀；转轴转动卡接在混合箱内部，竖向切割刀设置有数组，且沿转轴长度方向均匀分布，每一组的各个竖向切割刀均匀分布在转轴的周向；横向切割刀设置有数个，各个横向切割刀转动卡接在水平方向上相邻两个竖向切割刀之间；利用竖向切割刀对土壤进行初级破碎，同时利用横向切割刀对土壤进行二次破碎，不仅能够提高土壤的破碎效果，而且有利于促进土壤与药剂的混合效果。
14.进一步地，第二破碎构件包括连接轴、破碎刀、破碎锤和破碎电机，连接轴设置有三个，三个连接轴呈正三角形分布，各个连接轴的端部均贯穿混合箱，且均设置有连接齿轮，破碎刀设置有数组，且沿各个连接轴长度方向均匀分布，每一组的各个破碎刀均匀分布在连接轴的周向；破碎锤设置有数个，各个破碎锤分别一一对应水平设置在各个破碎刀的端部；破碎电机通过第一箱体设置在混合箱的侧壁上，破碎电机的输出轴上设置有分别与各个连接齿轮啮合连接的主齿轮，破碎电机分别与plc控制器和柴油发电机电性连接；利用破碎电机带动各个连接轴旋转，从而利用破碎刀对土壤进行细化破碎。
15.更进一步地，各个连接轴上均套设有贯穿混合箱的轴套，破碎刀设置在轴套上，各个轴套与对应的连接轴连接处均设置有压缩弹簧，各个轴套的端部均转动卡接有旋转球，混合箱的侧壁上通过第二箱体转动卡接有与各个旋转球抵接的破碎盘，破碎盘上均匀分布有数个弧形槽，第二箱体的侧壁上设置有为破碎盘提供动力的辅助电机，辅助电机分别与plc控制器和柴油发电机电性连接；利用辅助电机带动破碎盘旋转，利用破碎盘上的弧形槽使得各个轴套沿对应的连接轴水平移动，从而能够使破碎锤对土壤进行击打破碎，解决了
土壤修复过程中土壤的破碎难题，有利于提高土壤修复效果。
16.进一步地，混合箱内部活动卡接有刮土板，刮土板靠近第一输送带端部；利用刮土板能够对粘结在第一输送带上的残留土壤进行清理，从而保证了第一输送带工作的连续性。
17.进一步地，底座下端设置有行走履带和为行走履带提供动力的驱动电机，驱动电机分别与plc控制器和柴油发电机电性连接；通过设置履带，便于装置在复杂修复场地移动，大量节约了物料的搬运费用及人工成本。
18.进一步地，进料口与药剂箱之间通过下料管连接，下料管上活动插接有调节板，调节板与下料管连接处设置有调节螺杆；通过设置调节板，便于对药剂与土壤的混合比例进行调节，从而提高装置的实用性。
19.本发明还提供了一种基于异位化学升温热解吸法的土壤修复工艺，包括以下步骤：
20.s1、向原料箱内部投入待修复土壤，然后向药剂箱内部投入修复药剂，通过plc控制器分别控制螺杆电机、第一输送电机和第二输送电机开启；利用第一输送电机带动第一输送轮旋转，从而使第一输送带旋转，利用螺杆电机带动投料螺杆旋转；利用第二输送电机带动第二输送轮旋转，从而使第二输送带旋转；
21.s2、原料箱内部的待修复土壤在第一输送带的作用下进入混合箱内部；同时药剂箱内部的修复药剂通过外套管上的进料口进入外套管中，并在投料螺杆的作用下通过出料口排出外套管，下落至第一输送带端部，与待修复土壤进行初次混合；
22.s3、通过plc控制器控制位于混合箱上的切割电机启动，利用切割电机带动混合箱内部的切割刀架旋转；初次混合后的待修复土壤和修复药剂依次经过混合箱内部的第一破碎构件和第二破碎构件；当混合物料经过旋转的切割刀架时，被切割刀架进行初次切割破碎，然后被第二破碎构件进行二次破碎；并最终进入底座内部的输送槽，在第二输送带的作用下，混合物料依次通过输送槽和导料槽进入下料斗中；
23.s4、当混合物料进入下料斗时，通过plc控制器控制位于下料斗上切割电机启动，利用切割电机带动下料斗内部的切割刀架旋转，对混合物料进行细化破碎，并最终使混合物料排出下料斗。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几点：
25.第一、本发明设备结构设计合理，设备运行过程中，从进料到出料，整个过程全封闭运行，有效降低扬尘等的问题，避免二次污染的造成；
26.第二、本发明设备通过设置行走履带，使得本发明便于在复杂场地进行移动，大量节约了物料的搬运费用及人工成本；同时，由于本发明以柴油发电机作为动力源，因此设备运行过程中无需外接电源等其它动力，适用于各种野外作业；
27.第三、本发明通过在混合箱内部设置第一破碎构件和第二破碎构件，有效解决了土壤修复过程中土壤的破碎难题；同时，该设备在土壤破碎前通过投料螺杆定量投加修复药剂，并随土壤在三次破碎中实现药剂与土壤的定量混合，从而有效提高了有机污染土壤的修复效果。
附图说明
28.图1是本发明的纵剖图；
29.图2是本发明的主视图；
30.图3是本发明的药剂箱的结构示意图；
31.图4是本发明的抖动弧板与药剂箱的连接示意图；
32.图5是本发明的螺杆投料器的结构示意图；
33.图6是本发明的筛板与原料箱的连接示意图；
34.图7是本发明的切割刀架的结构示意图；
35.图8是本发明的横向切割刀与竖向切割刀的连接示意图；
36.图9是本发明的第二破碎构件与混合箱的连接示意图；
37.图10是本发明图9中a处的局部放大示意图；
38.图11是本发明的主齿轮与连接齿轮的连接示意图；
39.图12是本发明的破碎盘的结构示意图；
40.其中，1-底座、10-连接板、11-混合箱、12-设备箱、13-输送槽、14-刮土板、15-行走履带、2-进料组件、20-原料箱、21-药剂箱、210-抖动弧板、211-挤压板、2110-开槽、212-挤压套、213-推动板、214-抖动电机、22-螺杆投料器、220-外套管、2200-进料口、2201-出料口、221-投料螺杆、222-螺杆电机、23-第一输送构件、230-安装座、231-第一输送电机、232-第一输送轮、233-第一输送带、24-筛板、240-滑杆、241-复位弹簧、25-筛板电机、250-电机箱、251-摆动凸轮、26-下料管、260-调节板、261-调节螺杆、3-出料组件、30-扬升臂、300-辅助拉杆、301-导料槽、31-下料斗、32-第二输送构件、320-第二输送轮、321-第二输送电机、322-第二输送带、4-破碎组件、40-第一破碎构件、400-切割刀架、4000-转轴、4001-竖向切割刀、4002-横向切割刀、401-切割电机、41-第二破碎构件、410-连接轴、4100-连接齿轮、411-破碎刀、412-破碎锤、413-破碎电机、4130-第一箱体、4131-主齿轮、414-轴套、4140-压缩弹簧、4141-旋转球、415-破碎盘、4150-第二箱体、4151-弧形槽、416-辅助电机、5-柴油发电机。
具体实施方式
41.实施例1
42.如图1所示的基于异位化学升温热解吸法的土壤修复一体化设备，包括底座1、进料组件2、出料组件3、破碎组件4和plc控制器；底座1上端依次设置有连接板10、混合箱11和设备箱12，设备箱12内部设置有柴油发电机5；底座1内部设置有输送槽13；
43.如图1、2、5所示，进料组件2包括原料箱20、药剂箱21、螺杆投料器22和第一输送构件23；原料箱20设置在连接板10远离混合箱11的一侧，原料箱20底部设置有开口；药剂箱21分别与连接板10和设备箱12固定连接；螺杆投料器22包括外套管220、投料螺杆221和螺杆电机222，外套管220上设置有进料口2200和出料口2201，外套管220与连接板11固定连接，且通过进料口2200与药剂箱21导通；出料口2201与混合箱11导通，投料螺杆221转动卡接在外套管220内部，螺杆电机222为投料螺杆221提供动力，且与柴油发电机5电性连接；第一输送构件23包括安装座230和第一输送电机231；安装座230设置在原料箱20底部，且通过固定板与连接板10固定连接，安装座230的一端伸入混合箱11内部，安装座230上转动卡接有两
个第一输送轮232，两个第一输送轮232之间通过第一输送带233连接，第一输送电机231设置在安装座230上，第一输送电机231为其中一个第一输送轮232提供动力，且与柴油发电机5电性连接；
44.如图1、2所示，出料组件3包括扬升臂30、下料斗31和第二输送构件32；扬升臂30设置在底座1远离原料箱20的一侧，且通过辅助拉杆300与设备箱12固定连接，扬升臂30内部设置有与输送槽13导通的导料槽301；下料斗31设置在扬升臂30远离底座1的一端；第二输送构件32包括第二输送轮320和第二输送电机321，第二输送轮320设置有5个，且均匀分布在输送槽13和导料槽301内部，各个第二输送轮320之间通过第二输送带322连接，第二输送电机321设置在底座1上，第二输送电机321为其中一个第二输送轮320提供动力，且与柴油发电机5电性连接；
45.如图1、2所示，破碎组件4包括第一破碎构件40和第二破碎构件41，第一破碎构件40设置有两个，第一破碎构件40包括切割刀架400和切割电机401，两个切割刀架400分别转动卡接在混合箱11和下料斗31内部；两个切割电机401分别设置在混合箱11和下料斗31上，且分别为两个切割刀架400提供动力，两个切割电机401分别与柴油发电机5电性连接；第二破碎构件41设置在混合箱11内部，且位于切割刀400下端；
46.plc控制器分别与螺杆电机222、第一输送电机231、第二输送电机321和切割电机401电性连接；plc控制器、螺杆电机222、第一输送电机231、第二输送电机321、切割电机401和柴油发电机5均为市售产品。
47.实施例2
48.本实施例记载的是实施例1的基于异位化学升温热解吸法的土壤修复一体化设备的修复工艺，包括以下步骤：
49.s1、向原料箱20内部投入待修复土壤，然后向药剂箱21内部投入生石灰粉末，通过plc控制器分别控制螺杆电机222、第一输送电机231和第二输送电机321开启；利用第一输送电机231带动第一输送轮232旋转，从而使第一输送带233旋转，利用螺杆电机222带动投料螺杆221旋转；利用第二输送电机321带动第二输送轮320旋转，从而使第二输送带322旋转；
50.s2、原料箱20内部的待修复土壤在第一输送带233的作用下进入混合箱11内部；同时药剂箱21内部的生石灰粉末通过外套管220上的进料口2200进入外套管220中，并在投料螺杆221的作用下通过出料口2201排出外套管220，下落至第一输送带233端部，与待修复土壤进行初次混合；
51.s3、通过plc控制器控制位于混合箱11上的切割电机401启动，利用切割电机401带动混合箱11内部的切割刀架400旋转；初次混合后的待修复土壤和生石灰粉末次经过混合箱11内部的第一破碎构件40和第二破碎构件41；当混合物料经过旋转的切割刀架400时，被切割刀架400进行初次切割破碎，然后被第二破碎构件41进行二次破碎；并最终进入底座1内部的输送槽13，在第二输送带322的作用下，混合物料依次通过输送槽13和导料槽301进入下料斗31中；
52.s4、当混合物料进入下料斗31时，通过plc控制器控制位于下料斗31上切割电机401启动，利用切割电机401带动下料斗31内部的切割刀架400旋转，对混合物料进行细化破碎，并最终使混合物料排出下料斗31。
53.实施例3
54.本实施例与实施例1不同之处在于：
55.如图1、6所示，原料箱20内部上端设置有筛板24，筛板24的两侧通过滑杆240与原料箱20滑动卡接，滑杆240上套设有与筛板24两侧抵接的复位弹簧241；筛板24端部贯穿原料箱20，原料箱20的侧壁上通过电机箱250设置有筛板电机25，筛板电机25的输出轴上设置有与筛板24端部抵接的摆动凸轮251；筛板电机25分别与plc控制器和柴油发电机5电性连接；筛板电机25为市售产品。
56.实施例4
57.本实时记载的是实施例3的基于异位化学升温热解吸法的土壤修复一体化设备的修复工艺，与实施例2不同之处在于：
58.步骤s1中，当待修复土壤进入原料箱20后，首先下落至筛板24上，通过plc控制器控制筛板电机25启动，利用筛板电机25上的摆动凸轮251带动筛板24在滑杆240上往复移动，对土壤中的杂物进行有效过滤。
59.实施例5
60.本实施例与实施例1不同之处在于：
61.如图3、4所示，药剂箱21内部活动铰接有6个抖动弧板210，各个抖弧板210的上端分别与药剂箱21的内壁活动铰接，各个抖弧板210的下端均倾斜设置有贯穿药剂箱21的挤压板211，各个挤压板211上均设置有开槽2110，药剂箱21的外壁上滑动卡接有挤压套212，挤压套212下端设置有各个挤压板211一一对应活动卡接的推动板213；药剂箱21的外壁上设置有与挤压套212上端面抵接的抖动电机214，抖动电机214分别与plc控制器和柴油发电机5电性连接，抖动电机214为市售产品。
62.实施例6
63.本实时记载的是实施例5的基于异位化学升温热解吸法的土壤修复一体化设备的修复工艺，与实施例2不同之处在于：
64.步骤s1中，当生石灰粉末进入药剂箱21内部后，利用plc控制器控制抖动电机214启动，利用抖动电机214带动挤压套212沿药剂箱21上下移动，同时利用各个推动板213推动对应的抖动弧板210沿其与药剂箱21的铰接点旋转抖动，从而避免生石灰粉末堆积在药剂箱21内部。
65.实施例7
66.本实施例与实施例1不同之处在于：
67.如图1、7、8所示，切割刀架400包括转轴4000、竖向切割刀4001和横向切割刀4002；转轴4000转动卡接在混合箱11内部，竖向切割刀4001设置有4组，且沿转轴4000长度方向均匀分布，每一组的8个竖向切割刀4001均匀分布在转轴4000的周向；横向切割刀4002设置有24个，各个横向切割刀4002转动卡接在水平方向上相邻两个竖向切割刀4001之间；
68.如图1、9、10、11、12所示，第二破碎构件41包括连接轴410、破碎刀411、破碎锤412和破碎电机413，连接轴410设置有3个，3个连接轴410呈正三角形分布，各个连接轴410的端部均贯穿混合箱11，且均设置有连接齿轮4100，破碎刀411设置有3组，且沿各个连接轴410长度方向均匀分布，每一组的各个破碎刀411均匀分布在连接轴410的周向；破碎锤412的数量与破碎刀411的数量对应一致，各个破碎锤412分别一一对应水平设置在各个破碎刀411
的端部；破碎电机413通过第一箱体4130设置在混合箱11的侧壁上，破碎电机413的输出轴上设置有分别与各个连接齿轮4100啮合连接的主齿轮4131，破碎电机413分别与plc控制器和柴油发电机5电性连接；各个连接轴410上均套设有贯穿混合箱11的轴套414，破碎刀411设置在轴套414上，各个轴套414与对应的连接轴410连接处均设置有压缩弹簧4140，各个轴套414的端部均转动卡接有旋转球4141，混合箱11的侧壁上通过第二箱体4150转动卡接有与各个旋转球4141抵接的破碎盘415，破碎盘415上均匀分布有数个弧形槽4151，第二箱体4150的侧壁上设置有为破碎盘415提供动力的辅助电机416，辅助电机416分别与plc控制器和柴油发电机5电性连接；破碎电机413和辅助电机416均为市售产品。
69.实施例8
70.本实施例记载的是实施例7的基于异位化学升温热解吸法的土壤修复一体化设备的修复工艺，与实施例2不同之处在于：
71.步骤s3中，混合物料进入混合箱11后，利用利用竖向切割刀4001对土壤进行初级破碎，同时利用横向切割刀4002对土壤进行二次破碎；通过plc控制器控制破碎电机413和辅助电机416启动，利用破碎电机413带动各个连接轴410和轴套414旋转，从而利用破碎刀411对土壤进行细化破碎；利用辅助电机416带动破碎盘415旋转，利用破碎盘415上的弧形槽4151使得各个轴套414沿对应的连接轴410水平移动，从而能够使破碎锤412对土壤进行击打破碎。
72.实施例9
73.本实施例与实施例1不同之处在于：
74.如图1所示，混合箱11内部活动卡接有刮土板14，刮土板14靠近第一输送带233端部；
75.如图1、2所示，底座1下端设置有行走履带15和为行走履带提供动力的驱动电机，驱动电机分别与plc控制器和柴油发电机5电性连接；驱动电机为市售产品。
76.实施例10
77.本实施例与实施例1不同之处在于：
78.如图5所示，进料口2200与药剂箱21之间通过下料管26连接，下料管26上活动插接有调节板260，调节板260与下料管26连接处设置有调节螺杆261。