專利名稱：用于有機氯農(nóng)藥污染土壤多元異位修復(fù)設(shè)備及方法
用于有機氯農(nóng)藥污染土壤多元異位修復(fù)設(shè)備及方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于污染場地土壤物化修復(fù)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及針對高濃度有機氯農(nóng)藥污染場地土壤修復(fù)時用到的多元增效洗脫集成設(shè)備及其修復(fù)方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著我國城市化進程和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移步伐的加快，以及國家“退二進三”“退城進園”等政策的實施，出現(xiàn)了大批由有機氯農(nóng)藥(滴滴涕、六六六、氯丹、滅蟻靈、硫丹、七氯等)生產(chǎn)企業(yè)，因關(guān)閉或搬遷導(dǎo)致的高濃度有機氯農(nóng)藥污染場地。此類污染場地大多分布在城市老城區(qū)或城鎮(zhèn)接合部，正面臨著急切的用地功能轉(zhuǎn)換和二次開發(fā)利用，如:改造為商業(yè)用地、居民住宅或公共休閑場所等。殘存在這些場地土壤中的高濃度有機氯農(nóng)藥，將成為“化學(xué)定時炸彈”，嚴重威脅人體健康、環(huán)境安全和社會民生，已成為當前亟需解決的土壤環(huán)境問題。增效洗脫修復(fù)技術(shù)因其修復(fù)效率高、周期短、成本低等特點，被認為是針對此類污染場地土壤修復(fù)的一種有效手段，然而目前我國可供選擇的洗脫修復(fù)設(shè)備則相對較少，設(shè)備集成性較差，因而研發(fā)我國自主知識產(chǎn)權(quán)的配套場地土壤增效洗脫修復(fù)集成設(shè)備尤為迫切。
目前國內(nèi)場地土壤洗脫修復(fù)設(shè)備專利申請主要有:重金屬污染土壤淋洗實驗裝置(申請?zhí)?CN200710010441和CN201110147310)，但該類設(shè)備僅針對重金屬污染土壤的原位淋洗修復(fù)，不適用于有機氯污染場地土壤的修復(fù)工作；針對有機污染場地土壤修復(fù)設(shè)備的專利申請(申請?zhí)?CN201110087565)，該設(shè)備雖嵌合了攪拌、超聲和微波的強化技術(shù)，但該設(shè)備其豎直式單葉片攪拌刀片難以在短時間內(nèi)將泥漿體系攪拌均勻；其超聲發(fā)射器僅安裝在豎直式攪拌腔體底部，未能直接接觸泥漿體系，大大損耗了超聲技術(shù)的強化效應(yīng)；其微波強化技術(shù)，存在泄露的風險，并且設(shè)備攪拌腔體材料的使用有特殊的要求，即不能使用金屬材料，只能用整塊聚四氟材料磨具打磨，后續(xù)放大操作環(huán)節(jié)存在一定技術(shù)難度和安全隱患。
現(xiàn)有洗脫設(shè)備存在的主要缺陷是:(I)缺乏專一性針對高濃度有機氯農(nóng)藥污染場地土壤的異位洗脫修復(fù)設(shè)備和于此設(shè)備配套的針對性洗脫試劑聯(lián)用方式；(2)已有洗脫設(shè)備嵌合的強化技術(shù)整體集成性和協(xié)同性較差，未能充分發(fā)揮嵌合強化手段的最優(yōu)效果；(3)已有設(shè)備大多為實驗室尺度的儀器，存在設(shè)備放大的技術(shù)瓶頸和成本昂貴等問題，難以在短期內(nèi)廣泛推廣。
缺陷產(chǎn)生的主要原因有:(1)隨著我國“退二進三” “退城進園”等政策在全國范圍內(nèi)的廣泛實施，出現(xiàn)了大批由有機氯農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)因關(guān)閉或搬遷導(dǎo)致的高濃度有機氯農(nóng)藥污染場地土壤，而前期科技人員對此類污染土壤增效洗脫修復(fù)技術(shù)多側(cè)重于實驗室的理論研究，解決實際污染問題的設(shè)備研發(fā)則相對進展較慢；(2)已有修復(fù)設(shè)備主要針對我國原先污染情況嚴重的工礦業(yè)等重金屬污染場地土壤，而針對有機氯農(nóng)藥類污染場地土壤的關(guān)注近年來才逐漸加強，因而相應(yīng)配套修復(fù)設(shè)備的研發(fā)未能及時跟進；(3)國內(nèi)雖研發(fā)了針對廣譜性有機污染場地土壤的增效洗脫修復(fù)設(shè)備，但集成性較差，設(shè)計欠合理，離實際場地運用還很遙遠。
因此，研發(fā)合理嵌合多元增效強化技術(shù)，同時高效洗脫去除污染物質(zhì)以及專門針對我國有機氯農(nóng)藥場地土壤污染實情的集成洗脫修復(fù)設(shè)備，具有十分重要的社會價值和科學(xué)意義。發(fā)明內(nèi)容
解決的技術(shù)問題:本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一套用于高濃度有機氯農(nóng)藥污染場地土壤多元異位洗脫修復(fù)集成設(shè)備和修復(fù)方法。該設(shè)備對于不同特性(有機氯農(nóng)藥物質(zhì)種類、土壤污染事件、土壤污染濃度、土壤有機質(zhì)含量、土壤質(zhì)地等差異)的有機氯農(nóng)藥類場地土壤，具備極強的修復(fù)廣譜性，單次或多次連續(xù)洗脫去除率較高(> 85%);該設(shè)備可與前期已獲授權(quán)的專利洗脫劑(授權(quán)專利號:ZL201010547630.2)形成良好的配套技術(shù)，專門針對解決我國有機氯農(nóng)藥場地污染實情而研發(fā)；該設(shè)備制造過程中，依據(jù)攪拌、超聲和加熱等多元強化組件產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)參數(shù)條件優(yōu)化設(shè)計，布局科學(xué)合理，體現(xiàn)出多元強化組件的優(yōu)化集成性。
技術(shù)方案:用于有機氯農(nóng)藥污染土壤多元異位修復(fù)設(shè)備，包括攪拌裝置、洗脫劑注入裝置、洗脫劑回收裝置、超聲發(fā)生器和加熱器；所述攪拌裝置包括攪拌腔體、螺旋攪拌器和氣動球閥；所述攪拌腔體上設(shè)有進料口，螺旋攪拌器設(shè)于攪拌腔體內(nèi)并由電機驅(qū)動，氣動球閥設(shè)于攪拌腔體遠離電機的端面底部；所述洗脫劑注入裝置包括至少兩個洗脫劑注入器，其中至少一個洗脫劑注入器外覆有保溫材料，上述洗脫劑注入裝置設(shè)于攪拌腔體頂部；洗脫劑回收裝置包括回收管和回收泵，所述回收管一端與回收泵連接，另一端活動連接于攪拌腔體上；加熱器和超聲發(fā)生器分布于攪拌腔體壁上。
所述攪拌腔體截面為半橢圓形，腔體上方設(shè)有罩合的擋泥板，進料口、洗脫劑注入裝置的出口和洗脫劑回收裝置的進口設(shè)于擋泥板上。
所述螺旋攪拌器的攪拌刀片與電機同軸設(shè)置，攪拌刀片直徑為攪拌腔體高度的2/3。
所述攪拌腔體底邊，以靠近氣動球閥端為頂點，與水平線呈4°傾角，以便減少攪拌洗脫時的死角并能順利排出洗脫修復(fù)完成后的清潔土壤。
所述電機、氣動球閥與攪拌腔體連接處密封。
所述加熱器包括電加熱裝置和保溫材料，電加熱裝置和保溫材料覆蓋于攪拌腔體外壁上，攪拌腔體加熱溫度控制在20±2 50±2°C。
所述超聲發(fā)射器包括一組超聲波振頭，超聲波振頭均勻分布在攪拌腔體內(nèi)壁上，每個超聲波振頭的功率為2.5 5kW，超聲波振頭的分布密度為每平米4個。
所述攪拌腔體還設(shè)有臭氧管和熱電偶測溫裝置。
所述修復(fù)設(shè)備還包括觸摸屏式的人工智能電子操作平臺，連接控制修復(fù)設(shè)備的全部組件。
利用所述設(shè)備修復(fù)有機氯農(nóng)藥污染土壤的方法，修復(fù)步驟為:
a.土壤預(yù)處理:首先將污染場地土壤篩分至粒徑約2_ ；
b.修復(fù)體系設(shè)置:加入相當于土壤2 5倍體積的洗脫劑至攪拌器中，攪拌腔體體積與土
壤-洗脫劑混合泥水的體積比不低于1.25 ；
c.設(shè)定修復(fù)運行參數(shù):螺旋攪拌速率為25-50rpm，溫度為20±2 50±2°C，開啟臭氧發(fā)生
器，保持時間為60min ;開啟超聲發(fā)射器，運行時間30min ；
d.洗脫完成:設(shè)備運行60min后，停止攪拌并靜置，使用洗脫劑回收器將攪拌腔體中上層洗脫劑回收，而對下層土壤通過氣動球閥排出，以板框壓濾實現(xiàn)土水分離完成洗脫修復(fù)。
本發(fā)明的工作原理是:1、連續(xù)式螺旋條葉片在臥式攪拌腔體內(nèi)側(cè)最大程度將土壤顆粒和洗脫劑混合均勻，同時促使泥漿體系能受到均勻加熱和超聲振蕩，最大程度的利用強化能源，提高洗脫效率；2、使用的專利技術(shù)的洗脫劑中(專利號:ZL201010547630.2)，石油醚對土壤中有機氯農(nóng)藥類污染物具有極強的溶解性，正丙醇具有親油親水二重性，可顯著促進污染物在不同洗脫劑相之間的分配；3、通過臭氧的氧化作用，降低土壤有機無機聚合體對有機氯農(nóng)藥的吸附作用，促進有機氯農(nóng)藥分子的解吸；4、該設(shè)備升溫處理可顯著提高污染物從土壤顆粒向洗脫劑中的解吸速率，同時該設(shè)備的保溫措施也促使污染物的高效解吸過程在一定時間內(nèi)得以維持，從而在整體上顯著加快洗脫修復(fù)進程；5、該設(shè)備超聲強化措施產(chǎn)生的空化效應(yīng)與擾動效應(yīng)可顯著降低老化土壤中有機氯農(nóng)藥與土壤顆粒結(jié)合的緊實程度，促進土壤中緊密結(jié)合態(tài)的有機氯農(nóng)藥順利解吸釋放，從而在整體上顯著提高洗脫效果；6、當同時施用升溫保溫技術(shù)和超聲發(fā)射技術(shù)，并配套使用專利洗脫劑，土壤中總量有機氯農(nóng)藥洗脫去除率顯著提高。
有益效果:本發(fā)明彌補了國內(nèi)有機污染土壤增效洗脫修復(fù)設(shè)備的空白，針對高濃度有機氯農(nóng)藥場地土壤，提供一套多元異位土壤洗脫修復(fù)集成設(shè)備。其具有的主要優(yōu)點是:1、該設(shè)備利用攪拌、溫度控制、超聲振蕩及已授權(quán)專利洗脫劑(專利號:ZL201010547630.2)，可對不同污染特性的有機氯農(nóng)藥污染場地土壤進行洗脫修復(fù)；2、對于有機氯農(nóng)藥總濃度大于IOOppm且小于IOOOppm污染土壤，I小時內(nèi)單次洗脫修復(fù)總量去除率大于95%，修復(fù)成本相對較低，修復(fù)費用低于100元/噸土 ；3、對于有機氯農(nóng)藥總濃度大于IOOOppm且小于IOOOOppm污染土壤，2 3小時內(nèi)多次洗脫修復(fù)總量去除率大于90%，修復(fù)成本相對較低，修復(fù)費用低于300元/噸土 ；4、對于有機氯農(nóng)藥總濃度大于IOOOOppm污染土壤,3 5小時內(nèi)多次洗脫修復(fù)總量去除率大于85%，修復(fù)成本相對較低，修復(fù)費用低于500元/噸土 ；5、根據(jù)污染土壤性質(zhì)不同，該設(shè)備日處理土方量約為2 8T。6、人工智能電子操作平臺采用可視化觸屏系統(tǒng)，連接該設(shè)備所有強化元件，操作簡便，拆卸方便，整體設(shè)備移動性強.該設(shè)備對于我國大批因企業(yè)關(guān)閉搬遷導(dǎo)致的有機氯農(nóng)藥污染場地土壤修復(fù)市場具有廣泛的運用前景。


圖1為本發(fā)明設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖，I攪拌腔體、2螺旋攪拌器、3第一洗脫劑注入器、4第二洗脫劑注入器、5洗脫劑回收裝置、6進料口、7氣動球閥、8加熱器、11電機；
圖2為本發(fā)明設(shè)備在螺旋攪拌器軸向上的結(jié)構(gòu)示意圖，8加熱器、9超聲發(fā)射器、10熱電偶測溫裝置和12臭氧管；
圖3螺旋刀片直徑占攪拌器腔體高度比例對土壤中滴滴滴去除效率的影響；
圖4在螺旋刀片直徑為腔體高度2/3的條件下，氣動球閥排出口與水平線傾角對土壤中滴滴滴去除效率的影響；
圖5在螺旋刀片直徑為腔體高度2/3和氣動球閥排出口與水平線傾角為4°的條件下，超聲發(fā)射器在腔體外側(cè)分布密度對土壤中滴滴滴去除效率的影響；
圖6在螺旋刀片直徑為腔體高度2/3，氣動球閥排出口與水平線傾角為4°，超聲發(fā)射器在腔體外側(cè)分布密度為4個/m3的條件下，不同臭氧發(fā)生量對蘇州土壤中總量滴滴滴去除效率影響；
圖7在螺旋刀片直徑為腔體高度2/3，氣動球閥排出口與水平線傾角為4°，超聲發(fā)射器在腔體外側(cè)分布密度為4個/m3，50g/h O3生量的條件下，對土壤中總量滴滴滴去除效率的影響。
具體實施方式
以下具體實施方式
不以任何形式限制本發(fā)明的技術(shù)方案，凡是采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案均落在本發(fā)明的保護范圍。
所用洗脫劑:5% 10%v/v沸程為60 90°C的石油醚、10%v/v正丙醇，余量為水。
實施例1:
用于有機氯農(nóng)藥污染土壤多元異位修復(fù)設(shè)備，包括攪拌裝置、洗脫劑注入裝置、洗脫劑回收裝置5、超聲發(fā)生器9和加熱器8 ;所述攪拌裝置包括攪拌腔體1、螺旋攪拌器2和不銹鋼氣動球閥7 ;所述攪拌腔體上設(shè)有進料口 6，螺旋攪拌器2設(shè)于攪拌腔體I內(nèi)并由電機驅(qū)動，不銹鋼氣動球閥7設(shè)于攪拌腔體遠離電機的端面底部；所述洗脫劑注入裝置包括至少兩個洗脫劑注入器，其中至少一個洗脫劑注入器外覆有保溫材料，上述洗脫劑注入裝置設(shè)于攪拌腔體頂部；洗脫劑回收裝置5包括回收管和回收泵，所述回收管一端與回收泵連接，另一端活動連接于攪拌腔體上；加熱器8和超聲發(fā)生器9分布于攪拌腔體壁上。所述攪拌腔體截面為半橢圓形，腔體上方設(shè)有罩合的擋泥板，進料口 6、洗脫劑注入裝置的出口和洗脫劑回收裝置5的進口設(shè)于擋泥板上。所述螺旋攪拌器的攪拌刀片與電機同軸設(shè)置，攪拌刀片直徑為攪拌腔體高度的2/3，刀片運行速率在25 50rpm。所述攪拌腔體底邊，以靠近不銹鋼氣動球閥端為頂點，與水平線呈4°傾角，以便排出洗脫修復(fù)完成后的清潔土壤。所述電機、不銹鋼氣動球閥、泥漿泵與攪拌腔體連接處密封。所述加熱器8包括電加熱裝置和保溫材料，電加熱裝置和保溫材料覆蓋于攪拌腔體外壁上，攪拌腔體加熱溫度控制在20±2 50±2°C。所述超聲發(fā)射器9包括一組超聲波振頭，超聲波振頭均勻分布在攪拌腔體內(nèi)壁上，分布密度為每平米4個，每個超聲波振頭的功率為2.5 5kW。所述攪拌腔體I還設(shè)有臭氧管12和熱電偶測溫裝置10。該設(shè)備還包括觸摸屏式的人工智能電子操作平臺，連接控制修復(fù)設(shè)備的全部組件。攪拌腔體I整塊增厚不銹鋼板鍛造而成，腔體上方用長方形不銹鋼擋泥板罩合，擋泥板上方分別設(shè)有一個敞開式污染土壤進料口 6。其中一個洗脫劑注入器3主體采用不銹鋼和保溫材料共同制成，具有對特定有機溶劑洗脫劑的貯存、保溫、防凍和注入功能；另一個洗脫劑注入器4主體采用不銹鋼制成，可在常溫下對普通有機溶劑洗脫劑或表面活性劑洗脫劑進行貯存和注入。此兩個洗脫劑注入器均垂直豎立在擋泥板上方，可人工調(diào)節(jié)不同洗脫劑注入量。洗脫劑回收裝置5可根據(jù)洗脫修復(fù)完成后的液面高度調(diào)整回收管口嵌入洗脫劑距離。
利用所述設(shè)備修復(fù)有機氯農(nóng)藥污染土壤的方法，修復(fù)步驟為:a.土壤預(yù)處理:首先將污染場地土壤篩分至粒徑約2_ ；b.修復(fù)體系設(shè)置:加入相當于土壤2 5倍體積的洗脫劑至攪拌器中，攪拌腔體體積與土壤-洗脫劑混合泥水的體積比不低于1.25 ；c.設(shè)定修復(fù)運行參數(shù):螺旋攪拌速率為25 50rpm，溫度為20±2 50±2°C，保持時間為60min ;開啟超聲發(fā)射器，每個超聲波振頭的功率為2.5 5kW，運行時間30min ；d.洗脫完成:設(shè)備運行60min后，停止攪拌并靜置，使用洗脫劑回收器將攪拌腔體中上層洗脫劑回收，而對下層土壤通過不銹鋼氣動球閥排出，以板框壓濾實現(xiàn)土水分離完成洗脫修復(fù)。
從圖3中可知，當螺旋攪拌刀片直徑占攪拌器腔體高度的1/3和1/2時，蘇州土壤中總量滴滴滴去除率僅在53%-77%之間，這一結(jié)果是由于較低的螺旋刀片直徑長度未能將攪拌器腔體內(nèi)部的泥漿體系混合均勻，致使污染土壤沒有能夠與洗脫劑接觸充分；當螺旋攪拌刀片直徑占攪拌器腔體高度的2/3時，蘇州土壤中總量滴滴滴去除率達到約85% ;當螺旋攪拌刀片直徑占攪拌器腔體高度的4/5時，蘇州土壤中總量滴滴滴去除率達到約88%，但通過數(shù)據(jù)的顯著性差異分析，表明螺旋攪拌刀片直徑占攪拌器腔體高度的2/3或4/5時，對于總量滴滴滴去除率并無顯著性差異。綜合考慮螺旋刀片直徑對于污染物去除效率的影響和材料成本，選取螺旋攪拌刀片直徑占攪拌器腔體高度的2/3作為最終刀片直徑的長度。
從圖4中可知，在螺旋刀片直徑固定長度的條件下，當氣動球閥排出口與水平線傾角逐漸由0°上升至4°時，蘇州土壤中總量滴滴滴去除率也逐漸由79%上升90%，這一結(jié)果說明在一定的傾角范圍內(nèi)，隨著傾角的增加，土壤在洗脫結(jié)束后可以更加順利的排出腔體內(nèi)部，從而提高目標污染物整體去除效率；但是當氣動球閥排出口與水平線傾角逐漸由4°上升至10°時，蘇州土壤中總量滴滴滴去除率卻顯著下降(p〈0.01)，逐漸由90%下降至70%，這一結(jié)果說明過高的傾角造成了攪拌器腔體內(nèi)部一定的死角區(qū)域，不利于污染土壤與洗脫劑的充分混合反應(yīng)，導(dǎo)致去除率不升反降。因而，綜合考慮土壤中污染物去除效率的影響，在螺旋刀片直徑固定長度的條件下，選取氣動球閥排出口與水平線傾角為4°的條件作為設(shè)備排出口的關(guān)鍵參數(shù)。
從圖5中可知，在螺旋刀片直徑為腔體高度2/3和氣動球閥排出口與水平線傾角為4°的條件下，隨著超聲發(fā)射器在腔體外側(cè)分布密度逐漸由I個/m3上升至4個/m3時，蘇州土壤中總量滴滴滴去除率也逐漸由約85%上升至約90% (p〈0.01)，這一結(jié)果說明在一定的超聲強化范圍內(nèi)，隨著超聲發(fā)射器在腔體外側(cè)分布密度的增加，土壤中總量滴滴滴去除率得到顯著促進(P〈0.01)。但是隨著超聲發(fā)射器在腔體外側(cè)分布密度由4個/m3上升至10個/m3時，土壤中總量滴滴滴去除率未有顯著變化(p>0.05)，說明過高的分布密度反而會造成超聲波的自我消減作用，導(dǎo)致總量滴滴滴去除率不能持續(xù)增加。因而，綜合考慮土壤中污染物去除效率的影響和施加超聲發(fā)射器分布密度的成本，選取在螺旋刀片直徑為腔體高度2/3和氣動球閥排出口與水平線傾角為4°的條件下，超聲發(fā)射器分布密度為4個/m3作為超聲強化的關(guān)鍵參數(shù)。
從圖6中可知，在螺旋刀片直徑為腔體高度2/3，氣動球閥排出口與水平線傾角為4°，超聲發(fā)射器在腔體外側(cè)分布密度為4個/m3的條件下，隨著臭氧發(fā)生量由10g/h逐漸上升至50g/h時，蘇州土壤中總量滴滴滴去除率也逐漸由約90%顯著上升至約95%(p〈0.01)，這一結(jié)果說明在一定的臭氧發(fā)生范圍，隨著通入泥漿體系內(nèi)的臭氧含量的增加，土壤中有機-無機組分與滴滴滴的結(jié)合力逐漸減小，更加有利于滴滴滴從土壤固相解吸遷移至洗脫液相中，從而提高了目標污染物的去除率；但隨著臭氧發(fā)生量由50g/h逐漸上升至400g/h時，蘇州土壤中總量滴滴滴去除率未顯著增加，說明50g/的臭氧發(fā)生量已足夠?qū)崿F(xiàn)目標污染物增效去除的目的。因而，綜合考慮土壤中污染物去除效率的影響和產(chǎn)生臭氧的成本，選取在螺旋刀片直徑為腔體高度2/3，氣動球閥排出口與水平線傾角為4°，超聲發(fā)射器在腔體外側(cè)分布密度為4個/m3的條件下，產(chǎn)生臭氧產(chǎn)量50g/h作強化洗脫修復(fù)效率的關(guān)鍵參數(shù)。
從圖7中可知，在螺旋刀片直徑為腔體高度2/3，氣動球閥排出口與水平線傾角為4°，超聲發(fā)射器在腔體外側(cè)分布密度為4個/m3，50g/h的O3發(fā)生量條件下，50°C水浴環(huán)境的洗脫效率顯著大于常溫25°C水浴環(huán)境的洗脫效率(p〈0.01)，總量滴滴滴最大去除率約為99%。同時，在本參數(shù)的研究中，結(jié)合表I對于超聲發(fā)射、臭氧發(fā)生和升溫過程三元方差分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn):此3種因子對總量滴滴滴都具有顯著的影響；溫度因子對于總量滴滴滴去除率的影響權(quán)重 > 超聲因子對于總量滴滴滴去除率的影響權(quán)重 > 臭氧因子對于總量滴滴滴去除率的影響權(quán)重；當同時使用此3種因子時具有對總量滴滴滴協(xié)同促進的顯著優(yōu)化效果(p〈0.01)。
表I超聲發(fā)射、臭氧發(fā)生和升溫過程對蘇州土壤中滴滴滴去除率三元方差分析
權(quán)利要求
1.用于有機氯農(nóng)藥污染土壤多元異位修復(fù)設(shè)備，其特征在于:包括攪拌裝置、洗脫劑注入裝置、洗脫劑回收裝置(5)、超聲發(fā)生器(9)和加熱器(8);所述攪拌裝置包括攪拌腔體(I)、螺旋攪拌器(2)和氣動球閥(7);所述攪拌腔體上設(shè)有進料口(6)，螺旋攪拌器(2)設(shè)于攪拌腔體(I)內(nèi)并由電機(11)驅(qū)動，氣動球閥(7 )設(shè)于攪拌腔體遠離電機的端面底部；所述洗脫劑注入裝置包括至少兩個洗脫劑注入器(3，4)，其中至少一個洗脫劑注入器外覆有保溫材料，上述洗脫劑注入裝置設(shè)于攪拌腔體頂部；洗脫劑回收裝置(5)包括回收管和回收泵，所述回收管一端與回收泵連接，另一端活動連接于攪拌腔體上；加熱器(8)和超聲發(fā)生器(9 )分布于攪拌腔體壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于有機氯農(nóng)藥污染土壤多元異位修復(fù)設(shè)備，其特征在于所述攪拌腔體截面為半橢圓形，腔體上方設(shè)有罩合的擋泥板，進料口(6)、洗脫劑注入裝置的出口和洗脫劑回收裝置(5)的進口設(shè)于擋泥板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于有機氯農(nóng)藥污染土壤多元異位修復(fù)設(shè)備，其特征在于所述螺旋攪拌器(2)的攪拌刀片與電機同軸設(shè)置，攪拌刀片直徑為攪拌腔體高度的2/3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于有機氯農(nóng)藥污染土壤多元異位修復(fù)設(shè)備，其特征在于所述攪拌腔體底邊，以靠近氣動球閥端為頂點，與水平線呈4°傾角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于有機氯農(nóng)藥污染土壤多元異位修復(fù)設(shè)備，其特征在于所述電機、氣動球閥與攪拌腔體連接處密封。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于有機氯農(nóng)藥污染土壤多元異位修復(fù)設(shè)備，其特征在于所述加熱器(8 )包括電加熱裝置和保溫材料，電加熱裝置和保溫材料覆蓋于攪拌腔體外壁上，攪拌腔體加熱溫度控制在20 ±2 50 ±2 °C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于有機氯農(nóng)藥污染土壤多元異位修復(fù)設(shè)備，其特征在于所述超聲發(fā)射器(9 )包括一組超聲波振頭，超聲波振頭均勻分布在攪拌腔體內(nèi)壁上，每個超聲波振頭的功率為2.5飛kW，超聲波振頭的分布密度為每平米4個。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于有機氯農(nóng)藥污染土壤多元異位修復(fù)設(shè)備，其特征在于所述攪拌腔體(I)還設(shè)有臭氧管(12 )和熱電偶測溫裝置(10 )。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于有機氯農(nóng)藥污染土壤多元異位修復(fù)設(shè)備，其特征在于還包括觸摸屏式的人工智能電子操作平臺，連接控制修復(fù)設(shè)備的全部組件。
10.利用權(quán)利要求1所述設(shè)備修復(fù)有機氯農(nóng)藥污染土壤的方法，其特征在于修復(fù)步驟為: a.土壤預(yù)處理:首先將污染場地土壤篩分至粒徑約2 mm； b.修復(fù)體系設(shè)置:加入相當于土壤2飛倍體積的洗脫劑至攪拌器中，攪拌腔體體積與土壤-洗脫劑混合泥水的體積比不低于1.25 ； c.設(shè)定修復(fù)運行參數(shù):螺旋攪拌速率為25-50rpm，溫度為20±2 50±2°C，開啟臭氧發(fā)生器，保持時間為60 min ;開啟超聲發(fā)射器，運行時間30 min ； d.洗脫完成:設(shè)備運行60min后，停止攪拌并靜置，使用洗脫劑回收器將攪拌腔體中上層洗脫劑回收，而對下層土壤通過氣動球閥排出，以板框壓濾實現(xiàn)土水分離完成洗脫修復(fù)。
全文摘要
用于有機氯農(nóng)藥污染土壤多元異位修復(fù)設(shè)備及方法，屬于污染場地土壤物化修復(fù)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，包括攪拌裝置、洗脫劑注入裝置、洗脫劑回收裝置、超聲發(fā)生器和加熱器。該設(shè)備對于不同特性(有機氯農(nóng)藥物質(zhì)種類、土壤污染事件、土壤污染濃度、土壤有機質(zhì)含量、土壤質(zhì)地等差異)的有機氯農(nóng)藥類場地土壤，具備極強的修復(fù)廣譜性，單次或多次連續(xù)洗脫去除率較高(≥85%)；該設(shè)備可與專利洗脫劑(ZL201010547630.2)形成良好的配套技術(shù)，專門針對解決我國有機氯農(nóng)藥場地污染實情而研發(fā)；該設(shè)備制造過程中，依據(jù)攪拌、超聲和加熱等多元強化組件產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)參數(shù)條件優(yōu)化設(shè)計，布局科學(xué)合理，體現(xiàn)出多元強化組件的優(yōu)化集成性。
文檔編號B09C1/02GK103182394SQ20131009259
公開日2013年7月3日 申請日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者楊興倫, 葉茂, 蔣新, 卞永榮, 谷成剛, 王芳, 宋洋, 魏海江, 王靜婷 申請人:中國科學(xué)院南京土壤研究所