一种重金属污染土壤电动修复装置

技术领域

本发明涉及土地治理技术领域，具体为一种重金属污染土壤电动修复装置。

背景技术

土壤污染修复技术则是指采用化学、物理学和生物学的技术与方法以降低土壤中污染物的浓度、固定土壤污染物、将土壤污染物转化成为低毒或无毒物质、阻断土壤污染物在生态系统中的转移途径的技术总称，随着工业化进程的加快和发展，大量含有重金属的工业废水和城市生活污水排放到环境中，对大气、土壤和水环境造成了严重重金属污染，这些重金属主要为铅、铬、镍、铜、锌、汞、砷等元素，具有隐蔽性、毒性强、持久性，不可降解性等特点，重金属在水体中可通过食物链影响动植物生长最终威胁人类健康。

现有的重金属污染土壤修复方法有物理方法、化学修复和生物修复三种方式，其中重金属污染土壤电动修复是属于物理方法之一，通过将电极插入受污染土壤的溶液中，在电极上施加直流电压，形成两电极之间的直流电场。土壤中的污染物在电场作用下发生运动，其主要运动机制有电迁移、电渗流以及电泳等。在这些机制作用下，污染物最终积累在电极附近，再用电镀(吸附到电极上)或抽取电极附近的水等方法加以去除，但市面上现有的电动修复装置工作效率低下，并且在修复过程中无法将土壤内的重金属吸附干净，并且土壤中含有一些重金属污染固块物质无法进行剔除，导致电动修复后土壤又被重新污染，并且电动修复容易造成土壤中微生物的生存以及降解的功能，为此，我们提出一种重金属污染土壤电动修复装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种重金属污染土壤电动修复装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种重金属污染土壤电动修复装置，包括基座、第一液压缸、第一电机、第二液压缸、第三液压缸、第四电机和抽水泵，所述基座的表面固定连接有所述支架，所述支架的顶端表面固定连接有所述第一液压缸，所述第一液压缸的内部安装有所述第一液压杆，所述第一液压杆的一端固定连接有所述保护壳，所述保护壳的内部固定连接有所述第一电机，所述第一电机的内部安装有所述第一转动轴，所述第一转动轴的一端转动连接有所述螺旋钻机，所述支架的顶端表面固定连接有所述第二液压缸，所述第二液压缸的内部安装有所述第二液压杆，所述第二液压杆的一段固定连接有所述固块污染物夹具，所述固块污染物夹具由所述安装台、所述第二电机所述第二转动轴、所述摆臂、所述箱体、所述第三电机、所述第三转动轴、所述控制齿轮、所述第一安装轴、所述转动齿轮、所述夹臂、所述第二安装轴和所述连接齿轮组成，所述第二液压杆的一端固定连接有所述安装台，所述安装台的表面固定连接有所述第二电机，所述第二电机的内部安装有所述第二转动轴，所述第二转动轴的一端贯穿安装台的表面转动连接所述摆臂，所述摆臂的一端固定连接有所述箱体，所述箱体的表面固定连接有所述第三电机，所述第三电机的内部安装有所述第三转动轴，所述第三转动轴的一端贯穿所述箱体的表面转动连接所述控制齿轮，所述箱体的内壁固定连接有所述第一安装轴，所述第一安装轴的表面套有转动齿轮，所述转动齿轮的表面固定连接有所述夹臂，所述箱体的内壁固定连接有所述第二安装轴，所述第二安装轴的表面固定连接有所述连接齿轮，所述基座的表面固定连接有所述第三液压缸，所述第三液压缸的内部安装有所述第三液压杆，所述第三液压杆的一端固定连接有所述推板，所述基座的表面固定连接有所述翻土箱，所述翻土箱的顶端表面固定连接有所述化学固化剂箱，所述化学固化剂箱的内部底端固定连接有所述出料管，所述出料管的底端固定连接有所述电磁阀，所述化学固化剂箱的表面固定连接有所述安装壳，所述安装壳的内壁固定连接有所述安装块，所述安装块的表面固定连接有所述第四电机，所述第四电机的内部安装有所述第四转动轴，所述第四转动轴的一端固定连接有所述搅拌杆，所述支架的内部固定连接有所述导电杆，所述导电杆的表面固定连接有所述绝缘套，所述导电杆的左侧底端固定连接有所述正电极，所述导电杆的右侧顶端固定连接有所述负电极，所述基座的表面固定连接有所述抽水泵，所述抽水泵的内部安装有所述抽水管。

优选的，所述支架的内部设置为镂空状，所述导电杆被所述绝缘套密封包裹安装于所述支架的内部，所述导电杆的俩段均贯穿所述基座分别与所述正电极和所述负电极电性连接，所述导电杆通过电性连接外部电源。

优选的，所述螺旋钻机垂直安装与所述翻土箱的上方，所述翻土箱和所述基座位于所述螺旋钻机下方位置均设置于开槽。

优选的，所述第一安装轴设置为两组，两组所述第一安装轴表面均设置有所述转动齿轮，两组所述转动齿轮分别与所述控制齿轮和所述连接齿轮啮合连接。

优选的，所述夹臂设置为两组成镜像发布，所述夹臂设置为V型结构，所述夹臂垂直安装与所述翻土箱的上方，所述翻土箱的表面设置有开口，所述推板的尺寸大小与所述翻土箱表面设置的开口尺寸大小相配适。

优选的，所述翻土箱的表面固定连接有所述废料箱，所述废料箱与所述翻土箱成平行发布，所述废料箱的顶端设置为开口状。

优选的，所述化学固化剂箱内部装填的化学固化剂为有机质、沸石、磷酸盐等外源添加物，所述出料管的顶端贯穿所述化学固化剂箱的底端壁壳。

优选的，所述搅拌杆的一端贯穿所述安装壳的壁壳与所述第四转动轴转动连接，所述搅拌杆成倾斜分布在所述翻土箱内部。

优选的，所述正电极和所述负电极通过直流电电性连接，所述正电极和所述负电极的表面均安装有所述绝缘杆，两组所述绝缘杆的表面均安装有所述保护膜，所述保护膜在使用过程中内部需装填泥土。

优选的，所述抽水泵设置为两组分别安装与所述正电极和所述负电极上方，两组所述抽水泵的内部均安装有所述抽水管，两组所述抽水管的长度均大于所述正电极和所述负电极的长度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过导电杆对正电极和负电极通电后，在正电极和负电极之间形成直流电场，使土壤中的污染物在电场作用下发生运动，其主要运动机制有电迁移、电渗流以及电泳等，在这些机制作用下，污染物最终积累在电极附近，再开启两组抽水泵运行通过抽水管抽取正电极和负电极附近的水加以去除土壤内的污染物，并且正电极和负电极都插设在所述绝缘杆内，是的绝缘杆内装填的土壤可以吸附更多的污染物，随着绝缘杆一同取出，提高修复效率；

(2)通过第一液压缸运行驱动第一液压杆连接着保护壳下滑，保护壳下滑过程中开启第一电机运行，通过第一电机驱动第一转动轴连接着螺旋钻机转动，使得螺旋钻机向下转动过程中可以将正电极和负电极之间的土壤翻出到翻土箱内，并且随着螺旋钻机向下的深度发生改变，可以将聚集在表层的污染物分散到土壤深层，达到稀释和自处理的目的；

(3)同时螺旋钻机将土壤翻动到翻土箱内时，开启第四电机运行驱动第四转动轴连接着搅拌杆在翻土箱内转动，可以将翻土箱内的土壤进行翻动，在通过电磁阀的开启可以将化学固化剂箱中放置的化学固定剂加入翻土箱内的土壤内，再通过搅拌杆转动进行混合，调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质，使其产生沉淀、吸附、离子交换、腐殖化和氧化还原等一系列反应，降低其在土壤环境中的生物有效性和可迁移性从而减少这些重金属元素对动植物的毒性；

(4)并且搅拌杆在翻土箱内对土壤进行翻动时，开启第二液压缸运行驱动第二液压杆连接着固块污染物夹具下滑，开启固块污染物夹具运行可以将翻土箱内翻动出的固块重金属污染物夹出，减少重金属污染物对土壤的后续污染；

(5)本发明将多种重金属土壤修复方法结合使用，减少了修复成本外，同时提高了修复效率和修复效果。

附图说明

图1为本发明整体结构正视剖面示意图；

图2为本发明固块污染物夹具结构俯视剖面示意图；

图3为本发明固块污染物夹具结构正视剖面示意图；

图4为本发明固块污染物夹具结构俯视剖面示意图；

图5为本发明整体结构侧视剖面示意图；

图6为本发明推板结构三维剖面示意图；

图7为本发明绝缘杆结构三维剖面示意图；

图8为本发明图1中A处结构放大示意图。

图中：1、基座；2、支架；3、第一液压缸；4、第一液压杆；5、保护壳；6、第一电机；7、第一转动轴；8、螺旋钻机；9、第二液压缸；10、第二液压杆；11、固块污染物夹具；1101、安装台；1102、第二电机；1103、第二转动轴；1104、摆臂；1105、箱体；1106、第三电机；1107、第三转动轴；1108、控制齿轮；1109、第一安装轴；1110、转动齿轮；1111、夹臂；1112、第二安装轴；1113、连接齿轮；12、第三液压缸；13、第三液压杆；14、推板；15、翻土箱；16、化学固化剂箱；17、出料管；18、电磁阀；19、安装壳；20、安装块；21、第四电机；22、第四转动轴；23、搅拌杆；24、导电杆；25、绝缘套；26、正电极；27、绝缘杆；28、保护膜；29、负电极；30、抽水泵；31、抽水管；32、废料箱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种重金属污染土壤电动修复装置，包括基座1、第一液压缸3、第一电机6、第二液压缸9、第三液压缸12、第四电机21和抽水泵30，基座1的表面固定连接有支架2，支架2的顶端表面固定连接有第一液压缸3，第一液压缸3的内部安装有第一液压杆4，第一液压杆4的一端固定连接有保护壳5，保护壳5的内部固定连接有第一电机6，第一电机6的内部安装有第一转动轴7，第一转动轴7的一端转动连接有螺旋钻机8，支架2的顶端表面固定连接有第二液压缸9，第二液压缸9的内部安装有第二液压杆10，第二液压杆10的一段固定连接有固块污染物夹具11，固块污染物夹具11由安装台1101、第二电机1102第二转动轴1103、摆臂1104、箱体1105、第三电机1106、第三转动轴1107、控制齿轮1108、第一安装轴1109、转动齿轮1110、夹臂1111、第二安装轴1112和连接齿轮1113组成，第二液压杆10的一端固定连接有安装台1101，安装台1101的表面固定连接有第二电机1102，第二电机1102的内部安装有第二转动轴1103，第二转动轴1103的一端贯穿安装台1101的表面转动连接摆臂1104，摆臂1104的一端固定连接有箱体1105，箱体1105的表面固定连接有第三电机1106，第三电机1106的内部安装有第三转动轴1107，第三转动轴1107的一端贯穿箱体1105的表面转动连接控制齿轮1108，箱体1105的内壁固定连接有第一安装轴1109，第一安装轴1109的表面套有转动齿轮1110，转动齿轮1110的表面固定连接有夹臂1111，箱体1105的内壁固定连接有第二安装轴1112，第二安装轴1112的表面固定连接有连接齿轮1113，基座1的表面固定连接有第三液压缸12，第三液压缸12的内部安装有第三液压杆13，第三液压杆13的一端固定连接有推板14，基座1的表面固定连接有翻土箱15，翻土箱15的顶端表面固定连接有化学固化剂箱16，化学固化剂箱16的内部底端固定连接有出料管17，出料管17的底端固定连接有电磁阀18，化学固化剂箱16的表面固定连接有安装壳19，安装壳19的内壁固定连接有安装块20，安装块20的表面固定连接有第四电机21，第四电机21的内部安装有第四转动轴22，第四转动轴22的一端固定连接有搅拌杆23，支架2的内部固定连接有导电杆24，导电杆24的表面固定连接有绝缘套25，导电杆24的左侧底端固定连接有正电极26，导电杆24的右侧顶端固定连接有负电极29，基座1的表面固定连接有抽水泵30，抽水泵30的内部安装有抽水管31。

支架2的内部设置为镂空状，导电杆24被绝缘套25密封包裹安装于支架2的内部，导电杆24的俩段均贯穿基座1分别与正电极26和负电极29电性连接，导电杆24通过电性连接外部电源，通过导电杆24安装在支架2内可以同时被绝缘套25包裹，可以保证导电杆24在通电后的用电安全，避免漏电，同时通过导电杆24可以对正电极26和负电极29进行直流电压供电，使得正电极26和负电极29之间可以形成直流电场；

螺旋钻机8垂直安装与翻土箱15的上方，翻土箱15和基座1位于螺旋钻机8下方位置均设置于开槽，通过螺旋钻机8安装在翻土箱15上方，使得第一电机6运行驱动螺旋钻机8转动翻土过程中，开启第一液压缸3驱动螺旋钻机8下滑，可以将含杂污染物的表层土壤和深处土壤翻出到翻土箱15内进行混合，在重新填入达到稀释和自处理的目的；

第一安装轴1109设置为两组，两组第一安装轴1109表面均设置有转动齿轮1110，两组转动齿轮1110分别与控制齿轮1108和连接齿轮1113啮合连接，通过第三电机1106运行驱动控制齿轮1108转动，使得控制齿轮1108同时啮合转动齿轮1110和第二安装轴1112转动，进一步使得第二安装轴1112啮合一组转动齿轮1110转动，使得两组转动齿轮1110的转动方向相反，进一步使得两组夹臂1111的转动方向相反，从而对固块重金属污染物进行夹取；

夹臂1111设置为两组成镜像发布，夹臂1111设置为V型结构，夹臂1111垂直安装与翻土箱15的上方，翻土箱15的表面设置有开口，推板14的尺寸大小与翻土箱15表面设置的开口尺寸大小相配适，通过两组夹臂1111的转动方向相反，可以对固块重金属污染物进行夹取，开启第三液压缸12运行驱动第三液压杆13连接着推板14滑动，使得推板14可以将螺旋钻机8翻入翻土箱15内的土壤重新填入地下；

翻土箱15的表面固定连接有废料箱32，废料箱32与翻土箱15成平行发布，废料箱32的顶端设置为开口状，通过固块污染物夹具11将固块重金属污染物夹取后，开启第二电机1102驱动第二转动轴1103转动，使得第二转动轴1103连接着摆臂1104带动箱体1105转动，使得夹臂1111上的固块重金属污染物可以被扔入废料箱32内进行收集，并且废料箱32顶端的开口设计可以保证固块重金属污染物更容易被扔进；

化学固化剂箱16内部装填的化学固化剂为有机质、沸石、磷酸盐等外源添加物，出料管17的顶端贯穿化学固化剂箱16的底端壁壳，通过电磁阀18控制出料管17的开启与关闭，使得化学固化剂箱16内装填的有机质、沸石、磷酸盐等外源添加物可以混入翻土箱15内的土壤内进行混合，调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质，使其产生沉淀、吸附、离子交换、腐殖化和氧化还原等一系列反应，降低其在土壤环境中的生物有效性和可迁移性从而减少这些重金属元素对动植物的毒性；

搅拌杆23的一端贯穿安装壳19的壁壳与第四转动轴22转动连接，搅拌杆23成倾斜分布在翻土箱15内部，通过搅拌杆23在翻土箱15内转动，可以将螺旋钻机8翻入翻土箱15内的土壤翻动起来，使得固块重金属污染物被翻出便于固块污染物夹具11夹取收集，同时方便化学固化剂与土壤进行混合；

正电极26和负电极29通过直流电电性连接，正电极26和负电极29的表面均安装有绝缘杆27，两组绝缘杆27的表面均安装有保护膜28，保护膜28在使用过程中内部需装填泥土，通过导电杆24使用直流电压对正电极26和负电极29进行供电，使得正电极26和负电极29之间形成直流电场，使土壤中的污染物在电场作用下发生运动，其主要运动机制有电迁移、电渗流以及电泳等，在这些机制作用下，污染物最终积累在电极附近，并且绝缘杆27内的土壤可以吸附更多的污染物，随着绝缘杆27一同取出；

抽水泵30设置为两组分别安装与正电极26和负电极29上方，两组抽水泵30的内部均安装有抽水管31，两组抽水管31的长度均大于正电极26和负电极29的长度，通过开启两组抽水泵30运行通过抽水管31抽取正电极26和负电极29附近的水加以去除土壤内的污染物，同时抽水管31的长度可以保证吸入的污染物更多，提高修复效率。

工作原理：根据附图1-8所示，通过将正电极26和负电极29埋入土中后搭建基座1和支架2，通过导电杆24使用直流电压对正电极26和负电极29进行供电，使得正电极26和负电极29之间形成直流电场，使土壤中的污染物在电场作用下发生运动，其主要运动机制有电迁移、电渗流以及电泳等，在这些机制作用下，污染物最终积累在电极附近，并且绝缘杆27内的土壤可以吸附更多的污染物，随着绝缘杆27一同取出，同时开启两组抽水泵30运行通过抽水管31抽取正电极26和负电极29附近的水加以去除土壤内的污染物，并且开启第一液压缸3运行驱动第一液压杆4连接着保护壳5下滑，保护壳5下滑过程中开启第一电机6运行，通过第一电机6驱动第一转动轴7连接着螺旋钻机8转动，使得螺旋钻机8向下转动过程中可以将正电极26和负电极29之间的土壤翻出到翻土箱15内，可以将含杂污染物的表层土壤和深处土壤翻出到翻土箱15内进行混合，在重新填入达到稀释和自处理的目的，同时在螺旋钻机8将土壤翻动到翻土箱15内时，开启第四电机21运行驱动第四转动轴22连接着搅拌杆23在翻土箱15内转动，可以将翻土箱15内的土壤进行翻动，在通过电磁阀18的开启可以将化学固化剂箱16中放置的化学固定剂加入翻土箱15内的土壤内，再通过搅拌杆23转动进行混合，调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质，使其产生沉淀、吸附、离子交换、腐殖化和氧化还原等一系列反应，降低其在土壤环境中的生物有效性和可迁移性从而减少这些重金属元素对动植物的毒性，并且搅拌杆23在翻土箱15内对土壤进行翻动时，开启第二液压缸9运行驱动第二液压杆10连接着固块污染物夹具11下滑，开启固块污染物夹具11运行可以将翻土箱15内翻动出的固块重金属污染物夹出，减少重金属污染物对土壤的后续污染，当完成修复工作后，开启第三液压缸12运行驱动第三液压杆13连接着推板14滑动，使得推板14可以将螺旋钻机8翻入翻土箱15内的土壤重新填入地下。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。