一种重金属污染土壤的修复装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于土壤修复技术领域，具体涉及一种重金属污染土壤的修复装置。该装置包括淋洗系统和膜蒸馏系统；该装置首次将淋洗系统和膜蒸馏系统联用对污染土壤进行修复，与现有技术相比，该装置体积小、效率高、劳动强度低、结构简单、操作易实现、用水量少，具有高效稳定经济环保的优点。该装置中的膜蒸馏系统包括电源、结晶器和至少一个膜蒸馏阵列结构，采用电源为膜蒸馏阵列结构提供电信号，可以抑制废液中的微生物在膜面形成污染层，防止无机污染在膜面形成结晶，降低膜材料性能，具有较好的抗膜污染能力，同时也可以对富含重金属离子溶液进行有效分离，又可以对分离后的废液进行结晶回收，具有高效、经济、环保的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种重金属污染土壤的修复装置
本技术属于土壤修复
，具体涉及一种重金属污染土壤的修复装置。
技术介绍
目前，我国土壤受到重金属污染较为严重，超过10％的耕地受到重金属污染，导致每年粮食减产约一千万吨，受重金属污染导致不能食用的粮食也达一千两百万吨，至少造成两百亿元的经济损失。土壤修复技术主要包括生物修复、化学修复和物理修复三种方法，生物修复技术安全、费用低、没有二次污染，但是生物修复条件要求严格，不适合治理重金属污染；化学修复技术易操作、效果好、长效性好，但化学修复技术中多采用淋洗法和土壤性能改良的方法来修复土壤中的重金属，但是淋洗法会产生大量的废液，后续处理较为麻烦，且会产生二次污染的问题；物理修复技术是采用一定的技术和手段将污染物从土壤中分离出来使土壤恢复可利用价值的方法，操作简单、效果好，且主要是针对重金属进行修复的一种技术，但是该方法的成本较高、效率低、劳动强度较大。因此重金属污染土壤
急需研究一种新的污染土壤的修复方法。
技术实现思路
因此，本技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的土壤修复的成本高、效率低、劳动强度大以及修复装置的结构复杂、易产生二次污染等缺陷，从而提供一种重金属污染土壤的修复装置及修复方法。为此，本技术提供了以下技术方案。本技术提供了一种重金属污染土壤的修复装置，包括，淋洗系统，包括设置在所述淋洗系统内部的螺旋式传送带、设置在所述淋洗系统顶部的喷淋装置和设置在所述淋洗系统底部的储液池；膜蒸馏系统，包括，至少一个膜蒸馏阵列结构，与所述储液池连通；电源，为所述膜蒸馏阵列结构提供电信号；结晶器，与所述膜蒸馏阵列结构的液相出口连通。所述膜蒸馏阵列结构包括，若干膜蒸馏组件，内部设有蒸馏膜和电极，所述蒸馏膜和电极分别与所述电源连接，所述蒸馏膜两侧分别为气相区和液相区；布水槽，设置于所述蒸馏膜的两端，与所述储液池连通，同时与所述液相区连通；蒸汽收集器，设置在所述膜蒸馏组件的底部，与所述气相区连通。所述膜蒸馏组件还包括导流网，设置于所述蒸馏膜的一侧或两侧。所述膜蒸馏系统还包括冷凝装置和压强控制装置，所述压强控制装置通过冷凝装置与蒸汽收集器连通。所述喷淋装置包括加药器、喷淋池和喷头。所述压强控制装置与所述加药器连通。所述结晶器的液体出口与所述储液池连通。所述膜蒸馏系统还包括循环泵和第一加热装置，所述储液池通过循环泵和第一加热装置与膜蒸馏阵列结构连通。所述膜蒸馏阵列结构为两个，两个膜蒸馏阵列结构之间还设置有第二加热装置。所述螺旋式传送带为亲水材料或设置有若干通孔的材料；所述螺旋式传送带的层数为5-15层；所述通孔的孔径为0.5-2.0mm。所述蒸馏膜是导电蒸馏膜。本发专利技术还提供了一种上述重金属污染土壤修复装置的修复方法，包括，淋洗液对重金属污染土壤淋洗后得到富含重金属离子溶液；所述富含重金属离子溶液经膜蒸馏分离后得到气相和液相；所述液相经结晶后得到晶体和废液。所述富含重金属离子溶液进行膜蒸馏分离时，所述电源的电压为1.2-5.0V，频率为200kHz-20MHz。所述气相的压强小于1大气压；所述富含重金属离子溶液的流速为0.5-5cm/S。所述富含重金属离子溶液经加热后进行膜分离处理，所述加热的温度为40-80℃；所述气相经冷凝后与所述淋洗液混合，所述冷凝的温度为5-15℃。所述废液与所述富含重金属离子溶液混合，进行重复膜蒸馏分离。所述富含重金属离子溶液经两级膜蒸馏分离处理。所述蒸馏膜的制备方法包括，将碳纳米管、分散剂和溶剂混合均匀后得到匀浆；在所述匀浆中加入聚偏氯乙烯，水浴加热搅拌后得到浆液；采用喷涂法，在聚四氟乙烯膜表面喷涂所述浆液，经干燥得到所述蒸馏膜。所述碳纳米管和分散剂的质量比为(18-22)：1；所述水浴加热的温度为45-55℃，所述搅拌的速度为3-5r/s；所述分散剂为碳纳米管醇；所述溶剂为乙醇；所述聚四氟乙烯表面浆液的厚度为20-50μm。所述淋洗液为KH2PO4、NaH2PO4、CaCl2中的至少一种水溶液；所述淋洗液的摩尔分数为0.1-2.0mol/L。本技术技术方案，具有如下优点：1.本技术提供的重金属污染土壤的修复装置，包括淋洗系统和膜蒸馏系统；该装置首次将淋洗系统和膜蒸馏系统联用对污染土壤进行修复，与现有技术相比，该装置体积小、效率高、劳动强度低、结构简单、操作易实现、用水量少，具有高效稳定经济环保的优点。该装置中的淋洗系统采用螺旋结构的传送带对土壤进行运输的同时对土壤进行淋洗，对土壤进行多次淋洗，能够有效的去除土壤中的重金属离子，提高了淋洗效率，且采用螺旋式结构传送带能够减小淋洗系统的体积；该装置中的膜蒸馏系统包括电源、结晶器和至少一个膜蒸馏阵列结构，通过采用电源为膜蒸馏阵列结构提供电信号，可以抑制废液中的微生物在膜面形成污染层，防止无机污染在膜面形成结晶，降低膜材料的性能，使膜蒸馏系统具有较好的抗膜污染能力，同时也可以对富含重金属离子溶液进行有效分离，又可以对分离后的废液进行结晶回收，具有高效、经济、环保的优点。2.本技术提供的重金属污染土壤的修复装置，该装置中的膜蒸馏阵列结构包括膜蒸馏组件、布水槽和蒸汽收集器；膜蒸馏阵列结构中包括膜蒸馏组件，该膜蒸馏组件具有较好的抗膜污染能力，能够有效地分离富含重金属离子溶液，分离效果好。该装置中通过在蒸馏膜和电极外加电压，可以抑制废液中的微生物在膜面形成生物污染层，同时还能防止无机污染在膜面形成结晶，降低膜材料的性能，使膜蒸馏组件具有较好的抗膜污染能力。3.本技术提供的修复方法，包括淋洗液对重金属污染土壤淋洗后得到富含重金属离子溶液；所述富含重金属离子溶液经膜蒸馏分离后得到气相和液相；所述液相经结晶后得到晶体和废液。该方法能够有效地降低土壤中的重金属含量，实现重金属的回收再利用，经济、环保。该方法通过对加热温度、冷凝温度进行控制，有助于气相从重金属离子溶液中进行分离；通过控制流速，在能耗和产水速率上去的较好的平衡，流速过快导致产水速率快，热能利用效率低，能耗高，通过控制流速可以避免该问题；该方法对蒸馏膜的组分和制备进行限定，该蒸馏膜为疏水性薄膜，有助于阻隔重金属离子进入气相区，避免了二次污染的问题；该方法通过选用特定的淋洗液，可以降低污染物在土壤表面的附着力，促进土壤表面污染物的溶解，达到修复土壤的目的。附图说明为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重金属污染土壤的修复装置，其特征在于，包括，/n淋洗系统，包括设置在所述淋洗系统内部的螺旋式传送带、设置在所述淋洗系统顶部的喷淋装置和设置在所述淋洗系统底部的储液池；/n膜蒸馏系统，包括，/n至少一个膜蒸馏阵列结构，与所述储液池连通；/n电源，为所述膜蒸馏阵列结构提供电信号；/n结晶器，与所述膜蒸馏阵列结构的液相出口连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种重金属污染土壤的修复装置，其特征在于，包括，
淋洗系统，包括设置在所述淋洗系统内部的螺旋式传送带、设置在所述淋洗系统顶部的喷淋装置和设置在所述淋洗系统底部的储液池；
膜蒸馏系统，包括，
至少一个膜蒸馏阵列结构，与所述储液池连通；
电源，为所述膜蒸馏阵列结构提供电信号；
结晶器，与所述膜蒸馏阵列结构的液相出口连通。


2.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的修复装置，其特征在于，所述膜蒸馏阵列结构包括，
若干膜蒸馏组件，内部设有蒸馏膜和电极，所述蒸馏膜和电极分别与所述电源连接，所述蒸馏膜两侧分别为气相区和液相区；
布水槽，设置于所述蒸馏膜的两端，与所述储液池连通，同时与所述液相区连通；
蒸汽收集器，设置在所述膜蒸馏组件的底部，与所述气相区连通。


3.根据权利要求2所述的重金属污染土壤的修复装置，其特征在于，所述膜蒸馏组件还包括导流网，设置于所述蒸馏膜的一侧或两侧。


4.根据权利要求2所述的重金属污染土壤的修复装置，其特征在于，所述膜蒸馏系统还包括冷凝装置和压强控制装置，所述压强控制装置通过冷凝装置与蒸汽收集器连通。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈清，梁英，姜龙杰，吴娅明，魏良良，
申请(专利权)人：南京华创环境技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32