【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境保护领域，特别是土壤修复，具体涉及一种细粒土动力搅拌装置及淋洗方法。
技术介绍
1、土壤污染已成为全球性环境问题，探求高效、环保、经济的土壤修复技术是改善土壤质量，恢复生态平衡，促进可持续发展的重要方法。土壤淋洗技术适用于多种类型的土壤污染，包括有机物、重金属、农药等污染土，并将污染物可控、高效、经济地去除，因此具备较广的应用前景。异位淋洗对土壤的粒径及渗透性要求更低，去除更为彻底，对特定污染物的去除更为有效，在淋洗过程中实现更为精确的监测，以及减少采用化学药剂所涉及的场地二次污染问题等。
2、传统土壤淋洗修复技术存在土壤粘土含量高使淋洗液流动性差，难以充分接触和清洗土壤颗粒的局限。针对该问题，一方面可以优化淋洗剂配方，或使用增溶剂等；另一方面，采用增强淋洗技术，主要有超声波淋洗、电动力场淋洗及搅拌淋洗，以改善静态柱淋洗时由于待修复土壤堆积导致土壤内部形成的土壤凝结块等问题。搅拌淋洗的优点是设备简单、成本低廉，通过机械力量将悬浮在淋洗液中的土颗粒与淋洗液充分混合反应，提高了土壤与淋洗液的接触效率，有效提升化学淋洗去除率。
3、在搅拌淋洗技术中，物料搅拌效率和物料混合的均一性是最重要的性能指标之一。尤其是搅拌釜底部的土壤在搅拌时易沉淀在底部，造成底部土壤不充分搅拌，难以参与搅拌淋洗的混合过程。
4、目前，已经公开的新型桨叶能够在一定程度上带动提升上下层物料搅拌的混合效率，但仍然具有以下不足：
5、(1)物料混合仍不够充分，以及远离桨叶靠近釜壁部分的搅拌区域也不是很理
6、(2)物料搅拌效果需得到更进一步的提升。
7、因此，亟需研发能够高效且节能的细粒土搅拌装置及淋洗方法，在提高污染物去除率的同时，还能较大程度地减少化学药剂的用量并降低成本。
技术实现思路
1、针对现有技术中的不足，本专利技术提供了一种细粒土动力搅拌装置及淋洗方法。
2、本专利技术采取的技术方案如下：
3、(一)一种细粒土动力搅拌装置
4、所述搅拌装置包括：
5、搅拌釜，具有内部空腔；
6、搅拌单元，包括设于搅拌釜内部、中央的双轴开孔搅拌桨；
7、监测单元，包括颗粒浓度探头和电导率探头，所述的颗粒浓度探头和电导率探头均安装于搅拌釜的侧壁；
8、收集单元，包括导管、阀门和收集箱，所述导管的两端分别与所述搅拌釜、所述收集箱连接并使得所述搅拌釜中的液体经导管流至收集箱中，所述阀门布置于所述导管的靠近所述搅拌釜的一端的管口处。
9、所述双轴开孔搅拌桨包括外桨、内桨、搅拌杆、侧孔和底孔；所述搅拌杆的中下部的内部具有空腔，搅拌杆的侧部开设有多个径向的侧孔，所述的多个侧孔沿搅拌杆的周向间隔布置且所有侧孔的中心均位于同一径向平面上，所述径向平面位于所述搅拌杆与所述外桨的连接处的下方，且靠近所述连接处布置；搅拌杆底端的端面上开设有轴向的底孔，所述的侧孔和底孔均与所述搅拌杆内部的空腔连通；所述搅拌杆上安装有外桨和内桨，所述外桨同轴布置于所述内桨的外侧，所述内桨位于所述搅拌釜的底部。
10、所述侧孔的形状为椭圆形，椭圆形侧孔的长轴沿搅拌杆的轴向布置。
11、所述的内桨为单层桨，所述的内桨的桨叶角为30°～60°。
12、所述外桨可以为框式桨，如方框式桨、圆框式桨、菱形框式桨中的一种。
13、优选的，所述内桨套设于所述搅拌杆的底部，所述搅拌杆的底端从内桨的中心处伸出形成伸出部，所述伸出部为上窄下宽的圆台状，伸出部的底端端面上沿轴向开设通孔形成底孔。
14、进一步地，所述搅拌单元还包括扭矩传感器、控制器和搅拌电机。所述扭矩传感器用于实时记录双轴开孔搅拌桨的扭矩，具体实施中，通过双轴开孔搅拌桨的扭矩得到搅拌功率。所述控制器用于控制搅拌电机的开启或关闭。所述搅拌电机的输出轴通过搅拌夹具带动所述双轴开孔搅拌桨的搅拌杆与搅拌电机的输出轴同轴、同步转动。
15、所述监测单元包括数个颗粒浓度探头和一个电导率探头；所有颗粒浓度探头沿搅拌釜的轴向、从上到下依次间隔排布于所述搅拌釜的侧壁，用于测量搅拌釜内不同轴向高度的固相浓度；所述的电导率探头布置于所述搅拌釜底部的侧壁。所述监测单元还包括颗粒浓度监测仪和电导率监测仪，所述的数个颗粒浓度探头均与所述颗粒浓度监测仪电连接并将采集到的信号传输至颗粒浓度监测仪，所述的电导率探头与所述电导率监测仪电连接并将采集到的信号传输至电导率监测仪。
16、所述搅拌釜内设有砂垫层，所述砂垫层铺设于搅拌釜的底部。
17、所述搅拌釜的底部开设有出水口，所述出水口与搅拌釜内部连通，并且所述出水口通过导管与收集箱连通；所述出水口的高度大于所述导管与所述收集箱连接处的高度。
18、(二)一种采用细粒土动力搅拌装置的细粒土淋洗方法
19、所述细粒土淋洗方法具体包括以下步骤：
20、步骤一：关闭搅拌釜下方的阀门，将细粒土倾倒入搅拌釜后，倒入配置好的淋洗液，直至淹没所有颗粒浓度探头。
21、步骤二：打开颗粒浓度监测仪和电导率监测仪，通过控制器设置双轴开孔搅拌桨的工作参数并启动搅拌电机，搅拌电机通过搅拌夹具带动双轴开孔搅拌桨同轴、同步旋转并开始搅拌，扭矩传感器实时记录双轴开孔搅拌桨的扭矩。
22、搅拌过程中，颗粒浓度监测仪连续采集监测探头位置处的颗粒浓度；颗粒浓度监测仪能够实时得到探头位置处的颗粒浓度，当搅拌釜底部电导率探头监测到当下颗粒浓度偏高时，可以提高电机转速使得搅拌釜底部颗粒分散更为均匀。当搅拌釜内电导率所有探头均监测到颗粒浓度超出所要求范围时，可增加淋洗液的使用量，以确保物料清晰效果达到最佳状态。电导率监测仪连续采集监测搅拌釜内溶液的电导率。
23、所述步骤二中，所述搅拌电机的转速优选为100rpm～3000rpm，搅拌时间优选为1min～2.0h，淋洗处理的温度优选为20℃～40℃。
24、步骤三：当电导率监测仪监测到搅拌釜内溶液的电导率读数趋于稳定，不发生显著变化后，关闭搅拌电机和扭矩传感器，接着打开搅拌釜下方的阀门，淋出液通过导管被收集至收集箱中，淋出液收集完毕后，关闭阀门，将淋洗后的细粒土移出搅拌釜。
25、所述步骤三中，电导率读数趋于稳定是指电导率读数随时间变化的曲线趋向于呈一条直线或者连续两次采集的电导率读数之间的差值小于预设阈值。
26、需要注意的是，本专利技术中提及的细粒土颗粒，其粒径小于5mm，细粒土污染物类型为重金属或有机污染物。淋洗剂选择去离子水或化学淋洗剂的一种或多种，淋洗剂的选择与细粒土污染物类型有关。例如，对于重金属污染细粒土，选择的化学淋洗剂为edta。所述细粒土与淋洗液的质量比为3：1～10：1，优选为5：1。颗粒浓度监测仪可以与搅拌装置实现联动控制，根据监测到的颗粒浓度信号直接自动调节淋洗液的用量，实现实时的、精准的淋洗液用量调节，提高淋洗效果并节约水资源。...
【技术保护点】
1.一种细粒土动力搅拌装置，其特征在于：所述搅拌装置包括：
2.根据权利要求1所述的一种细粒土动力搅拌装置，其特征在于：所述双轴开孔搅拌桨(5)包括外桨(5-1)、内桨(5-2)、搅拌杆(5-3)、侧孔(5-4)和底孔(5-5)；所述搅拌杆(5-3)的内部具有空腔，搅拌杆(5-3)的侧部开设有多个径向的侧孔(5-4)，所述的多个侧孔(5-4)沿搅拌杆(5-3)的周向间隔布置且所有侧孔(5-4)的中心均位于同一径向平面上，所述径向平面位于所述搅拌杆(5-3)与所述外桨(5-1)的连接处的下方，且靠近所述连接处布置；搅拌杆(5-3)底端的端面上开设有轴向的底孔(5-5)，所述的侧孔(5-4)和底孔(5-5)均与所述搅拌杆(5-3)内部的空腔连通；所述搅拌杆(5-3)上安装有外桨(5-1)和内桨(5-2)，所述外桨(5-1)同轴布置于所述内桨(5-2)的外侧，所述内桨(5-2)位于所述搅拌釜(6)的底部。
3.根据权利要求2所述的一种细粒土动力搅拌装置，其特征在于：所述侧孔(5-4)的形状为椭圆形，椭圆形侧孔(5-4)的长轴沿搅拌杆(5-3)的轴向布置。
...【技术特征摘要】
1.一种细粒土动力搅拌装置，其特征在于：所述搅拌装置包括：
2.根据权利要求1所述的一种细粒土动力搅拌装置，其特征在于：所述双轴开孔搅拌桨(5)包括外桨(5-1)、内桨(5-2)、搅拌杆(5-3)、侧孔(5-4)和底孔(5-5)；所述搅拌杆(5-3)的内部具有空腔，搅拌杆(5-3)的侧部开设有多个径向的侧孔(5-4)，所述的多个侧孔(5-4)沿搅拌杆(5-3)的周向间隔布置且所有侧孔(5-4)的中心均位于同一径向平面上，所述径向平面位于所述搅拌杆(5-3)与所述外桨(5-1)的连接处的下方，且靠近所述连接处布置；搅拌杆(5-3)底端的端面上开设有轴向的底孔(5-5)，所述的侧孔(5-4)和底孔(5-5)均与所述搅拌杆(5-3)内部的空腔连通；所述搅拌杆(5-3)上安装有外桨(5-1)和内桨(5-2)，所述外桨(5-1)同轴布置于所述内桨(5-2)的外侧，所述内桨(5-2)位于所述搅拌釜(6)的底部。
3.根据权利要求2所述的一种细粒土动力搅拌装置，其特征在于：所述侧孔(5-4)的形状为椭圆形，椭圆形侧孔(5-4)的长轴沿搅拌杆(5-3)的轴向布置。
4.根据权利要求1所述的一种细粒土动力搅拌装置，其特征在于：所述的内桨(5-2)为单层桨，所述的内桨(5-2)的桨叶角为30°～60°。
5.根据权利要求1或4任一所述的一种细粒...
【专利技术属性】
技术研发人员：柯瀚，费敏亮，兰吉武，陈延博，刘莹，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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