重金屬土壤穩定化治理設備研究

劉超 王銘劍

（廣州機械設計研究所 廣東廣州 510000）

1 土壤重金屬污染狀況

隨著在我國城市化進程不斷推進的過程中，產業結構也在不斷變化，許多以工業為主的企業搬出了城市。據不完全統計，2010～2016年中國有近10萬個工業搬遷點。工業企業長期廣泛的生產方式可能會導致各種污染物通過泄漏和排放積聚在土壤中，造成土壤污染。此外，工業場所的污染物也可能遷移到周圍的耕地，然后被農作物吸收，在食物鏈的終端進入人類的身體，對人類的健康造成威脅。據統計，中國19.4%的耕地受到鎘，鎳，銅，砷，汞，鉛等重金屬污染，總污染面積為2.3×107hm2。土壤重金屬污染具有大量，廣域，隱蔽，長期，不可逆，富集的特點，是污染土壤處理中的重點。

1.1 傳統的穩定修復施工過程

該試劑與污染土壤的緊密混合是重金屬污染土壤穩定和恢復的關鍵。諸如土壤顆粒的粒度分布和水含量的物理性質通常決定土壤和穩定劑是否可以均勻混合。由于土壤中固體顆粒的大小不同，大多數都是大型聚集體，特別是在南部沿海地區，土壤含水量高，土壤顆粒之間的附著力很大，這將是導致形成不同大小，性狀和性質的土壤。因此，在修復過程中通常很難完全混合和接觸土壤顆粒，這將直接影響土壤修復效果和經濟效益。因此，傳統的穩定和修復施工過程首先需要粉碎和篩選污染的土壤，然后加入藥物并混合，最后進行后期維護。重金屬污染土壤穩定施工技術的一般工藝流程如下：

（1）破碎篩分：將待處理的重金屬污染土壤首先在臨時堆場進行粉碎和篩分。目的是清除碎片，建筑垃圾，根部，草根和其他碎片。粉碎后95%的土壤粒徑為1～2cm；

（2）含水量控制：土壤自然干燥或添加石灰等輔助化學品，控制土壤含水量在15～35%之間；

（3）加藥攪拌：在破碎的污染土壤中加入一定比例的重金屬穩定劑，然后攪拌攪拌；

（4）后期維護：穩定后，穩定劑和土壤污染物在一定的維護期內完全反應。一般固化時間為14～28d。

1.2 傳統穩定與修復施工技術存在的問題

通過穩定技術修復重金屬污染土壤的施工過程中常用的機械設備包括挖掘機，土壤破碎機，加藥裝置，攪拌和攪拌裝置。中國現有的機械設備基本可以滿足異位穩定修復的建設需求，但仍存在一些問題：

（1）需要各種各樣的設備，不可能實現連續運行的自動化，工作效率低；

（2）藥物在土壤中的劑量比例無法準確定量控制；

（3）土壤破碎程度難以控制，土壤和藥劑混合不均勻，處理效果差；

（4）露天作業，無封閉措施，造成施工揚塵等二次污染。為了解決傳統修復施工方法存在的問題，近年來，已有一種封閉的綜合土壤修復綜合施工設備，集土壤篩分破碎，定量投加，混合和自動可視化作業于一體。

2 重金屬土壤穩定化治理設備

圖1為重金屬土壤穩定化治理工藝流程圖，如圖所示，首先，將泵送過來的土壤經過振動脫水車間脫水后運至土壤暫存區；然后，采用裝載機將暫存區的土壤輸送至穩定化車間的攪拌站，同時將穩定化藥劑和水泥通過斗提機輸送到儲倉，并且利用螺旋輸送機定量輸送到雙軸攪拌系統，攪拌均勻后由皮帶輸送出裝置輸出至成型磚機，制成的磚塊可作為建筑用材、回填材料等。

圖1 重金屬土壤穩定化治理工藝流程圖

2.1 攪拌機

移動式重金屬污染土壤穩定無害化攪拌機，采用PLC自動配料系統，容積式連續計量，系統可實現生產過程的自動控制，具有自動和手動二種操作方式，完備的生產管理，配比自動調入和存儲功能，內置警報系統，主要部件運行中發生故障，警報鈴便會響，便于及時排除故障。各輸料裝置和輔助設施均采用了成熟先進的技術和制作工藝，為規?；┕ぬ峁┝丝赡?，自動化程度高和高的使用可靠性能。

具有以下特點：

（1）不使用襯墊技術的強制混合器，材料在沸騰狀態下滲透到彼此中，并被推到排出口，混合物均勻混合。特別是，無襯墊技術減少了刀片磨損，材料卡住，刀片硬劃痕以及頻繁更換襯墊的麻煩等問題?；旌瞎薜撞康膬蓚€排放口使清潔更容易。高強度，高耐磨的刀片材料延長了刀片壽命。

（2）只需輕觸控制臺上的按鈕，即可設置和調節由渦輪流量計和電動閥組成的水流量遙控系統。操作員無需在控制室和主機之間運行?？刂凭雀?，響應時間快。

（3）自動配料系統，電磁調速電機精確控制骨料和粉末的均勻恒定供應，可設定總產量，各種料料配比，比例系數等，比例準確，運行可靠，操作簡單。

（4）通過大角度帶槽皮帶輸送機將混合產品送至成品筒倉。該機具有結構簡單，維護方便，故障率低，輸送量大，使用壽命長的特點。

（5）所有部件都安裝在拖車上，可以在典型道路上以15km/h的速度牽引，用于短距離運輸和過渡。

（6）采用拖車裝置，集成了各種操作，如骨料，計量，輸送，混合，提升和存儲。

2.2 移動底盤

由車架，牽引方向盤，支撐腿，牽引制動器等組成。設備的工作部件安裝在底盤上，拖拉機用于牽引過渡。到達后，安裝支撐腿并調整框架，混凝土基座應在每個支撐腿位置預先填充?；炷粱某叽顼@示在基本圖紙中，如果安裝地點已經壓實，或者沒有澆筑混凝土基座，則只應將準備好的厚木材放在支撐腿上。

2.3 土壤供給系統

集料斗內壁附有聚氨酯板，防止潮濕的土壤和粘土粘在內壁上；門調節機構由手輪操作，開口高度可在0～250mm范圍內任意調節。筒倉卸料帶配有調速電機，可根據比例調節料倉的卸料速度。皮帶具有張緊，防溢和自清潔功能。它由加粉桶，螺旋送料器，粉末過濾箱，計量輸送螺桿等組成，大直徑螺旋用于將粉末提升到粉末的過渡室中，粉末螺旋連續，密封性好，無粉塵泄漏，破碎粉末（攪拌）裝置安裝在粉末過渡室中，可有效防止材料拱起。

2.4 重金屬穩定化學品供應系統

計量輸送螺桿采用速度電機驅動。通過操作室中的同步調節器改變速度控制電動機的速度，可以改變螺桿單元時間的輸送量，以實現粉末的測量。特殊的粉末輸送螺桿可以避免葉輪給料器易被水分堵塞的現象，粉塵測量更可靠，均勻，可有效減少粉末的浪費和成品的報廢，穩定材料的成本控制更準確。它配備了一個容量為3m3的自給式水箱。自動供水，容積泵計量，并配有渦輪流量計，測量控制精度≤1.5%。有一個可靠的噴水裝置，以確保均勻和穩定的供水，形成的水霧可以有效地減少粉塵污染，有效地消除穩定的土壤團聚。

2.5 供水系統

如果需要液體添加劑，水箱可從中間切割成兩個，轉換簡單，方便了工程的實際需要。配備雙軸強制攪拌器，生產能力超過160T/h，連續雙軸連續攪拌。攪拌均勻，翻轉單元混合物，軸向位移不受偏析和干擾。攪拌葉片采用高鉻合金材料制成，使用壽命長，更換方便，不易磨損，無死角；單電機驅動，同步齒輪同步；驅動系統配有相應的保護裝置。

2.6 攪拌系統

強制攪拌機采用無襯墊技術，物料在沸騰狀態下相互滲透，進入排料口，混合均勻。特別是，無襯墊技術減少了刀片磨損，材料卡住，刀片硬劃痕以及頻繁更換襯墊的麻煩等問題?；旌瞎薜撞康膬蓚€排放口使清潔更容易。

2.7 過渡儲存系統

采用槽式帶式輸送機，輸送能力強，調整方便，維護方便，安全，棒型清潔裝置清潔有效，無殘留物，穩定的產品倉具有3.5m3的容量。從地面排出的凈高度為2.8m，以確保車輛自由進出。

2.8 控制系統

控制方式由集中繼電器按鈕控制。大多數電器安裝在機器的控制柜中，所有控制都在控制臺上進行，只需在安裝時通過編號將電控柜連接到操作臺，筒倉卸料由同步速度控制控制，可通過按一個按鈕進行料倉和供水及外加料。每個筒倉可單獨或組合調節，使生產尺寸變化非常方便，整個電氣系統具有完整的保護功能。

3 結束語

用于重金屬污染土壤異位穩定修復的集成設備原則上與傳統的異位修復施工技術相似，但傳統的異位修復施工方法存在工作效率低，土壤和化學品混合不均勻的問題。異位修復一體化施工設備集定量給料，篩分破碎，定量加藥，攪拌攪拌，自動卸料，自動推進等功能于一體，具有自動化程度高，連續運轉，加工效率高，控制精確等特點。土壤中農藥的比例，相對封閉的設備和可控的二次污染具有廣闊的發展前景。

雖然異位修復綜合施工設備在國外已得到很好的發展，并且有許多成功的工程應用案例，但國內這類設備的自主開發起步較晚，仍然沒有明顯的技術創新，很多都在研發中，在試驗階段，實際工程應用仍然相對較小。因此，國內研究和開發此類設備和工程應用仍有很大的發展空間。目前，異位修復一體化施工設備一般存在機身較大，運輸不便，加工能力有限等問題，未來可以專注于輕型，小型或伸縮式設備的開發，或者大量開發，可以模塊化組裝和組裝的加工設備。