土壤异位淋洗筛分联锁控制系统及方法

　　本发明针对土壤含水率低、碎石含量高和大、小颗粒物相互粘附，黏块多的特点，结合土壤污染的粒径分布特征和现有技术装备的结构和运行特点，提供一种自动控制变换运行方式，精确淋洗和筛分，效率高，效果好的土壤异位淋洗筛分联锁控制系统，同时提供一种该淋洗系统的淋洗筛分方法。

　　一、本发明的土壤异位淋洗筛分联锁控制系统，采用以下技术方案：

　　该系统，包括淋洗装置、筛分装置和变频喷淋管路；淋洗装置包括淋洗滚筒、物料变送装置和调速驱动装置，淋洗滚筒与调速驱动装置连接，物料变送装置设置在淋洗滚筒中；筛分装置连接在淋洗滚筒的出口端；变频喷淋管路设置于淋洗装置中。

　　所述土壤淋洗装置通过称重输送机与打散给料机连接（打散给料机、称重输送机和淋洗筛分装置依次连接）。打散给料机用于将土壤打散并推进至称重输送机；称重输送机用于将含水率较低的打散土壤称量并输送至淋洗筛分装置。

　　所述淋洗滚筒入口处设置有进口重金属在线监测仪，检测进入淋洗滚筒内的土壤中污染物含量。

　　所述调速驱动装置包括变频调速电机和传动机构，变频调速电机与传动机构的输入端连接，传动机构的输出端与淋洗滚筒连接。调速驱动装置可以实现淋洗滚筒正转和反转，且速度可调为低速、中速和高速。

　　所述物料变送装置，包括沿淋洗滚筒轴向设置的变送单元，每排变送单元包括变送板、转轴、推拉杆和推拉机构，每节变送板通过转轴与推拉杆连接，转轴连接在淋洗滚筒侧壁上，推拉杆与推拉机构连接。推拉机构带动推拉杆轴向移动，推拉杆再带动转轴转动，转轴的转动又改变每节变送板相对轴向的倾斜角度；当所有单排变送单元上的变送板均相对淋洗滚筒轴向倾斜时，所有变送板就形成了螺旋排列，淋洗滚筒转动时，物料就会被螺旋排列的变送板向前或向后推进；当所有单排变送单元上的变送板均平行于淋洗滚筒轴向时，淋洗滚筒转动时，物料就不会被推送，以增加物料在淋洗滚筒内的淋洗时间。

　　所述筛分装置，包括分级筛网筒，各级筛网筒依次连接，每级筛网筒具有一个筛网孔径，可以根据实际需要依次实现淋洗后不同粒径物料的筛选分离。所述筛网筒的底部设置有接料斗，接料斗下方设置有输送机。所述接料斗中连接有出料重金属在线监测仪，以实时检测各级筛出物中的污染物含量。

　　所述变频喷淋管路，包括变频高压水泵、供水主管、供水支管和喷头，变频高压水泵与供水主管连接，供水主管上连接有供水支管，供水支管分布在淋洗滚筒内（不与淋洗滚筒连接），供水支管上分布有喷头。变频喷淋管路可以实现多角度和不同压力喷水。所述供水支管可沿淋洗滚筒内壁轴向布置，以实现在简体长度方向和径向上对物料的多角度喷淋。

　　上述系统对土壤进行淋洗筛分的方法，包括以下步骤：

　　(1)土壤打散供料：  对土壤打散破碎，打散后的土壤输送至淋洗滚筒内；

　　(2)土壤淋洗： 通过淋洗滚筒入口处的进口重金属在线监测仪，检测进入淋洗滚筒内的土壤中污染物含量，确定土壤污染程度，按照轻度污染、中度污染和重度污染，分别控制调速驱动装置使淋洗滚筒的转速为低速、中速和高速旋转，并按以下方式进行：

　　①如土壤污染程度确定为轻度污染，则将淋洗滚筒的转速调到低速档对土壤进行清水淋洗分离，通过变频喷淋管路将淋洗用水压力控制为低压、中压和高压；

　　②如土壤污染程度确定为中度污染，则将淋洗滚筒的转速调到中速档对土壤进行清水淋洗分离，通过变频喷淋管路将淋洗用水压力控制为低压、中压和高压；

　　⑧如土壤污染程度确定为重度污染，则将淋洗滚筒的转速调到高速档对土壤进行清水淋洗分离，通过变频喷淋管路将淋洗用水压力控制为低压、中压和高压；

　　通过调整物料变送装置，控制土壤在淋洗滚筒内的停留时间；

　　(3)筛分：

　　控制物料变送装置，使经过淋洗滚筒淋洗后的物料向筛分装置推进，不同粒径的物料落入相应筛网筒下方的接料斗，由接料斗处的出料重金属在线监测仪该粒径物料的污染程度，如果一种粒径物料没有达到设定要求，就控制物料变送装置使物料停止推进，使土壤继续在淋洗滚筒内淋洗，将淋洗滚筒的转速由低速档调到中速挡或由中速档调到高速挡，通过变频喷淋管路淋洗用水压力由低压升至中压或由低压升至高压；直至筛网筒筛分出的每种粒径物料都达到设定要求（满足有关标准要求时）；

　　(4)如果以上步骤均无法保证分离后的每种粒径物料的污染程度都达到要求，则控制调速驱动装置使淋洗滚筒反向旋转，然后控制物料变送装置使物料不被推进，只在淋洗滚筒内翻转，延长物料在淋洗滚筒内的搅拌淋洗时间，淋洗用水压力控制为低压、中压或高压；直至筛分出的每种粒径物料都达到要求；

　　(5)如果以上步骤均无法保证分离后的每种粒径物料的污染程度都达到要求，则启动化学淋洗，通过变频喷淋管路进行化学淋洗，或者化学淋洗与清水淋洗交替进行，直至筛分出的每种粒径物料都达到要求。

　　所述低速转速为10～15r/min、中速转速为15～20r／min和高速转速为20～25r/min。

　　所述水压的低压为0.25～0.5MPa，中压为0.5～0.75MPa，高压为0.75～l.OMPa。

　　所述轻度污染、中度污染和重度污染按下表划分，只要土壤中有一种重金属或其他污染物的含量在相应污染程度的含量范围内，就属于该污染程度：

　　土壤重金属污染程度划分表

　　二、本发明针对土壤含水率低、碎石含量高和大、小颗粒物相互粘附，黏块多的特点，结合土壤中污染物的粒径分布特征、现有技术装备的结构和运行特点和资源化利用途径（主要指按照GB14684-2011和GB14685-2011的分类要求以及JGJ52-2006和JGJ55-2011的建材用砂和卵石级配使用要求），针对土壤中的碎石(粒径>4. 75mm)和中粗砂(lmm<粒径<4. 75mm)，充分发挥不同滚筒式淋洗系统的功能优势，对土壤中的上述组分进行重点淋洗筛分，同时充分考虑自控要求，操作简单，便于实施，具有以下特点：

　　1．充分考虑土壤含水率低和土壤大、小颗粒物相互粘附，黏块多的特点，根据重金属在线监测数据显示的土壤污染程度，自动控制变换设备运行方式，控制不同的滚动搅拌强度、喷淋强度和淋洗时间，实现了精确淋洗，节约能耗和有效避免筛分过程中可能发生的筛孔堵塞等问题的同时，提高了淋洗效率；通过变换可调筛网孔径和数量，实现了不同粒径、不同重金属含量的土壤组分的淋洗分离，达到土壤分类处理的目的。

　　2．可以灵活调节滚筒的旋转方向和旋转速度，进而调整滚动搅拌强度，达到控制淋洗效果的目的；

　　3．可以灵活调节喷头的喷淋方向和喷淋用水压力，进而调整淋洗强度，达到控制淋洗效果的目的；

　　4．可以灵活调节滚筒内的物料变送装置的倾角，进而实现提高淋洗时间，控制淋洗效果；

　　5．可以灵活调节筛网孔径和数量，进而实现不同粒径土壤组分的筛分目的；

　　6．可以根据土壤的污染类型和污染程度灵活切换清水淋洗和化学淋洗，最大程度上减小化学淋洗对环境的污染。

　　7．通过在线检测设备和控制系统的联合使用，实现了淋洗筛分过程的自动控制，有助于实时跟踪处理效果，提高了筛分效率和处理效率。

　　8．充分结合土壤重金属污染颗粒的粒径分布特征，将后续处理处置对象锁定在较小的范围（通常为Imm以下）内，有效的解决了目前土壤重金属污染治理工作针对性不足的问题，极大的减轻了后续处理处置难度和处置压力。

　　三、附图说明

　　图l是本发明土壤异位淋洗筛分联锁控制系统的结构原理示意图。

　　图2是本发明中物料变送装置的结构示意图。

　　图3是物料变送装置的物料推进状态示意图。

　　图中：1.打散给料机，2．输送机，3．淋洗滚筒，4．供水支管，5。喷头，6．供水主管，7．变频高压水泵，8．变送单元，9．变频调速电机，10．传动装置，11.筛网筒，12．隔环，13．出料重金属在线监测仪，14．接料斗，15．出料输出机，16．进口重金属在线监测仪，17．推拉杆，18．转轴，19．变送板。