一种高石砾含量土壤中微塑料的分离与老化降解装置

1.本发明涉及环保装置技术领域，特别是涉及一种高石砾含量土壤中微塑料的分离与老化降解装置。


背景技术：

2.微塑料是指直径不大于5mm的塑料微粒，其来源广泛，通过在动植物体中积累、富集，进而对人体健康造成损害。大量研究表明，土壤中微塑料丰度可能是海洋的4～23倍，每年输入土壤中的微塑料远超过向海洋中的输入量，土壤可能是比海洋更大的塑料储藏库。微塑料对土壤生物的影响不仅是由塑料颗粒本身引起的，而且微塑料中含有增塑剂、稳定剂、阻燃剂等物质，还会吸附部分重金属和有机污染物，进而对土壤生物造成危害。因此，创新研发土壤中土壤中微塑料的分离与老化降解装置，是有些解决微塑料研究与治理的重要途径。
3.目前，对于微塑料研究主要集中在水环境方面，对于土壤中微塑料的分离与老化降解装置，尤其是高石砾含量土壤中微塑料的分离与老化降解装置，尚少见报道。现有文献(cn109591223b)公开了一种用于土壤中分离泥土与微塑料的分离装置，该专利主要用于土壤中分离泥土与微塑料的分离装置，通过齿圈与齿轮相互配合，可以驱动装置的转筒转动，便于转筒嵌套在分离沉淀池上自转，从而带动转筒外侧的环形过滤板转动，使环形过滤板进行过滤分离工作。该装置主要适用于石砾含量低下的普通土壤，但针对于高石砾土壤中微塑料未必适用，中国西南喀斯特等特殊地貌中不少区域岩石裸露率高、石砾含量多，地表崎岖、土壤粘度较高，土壤往往成块状，容易将过滤分离装置堵塞，微塑料与砾石和砂砾混合，分离处理困难，不易分离处理；同时现有的微塑料回收一般是采用分离后直接回收的方式进行的，不同粒径的塑料混合在一起，不方便后续的处理过程，导致后续的回收利用困难。
4.因此，亟需一种高石砾含量土壤中微塑料的分离与老化降解装置来解决上述的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种高石砾含量土壤中微塑料的分离与老化降解装置，以解决上述现有技术存在的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种高石砾含量土壤中微塑料的分离与老化降解装置，包括：
7.分离机构，所述分离机构包括分离箱，所述分离箱的顶端连通有储液箱和进料斗，所述储液箱与所述进料斗连通；所述分离箱内腔通过隔离板分成沉淀腔和回流腔，所述回流腔与所述沉淀腔溢流连通；所述回流腔内滑动连接有分离网，所述沉淀腔与所述储液箱连通；所述进料斗内安装有第一搅拌组件；
8.分选机构，所述分选机构包括与所述沉淀腔连通的分选筒，所述分选筒内安装有
分选组件，所述分选组件将所述分选筒分隔成若干分选腔；
9.降解机构，所述降解机构包括降解筒，所述降解筒内分成若干降解腔，所述降解腔与所述分选腔对应并连通；所述降解筒内安装有第二搅拌组件。
10.优选的，所述进料斗内上下依次安装有第一进料滤网和第二进料滤网；所述第一进料滤网的孔径大于所述第二进料滤网；所述第一搅拌组件贯穿所述第一进料滤网并与之转动连接；所述第一搅拌组件与所述第二进料滤网转动连接。
11.优选的，所述第一搅拌组件包括固定安装在所述进料斗上的第一电机，所述第一电机的输出端传动连接有第一搅拌轴，所述第一搅拌轴贯穿所述第一进料滤网并与所述第二进料滤网转动连接；所述第一搅拌轴的外壁固接有若干第一搅拌齿。
12.优选的，所述分离网顶端通过伸缩杆与所述分离箱内壁顶端固接；所述分离箱内腔环绕所述伸缩杆的位置安装有若干干燥灯，所述干燥灯与所述分离网对应设置。
13.优选的，所述分离箱与所述分选筒顶端之间连通有导料管，所述导料管上安装有导料风机。
14.优选的，所述分选组件包括上下依次设置的第一分选网、第二分选网和第三分选网；所述第一分选网到所述第三分选网的孔径逐渐减小；所述第一分选网、所述第二分选网和所述第三分选网的底端分别安装有振动电机。
15.优选的，所述降解筒包括上下依次连通的第一降解段、第二降解段和第三降解段，所述第三降解段的底端连通有回收箱；所述第一降解段与所述第二降解段之间安装有第一降解网；所述第二降解段与所述第三降解段之间安装有第二降解网，所述第三降解段与所述回收箱之间安装有第三降解网；所述第二搅拌组件依次贯穿所述第一降解网、第二降解网后与所述第三降解网转动连接。
16.优选的，所述第二搅拌组件包括安装在所述第一降解段顶端管的第二电机，所述第二电机的输出端伸入所述第一降解段并传动连接有第二搅拌轴，所述第二搅拌轴依次贯穿所述第一降解网、第二降解网后与所述第三降解网转动连接；所述第二搅拌轴的外壁固接有若干第二搅拌齿。
17.优选的，所述第一降解段的与最顶端的所述分选腔连通，所述第二降解段与中间的所述分选腔连通，所述第三降解段与下方的所述分选腔连通；所述第一降解段的内腔安装有若干第一加热灯，所述第二降解段连通有加药管，所述第三降解段的内壁安装有若干第二加热灯和若干紫外灯。
18.优选的，所述分选筒的内腔安装有若干烘干灯。
19.本发明公开了以下技术效果：本发明公开了一种高石砾含量土壤中微塑料的分离与老化降解装置，主要用于喀斯特等特殊貌下土壤中砂石与微塑料分离，并对土壤中微塑料进行降解回收，减少微塑料富集的危害，也减少塑料的浪费；储液箱内的分离液注入进料斗内，经过第一搅拌组件搅拌溶解后形成悬浊液并进入分离箱的沉淀腔内，大块的砾石等被过滤掉；沉淀腔内的悬浊液经过沉淀后，土壤和砂砾沉底，微塑料漂浮在水面并溢流进入回流腔后落到分离网上，分离网将微塑料过滤后导入分选筒内，分离液经过过滤后回流到储液箱内循环使用；分选组件将导入的微塑料按照粒径的不同分别导入降解筒的不同降解腔内，进行降解后回收利用。本发明能同时完成高石砾含量土壤中微塑料的分离与老化降解，占用空间小，消耗低，降解回收效率高，能有分离并降解回收土壤内的微塑料，减少微塑
料的污染和资源浪费。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
21.图1为本发明结构示意图；
22.图2为本发明降解筒结构示意图；
23.图3为图2中a的局部放大图；
24.其中，1、分离箱；2、储液箱；3、进料斗；4、分选筒；5、降解筒；11、沉淀腔；12、回流腔；13、分离网；14、伸缩杆；15、干燥灯；16、导料管；17、导料风机；31、第一进料滤网；32、第二进料滤网；33、第一电机；34、第一搅拌轴；35、第一搅拌齿；41、第一分选网；42、第二分选网；43、第三分选网；44、振动电机；45、第一出料管；46、第二出料管；47、第三出料管；48、烘干灯；51、第一降解段；52、第二降解段；53、第三降解段；54、回收箱；55、第一降解网；56、第二降解网；57、第三降解网；58、第二电机；59、第二搅拌轴；510、第二搅拌齿；511、轴段；512、插块；513、插槽；514、第一加热灯；515、加药管；516、第二加热灯；517、紫外灯。
具体实施方式
25.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。
26.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
27.参照图1-3，本发明提供一种高石砾含量土壤中微塑料的分离与老化降解装置，包括：
28.分离机构，分离机构包括分离箱1，分离箱1的顶端连通有储液箱2和进料斗3，储液箱2与进料斗3连通；分离箱1内腔通过隔离板分成沉淀腔11和回流腔12，回流腔12与沉淀腔11溢流连通；回流腔12内滑动连接有分离网13，沉淀腔11与储液箱2连通；进料斗3内安装有第一搅拌组件；
29.分选机构，分选机构包括与沉淀腔11连通的分选筒4，分选筒4内安装有分选组件，分选组件将分选筒4分隔成若干分选腔；
30.降解机构，降解机构包括降解筒5，降解筒5内分成若干降解腔，降解腔与分选腔对应并连通；降解筒5内安装有第二搅拌组件。
31.本发明公开了一种高石砾含量土壤中微塑料的分离与老化降解装置，主要用于喀斯特等特殊貌下土壤中砂石与微塑料分离，并对分离的微塑料进行降解回收，减少微塑料富集的危害，也减少塑料的浪费；储液箱2内的分离液注入进料斗3内，经过第一搅拌组件搅拌溶解后形成悬浊液并进入分离箱1的沉淀腔11内，大块的砾石等被过滤掉；沉淀腔11内的
悬浊液经过沉淀后，土壤和砂砾沉底，微塑料漂浮在水面并溢流进入回流腔12后落到分离网13上，分离网13将微塑料过滤后导入分选筒4内，分离液经过过滤后回流到储液箱2内循环使用；分选组件将导入的微塑料按照粒径的不同分别导入降解筒5的不同降解腔内，进行降解后回收利用。
32.进一步优化方案，进料斗3内上下依次安装有第一进料滤网31和第二进料滤网32；第一进料滤网31的孔径大于第二进料滤网32；第一搅拌组件贯穿第一进料滤网31并与之转动连接；第一搅拌组件与第二进料滤网32转动连接。分离液进入进料斗3后将待分离的样本浸湿溶解，然后第一搅拌组件进行搅拌，使土块分解并和微塑料一同形成悬浊液，剩余无法溶解的砂石、砾石被两道进料滤网过滤，悬浊液进入分离箱1的沉淀腔11内；沉淀腔11内的悬浊液经过静止沉淀后，土壤微粒下沉到底层方便排除，微塑料漂浮在水面上层，储液箱2持续将分离液缓慢注入沉淀腔11底端，使上层的带有微塑料的分离液溢流进入回流腔12，落到分离网13上，分离液落下后便于回收利用，微塑料截留在分离网13上，方便后续导入分选机构内。
33.进一步优化方案，第一搅拌组件包括固定安装在进料斗3上的第一电机33，第一电机33的输出端传动连接有第一搅拌轴34，第一搅拌轴34贯穿第一进料滤网31并与第二进料滤网32转动连接；第一搅拌轴34的外壁固接有若干第一搅拌齿35。第一进料滤网31和第二进料滤网32上分别滑动连接有第一搅拌齿35，防止堵塞过滤的通道；第一搅拌轴34带动第一搅拌齿35转动，将土壤结块破碎溶解，加快分离的速度。
34.进一步优化方案，分离网13顶端通过伸缩杆14与分离箱1内壁顶端固接；分离箱1内腔环绕伸缩杆14的位置安装有若干干燥灯15，干燥灯15与分离网13对应设置；分离箱1与分选筒4顶端之间连通有导料管16，导料管16上安装有导料风机17。使用时，伸缩杆14伸长，使分离网13低于导料管16，方便进行分离；当分离一定数量的微塑料后，伸缩杆14缩短使分离网13表面与导料管16平齐，然后启动干燥灯15进行干燥；最后打开导料管16的阀门，并启动导料风机17，利用导料风机17的吸力将干燥后的微塑料吸引到分选筒4内。
35.进一步优化方案，分选组件包括上下依次设置的第一分选网41、第二分选网42和第三分选网43；第一分选网41到第三分选网43的孔径逐渐减小；第一分选网41、第二分选网42和第三分选网43的底端分别安装有振动电机44；分选筒4的内腔安装有若干烘干灯48。第一分选网41、第二分选网42和第三分选网43用于将分离出的微塑料按照粒径分成三类，并分别通过第一出料管45、第二出料管46和第三出料管47导入降解筒5内进行不同的处理，提高处理的效率和效果；振动电机44用于提高分选的效率，防止堵塞分选网的通道；烘干灯48的目的是进一步干燥微塑料，防止潮湿导致的结块，提高分选的效率和效果。
36.进一步优化方案，降解筒5包括上下依次连通的第一降解段51、第二降解段52和第三降解段53，第三降解段53的底端连通有回收箱54；第一降解段51与第二降解段52之间安装有第一降解网55；第二降解段52与第三降解段53之间安装有第二降解网56，第三降解段53与回收箱54之间安装有第三降解网57；第二搅拌组件依次贯穿第一降解网55、第二降解网56后与第三降解网57转动连接；第一降解段51的与最顶端的分选腔连通，第二降解段52与中间的分选腔连通，第三降解段53与下方的分选腔连通；第一降解段51的内腔安装有若干第一加热灯514，第二降解段52连通有加药管515，第三降解段53的内壁安装有若干第二加热灯516和若干紫外灯517。第一降解段51的第一加热灯514利用高温将最大粒径的微塑
料裂解成中等粒径，并通过第一降解网55的分离后进入第二降解段52；第二降解段52用于盛接第一降解网55分离的中等粒径微塑料以及第二分选网42分选出的中等粒径微塑料，并通过加药口添加根际分泌物和芽孢杆菌微生物，利用生物活动将中等粒径的微塑料降解成小粒径的微塑料，并经过第二降解网56筛选后进入第三降解段53；第三分选网43和第二降解网56分离出的小粒径微塑料有第二加热灯516和紫外灯517的降解后，粒径进一步减小，并经过第三降解网57分离后进入回收箱54内，方便回收利用。
37.进一步的，第一降解段51与第二降解段52之间、第二降解段52与第三降解段53和第三降解段53与回收箱54之间均设置有可开设的隔离门，且隔离门由隔热材料制作；第一降解段51内高温降低氧或者真空降解，利用高温将塑料的大分子之间的分子键断开，使大颗粒的塑料颗粒减小；一定时间后，隔离门开启，颗粒满足要求的经过第一降解网55后进入第二降解段52内，不满足颗粒粒径要求的被第一降解网截留，后续继续进行生物降解。
38.进一步的，生物降解主要是指厌氧微生物利用聚合物作为生长的碳源将聚合材料转化为沼气和生物质，一般包括定殖、生物碎片化、同化和矿化；细菌菌株可以降解受污染的水或土壤中的塑料聚合物物质，假单胞杆菌、芽孢杆菌和链霉菌等菌株对各种塑料聚合物表现出较高的降解效率，因此在第二降解段52内添加根际分泌物和芽孢杆菌微生物，芽孢杆菌微生物以根际分泌物为基质，在厌氧环境下降解中型的塑料颗粒，产生沼气并回收，塑料颗粒被降解减小，一段时间后打开第二降解网56下方的隔离门，将满足粒径要求的塑料颗粒导入第三降解段53，剩余不满足需求的与下一批次一同降解。
39.进一步的，进入第三降解段53的小粒径塑料在高温低氧的条件下，塑料聚合物里的分离键断裂，形成小分子物质，这些小分子物质会是塑料颗粒的粒径进一步减小；紫外线能降低塑料高分子物质中的分子键的强度，提高塑料的降解速度；降解完成的小分子产物进入回收箱，方便回收利用。
40.进一步优化方案，第二搅拌组件包括安装在第一降解段51顶端管的第二电机58，第二电机58的输出端伸入第一降解段51并传动连接有第二搅拌轴59，第二搅拌轴59依次贯穿第一降解网55、第二降解网56后与第三降解网57转动连接；第二搅拌轴59的外壁固接有若干第二搅拌齿510。第一降解网55、第二降解网56和第三降解网57上分别滑动连接有第二搅拌齿510，用于加快分离的速度，并且使待处理的微塑料均匀降解。
41.进一步的，第二搅拌轴59包括若干节可拆卸连接的轴段511，最顶端的轴段511与第二电机58的输出轴传动连接，其余轴段511的底端通过密封轴承与下一层的降解网转动连接，顶端与上一轴段511的底端可拆卸连接；将第二搅拌轴59分离成若干节，方便安装，并可根据实际需求增减降解段的数量。
42.进一步的，轴段511的一端固接有插块512，另一端开设有插块512相适配的插槽513，通过插块512和插槽513进行连接；插块512和插槽513均为正多边行，提高了传动性能，防止打滑，同时互换性好。
43.使用方法：
44.将需要处理的样本倒进进料斗3内，并将储液箱2内的分离液泵入进料斗3内，启动第一电机33，对进料斗3内的样本和分离液进行搅拌，加快分离和过滤；然后将溶解后的悬浊液导入沉淀腔11内，砾石和不分解的石块被分离出去；
45.将储液箱2内的分离液导入沉淀腔11内，最终使沉淀腔11内的溶液液面接近沉淀
腔11顶面；静置沉淀一段时间，然后再次将储液箱2内的分离液缓慢泵入沉淀腔11，以不扰乱溶液状态为准；最终沉淀腔11内的上层悬浊液，溢流进入回流腔12内；
46.进入回流腔12内的悬浊液经过分离网13将微塑料分离出来，烘干后导入分选筒4内；
47.分选筒4内的各层分选网将微塑料根据粒径逐渐分选成不同的层次，然后导入对应的降解段内；
48.第一降解段51的大粒径微塑料高温降解成中等粒径的微塑料进入第二降解段52内，第二降解段52内的微塑料添加根际分泌物和芽孢杆菌微生物进行生物降解分解成小粒径的微塑料；小粒径微塑料进入第三降解段53后经过高温和紫外线降解成粒径更小的微塑料由回收箱54回收；在降解的过程中第二电机58通过第二搅拌轴59带动第二搅拌齿510进行搅拌，提高降解速度和筛分的效率。
49.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
50.以上的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种高石砾含量土壤中微塑料的分离与老化降解装置，其特征在于，包括：分离机构，所述分离机构包括分离箱(1)，所述分离箱(1)的顶端连通有储液箱(2)和进料斗(3)，所述储液箱(2)与所述进料斗(3)连通；所述分离箱(1)内腔通过隔离板分成沉淀腔(11)和回流腔(12)，所述回流腔(12)与所述沉淀腔(11)溢流连通；所述回流腔(12)内滑动连接有分离网(13)，所述沉淀腔(11)与所述储液箱(2)连通；所述进料斗(3)内安装有第一搅拌组件；分选机构，所述分选机构包括与所述沉淀腔(11)连通的分选筒(4)，所述分选筒(4)内安装有分选组件，所述分选组件将所述分选筒(4)分隔成若干分选腔；降解机构，所述降解机构包括降解筒(5)，所述降解筒(5)内分成若干降解腔，所述降解腔与所述分选腔对应并连通；所述降解筒(5)内安装有第二搅拌组件。2.根据权利要求1所述的高石砾含量土壤中微塑料的分离与老化降解装置，其特征在于：所述进料斗(3)内上下依次安装有第一进料滤网(31)和第二进料滤网(32)；所述第一进料滤网(31)的孔径大于所述第二进料滤网(32)；所述第一搅拌组件贯穿所述第一进料滤网(31)并与之转动连接；所述第一搅拌组件与所述第二进料滤网(32)转动连接。3.根据权利要求2所述的高石砾含量土壤中微塑料的分离与老化降解装置，其特征在于：所述第一搅拌组件包括固定安装在所述进料斗(3)上的第一电机(33)，所述第一电机(33)的输出端传动连接有第一搅拌轴(34)，所述第一搅拌轴(34)贯穿所述第一进料滤网(31)并与所述第二进料滤网(32)转动连接；所述第一搅拌轴(34)的外壁固接有若干第一搅拌齿(35)。4.根据权利要求1所述的高石砾含量土壤中微塑料的分离与老化降解装置，其特征在于：所述分离网(13)顶端通过伸缩杆(14)与所述分离箱(1)内壁顶端固接；所述分离箱(1)内腔环绕所述伸缩杆(14)的位置安装有若干干燥灯(15)，所述干燥灯(15)与所述分离网(13)对应设置。5.根据权利要求1所述的高石砾含量土壤中微塑料的分离与老化降解装置，其特征在于：所述分离箱(1)与所述分选筒(4)顶端之间连通有导料管(16)，所述导料管(16)上安装有导料风机(17)。6.根据权利要求1所述的高石砾含量土壤中微塑料的分离与老化降解装置，其特征在于：所述分选组件包括上下依次设置的第一分选网(41)、第二分选网(42)和第三分选网(43)；所述第一分选网(41)到所述第三分选网(43)的孔径逐渐减小；所述第一分选网(41)、所述第二分选网(42)和所述第三分选网(43)的底端分别安装有振动电机(44)。7.根据权利要求1所述的高石砾含量土壤中微塑料的分离与老化降解装置，其特征在于：所述降解筒(5)包括上下依次连通的第一降解段(51)、第二降解段(52)和第三降解段(53)，所述第三降解段(53)的底端连通有回收箱(54)；所述第一降解段(51)与所述第二降解段(52)之间安装有第一降解网(55)；所述第二降解段(52)与所述第三降解段(53)之间安装有第二降解网(56)，所述第三降解段(53)与所述回收箱(54)之间安装有第三降解网(57)；所述第二搅拌组件依次贯穿所述第一降解网(55)、第二降解网(56)后与所述第三降解网(57)转动连接。8.根据权利要求7所述的高石砾含量土壤中微塑料的分离与老化降解装置，其特征在于：所述第二搅拌组件包括安装在所述第一降解段(51)顶端管的第二电机(58)，所述第二
电机(58)的输出端伸入所述第一降解段(51)并传动连接有第二搅拌轴(59)，所述第二搅拌轴(59)依次贯穿所述第一降解网(55)、第二降解网(56)后与所述第三降解网(57)转动连接；所述第二搅拌轴(59)的外壁固接有若干第二搅拌齿(510)。9.根据权利要求8所述的高石砾含量土壤中微塑料的分离与老化降解装置，其特征在于：所述第一降解段(51)的与最顶端的所述分选腔连通，所述第二降解段(52)与中间的所述分选腔连通，所述第三降解段(53)与下方的所述分选腔连通；所述第一降解段(51)的内腔安装有若干第一加热灯(514)，所述第二降解段(52)连通有加药管(515)，所述第三降解段(53)的内壁安装有若干第二加热灯(516)和若干紫外灯(517)。10.根据权利要求1所述的高石砾含量土壤中微塑料的分离与老化降解装置，其特征在于：所述分选筒(4)的内腔安装有若干烘干灯(48)。

技术总结
本发明公开了一种高石砾含量土壤中微塑料的分离与老化降解装置，包括分离机构，分离机构包括分离箱，分离箱的顶端连通有相互连通的储液箱和进料斗；分离箱内腔通过隔离板分成沉淀腔和回流腔，回流腔内滑动连接有分离网；进料斗内安装有第一搅拌组件；分选机构，分选机构包括与沉淀腔连通的分选筒，分选筒内安装有分选组件，分选组件将分选筒分隔成若干分选腔；降解机构，降解机构包括降解筒，降解筒内分成若干降解腔，降解腔与分选腔对应并连通；降解筒内安装有第二搅拌组件。本发明能同时完成高石砾含量土壤中微塑料的分离与老化降解，占用空间小，消耗低，降解回收效率高，能有分离并降解回收土壤内的微塑料，减少微塑料的污染和资源浪费。资源浪费。资源浪费。


技术研发人员：张珍明 张家春 曾宪平 龙云川 蒋娟
受保护的技术使用者：贵州大学
技术研发日：2022.10.27
技术公布日：2022/12/16