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公開番号2024025592
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-26
出願番号2022134076
出願日2022-08-25
発明の名称カドミウム汚染土壌を修復する装置および方法
出願人生態環境部南京環境科学研究所
代理人個人
主分類B09C 1/02 20060101AFI20240216BHJP(固体廃棄物の処理;汚染土壌の再生)
要約【課題】大規模のカドミウム汚染土壌を現場で修復可能であり、従来技術よりも土壌の修復品質を改善することができる、カドミウム汚染土壌を修復する装置および方法を提供する。
【解決手段】装置は、一端が移動車両に接続可能な油圧制御装置1、前記油圧制御装置1の他端に設けられた取付フレーム2、前記取付フレーム2に設けられた修復装置を含み、前記修復装置は、前記取付フレーム2下方に固定的に設けられた土壌脱着アセンブリ3、前記土壌脱着アセンブリ3前端に設けられた土壌破壊アセンブリ4、および前記土壌脱着アセンブリ4後端に設けられた連合修復アセンブリ5を含み、前記土壌脱着アセンブリ3は脱着チャンバー、第1破砕アセンブリ、脱着薬剤噴出アセンブリを含み、この方法は、S1、移動車両の接続、S2、カドミウムの脱着、S3、土壌の連合修復を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
一端が移動車両に接続可能な油圧制御装置（１）と、前記油圧制御装置（１）の他端に設
けられた取付フレーム（２）と、前記取付フレーム（２）に設けられた修復装置と、を含
み、
前記修復装置は、前記取付フレーム（２）の下方に固定的に設けられた土壌脱着アセンブ
リ（３）、前記土壌脱着アセンブリ（３）の前端に設けられた土壌破壊アセンブリ（４）
、および前記土壌脱着アセンブリ（３）の後端に設けられた連合修復アセンブリ（５）を
含み、
前記土壌脱着アセンブリ（３）は、前記取付フレーム（２）の下方に平行に設けられた２
つの円筒状の脱着チャンバー（３０）、前記脱着チャンバー（３０）の前端に設けられた
第１破砕アセンブリ（３１）、および前記脱着チャンバー（３１）に設けられて破砕土壌
に薬剤を噴出する脱着薬剤噴出アセンブリ（３２）を含み、
前記連合修復アセンブリ（５）は２つの脱着チャンバー（３０）間に垂直に設けられた中
央仕切り板（５０）、それぞれ前記脱着チャンバー（３０）の外側面に設けられた２つの
側面カードプレート（５１）、前記側面カードプレート（５１）と中央仕切り板（５０）
に設けられた電解アセンブリ（５２）、および前記中央仕切り板（５０）の真下に水平に
設けられた錯化修復アセンブリ（５３）を含み、
前記側面カードプレート（５１）の前端が脱着チャンバー（３０）に固定的に接続され、
後端が中央仕切り板（５０）に近接し、前記側面カードプレート（５１）の後端と中央仕
切り板（５０）間に固定接続ラックが設けられ、
前記電解アセンブリ（５２）は、前記中央仕切り板（５０）の側面に均一かつ垂直に設け
られた複数組の第１取付溝（５２０）、側面カードプレート（５１）均一に且に垂直に設
けられた複数組の第２取付溝（５２１）、前記第１取付溝（５２０）内に設けられたカソ
ード電極、および前記第２取付溝（５２１）内に設けられたアノード電極を含み、
前記移動車両に前記カソード電極、アノード電極に電気的に接続された電源（５２２）が
設けられ、
前記錯化修復アセンブリ（５３）は、前記中央仕切り板（５０）の下方に固定的に設けら
れた反応タンク（５３０）、前記反応タンク（５３０）の前端に設けられて錯化剤を噴出
可能な第２噴出器（５３１）、前記反応タンク（５３０）の後端に設けられた土壌排出口
（５３２）、および前記反応タンク（５３０）内に設けられた混合アセンブリを含み、
前記混合アセンブリは、反応タンク（５３０）内に設けられて前端が第２噴出器（５３１
）に近接し、後端が土壌排出口（５３２）に接続された回転軸（５３３）、前記回転軸（
５３３）の前半分に設けられた混合攪拌器、前記回転軸（５３３）の後半分に設けられた
らせん排出器、および回転軸（５３３）を駆動する動力モータを含む、
ことを特徴とするカドミウム汚染土壌を修復する装置。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
前記反応タンク（５３０）はＶ字形の溝であり、前記Ｖ字形の溝の土壌に接触する両側表
面が円弧面であり、
前記Ｖ字形の溝の上端に中央仕切り板（５０）に接続された土壌バッフル（５３４）が設
けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
２つの前記側面カードプレート（５１）と中央仕切り板（５０）間に取り付けられた側面
土壌破壊装置（５４）を含み、
前記側面土壌破壊装置（５４）は、脱着チャンバー（３０）に設けられた固定接続ラック
（５４０）、前記固定接続ラック（５４０）に設けられて側面カードプレート（５１）に
平行である駆動回転軸（５４１）、前記駆動回転軸（５４１）に設けられて駆動回転軸（
５４１）の軸線方向に沿って均一に分布する複数の土壌破壊ターボファン（５４２）、お
よび前記固定接続ラック（５４０）に設けられて土壌破壊ターボファン（５４２）を駆動
するための回転モータ（５４３）を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記脱着薬剤噴出アセンブリ（３２）は、前記脱着チャンバー（３０）の内壁に設けられ
て中心軸線が脱着チャンバー（３０）の中心軸線に重なり合う噴出器取付リング（３２０
）、前記噴出器取付リング（３２０）に均一に設けられた第１噴出器（３２１）、および
脱着チャンバー（３０）間に設けられて前記第１噴出器（３２１）と連通する第１動力ポ
ンプ（３２２）を含み、
前記第１動力ポンプ（３２２）は移動車両に設けられた薬剤貯液箱に接続される、ことを
特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１噴出器（３２１）の脱着薬剤の噴出方向は土壌移動方向と一致している、ことを
特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第１破砕アセンブリ（３１）は、脱着チャンバー（３０）の前端材料入口に設けられ
た回転リング（３１０）、および前記回転リング（３１０）内に設けられた回転ブレード
（３１１）を含み、
前記回転ブレード（３１１）は土壌を駆動して脱着チャンバー（３０）内に追い込むこと
ができる、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記土壌破壊アセンブリ（４）は、脱着チャンバー（３０）間に水平に設けられたトラス
接続部材（４０）、前記トラス接続部材（４０）の中央に垂直に設けられた剛性支持板（
４１）、および前記剛性支持板（４１）の前端に設けられた土壌破壊コーン（４２）を含
む、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記土壌破壊コーン（４２）は、剛性支持板（４１）に設けられた前端土壌破壊部（４２
０）、前記前端土壌破壊部（４２０）の下端に位置して土壌を両側へ分割するための鋤刃
（４２１）を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
請求項１～８のいずれか１項に記載の装置を利用してカドミウム汚染土壌を修復する方法
であって、
Ｓ１、移動車両の接続
油圧制御装置（１）を移動車両に接続し、移動車両により修復装置を修復する土壌場所に
輸送し、油圧制御装置（１）によって修復装置を１０～１５ｃｍの深さまで土壌に進入さ
せた後、移動車両によって修復装置を駆動して修復場所の土壌で前進させ、土壌破壊アセ
ンブリ（４）によって土壌を両側に分割し、土壌を脱着アセンブリ（３）内に進入させる
ステップと、
Ｓ２、カドミウムの脱着
土壌脱着アセンブリ（３）の第１破砕アセンブリ（３１）によって土壌を破砕処理し、破
砕された土壌を脱着チャンバー（３０）に進入させた後、脱着薬剤噴出アセンブリ（３２
）から脱着チャンバー（３０）内の土壌に脱着薬剤を注入し、
ここで、脱着薬剤は硝酸ナトリウム溶液、クエン酸中の１つであるステップと、
Ｓ３、土壌の連合修復
Ｓ３-１、連合修復アセンブリ（５）の電解アセンブリ（５２）によってステップＳ２で
処理された土壌を電気的に修復し、
土壌が側面カードプレート（５１）と中央仕切り板（５０）間を通過するとき、電解電源
（５２２）が第１取付溝（５２０）内のカソード電極、第２取付溝（５２１）内のアノー
ド電極に通電し、カソード電極、アノード電極が電気的に接続された後、脱着された土壌
中の大量のカドミウムイオンが中央仕切り板（５０）に向かって移動し、カドミウムイオ
ンの電気移動を完了し、
Ｓ３-２、錯化修復アセンブリ（５３）によってカドミウムイオンを錯化処理し、
中央仕切り板（５０）の下方の反応タンク（５３０）はカドミウムイオン含有土壌を収集
し、第２噴出器（５３１）は反応タンク（５３０）内の土壌に錯化剤を注入し、回転軸（
５３３）が回転し、混合攪拌器は土壌と錯化剤を攪拌・混合して、錯化剤により脱着され
たカドミウムイオンを錯化処理し、最後にらせん排出器によって錯化処理された土壌を排
出するステップと、を含み、
錯化剤はエチレンジアミン四酢酸溶液である、
ことを特徴とする方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、カドミウム汚染土壌修復の技術分野に関し、具体的に、カドミウム汚染土壌を
修復する装置および方法に関する。
続きを表示（約 6,400 文字）【背景技術】
【０００２】
重金属であるカドミウムによる土壌汚染は、危険性が高く、毒性が強く、安定しており、
除去が困難であり、原因としては、地下貯蔵タンクからの漏出、農薬や殺虫剤の過剰使用
、埋立地からの廃棄物浸出などが挙げられ、重金属であるカドミウム汚染の修復技術とし
て、既存技術では物理的修復、化学的ドレンチング、ファイトレメディエーションが主で
ある。
既存技術で提供される薬液ドレンチ装置は、土壌表面にしか修復剤を散布できないため、
土壌の固化や外気温が高いなどの問題により、土壌修復剤が土壌内部に入りにくく、修復
効果が悪く、さらに、既存技術で提供される修復装置は移動性がないため、広い室外農業
土壌の修復処理には不都合である、などの問題がある。
【発明の概要】
【０００３】
本発明が解決しようとする技術的問題は、従来技術では室外で大規模のカドミウム汚染土
壌を現場で修復することができず、従来技術で提供された修復装置は土壌の修復効果が悪
いということである。
【０００４】
本発明の技術的解決手段は、カドミウム汚染土壌を修復する装置であり、一端が移動車両
に接続可能な油圧制御装置、前記油圧制御装置の他端に設けられた取付フレーム、前記取
付フレームに設けられた修復装置を含み、
前記修復装置は、前記取付フレームの下方に固定的に設けられた土壌脱着アセンブリ、前
記土壌脱着アセンブリの前端に設けられた土壌破壊アセンブリ、および前記土壌脱着アセ
ンブリの後端に設けられた連合修復アセンブリを含み、
前記土壌脱着アセンブリは、前記取付フレームの下方に平行に設けられた２つの円筒状の
脱着チャンバー、前記脱着チャンバーの前端に設けられた第１破砕アセンブリ、および前
記脱着チャンバーに設けられて破砕土壌に薬剤を噴出する脱着薬剤噴出アセンブリを含み
、
前記連合修復アセンブリは２つの脱着チャンバー間に垂直に設けられた中央仕切り板、そ
れぞれ前記脱着チャンバーの外側面に設けられた２つの側面カードプレート、前記側面カ
ードプレートと中央仕切り板に設けられた電解アセンブリ、および前記中央仕切り板の真
下に水平に設けられた錯化修復アセンブリを含み、
前記側面カードプレートの前端が脱着チャンバーに固定的に接続され、後端が中央仕切り
板に近接し、前記側面カードプレートの後端と中央仕切り板間に固定接続ラックが設けら
れ、
前記電解アセンブリは、前記中央仕切り板の側面に均一かつ垂直に設けられた複数組の第
１取付溝、側面カードプレート均一に且に垂直に設けられた複数組の第２取付溝、前記第
１取付溝内に設けられたカソード電極、および前記第２取付溝内に設けられたアノード電
極を含み、
前記移動車両に前記カソード電極、アノード電極に電気的に接続された電源が設けられ、
前記錯化修復アセンブリは、前記中央仕切り板の下方に固定的に設けられた反応タンク、
前記反応タンクの前端に設けられて錯化剤を噴出可能な第２噴出器、前記反応タンクの後
端に設けられた土壌排出口、および前記反応タンク内に設けられた混合アセンブリを含み
、
前記混合アセンブリは、反応タンク内に設けられて前端が第２噴出器に近接し、後端が土
壌排出口に接続された回転軸、前記回転軸の前半分に設けられた混合攪拌器、前記回転軸
の後半分に設けられたらせん排出器、および回転軸を駆動する動力モータを含む。
本発明の一側面として、前記反応タンクはＶ字形の溝であり、前記Ｖ字形の溝の土壌に接
触する両側表面が円弧面であり、
前記Ｖ字形の溝の上端に中央仕切り板に接続された土壌バッフルが設けられる。
説明すると、土壌バッフルを設けることで電気的に修復された土壌がＶ字形の溝内に進入
し、錯化反応を促進し、重金属カドミウムを処理する。
本発明の一側面として、２つの前記側面カードプレートと中央仕切り板間に取り付けられ
た側面土壌破壊装置を含み、
前記側面土壌破壊装置は、脱着チャンバーに設けられた固定接続ラック、前記固定接続ラ
ックに設けられて側面カードプレートに平行である駆動回転軸、前記駆動回転軸に設けら
れて駆動回転軸の軸線方向に沿って均一に分布する複数の土壌破壊ターボファン、および
前記固定接続ラックに設けられて土壌破壊ターボファンを駆動するための回転モータを含
む。
説明すると、側面土壌破壊装置の土壌破壊ターボファンの回転により、電気的に修復され
た土壌を中央仕切り板に追い込み、土壌をＶ字形の溝内に進入させて、Ｖ字形の溝内での
錯化反応を促進する。
本発明の一側面として、前記脱着薬剤噴出アセンブリは、前記脱着チャンバーの内壁に設
けられて中心軸線が脱着チャンバーの中心軸線に重なり合う噴出器取付リング、前記噴出
器取付リングに均一に設けられた第１噴出器、および脱着チャンバー間に設けられて前記
第１噴出器と連通する第１動力ポンプを含み、
前記第１動力ポンプは移動車両に設けられた薬剤貯液箱に接続される。
説明すると、脱着薬剤噴出アセンブリから土壌に脱着薬剤を注入することにより、脱着薬
【発明の効果】
【０００５】
本発明は以下の有益な効果を有する。本発明はカドミウム汚染土壌を修復する装置を提供
し、油圧制御装置と移動車両を組み合わせて修復装置で大規模の農地土壌を現場でカドミ
ウム汚染を修復でき、従来技術の非現場修復方法よりも、本発明は、便利で効率的で、実
施が容易であるという利点を有する。
本発明は、土壌破壊アセンブリによって土壌を破砕および分割案内し、脱着チャンバー内
で土壌を脱着処理し、脱着薬剤で土壌に吸着したカドミウムを分離することで、カドミウ
ムの移動度を高め、側面カードプレートと中央仕切り板の傾斜設置により側面カードプレ
ートと中央仕切り板に設けられた電解アセンブリの電極距離を変化させ、土壌が側面カー
ドプレートと中央仕切り板を通過するとき、電解アセンブリの電極距離が徐々に小さくな
り、カドミウムイオン移動度が向上する。
本発明は、側面土壌破壊装置の土壌破壊ターボファンによって土壌を中央に回転させ、中
央分隔板の下方にＶ字形の溝を設けることで、中央仕切り板下方の土壌を収集し、脱着チ
ャンバーの脱着処理と電解アセンブリの電気的な修復により、Ｖ字形の溝内で大量のカド
ミウムイオンを収集でき、第２噴出器によって錯化剤を注入することでＶ字形の溝内のカ
ドミウムイオンを高効率的に錯化処理し、従来技術よりもカドミウム汚染土壌の処理品質
が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本発明の実施例１全体の構造概略図である。
本発明の実施例１の土壌脱着アセンブリの構造概略図である。
本発明の実施例１の連合修復アセンブリの構造概略図である。
本発明の実施例１の回転ブレードの構造概略図である。
本発明の実施例３の側面土壌破壊装置の構造概略図である。
本発明の実施例４の土壌破壊アセンブリの構造概略図である。
【０００７】
[符号の説明]
１油圧制御装置
２取付フレーム
３土壌脱着アセンブリ
３０脱着チャンバー
３１第１破砕アセンブリ
３１０回転リング
３１１回転ブレード
３２脱着薬剤噴出アセンブリ
３２０噴出器取付リング
３２１第１噴出器
３２２第１動力ポンプ
４土壌破壊アセンブリ
４０トラス接続部材
４１剛性支持板
４２土壌破壊コーン
４２０前端土壌破壊部
４２１鋤刃
５連合修復アセンブリ
５０中央仕切り板
５１側面カードプレート
５２電解アセンブリ
５３錯化修復アセンブリ
５４側面土壌破壊装置
５２０第１取付溝
５２１第２取付溝
５２２電解電源
５３０反応タンク
５３１第２噴出器
５３２土壌排出口
５３３回転軸
５３４土壌バッフル
５４０固定接続ラック
５４１駆動回転軸
５４２土壌破壊ターボファン
５４３回転モータ
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施例１
図１に示すカドミウム汚染土壌を修復する装置は、一端が移動車両に接続可能な油圧制御
装置１、油圧制御装置１の他端に設けられた取付フレーム２、取付フレーム２に設けられ
た修復装置を含み、
修復装置は、取付フレーム２の下方に固定的に設けられた土壌脱着アセンブリ３、土壌脱
着アセンブリ３の前端に設けられた土壌破壊アセンブリ４、および土壌脱着アセンブリ３
の後端に設けられた連合修復アセンブリ５を含み、
図２に示すように、土壌脱着アセンブリ３は、取付フレーム２の下方に平行に設けられた
２つの円筒状の脱着チャンバー３０、脱着チャンバー３０の前端に設けられた第１破砕ア
センブリ３１、および脱着チャンバー３１に設けられて破砕土壌に薬剤を噴出する脱着薬
剤噴出アセンブリ３２を含み、
連合修復アセンブリ５は２つの脱着チャンバー３０間に垂直に設けられた中央仕切り板５
０、それぞれ脱着チャンバー３０の外側面に設けられた２つの側面カードプレート５１、
側面カードプレート５１と中央仕切り板５０に設けられた電解アセンブリ５２、および中
央仕切り板５０の真下に水平に設けられた錯化修復アセンブリ５３を含み、
側面カードプレート５１の前端が脱着チャンバー３０に固定的に接続され、後端が中央仕
切り板５０に近接し、側面カードプレート５１の後端と中央仕切り板５０間に固定接続ラ
ックが設けられ、
図３に示すように、電解アセンブリ５２は、中央仕切り板５０の側面に均一かつ垂直に設
けられた複数組の第１取付溝５２０、側面カードプレート５１均一に且に垂直に設けられ
た複数組の第２取付溝５２１、第１取付溝５２０内に設けられたカソード電極、および第
２取付溝５２１内に設けられたアノード電極を含み、
移動車両にカソード電極、アノード電極に電気的に接続された電源５２２が設けられ、
錯化修復アセンブリ５３は、中央仕切り板５０の下方に固定的に設けられた反応タンク５
３０、反応タンク５３０の前端に設けられて錯化剤を噴出可能な第２噴出器５３１、反応
タンク５３０の後端に設けられた土壌排出口５３２、および反応タンク５３０内に設けら
れた混合アセンブリを含み、
混合アセンブリは、反応タンク５３０内に設けられて前端が第２噴出器５３１に近接し、
後端が土壌排出口５３２に接続された回転軸５３３、回転軸５３３の前半分に設けられた
混合攪拌器、回転軸５３３の後半分に設けられたらせん排出器、および回転軸５３３を駆
動する動力モータを含む。
脱着薬剤噴出アセンブリ３２は、脱着チャンバー３０の内壁に設けられて中心軸線が脱着
チャンバー３０の中心軸線に重なり合う噴出器取付リング３２０、噴出器取付リング３２
０に均一に設けられた第１噴出器３２１、および脱着チャンバー３０間に設けられて第１
噴出器３２１と連通する第１動力ポンプ３２２を含み、
第１動力ポンプ３２２は移動車両に設けられた薬剤貯液箱に接続される。
第１噴出器３２１の脱着薬剤の噴出方向は土壌移動方向と一致している。
図４に示すように、第１破砕アセンブリ３１は、脱着チャンバー３０の前端材料入口に設
けられた回転リング３１０、および回転リング３１０内に設けられた回転ブレード３１１
を含み、
回転ブレード３１１は土壌を駆動して脱着チャンバー３０内に追い込むことができる。
ここで、土壌破壊アセンブリ４、回転リング３１０、第１噴出器３２１、第１動力ポンプ
３２２、動力モータ、第２噴出器５３１、混合攪拌器、らせん排出器、電解電源５２２、
油圧制御装置１はいずれも従来技術の製品であり、かつ具体的な製品モデルは本分野の当
業者が必要に応じて選択すればよい。
【０００９】
実施例２
実施例１とは以下の相違点があり、
図５に示すように、反応タンク５３０はＶ字形の溝であり、Ｖ字形の溝の土壌に接触する
両側表面が円弧面であり、
Ｖ字形の溝の上端に中央仕切り板５０に接続された土壌バッフル５３４が設けられる。
２つの側面カードプレート５１と中央仕切り板５０間に取り付けられた側面土壌破壊装置
５４を含み、
側面土壌破壊装置５４は、脱着チャンバー３０に設けられた固定接続ラック５４０、固定
接続ラック５４０に設けられて側面カードプレート５１に平行である駆動回転軸５４１、
駆動回転軸５４１に設けられて駆動回転軸５４１の軸線方向に沿って均一に分布する複数
の土壌破壊ターボファン５４２、および固定接続ラック５４０に設けられて土壌破壊ター
ボファン５４２を駆動するための回転モータ５４３を含む。
ここで、回転モータ５４３、土壌破壊ターボファン５４２はいずれも従来技術の製品であ
り、かつ具体的な製品モデルは本分野の当業者が必要に応じて選択すればよい。
【００１０】
実施例３
実施例２とは以下の相違点があり、
図６に示すように、土壌破壊アセンブリ４は、脱着チャンバー３０間に水平に設けられた
トラス接続部材４０、トラス接続部材４０の中央に垂直に設けられた剛性支持板４１、お
よび剛性支持板４１の前端に設けられた土壌破壊コーン４２を含む。
土壌破壊コーン４２は、剛性支持板４１に設けられた前端土壌破壊部４２０、前端土壌破
壊部４２０の下端に位置して土壌を両側へ分割するための鋤刃４２１を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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