一种实验室用重金属污染土清洗装置及清洗方法与流程

在种植前进行土壤检测，确保无重金属污染 #生活技巧# #园艺种植技巧# #有机园艺实践#

1.本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种实验室用重金属污染土清洗装置及清洗方法。

背景技术：

2.土壤重金属污染(heavy metal pollution of the soil)是指由于人类活动，土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染。随着我国工业近几十年的快速发展，铅、汞、砷等重金属由于其不可降解且持久存在对人体健康、生态环境和地基稳定造成的威胁日益严重。在对污染土进行淋洗、固化、还原、竖向隔离墙修复技术等进行研究时，通常都会在实验室进行室内试验研究；土木工程、环境工程等相应实验室传统处理土壤重金属污染一般采用清洗过滤的方式或统一收集后采用大型机械处理，这些对污染土试样的处理方式缺少针对性且清洗后无法得出排放污水是否达到排放标准，可能导致污染物与污水排放后直接对生活水源进行污染。
3.现有重金属污染土处理装置和实验室清洗装置很难满足实验室用重金属污染土清洗装置的排放要求，现有开发重金属污染土清洗装置大多是针对大范围重金属污染土壤处理的，如专利号cn201811458076.3的“重金属污染土壤处理系统及工艺”、cn201910383816.x的“一种重金属污染土壤处理系统及工艺”，现有开发实验室清洗装置无法对重金属污染物进行处理或检测，如专利号cn201710397948.9的“一种实验室清洗装置”、cn201711383666.x的“实验室用清洗装置”cn201710088522.5的“一种防溅水实验室水槽”。但这些清洗装置都不适宜用于实验室清洗重金属污染土，一是功能不同，重金属污染土壤处理系统主要用于大范围污染土壤的高效分选、修复，普通实验室清洗装置主要用于实验室清洁，而实验室用重金属污染土清洗装置主要用于污染土试样的清洗、排放；二是排放标准不同，实验室用重金属污染土清洗装置需对清洗后污染水的污染物浓度、ph值等进行检测，满足污水综合排放标准(gb 8978
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1996)后方可排放；三是实验室用重金属污染土清洗装置各部分构件均为装配式，易于拆卸替换，结实耐用。

技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种实验室用重金属污染土清洗装置及清洗方法，通过滤板将污水中的污染源过滤出来集中处理，同时配合检测装置采集检测，有效的避免污水在未达标的情况下排放出去的现象。
5.一种实验室用重金属污染土清洗装置，包括有清洗水箱和连接在清洗水箱一侧的管道采样回流机构，所述清洗水箱内设置有粗过滤板、细过滤板和聚合物超滤膜，所述清洗水箱通过粗过滤板、细过滤板和聚合物超滤膜分隔成敞开式清洗室、密封淤泥室、密封电解室和负压室，所述粗过滤板、细过滤板和聚合物超滤膜一侧均设置有调节密封插板；所述敞开式清洗室内设置有清洗装置和冲洗机构，所述密封淤泥室一侧连接有淤泥干化机构，所述负压室侧壁上设置有检测装置；所述密封电解室内设置有电解板，所述调节密封插板包
括有插板和密封盖，所述插板一端贯穿密封盖，所述密封盖靠近清洗水箱一侧设置有密封圈，所述密封盖上设置有与清洗水箱连接的螺栓；还包括有控制器，所述控制器电性连接清洗装置、冲洗机构、淤泥干化机构、检测装置和管道采样回流机构。
6.优选的，所述管道采样回流机构包括有回流管和与负压室连通的导出管，所述导出管上设置有三通阀、水泵和两个微量采集装置，所述回流管一端与三通阀连通，所述回流管另一端与密封电解室连通；所述两个微量采集装置上分别连接有全自动原子吸收分光光度计和水质ph传感器。
7.优选的，所述微量采集装置包括有推杆、采样管和避位管，所述采样管内设置有硅胶塞和移动硅胶塞，所述避位管通过采样管与导出管连通，所述推杆一端连接有气缸，所述推杆另一端贯穿避位管、采样管和移动硅胶塞与硅胶塞连接，所述推杆上套设有回位弹簧，所述回位弹簧设置在硅胶塞和移动硅胶塞之间，所述移动硅胶塞远离回位弹簧一侧的推杆上设置有限位块，所述采样管一侧连接有采样导流管，所述气缸电性连接控制器。
8.优选的，所述检测装置包括有铅离子传感器、汞离子检测装置和砷离子检测装置，所述汞离子检测装置和砷离子检测装置均包括有检测管和塞柱，所述检测管一端贯穿清洗水箱侧壁延伸至负压室内，所述检测管内设置有定型杆，所述定型杆上套设有密封回位弹簧和密封塞，所述检测管一侧设置有进液口，所述进液口设置在负压室内，所述塞柱内设置有试纸室，所述塞柱一侧设置有与试纸室连通的进液孔，所述进液孔与进液口连通；所述控制器电性连接铅离子传感器；所述定型杆靠近塞柱的一端设置有限位块。
9.优选的，所述清洗装置包括有支架和转轴，所述支架上设置有夹具，所述敞开式清洗室底部设置有电机，所述转轴一端贯穿敞开式清洗室底部与电机动力杆连接，所述转轴另一端设置有超声波毛刷，所述转轴上设置有搅拌叶；所述电机电性连接控制器。
10.优选的，所述冲洗机构包括有连接管、进水管和调节管，所述敞开式清洗室内设置有可调喷头和若干个冲洗头，所述冲洗头通过连接管与进水管连通，所述可调喷头连接在调节管一端上，所述调节管另一端连接有固定管，所述固定管一端与进水管连通，所述连接管和固定管上均设置有电动闸阀，所述电动闸阀电性连接控制器。
11.优选的，所述淤泥干化机构包括有导流管和脱水机，所述脱水机通过导流管与密封淤泥室连通，所述导流管上设置有排放阀和淤泥箱；所述控制器电性连接排放阀和脱水机。
12.优选的，所述粗过滤板内添加有还原铁粉；所述细过滤板内添加有活性炭。
13.一种实验室用重金属污染土的清洗方法，包括以下步骤：
14.步骤1：取一份实验后的重金属污染土倒入敞开式清洗室内，同时开启清洗装置进行搅拌，同时冲洗机构对敞开式清洗室底部沉降物进行冲洗；
15.步骤2：开启水泵使负压室内形成负压使敞开式清洗室中的污水依次向密封淤泥室、密封电解室和负压室内渗透；
16.步骤3：调节插板的高度，控制污水渗透粗过滤板、细过滤板和聚合物超滤膜的速度；
17.步骤4：采集铅离子传感器、汞离子检测装置、砷离子检测装置、全自动原子吸收分光光度计和水质ph传感器检测的数据是否合格，不合格通过三通阀切换管路至回流管将污水导入密封电解室进行重复过滤；
18.步骤5：通过不断调节插板的高度，将污水渗透位置控制在清洗水箱底部位置使清洗水箱底部污水能够过滤出；
19.步骤6：过滤完成后关闭水泵，同时开启排放阀使淤泥排入淤泥箱内，当淤泥集中至一定后通过脱水机脱离水分处理，脱水处理完后的淤泥进行掩埋处理。
20.优选的，还包括以下步骤：步骤4中汞离子检测装置和砷离子检测装置采用试纸检测，试纸检测时间周期为5分钟至30分钟一次。
21.有益效果：
22.(1)本发明的一种实验室用重金属污染土清洗装置及清洗方法，通过滤板将污水中的污染源过滤出来集中处理，同时配合检测装置采集检测，有效的避免污水在未达标的情况下排放出去的现象。
23.(2)本发明的一种实验室用重金属污染土清洗装置及清洗方法，通过微量采集装置控制每次采集污水的量，避免较多的污水直接进入全自动原子吸收分光光度计或水质ph传感器而影响到检测的准确性，且检测设备采集污水检测样本均采集较少。
24.(3)本发明的一种实验室用重金属污染土清洗装置及清洗方法，汞离子和砷离子均采用试纸检测，通过汞离子检测装置和砷离子检测装置检测时可直接进行按压式贯穿检测，使得检测更为简单直接，减少仪器采样检测。
附图说明
25.图1为清洗装置的结构示意图；
26.图2为清洗装置的内部结构示意图；
27.图3为微量采集装置的结构示意图；
28.图4为检测装置的结构示意图；
29.图中标号：1
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清洗水箱，11
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粗过滤板，12
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细过滤板，13
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聚合物超滤膜，14
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敞开式清洗室，15
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密封淤泥室，16
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密封电解室，17
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负压室，18
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电解板，2
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调节密封插板，21
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插板，22
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密封盖，23
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密封圈，3
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清洗装置，31
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支架，32
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夹具，33
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电机，34
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搅拌叶，35
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转轴，36
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超声波毛刷，4
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冲洗机构，41
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冲洗头，42
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连接管，43
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闸阀，44
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进水管，45
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可调喷头，46
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调节管，47
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固定管，5
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淤泥干化机构，51
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导流管，52
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排放阀，53
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淤泥箱，54
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脱水机，6
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检测装置，61
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铅离子传感器，62
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汞离子检测装置，63
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砷离子检测装置，64
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检测管，65
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定型杆，66
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密封回位弹簧，67
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进液口，68
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密封塞，69
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塞柱，610
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进液孔，611
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试纸室，7
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微量采集装置，71
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气缸，72
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硅胶塞，73
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回位弹簧，74
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移动硅胶塞，75
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限位块，76
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推杆，77
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采样管，78
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避位管，79
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采样导流管，8
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管道采样回流机构，81
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导出管，82
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三通阀，83
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回流管，84
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水泵，85
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全自动原子吸收分光光度计，86
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水质ph传感器。
具体实施方式
30.下面结合附图进一步说明本发明的实施例。
31.实施例1
32.如图1至图4所示；一种实验室用重金属污染土清洗装置，包括有清洗水箱1和连接在清洗水箱1一侧的管道采样回流机构8，所述清洗水箱1内设置有粗过滤板11、细过滤板12和聚合物超滤膜13，所述清洗水箱1通过粗过滤板11、细过滤板12和聚合物超滤膜13分隔成
敞开式清洗室14、密封淤泥室15、密封电解室16和负压室17，所述粗过滤板11、细过滤板12和聚合物超滤膜13一侧均设置有调节密封插板2；所述敞开式清洗室14内设置有清洗装置3和冲洗机构4，所述密封淤泥室15一侧连接有淤泥干化机构5，所述负压室17侧壁上设置有检测装置6；所述密封电解室16内设置有电解板18，所述调节密封插板2包括有插板21和密封盖22，所述插板21一端贯穿密封盖22，所述密封盖22靠近清洗水箱1一侧设置有密封圈23，所述密封盖22上设置有与清洗水箱1连接的螺栓；还包括有控制器，所述控制器电性连接清洗装置3、冲洗机构4、淤泥干化机构5、检测装置6和管道采样回流机构8；所述管道采样回流机构8包括有回流管83和与负压室17连通的导出管81，所述导出管81上设置有三通阀82、水泵84和两个微量采集装置7，所述回流管83一端与三通阀82连通，所述回流管83另一端与密封电解室16连通；所述两个微量采集装置7上分别连接有全自动原子吸收分光光度计85和水质ph传感器86；所述微量采集装置7包括有推杆76、采样管77和避位管78，所述采样管77内设置有硅胶塞72和移动硅胶塞74，所述避位管78通过采样管77与导出管81连通，所述推杆76一端连接有气缸71，所述推杆76另一端贯穿避位管78、采样管77和移动硅胶塞74与硅胶塞72连接，所述推杆76上套设有回位弹簧73，所述回位弹簧73设置在硅胶塞72和移动硅胶塞74之间，所述移动硅胶塞74远离回位弹簧73一侧的推杆76上设置有限位块75，所述采样管77一侧连接有采样导流管79，所述气缸71电性连接控制器。
33.将重金属污染土导入敞开式清洗室14中，同时通过控制器开启冲洗机构4对重金属污染土进行冲洗；对于实验用的器具通过控制器开启清洗装置3对其进行刷洗，控制器采样plc集成控制器；同时调节插板21插入清洗水箱1的深度，达到调节密封淤泥室15、密封电解室16和负压室17内的压力状态达到控制过滤速度的效果，其粗过滤板11、细过滤板12和聚合物超滤膜13与清洗水箱1内壁之间通过密封条进行密封避免过滤效果下降，调节插板21紧贴对应的滤板设置，通过密封盖22与密封圈23对清洗水箱1、滤板和调节插板21之间进行密封处理；控制器开启水泵84使得负压室17内形成负压，使得敞开式清洗室14内的清洗污水依次流入密封淤泥室15、密封电解室16和负压室17内，在通过连通负压室17的导出管81导出，在污水进入负压室17通过其内的检测装置6进行铅离子、汞离子和砷离子检测，检测完成后通过导出管81导出，而未达标的污水会通过三通阀82切换由回流管83再次导入密封电解室16进行过滤；在污水经过导出管81时会通过两个微量采集装置7将污水送入全自动原子吸收分光光度计85和水质ph传感器86进行污水检测，未达标的污水会再次通过回流管83导入密封电解室16进行过滤；微量采集装置7的工作原理是通过气缸71带动推杆76移动，使得硅胶塞72进入导出管81内，达到污水进入硅胶塞72与移动硅胶塞74之间，在通过控制器控制气缸71带动推杆76移动，使得硅胶塞72与移动硅胶塞74全部进入采样管77内，而位于硅胶塞72与移动硅胶塞74之间的污水同样进入采样管77内，此时气缸71带动推杆76继续移动，使得限位块75进入避位管78内，而移动硅胶塞74限制在采样管77内，使得硅胶塞72与移动硅胶塞74相互靠近，使得其之间的污水受挤压进入采样导流管79内，在通过采样导流管79进入全自动原子吸收分光光度计85或水质ph传感器86内，其可以有效的控制污水导入检测装置的量；检测完成后通过导出管81直接导出，不合格通过回流管83再次导入密封电解室16进行过滤。
34.一种实验室用重金属污染土的清洗方法，包括以下步骤：
35.步骤1：取一份实验后的重金属污染土倒入敞开式清洗室14内，同时开启清洗装置
3进行搅拌，同时冲洗机构4对敞开式清洗室14底部沉降物进行冲洗；
36.步骤2：开启水泵84使负压室17内形成负压使敞开式清洗室14中的污水依次向密封淤泥室15、密封电解室16和负压室17内渗透；
37.步骤3：调节插板21的高度，控制污水渗透粗过滤板11、细过滤板12和聚合物超滤膜13的速度；
38.步骤4：采集铅离子传感器61、汞离子检测装置62、砷离子检测装置63、全自动原子吸收分光光度计85和水质ph传感器86检测的数据是否合格，不合格通过三通阀82切换管路至回流管83将污水导入密封电解室16进行重复过滤；汞离子检测装置62和砷离子检测装置63采用试纸检测，试纸检测时间周期为5分钟至30分钟一次；
39.步骤5：通过不断调节插板21的高度，将污水渗透位置控制在清洗水箱1底部位置使清洗水箱1底部污水能够过滤出；
40.步骤6：过滤完成后关闭水泵84，同时开启排放阀52使淤泥排入淤泥箱53内，当淤泥集中至一定后通过脱水机54脱离水分处理，脱水处理完后的淤泥进行掩埋处理。
41.实施例2
42.实施例1的基础上，所述检测装置6包括有铅离子传感器61、汞离子检测装置62和砷离子检测装置63，所述汞离子检测装置62和砷离子检测装置63均包括有检测管64和塞柱69，所述检测管64一端贯穿清洗水箱1侧壁延伸至负压室17内，所述检测管64内设置有定型杆65，所述定型杆65上套设有密封回位弹簧66和密封塞68，所述检测管64一侧设置有进液口67，所述进液口67设置在负压室17内，所述塞柱69内设置有试纸室611，所述塞柱69一侧设置有与试纸室611连通的进液孔610，所述进液孔610与进液口67连通；所述控制器电性连接铅离子传感器61；所述定型杆(65)靠近塞柱(69)的一端设置有限位块；所述清洗装置3包括有支架31和转轴35，所述支架31上设置有夹具32，所述敞开式清洗室14底部设置有电机33，所述转轴35一端贯穿敞开式清洗室14底部与电机33动力杆连接，所述转轴35另一端设置有超声波毛刷36，所述转轴35上设置有搅拌叶34；所述电机33电性连接控制器；所述冲洗机构4包括有连接管42、进水管44和调节管46，所述敞开式清洗室14内设置有可调喷头45和若干个冲洗头41，所述冲洗头41通过连接管42与进水管44连通，所述可调喷头45连接在调节管46一端上，所述调节管46另一端连接有固定管47，所述固定管47一端与进水管44连通，所述连接管42和固定管47上均设置有电动闸阀43，所述电动闸阀43电性连接控制器；所述淤泥干化机构5包括有导流管51和脱水机54，所述脱水机54通过导流管51与密封淤泥室15连通，所述导流管51上设置有排放阀52和淤泥箱53；所述控制器电性连接排放阀52和脱水机54；所述粗过滤板11内添加有还原铁粉；所述细过滤板12内添加有活性炭。
43.铅离子采用市面上已有的铅离子传感器61进行检测，而市面上较少且成本较高的汞离子与砷离子检测装置则采用试纸检测，试纸采用汞离子检测装置62和砷离子检测装置63进行安装检测，汞离子检测装置62和砷离子检测装置63其工作原理是，预先将检测汞离子或砷离子的试纸放入试纸室611内，在将塞柱69插入检测管64内，继续推送塞柱69，通过塞柱69将密封塞68压入检测管64内部，使得密封回位弹簧66收缩，当进液口67与进液孔610连通后污水会通过进液口67与进液孔610进入试纸室611内与污水接触进行检测，检测完成后拔出塞柱69，在塞柱69拔出时密封回位弹簧66会顶出密封塞68将进液口67进行封堵；铅离子传感器61可直接将检测信息直接发送给控制器；通过夹具32固定实验室内的器具，对
重金属污染土及实验器具清洗时，通过电机33带动转轴35旋转，转轴35带动搅拌叶34旋转，使得敞开式清洗室14内的清洗液形式旋流，使得旋流带动重金属污染土流动清洗，而转轴35同时带动超声波毛刷36旋转对器具进行超声波振动刷洗；通过进水管44导入清洗水，清洗水通过进水管44导入连接管42和固定管47，连接管42将清洗水导入冲洗头41，通过冲洗头41导出清洗水对敞开式清洗室14底部沉淀的重金属污染土进行冲洗；而固定管47将清洗水导入调节管46内，通过调节管46调节可调喷头45，使得可调喷头45对准实验器具内进行冲洗配合超声波毛刷36刷洗使得清洗效果更佳；通过过滤完成后，通过控制器开启排放阀52，使得密封淤泥室15内的淤泥通过导流管51进入淤泥箱53，当淤泥集中至一定时通过脱水机54将淤泥箱53抽出脱水，便于清洗完成的淤泥能够快速脱水处理集中处理；在定型杆65靠近塞柱69的一端设置限位块，避免密封塞68被密封回位弹簧66顶出位置过大而导致移出进液口67处；还原铁粉因具有良好的化学性质而被广泛用作水污染修复材料，它可以通过氧化还原作用去除水体中多种污染物；活性炭吸附是去除废水中汞离子的常用方法，同时污水处理过程中不会带入新的污染物，二次污染小。
44.以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都涵盖在本发明范围内。

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