CN103990644B - 一种原位全自动污染土壤修复装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于土壤修复技术领域，具体地说是一种原位全自动污染土壤修复装置。本装置设置于运载工具上，包括土壤中金属离子螯合剂及酸碱中和剂注射装置、金属离子电动修复装置、土壤修复微生物喷淋装置、旋耕翻土装置及微电脑控制系统，其中土壤中金属离子螯合剂及酸碱中和剂注射装置、土壤修复微生物喷淋装置、金属离子电动修复装置与微电脑控制系统电连接，所述土壤中金属离子螯合剂及酸碱中和剂注射装置、土壤修复微生物喷淋装置分别对污染土壤进行化学螯合修复和微生物原位修复，所述金属离子电动修复装置对污染土壤进行电动学修复，所述旋耕翻土装置通过旋耕翻土传动装置与运载工具的动力装置连接，所述旋耕翻土装置对污染土壤进行通气氧化修复。本发明具有自动化程度高、效率高、能耗低、环保等特点。
Description
技术领域
本发明属于土壤修复技术领域，具体地说是一种原位全自动污染土壤修复装置。
背景技术
随着工农业的迅速发展，土壤中重金属含量逐年增加，其造成的污染也日益严重。防治土壤污染，保护有限的土壤资源，已成为突出的全球性问题。土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性，污染物在土壤中的滞留时间长，植物或微生物不能降解，重金属污染不仅导致土壤的退化、农作物产量和品质的降低，而且可能通过直接接触、食物链危及人类的生命和健康。
目前世界上许多地区的土壤受到重金属和有机物严重污染，中国受污染的耕地面积已占总耕地面积的1/5。土壤污染已带来一系列严重问题，例如，地下水的污染、生态系统的破坏以及人类生存环境的恶化等。随着人们环境保护意识的增强，污染土壤的修复问题在国内外都受到高度重视，已成为环境科学研究的热点课题。针对土壤污染的现状，人们已经开发了多种修复技术。其中常见的有生物修复、植物修复和化学淋洗法等等，但是这几种方法都有一定的适用范围限制，例如，生物修复法中微生物在土壤中的移动性差，易受污染物的毒性效应抑制，并且微生物/酶制剂会带来次生污染；植物修复法中超积累植物对污染物的吸收和积累极为缓慢，修复往往需要几个生长季节；淋洗法对土壤要求较高，土壤必须有较高的渗透能力，并且淋洗剂土壤截留会带来二次污染。因此，在工业化、城市化的建设过程中，大量污染土壤急切需要修复。城市的发展使很多原本在市中心的企业搬迁到郊区，腾出来的土地很多都成为建设住宅的地块，但是这些搬迁土地多被原企业近几十年的污染，所以被污染的土壤如不经过治理将严重影响到人们的健康。目前相关的法律法规也明文要求，城市建设中被污染的土地不经过治理就无法挂牌交易，所以污染土地如何进行无害化处理成为一项急待处理的难题。
在公开号为CN202555586U、申请号为201220268525.X的中国发明专利“一种土壤修复装置”，包括注射装置和抽吸装置，注射装置为依次连接的培养微生物的培养装置、注射泵和插入被污染土壤的注射管，抽吸装置为依次连接的插入被污染土壤的抽吸管、真空泵、废气处理装置和排放管。在公开号为CN202045125U、申请号为201120139484.X的中国发明专利“一种连续式微波土壤修复装置”，包含上料机、催化器、投料筛、输送带、微波谐振腔、微波发生器、废气回收设备、热风设备、回收皮带、催化剂回收设备等。但是这些装置很难保证能够快速而有效的完成修复，而且这些修复方法都是相对孤立的，都不能很好的解决现有污染土壤的复杂及原位修复等难点。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种原位全自动污染土壤修复装置。该全自动污染土壤修复装置结合了土壤淋洗技术、电动修复技术、微生物修复技术等多项土壤修复技术，具有自动化程度高、效率高、能耗低、环保等特点。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种原位全自动污染土壤修复装置，所述装置设置于运载工具上，包括土壤中金属离子螯合剂及酸碱中和剂注射装置、金属离子电动修复装置、土壤修复微生物喷淋装置、旋耕翻土装置及微电脑控制系统，其中土壤中金属离子螯合剂及酸碱中和剂注射装置、金属离子电动修复装置及土壤修复微生物喷淋装置均与微电脑控制系统电连接，所述土壤中金属离子螯合剂及酸碱中和剂注射装置、土壤修复微生物喷淋装置分别对污染土壤进行化学螯合修复和微生物原位修复，所述金属离子电动修复装置对污染土壤进行电动学修复，所述旋耕翻土装置通过旋耕翻土传动装置与运载工具的动力装置连接，所述旋耕翻土装置对污染土壤进行通气氧化修复。
所述装置还包括土壤酸碱度及重金属浓度检测装置，所述土壤酸碱度及重金属浓度检测装置与土壤中金属离子螯合剂及酸碱中和剂注射装置、金属离子电动修复装置、微电脑控制系统连接，所述土壤酸碱度及重金属浓度检测装置对土壤的酸碱及重金属浓度情况进行监测，所述微电脑控制系统控制土壤中金属离子螯合剂及酸碱中和剂注射装置对土壤pH调节剂的注入，同时控制金属离子电动修复装置的电流强度与通电时间对污染土壤进行电动学修复。所述土壤酸碱度及重金属浓度检测装置为土壤酸碱度计及重金属浓度X射线检测传感器。
所述金属离子电动修复装置包括车载发电机、直流电源及土壤电修复电极，其中土壤电修复电极与直流电源连接，所述直流电源与车载发电机连接，所述车载发电机与运载工具的驱动装置连接，所述金属离子电动修复装置由土壤酸碱度及重金属浓度检测装置中的重金属浓度X射线检测传感器与微电脑控制系统连接，实现自动控制。所述金属离子电动修复装置设置于运载工具的后端。
所述土壤中金属离子螯合剂及酸碱中和剂注射装置包括金属螯合剂及酸碱中和剂储存装置和金属螯合剂注射装置，所述金属螯合剂注射装置包括注射管和注射泵，所述金属螯合剂及酸碱中和剂储存装置通过管道与注射泵连接，所述注射泵与注射管的一端连接，所述注射管的另一端设有注射口，所述注射泵与微电脑控制系统电连接。所述土壤中金属离子螯合剂及酸碱中和剂注射装置设置于运载工具的前端。
所述土壤修复微生物喷淋装置为菌液喷淋装置，所述菌液喷淋装置包括菌液存储装置、喷射泵、菌液喷管及菌液喷嘴，其中菌液存储装置通过管路与喷射泵连接，所述喷射泵与菌液喷管连接，所述菌液喷管上沿长度方向设有多个菌液喷嘴，所述喷射泵与微电脑控制系统电连接。所述土壤修复微生物喷淋装置设置于运载工具的后端。
所述运载工具为手扶拖拉机，所述微电脑控制系统包括液晶触屏电脑，所述液晶触屏电脑设置于机车控制把手上。
本发明的优点及有益效果是：
1.本发明使用微电脑控制系统及液晶触屏对土壤修复进行控制，配合相应的土壤监测装置可以实现全自动连续作业，土壤修复效率高。
2.本发明多种修复方法协同作用，结合了重金属螯合技术、土壤酸碱度调节技术、重金属离子电动吸附技术、污染土壤微生物修复技术等多项技术，可以做到一次修复即可达到相关的土壤修复要求。
3.本发明不会产生废气、废水、废渣，不会发生二次污染，安全环保。
4.本发明土壤修复短期快速见效与长期彻底解决相结合，充分弥补了单一修复方法的不足。
5.本发明对污染土壤及场地进行原位修复，不需将受损土壤运到专业的修复场地修复。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的系统结构框图。
其中：1为金属螯合剂及酸碱中和剂储存装置，2为机车燃油发动机，3为直流电源，4为车载发电机，5为液晶触屏电脑，6为机车控制把手，7为菌液喷嘴，8为菌液储存装置，9为菌液喷淋装置，10为旋耕翻土传动装置，11为土壤电修复电极，12为旋耕翻土装置，13为机车车轮，14为土壤酸碱度及重金属浓度检测装置，15为金属螯合剂注射装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
如图1所示，本发明设置于运载工具上，本实施例运载工具采用手扶拖拉机。本发明包括土壤中金属离子螯合剂及酸碱中和剂注射装置、金属离子电动修复装置、土壤修复微生物喷淋装置、旋耕翻土装置12、土壤酸碱度及重金属浓度检测装置14及微电脑控制系统，其中土壤酸碱度及重金属浓度检测装置14、土壤中金属离子螯合剂及酸碱中和剂注射装置设置于手扶拖拉机的前端，所述金属离子电动修复装置、土壤修复微生物喷淋装置设置于手扶拖拉机的后端。所述土壤中金属离子螯合剂及酸碱中和剂注射装置、金属离子电动修复装置及土壤修复微生物喷淋装置与微电脑控制系统电连接，所述土壤中金属离子螯合剂及酸碱中和剂注射装置、土壤修复微生物喷淋装置分别对污染土壤进行化学螯合修复和微生物原位修复，所述金属离子电动修复装置对污染土壤进行电动学修复。所述旋耕翻土装置12通过旋耕翻土传动装置10与手扶拖拉机的动力装置(即机车燃油发动机2)连接，旋耕翻土装置12对污染土壤进行通气氧化修复。土壤酸碱度及重金属浓度检测装置14为土壤酸碱度计及重金属浓度X射线检测传感器，土壤酸碱度及重金属浓度检测装置14与土壤中金属离子螯合剂及酸碱中和剂注射装置、金属离子电动修复装置、微电脑控制系统电连接，土壤酸碱度及重金属浓度检测装置14对土壤的酸碱及土壤中的重金属浓度情况进行监测，同时微电脑控制系统控制土壤中金属离子螯合剂及酸碱中和剂注射装置对土壤pH调节剂的注入，也控制金属离子电动修复装置的电流强度和通电时间。
所述土壤中金属离子螯合剂及酸碱中和剂注射装置包括金属螯合剂及酸碱中和剂储存装置1和金属螯合剂注射装置15，所述金属螯合剂注射装置15包括注射管和注射泵，其中注射管为3根。所述金属螯合剂及酸碱中和剂储存装置1通过管道与注射泵连接，所述注射泵与注射管的一端连接，所述注射管的另一端设有注射口，所述注射泵与微电脑控制系统电连接。根据实际需要增加或减少注射管的数量。
所述金属离子电动修复装置包括车载发电机4、直流电源3及土壤电修复电极11，其中直流电源3是大容量可充电直流电源，土壤电修复电极11与直流电源3连接，直流电源3与车载发电机4连接，车载发电机4与手扶拖拉机的机车燃油发动机2连接。整个装置由土壤酸碱度及重金属浓度检测装置14中的重金属浓度X射线检测传感器连接微电脑控制系统，自动控制电修复的电流强度与通电时间。
所述土壤修复微生物喷淋装置为菌液喷淋装置9，菌液喷淋装置9包括菌液存储装置8、喷射泵、菌液喷管及菌液喷嘴7，其中菌液存储装置8通过管路与喷射泵连接，所述喷射泵与菌液喷管连接，所述菌液喷管上沿长度方向设有多个菌液喷嘴7，所述喷射泵与微电脑控制系统电连接。
本发明的工作过程是：
首先金属螯合剂注射装置15将储存在金属螯合剂及酸碱中和剂储存装置1中的金属螯合剂及酸碱中和剂注入到污染土壤中。
手扶拖拉机上的机车燃油发动机2带动车载发电机4，车载发电机4产生的电能储存在直流电源3中，直流电源3将电能提供给土壤电修复电极11使用，土壤电修复电极11利用正负电极对土壤中的阴阳离子的吸引作为修复手段。通过之前金属螯合剂及酸碱中和剂的注入，污染土壤中一部分的离子和有机物将被固定，同时溶剂载体也增强了剩余重金属离子的可移动性，所以土壤电修复电极11可尽可能多的实现重金属离子的吸附沉淀。
利用手扶拖拉机前端的土壤酸碱度及重金属浓度检测装置14，可以实时的对土壤的酸碱与重金属浓度情况进行监测，同时微电脑控制土壤pH调节剂的注入与土壤电修复电极11的电流强度与通电时间，使修复土壤保持一个适合微生物或植物进行进一步修复的土壤酸碱度和金属离子浓度。
旋耕翻土传动装置10将机车燃油发动机2产生的动能转移给旋耕翻土装置12的旋转式铁犁进行犁地并对翻地的深度进行控制，旋耕翻土装置12利用土地翻耕的原理将较深层的土地翻到表面，同时将土壤打松，增加与氧气的接触面积，实现通气生物氧化修复。
菌液喷淋装置9将储存在菌液储存装置8的复合微生物菌液均匀喷洒在经多项修复后的污染土壤中，利用微生物对土壤中有害物质的分解及降解能力对土壤做深层次的修复，同时将土壤调剂成可供种植、建筑、居住用的优良土壤。
整个系统通过微电脑控制系统控制，并在机车控制把手6上设置了一个液晶触屏电脑5，通过土壤酸碱度及重金属浓度检测传感器实施对整个修复过程进行监控，同时也可以通过液晶触屏电脑5对整个修复过程进行控制，使整个修复过程一人即可操作，减少人工操作的强度，实现微电脑控制系统控制自动化运行。
本发明实现了化学螯合修复、土壤冲洗修复、微生物原位修复、电动学修复、通气氧化等多重修复协同作用，污染土壤修复效果显著。
Claims (10)
1.一种原位全自动污染土壤修复装置，其特征在于：所述装置设置于运载工具上，包括土壤中金属离子螯合剂及酸碱中和剂注射装置、金属离子电动修复装置、土壤修复微生物喷淋装置、旋耕翻土装置(12)及微电脑控制系统，其中土壤中金属离子螯合剂及酸碱中和剂注射装置、金属离子电动修复装置及土壤修复微生物喷淋装置均与微电脑控制系统电连接，所述土壤中金属离子螯合剂及酸碱中和剂注射装置、土壤修复微生物喷淋装置分别对污染土壤进行化学螯合修复和微生物原位修复，所述金属离子电动修复装置对污染土壤进行电动学修复，所述旋耕翻土装置(12)通过旋耕翻土传动装置(10)与运载工具的动力装置连接，所述旋耕翻土装置(12)对污染土壤进行通气氧化修复。
2.按权利要求1所述的原位全自动污染土壤修复装置，其特征在于：所述装置还包括土壤酸碱度及重金属浓度检测装置(14)，所述土壤酸碱度及重金属浓度检测装置(14)与土壤中金属离子螯合剂及酸碱中和剂注射装置、金属离子电动修复装置、微电脑控制系统连接，所述土壤酸碱度及重金属浓度检测装置(14)对土壤的酸碱及重金属浓度情况进行监测，所述微电脑控制系统控制土壤中金属离子螯合剂及酸碱中和剂注射装置对土壤pH调节剂的注入，同时控制金属离子电动修复装置的电流强度与通电时间对污染土壤进行电动学修复。
3.按权利要求2所述的原位全自动污染土壤修复装置，其特征在于：所述土壤酸碱度及重金属浓度检测装置(14)为土壤酸碱度计及重金属浓度X射线检测传感器。
4.按权利要求3所述的原位全自动污染土壤修复装置，其特征在于：所述金属离子电动修复装置包括车载发电机(4)、直流电源(3)及土壤电修复电极(11)，其中土壤电修复电极(11)与直流电源(3)连接，所述直流电源(3)与车载发电机(4)连接，所述车载发电机(4)与运载工具的驱动装置连接，所述金属离子电动修复装置由土壤酸碱度及重金属浓度检测装置(14)中的重金属浓度X射线检测传感器与微电脑控制系统连接，实现自动控制。
5.按权利要求1或4所述的原位全自动污染土壤修复装置，其特征在于：所述金属离子电动修复装置设置于运载工具的后端。
6.按权利要求1所述的原位全自动污染土壤修复装置，其特征在于：所述土壤中金属离子螯合剂及酸碱中和剂注射装置包括金属螯合剂及酸碱中和剂储存装置(1)和金属螯合剂注射装置(15)，所述金属螯合剂注射装置(15)包括注射管和注射泵，所述金属螯合剂及酸碱中和剂储存装置(1)通过管道与注射泵连接，所述注射泵与注射管的一端连接，所述注射管的另一端设有注射口，所述注射泵与微电脑控制系统电连接。
7.按权利要求1或6所述的原位全自动污染土壤修复装置，其特征在于：所述土壤中金属离子螯合剂及酸碱中和剂注射装置设置于运载工具的前端。
8.按权利要求1所述的原位全自动污染土壤修复装置，其特征在于：所述土壤修复微生物喷淋装置为菌液喷淋装置(9)，所述菌液喷淋装置(9)包括菌液存储装置(8)、喷射泵、菌液喷管及菌液喷嘴(7)，其中菌液存储装置(8)通过管路与喷射泵连接，所述喷射泵与菌液喷管连接，所述菌液喷管上沿长度方向设有多个菌液喷嘴(7)，所述喷射泵与微电脑控制系统电连接。
9.按权利要求1或8所述的原位全自动污染土壤修复装置，其特征在于：所述土壤修复微生物喷淋装置设置于运载工具的后端。
10.按权利要求1所述的原位全自动污染土壤修复装置，其特征在于：所述运载工具为手扶拖拉机，所述微电脑控制系统包括液晶触屏电脑(5)，所述液晶触屏电脑(5)设置于机车控制把手(6)上。
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