CN111515233A - 一种土壤污染修复设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土壤污染修复设备及方法，包括履带行走车以及固定安装在履带行走车上的表土层处理装置和心土层处理装置，表土层处理装置和心土层处理装置均包括土壤打散装置、土壤提升装置、定量处理装置、改良剂添加装置以及平土装置。表土层处理装置还包括捞起装置，捞起装置包括捞起装置机架和固定在捞起装置机架上的金属板传送带，捞起装置机架的顶部位于粉碎装置的顶部一侧。本发明中设备能自动在田间行走，可以进行连续不间断作业，能将表土层和心土层分别收集上来，处理好后，分别交替平铺在田里，自动化程度高，提高工作效率。

Description

一种土壤污染修复设备及方法

技术领域

本发明涉及土壤治理技术领域，具体为一种土壤污染修复设备及方法。

背景技术

土壤是由矿物质、有机质、水分、空气以及土壤生物等组成。土壤中各组分构成了一个互相联系、互相制约的统一体，为植物的生长提供必须条件，同时也是土壤肥力的物质基础。

在人类生产活动和自然因素的综合作用下,耕作土壤产生了层次结构,一般的耕地土壤剖面层次由上到下大体可分为三层:表土层、心土层和底土层。

表土层又分为耕作层和犁底层,其中耕作层为受耕地、施肥、灌溉等农耕活动影响最强烈的土壤层,厚度一般为25cm左右。耕作层受生产活动、地表生物和气候条件的影响,一般疏松多孔、干湿交替频繁、温度变化大、通透性良好且含有效养分较多。农作物全部根系总量的60％主要集中在这一层。犁底层位于耕作层下方,其厚度大约为10cm左右。由于经常受耕畜和犁的影响,以及灌溉和降水粘粒的沉积,典型犁底层的土层较为密实,孔隙度小,毛管空隙较多,通透性差,透水性不良,结构常呈片状,有明显水平层理。

心土层位于犁底层之下,厚度约为30cm左右,心土层也会受到犁、畜压力的影响而较为密实,但密实度不及犁底层。在耕作土壤中,心土层的主要作用是保水保肥,它是作物后期生长水肥供给的主要层次,其根系数约占根系总量的30％左右。

底土层位于心土层以下,距十体表面60cm左右,该层受外界影响较小,物质转化较为缓慢,可供给利用的养分较少,根系分布较少。

随着土壤耕作的进行以及周边环境的影响，耕地土壤中主要存在以下两种污染物：

(1)重金属污染物

在土壤污染物中,由于重金属不能被微生物分解转化,而且可被生物所富集,所以重金属污染物极易在土壤中不断累积土壤中重金属污染不仅要看重金属的含量,还要看其存在形态,重金属在土壤中的形态不同,其在土壤中迁移转化的方式以及对作物的毒性也不同。数据显示:0～20cm耕作层内的Hg、Zn、Cd含量明显高于20cm～40cm土层的重金属含量,40cm以下土层各类重金属含量逐渐趋于稳定,无明显突变,污染源主要为农药、化肥以及大气污染；其他不同污染方式的土壤剖面上,各类重金属污染的平均超标深度均在25cm左右,个别重金属的污染深度达到60cm。

(2)有机污染物物

化肥农药等在进入土壤后,一部分被土壤固相物质吸附和生物体吸收,另一部分部分以气态挥发和随水淋溶,从而导致大气、水体污染。研究表明,除水溶性较大的农药外,一般的农药均会被土壤有机质和粘土矿物吸附在土体内,不易随水向下淋移,大多积累于土壤表层40CM内。

土壤污染物多以吸附的方式存在于土壤固相物质上,借鉴前人的研究成果,较为有效的方法是:利用机械设备的深耕装置,将污染土壤深耕并翻出,在其中喷撒与污染物相对应土壤改良剂,再利用设备的混合搅拌装置将污染土壤与土壤改良剂进行充分的搅拌混合,将改良后的土壤原位摊铺。该类原位物理修复的方法最明显的优势就是效率较高且灵活性好,对于污染度不高且面积较大的污染区域尤为适用,如耕地。但是,改良后的土壤需等到污染物清除到可接受范围才能继续投入生产劳作,污染物清除所耗费的时间由污染物自身的理化性质决定可能是数月,也可能是数年。这对于耕地有限的农民来说,相当于切断了他们最主要的经济来源。如何对于污染较轻的土壤进行有效修复，同时不影响耕种。

为此我们提出一种土壤污染修复设备及方法用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种土壤污染修复设备及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种土壤污染修复设备，包括履带行走车以及固定安装在履带行走车上的表土层处理装置和心土层处理装置，所述履带行走车包括通过履带驱动的车底架和车底架上方的驾驶室，所述表土层处理装置和心土层处理装置均包括土壤打散装置、土壤提升装置、定量处理装置、改良剂添加装置以及平土装置；

所述土壤打散装置包括可上下升降的打散机架以及升降安装在打散机架下方的横板，所述横板两侧设有可上下移动的挡板，所述横板底部竖向转动安装多个平行设置的钻头，钻头通过横板顶部的第一电机驱动，所述横板的一端横向转动安装通过第二电机驱动的铣刀轴，且靠近铣刀轴一侧的横板上固接齿轴安装板，所述齿轴安装板底端竖向转动安装多个平行设置的打散齿轴，打散齿轴通过第三电机驱动；

靠近所述打散齿轴一侧的车底架上安装有土壤提升装置，所述土壤提升装置包括中空圆柱型的护筒，护筒底端的进土斗上活动接触有铲子，所述铲子通过气缸升降安装在车底架上，所述护筒内竖向安装通过第四电机驱动的螺旋叶片，且护筒顶端的一侧固接出土斗；

位于出土斗的下方设置有定量处理装置，所述定量处理装置包括下料斗和矩形截面的下料筒，其中下料斗位于出土斗的下方，所述下料筒内部上端转动安装定量下料装置，所述下料筒的底部设有开口，且开口处活动设置有弧形挡板，位于弧形挡板的下方固定安装输送带；

所述输送带的输出端设有改良剂添加装置，所述改良剂添加装置包括添加装置机架和转动安装在添加装置机架内底部的转动盘，所述转动盘通过固接在添加装置机架外底部的第八电机驱动，所述转动盘上中心对称分布有四个转盘料斗，其中任意相邻两个转盘料斗的上方分别安装液体改良剂下料装置和固体改良剂下料装置，另外两个转盘料斗分别位于输送带输出端的下方以及平土装置的上方；

所述平土装置包括传送带，传送带的输出端位于绞龙料斗一侧上进口的上方，所述绞龙料斗内设有通过第十一电机驱动的绞龙螺旋轴，绞龙料斗的另一端下方设有下出口，且绞龙料斗外侧设有可上下升降的平土板。

优选的，所述打散机架为两个对称分布的L型板，在L型板的中间固接有竖向放置的立板，所述立板上竖向分布两个第一气缸，所述第一气缸的驱动端与所述横板顶部固接；

所述横板和齿轴安装板的两侧分别凸出设置有外限位键和内限位键，两个所述挡板分别垂直于横板，且挡板内侧设有与外限位键和内限位键配合的键槽，所述挡板上靠近钻头的一端设有用于破碎土壤的刀刃，挡板的顶部固接第二气缸的驱动端，所述第二气缸竖向吊装在打散机架底部；

所述齿轴安装板内部设有矩形截面的板腔，所述打散齿轴的上端贯穿板腔，且位于板腔内的打散齿轴上固定套接有齿轮，所述齿轮呈矩阵分布，其中每一行齿轮之间相互啮合，且每一行打散齿轴上有且仅有一个第三电机；

所述钻头、铣刀轴和打散齿轴依次排列分布，且三者的底部保持平齐。

优选的，所述定量下料装置为圆柱型结构，其表面对称内凹出两个扇形截面的存料斗，所述定量下料装置通过转轴安装在下料筒内，且转轴通过安装在下料筒外侧的第五电机驱动，所述下料筒内壁两侧与定量下料装置接触处固接有弧形板，弧形板与定量下料装置表面配合，且定量下料装置表面还设置有与弧形板紧密接触的密封条。

优选的，所述表土层处理装置的下料筒下端转动安装蒸汽搅拌装置，所述蒸汽搅拌装置内注入有通过蒸汽发生器产生的蒸汽，所述蒸汽发生器安装在下料筒外侧。

优选的，所述蒸汽搅拌装置包括平行于定量下料装置设置的中空的搅拌轴和均布在搅拌轴上的搅拌齿，所述搅拌轴的一端固接安装在下料筒外侧的第六电机的驱动端，搅拌轴的另一端通过回转接头连通蒸汽管的一端，所述蒸汽管连通蒸汽发生器的蒸汽出口端，所述搅拌轴的侧壁上均匀贯穿有多个通孔，所述通孔上固定连通蒸汽管，所述蒸汽管与搅拌齿交错分布；

所述蒸汽管的长度小于搅拌齿的长度，位于蒸汽管的外端转动安装叶片轮，所述叶片轮的叶片向蒸汽管的外端倾斜。

优选的，所述输送带安装在垂直于下料筒的输送带架上，输送带通过第七电机驱动，所述输送带架的输出端两侧倾斜设置有导向板，两个所述导向板外端开口宽度小于内端开口宽度；

所述输送带架上端平行于输送带安装有第三气缸，所述第三气缸的驱动端固定连接弧形挡板。

优选的，所述下料筒的中部固定连通冷凝管的一端，所述冷凝管的另一端固定连通冷凝瓶。

优选的，所述添加装置机架为U型结构的板状支架，顺着转动盘的转动方向，其中任意一个转盘料斗均依次经过输送带输出端的下方、液体改良剂下料装置的下方、固体改良剂下料装置的下方以及传送带输入端的上方；

所述转盘料斗的外端铰接安装在转动盘上，内端铰接第四气缸的驱动端，所述第四气缸的固定端铰接安装在转动盘上，所述转盘料斗内部还包括转动安装的螺旋轴，所述螺旋轴通过固定在转盘料斗一侧的第九电机驱动，所述转盘料斗的外端面的顶部开设有倾倒物料的开口。

优选的，所述转动盘上同轴安装空心轴，所述空心轴上端固接导电滑环的内圈，所述导电滑环的外圈接线端连接外部电源，导电滑环的内圈通过贯穿空心轴的电线电连接第四气缸和第九电机。

优选的，所述传送带安装在传送带架上，且通过第十电机驱动；

所述平土板倾斜安装在平土安装板的下方，其中平土板顶部与第五气缸的驱动端固接，所述第五气缸安装在平土安装板上。

优选的，所述表土层处理装置还包括捞起装置，所述捞起装置包括捞起装置机架和固定在捞起装置机架上的金属板传送带，所述金属板传送带通过第十二电机驱动，所述捞起装置机架斜向固定安装在车底架上，所述捞起装置机架的底部位于表土层处理装置中打散齿轴的一侧，所述金属板传送带上设有向上弯曲的金属耙；捞起装置机架的两侧与打散机架固接。

优选的，所述捞起装置机架的顶部位于粉碎装置的顶部一侧，所述粉碎装置包括粉碎筒和与粉碎筒固接的安装架，所述安装架与捞起装置机架两侧通过键槽结构滑动连接，且安装架上固定安装第六气缸，所述第六气缸的驱动端与表土层处理装置中的打散机架固接；

所述粉碎筒上端靠近金属板传送带的一侧开设有进料口，所述粉碎筒内部上下安装多个粉碎压辊，且粉碎筒底部连通碎屑排出筒，所述碎屑排出筒内部转动安装正反螺旋轴，所述正反螺旋轴通过安装在碎屑排出筒一端的第十五电机驱动，所述碎屑排出筒的两端底部设有排出口。

优选的，所述粉碎压辊由两组水平放置的辊压轮构成，两组辊压轮的一端分别固定连接端部齿轮，两个所述端部齿轮相互啮合，且其中任意一个辊压轮的另一端固接第十三电机的驱动端。

优选的，所述粉碎筒顶部通过管道固定连通负压收集装置，所述负压收集装置包括固接在粉碎筒一侧的收集壳体，所述收集壳体的内顶部转动安装涡轮风扇，所述涡轮风扇通过第十四电机驱动，且涡轮风扇下方设有网状的护板，所述收集壳体设有开口，开口处活动插接收集池。

一种土壤污染修复方法，包括以下步骤：

步骤一：整个设备通过履带在耕地上行走，在行走时，通过一个土壤打散装置对表土层的土壤进行打散处理，同时通过另一个土壤打散装置对心土层的土壤也进行打散处理，使得表土层和新土层土壤均变得松散；

步骤二：表土层的土壤经过打散后通过捞起装置和粉碎装置对表土层上的石块、固化的泥块以及垃圾进行处理，捞起的石块或者固化的泥块通过粉碎压辊被碾压粉碎并回收到土壤中，垃圾集中收集；

步骤三：表土层的土壤通过土壤提升装置输送到一个定量处理装置内；在表土层土壤提升的同时，心土层的土壤位于车底架的后侧，其前端的土壤已经经过表土层处理装置的打散以及其自身的土壤打散装置的深度打散，因此也能直接通过另一个土壤提升装置提升到定量下料装置内；

步骤四：通过定量处理装置对表土层土壤进行蒸汽处理；

步骤五：经过蒸汽处理后的表土层进入到定量下料装置内，直接提升上来的心土层土壤进入到另一个定量下料装置内，定量下料装置上的两个存料斗会交替储存土壤和向下倾倒土壤，使得表土层和心土层的土壤分别掉落到其各自的输送带上；

步骤六：表土层土壤和心土层土壤分别在各自的改良剂添加装置内添加液体和固体改良剂，其中表土层土壤的添加速度快于心土层土壤的添加速度；

步骤七：添加改良剂的土壤进入到绞龙料斗内，通过下出口重新排回到耕地上；并且保证改良后的表土层土壤先排出，改良后的心土层土壤后排出，使得改良后的表土层土壤埋入心土层位置，改良后的心土层土壤位于表土层位置；

步骤八：土壤先由稀齿平土板初次平整，再由密齿平土板平整，保证土壤表面平整。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中设备能自动在田间行走，可以进行连续不间断作业，能将表土层和心土层分别收集上来，处理好后，分别交替平铺在田里，土壤修复过程中不影响耕种，自动化程度高，提高工作效率。

2、设备设置了钻头、铣刀轴及打散齿轴的结构，能够对土壤进行快速的翻松打散，满足不同情况条件的地块的使用，同时根据土壤污染程度可以调节土壤打散装置的上下尺寸来调整打散土壤深度，后面对应铲子也可以调节上下尺寸来适应处理土壤的深度。

3、设置垃圾及石块的捞起装置，石块能碾碎还田，垃圾单独收集，保证后期处理过程土壤干净，不被石块垃圾卡堵。

4、设备设置蒸汽处理设备，对土壤里的有害污染物加速挥发，挥发后的废气能够单独收集处理，避免对环境污染。

5、设备设置定量下料装置，能使土壤定量倒入蒸汽处理设备，避免土壤处理不彻底现象，定量处理装置设置了搅拌轴，以及将蒸汽通入蒸汽管，对土壤充分搅拌有利于土壤充分接触蒸汽，蒸汽管出口设置叶片轮，能避免土壤堵塞蒸汽管口。

6、设备设置改良剂添加装置，液体改良剂和固体改良剂可以充分的与土壤搅拌，可以满足单独形态的改良剂的使用，也要满足两种形态的改良剂同时使用的情况。

7、设备设置了稀齿平土板和密齿平土板，土壤先由稀齿平土板初次平整，再由密齿平土板平整，保证土壤表面平整。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明剖视图；

图3为本发明中土壤打散装置立体结构示意图；

图4为本发明中土壤打散装置部分示意图；

图5为本发明中土壤打散装置部分剖视图；

图6为本发明中土壤打散装置部分另一视角剖视图；

图7为本发明中钻头结构示意图；

图8为本发明中打散齿轴结构示意图；

图9为本发明中土壤提升装置立体结构示意图；

图10为本发明中土壤提升装置剖视图；

图11为本发明中定量处理装置、改良剂添加装置和平土装置分布示意图；

图12为本发明中定量处理装置和改良剂添加装置示意图；

图13为本发明中定量处理装置立体结构示意图；

图14为本发明中定量处理装置剖视图；

图15为本发明中定量下料装置示意图；

图16为本发明中定量下料装置剖视图；

图17为本发明中定量处理装置的另一视角剖视图；

图18为本发明中蒸汽搅拌装置示意图；

图19为本发明中蒸汽管局部示意图；

图20为本发明中改良剂添加装置示意图；

图21为本发明中转盘料斗示意图；

图22为本发明中平土装置示意图；

图23为本发明中平土板结构示意图；

图24为本发明中平土板主视图；

图25为本发明中捞起装置示意图；

图26为本发明中捞起装置主视图；

图27为本发明中金属板传送带结构示意图；

图28为本发明中粉碎装置示意图；

图29为本发明中粉碎装置剖视图；

图30为本发明中粉碎装置侧视图。

图中：1履带行走车、101驾驶室、102车底架、2土壤打散装置、21打散机架、2101立板、22横板、2201外限位键、23挡板、2301键槽、24钻头、25第一电机、26铣刀轴、27第二电机、28打散齿轴、29齿轴安装板、2901内限位键、2902板腔、210第三电机、211齿轮、212第一气缸、213第二气缸、3土壤提升装置、31护筒、3101进土斗、3102出土斗、32铲子、33螺旋叶片、34第四电机、4定量处理装置、41下料斗、42下料筒、4201弧板槽、4202弧形挡板、4203第三气缸、43定量下料装置、4301存料斗、4302密封条、44第五电机、45蒸汽搅拌装置、451搅拌轴、452搅拌齿、453蒸汽管、4531叶片轮、454回转接头、455蒸汽管、46第六电机、47输送带、4701输送带架、4702导向板、48第七电机、49蒸汽发生器、410冷凝管、411冷凝瓶、5改良剂添加装置、51添加装置机架、5101空心轴、5102导电滑环、5103转动盘、52第八电机、53转盘料斗、54第四气缸、55螺旋轴、56第九电机、57液体改良剂下料装置、58颗粒改良剂下料装置、6平土装置、61传送带、6101传送带架、6102第十电机、62绞龙料斗、6201上进口、6202下出口、63绞龙螺旋轴、64第十一电机、65平土安装板、66平土板、67第五气缸、7捞起装置、71捞起装置机架、7101耳板、72金属板传送带、73第十二电机、74金属耙、75第六气缸、8粉碎装置、81粉碎筒、82安装架、83粉碎压辊、831辊压轮、832端部齿轮、833第十三电机、84碎屑排出筒、85正反螺旋轴、86负压收集装置、861管道、862收集壳体、863涡轮风扇、864第十四电机、865护板、866收集池、87第十五电机。

具体实施方式

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。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种土壤污染修复设备，包括履带行走车1以及固定安装在履带行走车1上的表土层处理装置和心土层处理装置，履带行走车1包括通过履带驱动的车底架102和车底架102上方的驾驶室101，该履带行走车1采用本领域中现有的农用履带车，便于在耕地上行走，其中履带行走车1朝着驾驶室101的方向行驶。

表土层处理装置和心土层处理装置均包括土壤打散装置2、土壤提升装置3、定量处理装置4、改良剂添加装置5以及平土装置6；上述装置均固定在车底架102上，且表土层处理装置位于车底架102上靠近驾驶室101的一侧，心土层处理装置位于车底架102上远离驾驶室101的一侧。

请参阅图3-8，土壤打散装置2包括可上下升降的打散机架21以及升降安装在打散机架21下方的横板22，打散机架21为两个对称分布的L型板，在L型板的中间固接有竖向放置的立板2101，立板2101上竖向分布两个第一气缸212，第一气缸212的驱动端与横板22顶部固接；

其中心土层处理装置中的打散机架21通过气缸竖向安装在车底架102上，并且心土层处理装置中打散机架21的水平高度低于表土层处理装置中打散机架21的水平高度，使得前后两个土壤打散装置2能够分别对表土层和心土层的土壤进行打散处理。

横板22两侧设有可上下移动的挡板23，横板22底部竖向转动安装多个平行设置的钻头24，钻头24通过横板22顶部的第一电机25驱动，钻头24上螺旋状分布有间隔均匀的叶片，有利于对土块打碎。

横板22的一端横向转动安装通过第二电机27驱动的铣刀轴26，铣刀轴26上交错均匀分布有铣刀。

请参阅图5-6，靠近铣刀轴26一侧的横板22上固接齿轴安装板29，齿轴安装板29底端竖向转动安装多个平行设置的打散齿轴28，打散齿轴28通过第三电机210驱动，打散齿轴28的周围均匀有斜齿。

齿轴安装板29内部设有矩形截面的板腔2902，打散齿轴28的上端贯穿板腔2902，且位于板腔2902内的打散齿轴28上固定套接有齿轮211，齿轮211呈矩阵分布，其中每一行齿轮211之间相互啮合，且每一行打散齿轴28上有且仅有一个第三电机210；通过一个第三电机210驱动便可以带动这一行所有的打散齿轴28同时转动。

钻头24、铣刀轴26和打散齿轴28依次排列分布，且三者的底部保持平齐。通过钻头24、铣刀轴26和打散齿轴28依次对土壤进行打散、打碎处理，使得经过土壤打散装置2处理后的土壤变得松散，便于下一步工序对土壤进行提升。其中心土层处理装置中的钻头24、铣刀轴26和打散齿轴28相对地更深入到土壤的深处，对心土层土壤进行打散处理。

横板22和齿轴安装板29的两侧分别凸出设置有外限位键2201和内限位键2901，两个挡板23分别垂直于横板22，且挡板23内侧设有与外限位键2201和内限位键2901配合的键槽2301，挡板23上靠近钻头24的一端设有用于破碎土壤的刀刃，挡板23的顶部固接第二气缸213的驱动端，第二气缸213竖向吊装在打散机架21底部；通过第二气缸213可以直接带动挡板23在横板22的两侧上下移动，利用挡板23可以对土壤起到切割的效果，其前端设置的刀刃能够便于切开高坡的土壤。

此外，由于表土层位于耕地土壤的最上层，有可能还会存在一些垃圾以及较大的石块，为此还需要对这类垃圾以及石块进行捞起的捞起装置7和粉碎装置8。具体如下：

请参阅图25-27，表土层处理装置还包括捞起装置7，捞起装置7包括捞起装置机架71和固定在捞起装置机架71上的金属板传送带72，金属板传送带72通过第十二电机73驱动，捞起装置机架71斜向固定安装在车底架102上，捞起装置机架71的底部位于表土层处理装置中打散齿轴28的一侧，金属板传送带72上设有向上弯曲的金属耙74；捞起装置机架71的两侧与打散机架21固接。

请参阅图28-30，捞起装置机架71的顶部位于粉碎装置8的顶部一侧，粉碎装置8包括粉碎筒81和与粉碎筒81固接的安装架82，安装架82与捞起装置机架71两侧通过键槽结构滑动连接，且安装架82上固定安装第六气缸75，第六气缸75的驱动端与表土层处理装置中的打散机架21固接；

粉碎筒81上端靠近金属板传送带72的一侧开设有进料口，粉碎筒81内部上下安装多个粉碎压辊83，且粉碎筒81底部连通碎屑排出筒84，碎屑排出筒84内部转动安装正反螺旋轴85，正反螺旋轴85通过安装在碎屑排出筒84一端的第十五电机87驱动，碎屑排出筒84的两端底部设有排出口。正反螺旋轴85转动时可以将碎屑排出筒84内的石块碎屑向两侧的排出口输送。

请参阅图30，粉碎压辊83的数量为两组，其中位于上侧的粉碎压辊83之间的间隙大于下侧的粉碎压辊83之间的间隙，因此可对石块分阶段粉碎，保证粉碎的彻底性。

粉碎压辊83由两组水平放置的辊压轮831构成，两组辊压轮831的一端分别固定连接端部齿轮832，两个端部齿轮832相互啮合，且其中任意一个辊压轮831的另一端固接第十三电机833的驱动端。

粉碎筒81顶部通过管道861固定连通负压收集装置86，负压收集装置86包括固接在粉碎筒81一侧的收集壳体862，收集壳体862的内顶部转动安装涡轮风扇863，涡轮风扇863通过第十四电机864驱动，且涡轮风扇863下方设有网状的护板865，收集壳体862设有开口，开口处活动插接收集池866。涡轮风扇863可将粉碎筒81内的重量较轻的垃圾例如塑料袋等吸附到收集池866内，便于集中处理。

请参阅图9-10，靠近打散齿轴28一侧的车底架102上安装有土壤提升装置3，土壤提升装置3包括中空圆柱型的护筒31，护筒31底端的进土斗3101上活动接触有铲子32，铲子32通过气缸升降安装在车底架102上，护筒31内竖向安装通过第四电机34驱动的螺旋叶片33，且护筒31顶端的一侧固接出土斗3102；经过土壤打散装置2打散后的土壤随着车体前进能够轻易地在铲子32的带动下进入到进土斗3101内，通过护筒31内的螺旋叶片33向上方输送，并从出土斗3102排出。

请参阅图2和11-19，位于出土斗3102的下方设置有定量处理装置4，定量处理装置4包括下料斗41和矩形截面的下料筒42，其中下料斗41位于出土斗3102的下方，下料筒42内部上端转动安装定量下料装置43，定量下料装置43为圆柱型结构，其表面对称内凹出两个扇形截面的存料斗4301，定量下料装置43通过转轴安装在下料筒42内，且转轴通过安装在下料筒42外侧的第五电机44驱动，下料筒42内壁两侧与定量下料装置43接触处固接有弧形板4201，弧形板4201与定量下料装置43表面配合，且定量下料装置43表面还设置有与弧形板4201紧密接触的密封条4302。

通过出土斗3102排出的土壤进入到下料筒42内部，并掉落到存料斗4301内，由于定量下料装置43表面对称内凹出两个扇形截面的存料斗4301，因此当定量下料装置43转动时，两个存料斗4301会交替储存土壤和向下倾倒土壤，实现间断送料的效果，控制定量下料装置43转动的速度便可以控制间断送料的速度。

土壤污染成分中，存在易挥发污染物，比如有些肥料、农药、石油等污染物，本发明中通过适当加热的方式使上述成分挥发，由于上述污染物主要集中在表土层中，因此在表土层处理装置中的定量处理装置4增加了蒸汽搅拌装置45，具体如下：

请参阅图11-19，表土层处理装置的下料筒42内部下端转动安装蒸汽搅拌装置45，蒸汽搅拌装置45内注入有通过蒸汽发生器49产生的蒸汽，蒸汽发生器49安装在下料筒42外侧，

蒸汽搅拌装置45包括平行于定量下料装置43设置的中空的搅拌轴451和均布在搅拌轴451上的搅拌齿452，搅拌轴451的一端固接安装在下料筒42外侧的第六电机46的驱动端，搅拌轴451的另一端通过回转接头454连通蒸汽管455的一端，蒸汽管455连通蒸汽发生器49的蒸汽出口端，搅拌轴451的侧壁上均匀贯穿有多个通孔，通孔上固定连通蒸汽管453，蒸汽管453与搅拌齿452交错分布；

蒸汽管453的长度小于搅拌齿452的长度，位于蒸汽管453的外端转动安装叶片轮4531，叶片轮4531的叶片向蒸汽管453的外端倾斜。蒸汽进入到蒸汽管453内，吹动叶片轮4531转动，避免土壤进入到蒸汽管453内部，并使得吹出的蒸汽混合到土壤中。

请参阅图14和17，下料筒42的底部设有开口，且开口处活动设置有弧形挡板4202，位于弧形挡板4202的下方固定安装输送带47；输送带47安装在垂直于下料筒42的输送带架4701上，输送带47通过第七电机48驱动，输送带架4701的输出端两侧倾斜设置有导向板4702，两个导向板4702外端开口宽度小于内端开口宽度；

输送带架4701上端平行于输送带47安装有第三气缸4203，第三气缸4203的驱动端固定连接弧形挡板4202。

下料筒42的中部固定连通冷凝管410的一端，冷凝管410的另一端固定连通冷凝瓶411。下料筒42内多余的蒸汽可通过冷凝管410回收，蒸汽流入到冷凝瓶411冷凝成水并收集。

请参阅图11-12以及图20-21，输送带47的输出端设有改良剂添加装置5，改良剂添加装置5包括添加装置机架51和转动安装在添加装置机架51内底部的转动盘5103，转动盘5103通过固接在添加装置机架51外底部的第八电机52驱动，转动盘5103上中心对称分布有四个转盘料斗53，其中任意相邻两个转盘料斗53的上方分别安装液体改良剂下料装置57和固体改良剂下料装置58，另外两个转盘料斗53分别位于输送带47输出端的下方以及平土装置6的上方；

添加装置机架51为U型结构的板状支架，顺着转动盘5103的转动方向，其中任意一个转盘料斗53均依次经过输送带47输出端的下方、液体改良剂下料装置57的下方、固体改良剂下料装置58的下方以及传送带61输入端的上方；

上述液体改良剂下料装置57和固体改良剂下料装置58均为本领域中惯用的定量加料设备。该定量加料设备可采用现有技术中型号为Y1WTD自动定量灌装机。

转盘料斗53的外端铰接安装在转动盘5103上，内端铰接第四气缸54的驱动端，第四气缸54的固定端铰接安装在转动盘5103上，转盘料斗53内部还包括转动安装的螺旋轴55，螺旋轴55通过固定在转盘料斗53一侧的第九电机56驱动，转盘料斗53的外端面的顶部开设有倾倒物料的开口。

转动盘5103上同轴安装空心轴5101，空心轴5101上端固接导电滑环5102的内圈，导电滑环5102的外圈接线端连接外部电源，导电滑环5102的内圈通过贯穿空心轴5101的电线电连接第四气缸54和第九电机56。

经过蒸汽处理后的土壤在输送带47输送下进入到转盘料斗53内，转盘料斗53内的螺旋轴55始终处于旋转状态，可以斗内的土壤起到搅拌的效果，输送带47下方的转盘料斗53转动90°后位于液体改良剂下料装置57的下方，并将液体改良剂注入到转盘料斗53内，然后再转动90°后位于固体改良剂下料装置58下方，将将固体改良剂注入到转盘料斗53内，随后再次转动90°，使得转盘料斗53位于传送带61的上方，此时第四气缸54驱动转盘料斗53外侧向下倾斜，将添加改良剂后并搅拌好的土壤倒入到传送带61上。

平土装置6包括传送带61，传送带61的输出端位于绞龙料斗62一侧上进口6201的上方，绞龙料斗62内设有通过第十一电机64驱动的绞龙螺旋轴63，绞龙料斗62的另一端下方设有下出口6202，且绞龙料斗62外侧设有可上下升降的平土板66。添加改良剂的土壤进入到绞龙料斗62内，通过下出口6202重新排回到耕地上。

传送带61安装在传送带架6101上，且通过第十电机6102驱动；

平土板66倾斜安装在平土安装板65的下方，其中平土板66顶部与第五气缸67的驱动端固接，第五气缸67安装在平土安装板65上。平土板66可将从下出口6202排出的土壤拨动平整。平土板66平行安装有两个，依次为稀齿平土板和密齿平土板，密齿平土板和稀齿平土板分别由第五气缸67控制，可调节距离地面尺寸，土壤先由稀齿平土板初次平整，再由密齿平土板平整，保证土壤表面平整。

工作原理：本发明中土壤治理设备可以分别对表土层和心土层的土壤进行污染治理，具体包括如下步骤：

步骤一：整个设备通过履带在耕地上行走，在行走时，通过一个土壤打散装置2对表土层的土壤进行打散处理，同时通过另一个土壤打散装置2对心土层的土壤也进行打散处理，使得表土层和新土层土壤均变得松散；

步骤二：表土层的土壤经过打散后通过捞起装置7和粉碎装置8对表土层上的石块、固化的泥块以及垃圾进行处理，捞起的石块或者固化的泥块通过粉碎压辊83被碾压粉碎并回收到土壤中，垃圾集中收集；

步骤三：表土层的土壤通过土壤提升装置3输送到一个定量处理装置4内；在表土层土壤提升的同时，心土层的土壤位于车底架102的后侧，其前端的土壤已经经过表土层处理装置的打散以及其自身的土壤打散装置2的深度打散，因此也能直接通过另一个土壤提升装置3提升到定量下料装置43内；

步骤四：通过定量处理装置4对表土层土壤进行蒸汽处理；

步骤五：经过蒸汽处理后的表土层进入到定量下料装置43内，直接提升上来的心土层土壤进入到另一个定量下料装置43内，定量下料装置43上的两个存料斗4301会交替储存土壤和向下倾倒土壤，使得表土层和心土层的土壤分别掉落到其各自的输送带47上；

步骤六：表土层土壤和心土层土壤分别在各自的改良剂添加装置5内添加液体和固体改良剂，其中表土层土壤的添加速度快于心土层土壤的添加速度；

步骤七：添加改良剂的土壤进入到绞龙料斗62内，通过下出口6202重新排回到耕地上；并且保证改良后的表土层土壤先排出，改良后的心土层土壤后排出，使得改良后的表土层土壤埋入心土层位置，改良后的心土层土壤位于表土层位置，由此实现表土层和心土层的换位处理；

步骤八：土壤先由稀齿平土板初次平整，再由密齿平土板平整，保证土壤表面平整。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种土壤污染修复设备，包括履带行走车(1)以及固定安装在履带行走车(1)上的表土层处理装置和心土层处理装置，所述履带行走车(1)包括通过履带驱动的车底架(102)和车底架(102)上方的驾驶室(101)，其特征在于：所述表土层处理装置和心土层处理装置均包括土壤打散装置(2)、土壤提升装置(3)、定量处理装置(4)、改良剂添加装置(5)以及平土装置(6)；

所述土壤打散装置(2)包括可上下升降的打散机架(21)以及升降安装在打散机架(21)下方的横板(22)，所述横板(22)两侧设有可上下移动的挡板(23)，所述横板(22)底部竖向转动安装多个平行设置的钻头(24)，钻头(24)通过横板(22)顶部的第一电机(25)驱动，所述横板(22)的一端横向转动安装通过第二电机(27)驱动的铣刀轴(26)，且靠近铣刀轴(26)一侧的横板(22)上固接齿轴安装板(29)，所述齿轴安装板(29)底端竖向转动安装多个平行设置的打散齿轴(28)，打散齿轴(28)通过第三电机(210)驱动；

靠近所述打散齿轴(28)一侧的车底架(102)上安装有土壤提升装置(3)，所述土壤提升装置(3)包括中空圆柱型的护筒(31)，护筒(31)底端的进土斗(3101)上活动接触有铲子(32)，所述铲子(32)通过气缸升降安装在车底架(102)上，所述护筒(31)内竖向安装通过第四电机(34)驱动的螺旋叶片(33)，且护筒(31)顶端的一侧固接出土斗(3102)；

位于出土斗(3102)的下方设置有定量处理装置(4)，所述定量处理装置(4)包括下料斗(41)和矩形截面的下料筒(42)，其中下料斗(41)位于出土斗(3102)的下方，所述下料筒(42)内部上端转动安装定量下料装置(43)，所述下料筒(42)的底部设有开口，且开口处活动设置有弧形挡板(4202)，位于弧形挡板(4202)的下方固定安装输送带(47)；

所述输送带(47)的输出端设有改良剂添加装置(5)，所述改良剂添加装置(5)包括添加装置机架(51)和转动安装在添加装置机架(51)内底部的转动盘(5103)，所述转动盘(5103)通过固接在添加装置机架(51)外底部的第八电机(52)驱动，所述转动盘(5103)上中心对称分布有四个转盘料斗(53)，其中任意相邻两个转盘料斗(53)的上方分别安装液体改良剂下料装置(57)和固体改良剂下料装置(58)，另外两个转盘料斗(53)分别位于输送带(47)输出端的下方以及平土装置(6)的上方；

所述平土装置(6)包括传送带(61)，传送带(61)的输出端位于绞龙料斗(62)一侧上进口(6201)的上方，所述绞龙料斗(62)内设有通过第十一电机(64)驱动的绞龙螺旋轴(63)，绞龙料斗(62)的另一端下方设有下出口(6202)，且绞龙料斗(62)外侧设有可上下升降的平土板(66)。

2.根据权利要求1所述的一种土壤污染修复设备，其特征在于：所述打散机架(21)为两个对称分布的L型板，在L型板的中间固接有竖向放置的立板(2101)，所述立板(2101)上竖向分布两个第一气缸(212)，所述第一气缸(212)的驱动端与所述横板(22)顶部固接；

所述横板(22)和齿轴安装板(29)的两侧分别凸出设置有外限位键(2201)和内限位键(2901)，两个所述挡板(23)分别垂直于横板(22)，且挡板(23)内侧设有与外限位键(2201)和内限位键(2901)配合的键槽(2301)，所述挡板(23)上靠近钻头(24)的一端设有用于破碎土壤的刀刃，挡板(23)的顶部固接第二气缸(213)的驱动端，所述第二气缸(213)竖向吊装在打散机架(21)底部；

所述齿轴安装板(29)内部设有矩形截面的板腔(2902)，所述打散齿轴(28)的上端贯穿板腔(2902)，且位于板腔(2902)内的打散齿轴(28)上固定套接有齿轮(211)，所述齿轮(211)呈矩阵分布，其中每一行齿轮(211)之间相互啮合，且每一行打散齿轴(28)上有且仅有一个第三电机(210)；

所述钻头(24)、铣刀轴(26)和打散齿轴(28)依次排列分布，且三者的底部保持平齐。

3.根据权利要求1所述的一种土壤污染修复设备，其特征在于：所述定量下料装置(43)为圆柱型结构，其表面对称内凹出两个扇形截面的存料斗(4301)，所述定量下料装置(43)通过转轴安装在下料筒(42)内，且转轴通过安装在下料筒(42)外侧的第五电机(44)驱动，所述下料筒(42)内壁两侧与定量下料装置(43)接触处固接有弧形板(4201)，弧形板(4201)与定量下料装置(43)表面配合，且定量下料装置(43)表面还设置有与弧形板(4201)紧密接触的密封条(4302)。

4.根据权利要求1所述的一种土壤污染修复设备，其特征在于：所述表土层处理装置的下料筒(42)下端转动安装蒸汽搅拌装置(45)，所述蒸汽搅拌装置(45)内注入有通过蒸汽发生器(49)产生的蒸汽，所述蒸汽发生器(49)安装在下料筒(42)外侧；

所述蒸汽搅拌装置(45)包括平行于定量下料装置(43)设置的中空的搅拌轴(451)和均布在搅拌轴(451)上的搅拌齿(452)，所述搅拌轴(451)的一端固接安装在下料筒(42)外侧的第六电机(46)的驱动端，搅拌轴(451)的另一端通过回转接头(454)连通蒸汽管(455)的一端，所述蒸汽管(455)连通蒸汽发生器(49)的蒸汽出口端，所述搅拌轴(451)的侧壁上均匀贯穿有多个通孔，所述通孔上固定连通蒸汽管(453)，所述蒸汽管(453)与搅拌齿(452)交错分布；

所述蒸汽管(453)的长度小于搅拌齿(452)的长度，位于蒸汽管(453)的外端转动安装叶片轮(4531)，所述叶片轮(4531)的叶片向蒸汽管(453)的外端倾斜；

所述下料筒(42)的中部固定连通冷凝管(410)的一端，所述冷凝管(410)的另一端固定连通冷凝瓶(411)。

5.根据权利要求1所述的一种土壤污染修复设备，其特征在于：所述输送带(47)安装在垂直于下料筒(42)的输送带架(4701)上，输送带(47)通过第七电机(48)驱动，所述输送带架(4701)的输出端两侧倾斜设置有导向板(4702)，两个所述导向板(4702)外端开口宽度小于内端开口宽度；

所述输送带架(4701)上端平行于输送带(47)安装有第三气缸(4203)，所述第三气缸(4203)的驱动端固定连接弧形挡板(4202)。

6.根据权利要求1所述的一种土壤污染修复设备，其特征在于：所述添加装置机架(51)为U型结构的板状支架，顺着转动盘(5103)的转动方向，其中任意一个转盘料斗(53)均依次经过输送带(47)输出端的下方、液体改良剂下料装置(57)的下方、固体改良剂下料装置(58)的下方以及传送带(61)输入端的上方；

所述转盘料斗(53)的外端铰接安装在转动盘(5103)上，内端铰接第四气缸(54)的驱动端，所述第四气缸(54)的固定端铰接安装在转动盘(5103)上，所述转盘料斗(53)内部还包括转动安装的螺旋轴(55)，所述螺旋轴(55)通过固定在转盘料斗(53)一侧的第九电机(56)驱动，所述转盘料斗(53)的外端面的顶部开设有倾倒物料的开口；

所述转动盘(5103)上同轴安装空心轴(5101)，所述空心轴(5101)上端固接导电滑环(5102)的内圈，所述导电滑环(5102)的外圈接线端连接外部电源，导电滑环(5102)的内圈通过贯穿空心轴(5101)的电线电连接第四气缸(54)和第九电机(56)。

7.根据权利要求1所述的一种土壤污染修复设备，其特征在于：所述传送带(61)安装在传送带架(6101)上，且通过第十电机(6102)驱动；

所述平土板(66)倾斜安装在平土安装板(65)的下方，其中平土板(66)顶部与第五气缸(67)的驱动端固接，所述第五气缸(67)安装在平土安装板(65)上。

8.根据权利要求1所述的一种土壤污染修复设备，其特征在于：所述表土层处理装置还包括捞起装置(7)，所述捞起装置(7)包括捞起装置机架(71)和固定在捞起装置机架(71)上的金属板传送带(72)，所述金属板传送带(72)通过第十二电机(73)驱动，所述捞起装置机架(71)斜向固定安装在车底架(102)上，所述捞起装置机架(71)的底部位于表土层处理装置中打散齿轴(28)的一侧，所述金属板传送带(72)上设有向上弯曲的金属耙(74)；捞起装置机架(71)的两侧与打散机架(21)固接；

所述捞起装置机架(71)的顶部位于粉碎装置(8)的顶部一侧，所述粉碎装置(8)包括粉碎筒(81)和与粉碎筒(81)固接的安装架(82)，所述安装架(82)与捞起装置机架(71)两侧通过键槽结构滑动连接，且安装架(82)上固定安装第六气缸(75)，所述第六气缸(75)的驱动端与表土层处理装置中的打散机架(21)固接。

9.根据权利要求8所述的一种土壤污染修复设备，其特征在于：所述粉碎筒(81)上端靠近金属板传送带(72)的一侧开设有进料口，所述粉碎筒(81)内部上下安装多个粉碎压辊(83)，且粉碎筒(81)底部连通碎屑排出筒(84)，所述碎屑排出筒(84)内部转动安装正反螺旋轴(85)，所述正反螺旋轴(85)通过安装在碎屑排出筒(84)一端的第十五电机(87)驱动，所述碎屑排出筒(84)的两端底部设有排出口；

所述粉碎压辊(83)由两组水平放置的辊压轮(831)构成，两组辊压轮(831)的一端分别固定连接端部齿轮(832)，两个所述端部齿轮(832)相互啮合，且其中任意一个辊压轮(831)的另一端固接第十三电机(833)的驱动端；

所述粉碎筒(81)顶部通过管道(861)固定连通负压收集装置(86)，所述负压收集装置(86)包括固接在粉碎筒(81)一侧的收集壳体(862)，所述收集壳体(862)的内顶部转动安装涡轮风扇(863)，所述涡轮风扇(863)通过第十四电机(864)驱动，且涡轮风扇(863)下方设有网状的护板(865)，所述收集壳体(862)设有开口，开口处活动插接收集池(866)。

10.一种土壤污染修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：整个设备通过履带在耕地上行走，在行走时，通过一个土壤打散装置(2)对表土层的土壤进行打散处理，同时通过另一个土壤打散装置(2)对心土层的土壤也进行打散处理，使得表土层和新土层土壤均变得松散；

步骤二：表土层的土壤经过打散后通过捞起装置(7)和粉碎装置(8)对表土层上的石块、固化的泥块以及垃圾进行处理，捞起的石块或者固化的泥块通过粉碎压辊(83)被碾压粉碎并回收到土壤中，垃圾集中收集；

步骤三：表土层的土壤通过土壤提升装置(3)输送到一个定量处理装置(4)内；在表土层土壤提升的同时，心土层的土壤位于车底架102的后侧，其前端的土壤已经经过表土层处理装置的打散以及其自身的土壤打散装置(2)的深度打散，因此也能直接通过另一个土壤提升装置(3)提升到定量下料装置(43)内；

步骤四：通过定量处理装置(4)对表土层土壤进行蒸汽处理；

步骤五：经过蒸汽处理后的表土层进入到定量下料装置(43)内，直接提升上来的心土层土壤进入到另一个定量下料装置(43)内，定量下料装置(43)上的两个存料斗(4301)会交替储存土壤和向下倾倒土壤，使得表土层和心土层的土壤分别掉落到其各自的输送带(47)上；

步骤六：表土层土壤和心土层土壤分别在各自的改良剂添加装置(5)内添加液体和固体改良剂，其中表土层土壤的添加速度快于心土层土壤的添加速度；

步骤七：添加改良剂的土壤进入到绞龙料斗(62)内，通过下出口(6202)重新排回到耕地上；并且保证改良后的表土层土壤先排出，改良后的心土层土壤后排出，使得改良后的表土层土壤埋入心土层位置，改良后的心土层土壤位于表土层位置；

步骤八：土壤先由稀齿平土板初次平整，再由密齿平土板平整，保证土壤表面平整。

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