CN111659728B - 一种三段式土壤重金属污染修复装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三段式土壤重金属污染修复装置及其使用方法，属于土壤修复技术领域，一种三段式土壤重金属污染修复装置，包括装置箱，装置箱的底部内壁上通过轴承转动连接有转轴，转轴的顶端固定连接有一段箱，装置箱的外壁上开设有多个呈环形均匀分布的第一通孔，一段箱的外壁上开设有多个与第一通孔相匹配的第二通孔，一段箱的顶端固定连接有二段箱。可以实现在单次修复流程中，除一段修复外，还分别基于虹吸原理和微生物发酵，对土壤进行了二段修复和三段修复，相当于完成了三次修复操作，无需多次重复整个流程，即可将土壤中重金属污染物去除干净，且流程简单，操作便利，提高了修复效率。

Description

一种三段式土壤重金属污染修复装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及土壤修复领域，更具体地说，涉及一种三段式土壤重金属污染修复装置及其使用方法。

背景技术

土壤无机污染物中以重金属比较突出，主要是由于重金属不能为土壤微生物所分解，而易于积累.转化为毒性更大的甲基化合物，甚至有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，严重危害人体健康。土壤重金属污染物主要有汞、镉、铅、铜、铬、砷、镍、铁、锰、锌等，砷虽不属于重金属，但因其行为与来源以及危害都与重金属相似，故通常列入重金属类进行讨论。

土壤中的某些微生物对一种或多种污染物具有沉淀、吸收、氧化和还原的作用，微生物修复就是利用这种作用来降低土壤重金属的吸收、修复被污染的土壤和降解复杂的有机物。微生物修复法是土壤重金属污染常用的修复方法之一，在微生物修复法中，将微生物制作成微生物土壤修复剂，然后将修复剂分撒至被污染的土壤中，即可对土壤进行修复。

微生物修复法具有成本低、操作简单、无二次污染、处理效果好且能大面积推广应用等优点，但是，微生物在遗传的过程中容易发生变异，稳定性较差，要多次重复操作才能将土壤中重金属污染物去除干净，而现有技术中的微生物修复法，一个流程下来，只能对土壤进行单次修复，多次重复操作就需要多次重复整个流程，操作繁琐，且效率较低。因此，我们提出一种三段式土壤重金属污染修复装置及其使用方法。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种三段式土壤重金属污染修复装置及其使用方法，它可以实现在单次修复流程中，除一段修复外，还分别基于虹吸原理和微生物发酵，对土壤进行了二段修复和三段修复，相当于完成了三次修复操作，无需多次重复整个流程，即可将土壤中重金属污染物去除干净，且流程简单，操作便利，提高了修复效率。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种三段式土壤重金属污染修复装置，包括装置箱，所述装置箱的底部内壁上通过轴承转动连接有转轴，所述转轴的顶端固定连接有一段箱，所述装置箱的外壁上开设有多个呈环形均匀分布的第一通孔，所述一段箱的外壁上开设有多个与第一通孔相匹配的第二通孔，所述一段箱的顶端固定连接有二段箱，所述二段箱贯穿一段箱的顶部外壁并延伸至一段箱内，所述二段箱两侧的外壁上分别固定连接有调节杆和定位横杆，所述调节杆的一侧设有固定安装在装置箱顶端的限向杆，所述定位横杆的一侧设有安装在装置箱顶端的定位竖杆。

所述二段箱的底部内壁上固定连接有两个细管，所述细管贯穿二段箱的底部内壁并与一段箱的内部相导通，所述二段箱的顶部外壁上滑动连接有两个粗管，所述二段箱两侧的外壁上均固定连接有L字形的支撑杆，所述支撑杆靠近粗管的一侧铰接有摆动杆，所述摆动杆的底端固定连接弧形导杆，所述支撑杆的一侧固定连接有弧形底座，所述弧形底座的内部开设有与弧形导杆相匹配的弧形槽，所述弧形导杆与弧形槽滑动连接，所述弧形槽的内壁和弧形导杆间连接有弹簧，所述粗管的一侧固定连接有支撑块，所述支撑块的底端与摆动杆的顶端相抵，所述支撑杆的一侧且位于摆动杆的上方固定连接有挡杆，所述粗管的一侧且位于支撑块的上方分别固定连接有第一卡块和第二卡块，所述第二卡块位于第一卡块的上方。

所述二段箱的顶部内壁上固定连接有三段筒，所述三段筒内部设有固定连接在二段箱顶部内壁上的培养气囊，所述二段箱的顶端固定连接有进料管，所述进料管贯穿二段箱的外壁并与培养气囊内部相导通，所述二段箱的底端连通有导料管，所述三段筒的内壁上固定连接有多个针头。

进一步的，所述一段箱和二段箱内均盛放有微生物土壤修复剂。

进一步的，所述第一通孔和第二通孔错位设置，且一段箱的外壁与装置箱的内壁相贴，通过转轴、第一通孔、第二通孔、调节杆、定位横杆、限向杆、定位竖杆的设置，通过调节杆转动二段箱，可带动一段箱转动，定位横杆转动至与定位竖杆相贴时，第一通孔和第二通孔恰好重合，一段箱内的微生物土壤修复剂即可沿第二通孔和第一通孔流出并渗入土壤，进而对土壤进行一段修复。

进一步的，所述粗管位于细管的正上方，且粗管的内径大于细管，所述粗管的顶端为闭合状，且粗管的底端以及细管的两端均为开口状。

进一步的，所述二段箱内的微生物土壤修复剂的液面高度不高于细管的顶端。

进一步的，所述挡杆设置为L字形，且挡杆远离支撑杆的一端与摆动杆的顶端相抵，通过细管、粗管、支撑杆、摆动杆、弧形导杆、弧形底座、弧形槽、弹簧、支撑块、挡杆、第一卡块、第二卡块的设置，向下按压两个粗管，可带动支撑块向下挤压摆动杆，使摆动杆摆动，并带动弧形导杆挤压弹簧，直至第一卡块穿过摆动杆，第二卡块与倾斜的摆动杆相贴，然后松开粗管，使弹簧回弹，带动摆动杆复位，从而带动粗管回升一小段距离，使细管和粗管处发生虹吸现象，二段箱内的微生物土壤修复剂流入一段箱内，然后经第二通孔和第一通孔渗入土壤，进行二段修复。

进一步的，所述导料管贯穿二段箱的外壁并与一段箱的内部相导通。

进一步的，所述进料管的顶端螺纹连接有管盖，通过培养气囊、进料管、管盖、导料管、针头、第二卡块的设置，拧下管盖，并经进料管向培养气囊内添加适量厌氧微生物菌种及相应的培养液，然后拧上管盖，微生物在培养气囊内逐渐发酵，会使培养气囊逐渐膨胀，直至培养气囊与针头接触，针头刺破培养气囊，可使培养气囊内的微生物经导料管流入一段箱内，然后经第二通孔和第一通孔渗入土壤，自动进行三段修复。

一种三段式土壤重金属污染修复装置的使用方法，包括以下步骤：

S1、拧下管盖，经进料管向培养气囊内添加适量厌氧微生物菌种及相应的培养液,拧上管盖；

S2、在待修复的土壤内挖设一个与装置箱相适配的土坑，将装置箱放入土坑后掩埋，且使调节杆漏出地面；

S3、通过调节杆转动二段箱，带动一段箱转动，直至定位横杆转动至与定位竖杆相贴，使第一通孔和第二通孔重合导通，一段箱内的微生物土壤修复剂流出并渗入土壤内，对土壤进行一段修复；

S4、3～5d后，同时向下按压两个粗管，直至第一卡块穿过摆动杆，第二卡块与倾斜的摆动杆相贴，松开粗管，弹簧回弹，使摆动杆复位，带动粗管回升一小段距离，使细管和粗管处发生虹吸现象，二段箱内的微生物土壤修复剂流入一段箱内，然后经第二通孔和第一通孔渗入土壤，进行二段修复；

S5、7～10d后，随着培养气囊内的微生物逐渐发酵，培养气囊膨胀至与针头接触，针头使培养气囊破碎，培养气囊内的微生物经导料管流入一段箱内，然后经第二通孔和第一通孔渗入土壤，进行三段修复。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案通过三段式土壤重金属污染修复装置的设置，并配合其使用方法，可实现在单次修复流程中，除一段修复外，还分别基于虹吸原理和微生物发酵，对土壤进行了二段修复和三段修复，相当于完成了三次修复操作，无需多次重复整个流程，即可将土壤中重金属污染物去除干净，且流程简单，操作便利，提高了修复效率。

(2)通过转轴、第一通孔、第二通孔、调节杆、定位横杆、限向杆、定位竖杆的设置，通过调节杆转动二段箱，可带动一段箱转动，定位横杆转动至与定位竖杆相贴时，第一通孔和第二通孔恰好重合，一段箱内的微生物土壤修复剂即可沿第二通孔和第一通孔流出并渗入土壤，进而对土壤进行一段修复。

(3)通过细管、粗管、支撑杆、摆动杆、弧形导杆、弧形底座、弧形槽、弹簧、支撑块、挡杆、第一卡块、第二卡块的设置，向下按压两个粗管，可带动支撑块向下挤压摆动杆，使摆动杆摆动，并带动弧形导杆挤压弹簧，直至第一卡块穿过摆动杆，第二卡块与倾斜的摆动杆相贴，然后松开粗管，使弹簧回弹，带动摆动杆复位，从而带动粗管回升一小段距离，使细管和粗管处发生虹吸现象，二段箱内的微生物土壤修复剂流入一段箱内，然后经第二通孔和第一通孔渗入土壤，进行二段修复。

(4)通过培养气囊、进料管、管盖、导料管、针头、第二卡块的设置，拧下管盖，并经进料管向培养气囊内添加适量厌氧微生物菌种及相应的培养液，然后拧上管盖，微生物在培养气囊内逐渐发酵，会使培养气囊逐渐膨胀，直至培养气囊与针头接触，针头刺破培养气囊，可使培养气囊内的微生物经导料管流入一段箱内，然后经第二通孔和第一通孔渗入土壤，自动进行三段修复。

(5)支撑块的设置，可对粗管起到一个支撑作用，防止粗管意外滑落，导致二段修复无法正常进行。

附图说明

图1为本发明三段式土壤重金属污染修复装置的正视图；

图2为本发明图1中A处的放大图；

图3为本发明装置箱内的剖视图；

图4为本发明第一通孔处的俯视图；

图5为本发明调节杆处的俯视图；

图6为本发明一段箱内的剖视图；

图7为本发明弧形底座内的剖视图；

图8为本发明粗管和细管的截面图；

图9为本发明三段筒内的剖视图。

图中标号说明：

1、装置箱；2、转轴；3、一段箱；4、第一通孔；5、第二通孔；6、调节杆；7、定位横杆；8、限向杆；9、定位竖杆；10、二段箱；11、细管；12、粗管；13、支撑杆；14、摆动杆；15、弧形导杆；16、弧形底座；17、弧形槽；18、弹簧；19、支撑块；20、挡杆；21、第一卡块；22、三段筒；23、培养气囊；24、进料管；25、管盖；26、导料管；27、针头；28、第二卡块。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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和简化描述，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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1和图3-5，一种三段式土壤重金属污染修复装置，包括装置箱1，装置箱1的底部内壁上通过轴承转动连接有转轴2，转轴2的顶端固定连接有一段箱3，装置箱1的外壁上开设有多个呈环形均匀分布的第一通孔4，一段箱3的外壁上开设有多个与第一通孔4相匹配的第二通孔5，一段箱3的顶端固定连接有二段箱10，一段箱3和二段箱10内均盛放有微生物土壤修复剂，二段箱10贯穿一段箱3的顶部外壁并延伸至一段箱3内，二段箱10两侧的外壁上分别固定连接有调节杆6和定位横杆7，调节杆6的一侧设有固定安装在装置箱1顶端的限向杆8，定位横杆7的一侧设有安装在装置箱1顶端的定位竖杆9，第一通孔4和第二通孔5错位设置，且一段箱3的外壁与装置箱1的内壁相贴，通过转轴2、第一通孔4、第二通孔5、调节杆6、定位横杆7、限向杆8、定位竖杆9的设置，通过调节杆6转动二段箱10，可带动一段箱3转动，定位横杆7转动至与定位竖杆9相贴时，第一通孔4和第二通孔5恰好重合，一段箱3内的微生物土壤修复剂即可沿第二通孔5和第一通孔4流出并渗入土壤，进而对土壤进行一段修复。

请参阅1-2和图6-8，二段箱10的底部内壁上固定连接有两个细管11，细管11贯穿二段箱10的底部内壁并与一段箱3的内部相导通，二段箱10的顶部外壁上滑动连接有两个粗管12，粗管12位于细管11的正上方，且粗管12的内径大于细管11，粗管12的顶端为闭合状，且粗管12的底端以及细管11的两端均为开口状，二段箱10内的微生物土壤修复剂的液面高度不高于细管11的顶端，二段箱10两侧的外壁上均固定连接有L字形的支撑杆13，支撑杆13靠近粗管12的一侧铰接有摆动杆14，摆动杆14的底端固定连接弧形导杆15，支撑杆13的一侧固定连接有弧形底座16，弧形底座16的内部开设有与弧形导杆15相匹配的弧形槽17，弧形导杆15与弧形槽17滑动连接，弧形槽17的内壁和弧形导杆15间连接有弹簧18，粗管12的一侧固定连接有支撑块19，支撑块19的底端与摆动杆14的顶端相抵，支撑杆13的一侧且位于摆动杆14的上方固定连接有挡杆20，粗管12的一侧且位于支撑块19的上方分别固定连接有第一卡块21和第二卡块28，第二卡块28位于第一卡块21的上方，挡杆20设置为L字形，且挡杆20远离支撑杆13的一端与摆动杆14的顶端相抵，通过细管11、粗管12、支撑杆13、摆动杆14、弧形导杆15、弧形底座16、弧形槽17、弹簧18、支撑块19、挡杆20、第一卡块21、第二卡块28的设置，向下按压两个粗管12，可带动支撑块19向下挤压摆动杆14，使摆动杆14摆动，并带动弧形导杆15挤压弹簧18，直至第一卡块21穿过摆动杆14，第二卡块28与倾斜的摆动杆14相贴，然后松开粗管12，使弹簧18回弹，带动摆动杆14复位，从而带动粗管12回升一小段距离，使细管11和粗管12处发生虹吸现象，二段箱10内的微生物土壤修复剂流入一段箱3内，然后经第二通孔5和第一通孔4渗入土壤，进行二段修复。

请参阅图1、图6和图9，二段箱10的顶部内壁上固定连接有三段筒22，三段筒22内部设有固定连接在二段箱10顶部内壁上的培养气囊23，二段箱10的顶端固定连接有进料管24，进料管24贯穿二段箱10的外壁并与培养气囊23内部相导通，二段箱10的底端连通有导料管26，导料管26贯穿二段箱10的外壁并与一段箱3的内部相导通，三段筒22的内壁上固定连接有多个针头27，进料管24的顶端螺纹连接有管盖25，通过培养气囊23、进料管24、管盖25、导料管26、针头27、第二卡块28的设置，拧下管盖25，并经进料管24向培养气囊23内添加适量厌氧微生物菌种及相应的培养液，然后拧上管盖25，微生物在培养气囊23内逐渐发酵，会使培养气囊23逐渐膨胀，直至培养气囊23与针头27接触，针头27刺破培养气囊23，可使培养气囊23内的微生物经导料管26流入一段箱3内，然后经第二通孔5和第一通孔4渗入土壤，自动进行三段修复。

请参阅图1-9，一种三段式土壤重金属污染修复装置的使用方法，包括以下步骤：

S1、拧下管盖25，经进料管24向培养气囊23内添加适量厌氧微生物菌种及相应的培养液,拧上管盖25；

S2、在待修复的土壤内挖设一个与装置箱1相适配的土坑，将装置箱1放入土坑后掩埋，且使调节杆6漏出地面；

S3、通过调节杆6转动二段箱10，带动一段箱3转动，直至定位横杆7转动至与定位竖杆9相贴，使第一通孔4和第二通孔5重合导通，一段箱3内的微生物土壤修复剂流出并渗入土壤内，对土壤进行一段修复；

S4、3～5d后，同时向下按压两个粗管12，直至第一卡块21穿过摆动杆14，第二卡块28与倾斜的摆动杆14相贴，松开粗管12，弹簧18回弹，使摆动杆14复位，带动粗管12回升一小段距离，使细管11和粗管12处发生虹吸现象，二段箱10内的微生物土壤修复剂流入一段箱3内，然后经第二通孔5和第一通孔4渗入土壤，进行二段修复；

S5、7～10d后，随着培养气囊23内的微生物逐渐发酵，培养气囊23膨胀至与针头27接触，针头27使培养气囊23破碎，培养气囊23内的微生物经导料管26流入一段箱3内，然后经第二通孔5和第一通孔4渗入土壤，进行三段修复。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种三段式土壤重金属污染修复装置，包括装置箱(1)，其特征在于：所述装置箱(1)的底部内壁上通过轴承转动连接有转轴(2)，所述转轴(2)的顶端固定连接有一段箱(3)，所述装置箱(1)的外壁上开设有多个呈环形均匀分布的第一通孔(4)，所述一段箱(3)的外壁上开设有多个与第一通孔(4)相匹配的第二通孔(5)，所述一段箱(3)的顶端固定连接有二段箱(10)，所述二段箱(10)贯穿一段箱(3)的顶部外壁并延伸至一段箱(3)内，所述二段箱(10)两侧的外壁上分别固定连接有调节杆(6)和定位横杆(7)，所述调节杆(6)的一侧设有固定安装在装置箱(1)顶端的限向杆(8)，所述定位横杆(7)的一侧设有安装在装置箱(1)顶端的定位竖杆(9)；

所述二段箱(10)的底部内壁上固定连接有两个细管(11)，所述细管(11)贯穿二段箱(10)的底部内壁并与一段箱(3)的内部相导通，所述二段箱(10)的顶部外壁上滑动连接有两个粗管(12)，所述二段箱(10)两侧的外壁上均固定连接有L字形的支撑杆(13)，所述支撑杆(13)靠近粗管(12)的一侧铰接有摆动杆(14)，所述摆动杆(14)的底端固定连接弧形导杆(15)，所述支撑杆(13)的一侧固定连接有弧形底座(16)，所述弧形底座(16)的内部开设有与弧形导杆(15)相匹配的弧形槽(17)，所述弧形导杆(15)与弧形槽(17)滑动连接，所述弧形槽(17)的内壁和弧形导杆(15)间连接有弹簧(18)，所述粗管(12)的一侧固定连接有支撑块(19)，所述支撑块(19)的底端与摆动杆(14)的顶端相抵，所述支撑杆(13)的一侧且位于摆动杆(14)的上方固定连接有挡杆(20)，所述粗管(12)的一侧且位于支撑块(19)的上方分别固定连接有第一卡块(21)和第二卡块(28)，所述第二卡块(28)位于第一卡块(21)的上方；

所述二段箱(10)的顶部内壁上固定连接有三段筒(22)，所述三段筒(22)内部设有固定连接在二段箱(10)顶部内壁上的培养气囊(23)，所述二段箱(10)的顶端固定连接有进料管(24)，所述进料管(24)贯穿二段箱(10)的外壁并与培养气囊(23)内部相导通，所述二段箱(10)的底端连通有导料管(26)，所述三段筒(22)的内壁上固定连接有多个针头(27)。

2.根据权利要求1所述的一种三段式土壤重金属污染修复装置，其特征在于：所述一段箱(3)和二段箱(10)内均盛放有微生物土壤修复剂。

3.根据权利要求1所述的一种三段式土壤重金属污染修复装置，其特征在于：所述第一通孔(4)和第二通孔(5)错位设置，且一段箱(3)的外壁与装置箱(1)的内壁相贴。

4.根据权利要求1所述的一种三段式土壤重金属污染修复装置，其特征在于：所述粗管(12)位于细管(11)的正上方，且粗管(12)的内径大于细管(11)，所述粗管(12)的顶端为闭合状，且粗管(12)的底端以及细管(11)的两端均为开口状。

5.根据权利要求2所述的一种三段式土壤重金属污染修复装置，其特征在于：所述二段箱(10)内的微生物土壤修复剂的液面高度不高于细管(11)的顶端。

6.根据权利要求1所述的一种三段式土壤重金属污染修复装置，其特征在于：所述挡杆(20)设置为L字形，且挡杆(20)远离支撑杆(13)的一端与摆动杆(14)的顶端相抵。

7.根据权利要求1所述的一种三段式土壤重金属污染修复装置，其特征在于：所述导料管(26)贯穿二段箱(10)的外壁并与一段箱(3)的内部相导通。

8.根据权利要求1所述的一种三段式土壤重金属污染修复装置，其特征在于：所述进料管(24)的顶端螺纹连接有管盖(25)。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种三段式土壤重金属污染修复装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、拧下管盖(25)，经进料管(24)向培养气囊(23)内添加适量厌氧微生物菌种及相应的培养液,拧上管盖(25)；

S2、在待修复的土壤内挖设一个与装置箱(1)相适配的土坑，将装置箱(1)放入土坑后掩埋，且使调节杆(6)漏出地面；

S3、通过调节杆(6)转动二段箱(10)，带动一段箱(3)转动，直至定位横杆(7)转动至与定位竖杆(9)相贴，使第一通孔(4)和第二通孔(5)重合导通，一段箱(3)内的微生物土壤修复剂流出并渗入土壤内，对土壤进行一段修复；

S4、3～5d后，同时向下按压两个粗管(12)，直至第一卡块(21)穿过摆动杆(14)，第二卡块(28)与倾斜的摆动杆(14)相贴，松开粗管(12)，弹簧(18)回弹，使摆动杆(14)复位，带动粗管(12)回升一小段距离，使细管(11)和粗管(12)处发生虹吸现象，二段箱(10)内的微生物土壤修复剂流入一段箱(3)内，然后经第二通孔(5)和第一通孔(4)渗入土壤，进行二段修复；

S5、7～10d后，随着培养气囊(23)内的微生物逐渐发酵，培养气囊(23)膨胀至与针头(27)接触，针头(27)使培养气囊(23)破碎，培养气囊(23)内的微生物经导料管(26)流入一段箱(3)内，然后经第二通孔(5)和第一通孔(4)渗入土壤，进行三段修复。

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