CN113020237A - 一种污染土壤和地下水原位注入修复系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种污染土壤和地下水原位注入修复系统，包括工作台、设在工作台上的导轨和设在导轨上的高压注入系统，还包括：移动车体；第一混合罐，设在移动车体上；转轴，与第一混合罐转动连接，其一端伸入到第一混合罐内；驱动装置，设在第一混合罐上，用于驱动转轴转动；第二混合罐，固定在转轴的一端并位于第一混合罐内，其底面和侧壁上设通孔；转环，与第二混合罐转动连接；给料管，其一端顺序穿过第一混合罐和转环；给料装置，设在移动车体上，其输出端与给料管连接；多个伸缩装置，设在第一混合罐上，其伸缩端位于第一混合罐内；密封板，设在伸缩装置的伸缩端上；以及控制系统，用于驱动给料装置和驱动装置动作；其中，多个密封板能够拼接在一起，将第二混合罐的底面和侧壁包裹住。本申请可以迅速配置出需要的药液，满足土壤修复的使用需求。

Description

一种污染土壤和地下水原位注入修复系统

技术领域

本申请涉及环境修复的技术领域，尤其是涉及一种污染土壤和地下水原位注入修复系统。

背景技术

原位注入技术是一种修复土壤的新技术，修复过程中，通过打孔的方式将药液注入到修复区域，使药液与修复区域内的污染物质进行反应来达到去除污染物的目的。

修复过程中，注入设备需要在不同的区域打孔，对于不同的区域，也需要不同的药液进行注入。修复过程大多在野外，施工条件差，供给较为不便，如何在施工现场满足这些要求，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本申请提供一种污染土壤和地下水原位注入修复系统，可以迅速配置出需要的药液，满足土壤修复的使用需求。

本申请提供了一种污染土壤和地下水原位注入修复系统，包括工作台、设在工作台上的导轨和设在导轨上的高压注入系统，还包括：

移动车体；

第一混合罐，设在移动车体上；

转轴，与第一混合罐转动连接，其一端伸入到第一混合罐内；

驱动装置，设在第一混合罐上，用于驱动转轴转动；

第二混合罐，固定在转轴的一端并位于第一混合罐内，其底面和侧壁上设通孔；

转环，与第二混合罐转动连接；

给料管，其一端顺序穿过第一混合罐和转环；

给料装置，设在移动车体上，其输出端与给料管连接；

多个伸缩装置，设在第一混合罐上，其伸缩端位于第一混合罐内；

密封板，设在伸缩装置的伸缩端上；以及

控制系统，用于驱动给料装置和驱动装置动作；

其中，多个密封板能够拼接在一起，将第二混合罐的底面和侧壁包裹住。

在本申请的一种可能的实现方式中，所述给料装置包括：

料罐，设在移动车体上；以及

流量泵，设在移动车体上，其输入端与料罐连接，输出端与给料管连接；

其中，料罐的数量为多个，流量泵的控制端与控制系统的信号输出端连接。

在本申请的一种可能的实现方式中，所述第二混合罐的外壁上设有第一密封条，所述密封板的内侧面上设有第二密封条；

第二密封条能够抵接在第一密封条上。

在本申请的一种可能的实现方式中，所述移动车体上设有循环泵，所述循环泵的输出端和输入端均与第一混合罐连通。

在本申请的一种可能的实现方式中，所述循环泵的输出端的轴线平行于输入端的轴线且两条轴线位于同一平面内；

所述循环泵的输出端和输入端之间的最大距离与第一混合罐的直径相等。

在本申请的一种可能的实现方式中，所述循环泵的数量为多个；

在第一混合罐的轴线方向上，所述循环泵的输出端间隔设置，所述循环泵的输入端间隔设置。

在本申请的一种可能的实现方式中，第一混合罐内设有多个液位传感器；

液位传感器的信号输出端与控制系统连接，用于向与之对应的循环泵发送信号，控制循环泵的启停。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种平面结构示意图。

图2是图1中A部分的局部放大示意图。

图3是本申请实施例提供的一种循环泵的工作示意图。

图4是基于图3给出的多个循环泵的工作示意图。

图5是本申请实施例提供的一种控制系统的工作示意框图。

图中，1、移动车体，11、第一混合罐，12、转轴，13、驱动装置，14、第二混合罐，141、通孔，15、转环，16、给料管，2、给料装置，21、料罐，22、流量泵，31、伸缩装置，32、密封板，4、控制系统，142、第一密封条，321、第二密封条，51、循环泵，52、液位传感器。

具体实施方式

以下结合附图，对本申请中的技术方案作进一步详细说明。

为了更加清楚的理解本申请实施例中的技术方案，首先对原位注入技术进行简单的介绍。

原位注入技术借用一定的设备将化学药剂注入到地下，通过化学药剂与污染物之间的物理化学作用，降低污染物质的迁移性，使污染物毒性降低或变成无毒性的一种方法。抽提设备通过抽水井，进行地下水位控制，协助药剂的传输。

注入过程中，压缩空气和稀释后药剂相互碰撞，产生超细雾状药剂，其中：10-30μm的大粒径雾滴与土壤和地下水接触后，立即融合，附着在喷雾孔周边的土壤上，将污染物分解或稳定化；10μm以下的干雾即使与土壤和地下水接触，也不会立即融合，而是继续扩散至深处融合，将污染物分解或稳定化，雾状药剂的有效修复半径与场地的水文地质特征密切相关，一般为2-6m。另外，由于雾滴粒径超细，对土壤气体的接触效率也很好，因此对挥发性气体也有很好地处理效果。

注入技术主要有以下几种：

1.探针注入：当场地内注入点的数量较少时，可以选择探针直接注入。探针可根据现场需要灵活移动注入，对于正在运营的场地，在不影响其正常运作的同时，进行注入修复。

2.注入井注入：场地需要大量注入点时，一般选择建设注入井方式进行注入，结合相应的注入动力设备进行注入修复，注入系统包括注入井、注入集成控制系统、抽提系统。集成式注入抽提设备可以弥补探针单井注入效率不高的问题，联合多井同时注入修复。

本申请实施例公开的一种污染土壤和地下水原位注入修复系统，包括工作台、设在工作台上的导轨和设在导轨上的高压注入系统，工作台的作用是提供一个作业平台，导轨固定安装在工作台上，高压注入系统安装在导轨上，能够在导轨上移动，高压注入系统中的探针插入到地面以下，将修复用的药液注入到指定区域。

请参阅图1，该原位注入修复系统还包括移动车体1、第一混合罐11、转轴12、驱动装置13、第二混合罐14、转环15、给料管16、给料装置2和控制系统4等组成，移动车体1的作用是提供一个能够移动的作业平台，跟随着原位注入设备的移动而移动，或者在各个注入工位之间移动。

第一混合罐11固定安装在移动车体1上，能够随着移动车体1的移动而移动，为了描述方便，将第一混合罐11与移动车体1接触的面称为底面，与底面相对的面称为顶面，其余的面称为侧面。

转轴12转动连接在第一混合罐11的顶面上，其一端位于第一混合罐11外，另一端位于第一混合罐11内，转轴12的作用是带动位于第一混合罐11内的第二混合罐14高速转动，完成各种原材料的混合。

在一些可能的实现方式中，第一混合罐11的顶面上安装有一个机械密封，转轴12安装在机械密封上，能够在外力的驱动下高速转动。

驱动装置13同样安装在第一混合罐11上，其输出端与转轴12位于第一混合罐11外的一端连接，驱动装置13工作时，能够通过转轴带动第二混合罐14高速转动，使位于第二混合罐14内部的各种原料充分混合。

在一些可能的实现方式中，驱动装置13由电机和减速机组成，减速机固定安装在第一混合罐11上，电机安装在减速机上，减速机的输出轴与转轴12的一端连接，工作过程中，电机通过减速机带动转轴12高速转动。

第二混合罐14位于第一混合罐11内并固定安装在转轴12上，能够随着转轴12的转动而转动，其上安装有一个转环15，转环15与第二混合罐14是转动连接的，也就是说，如果对转环15施加一个力，那么在第二混合罐14转动的过程中，转环15能够保持不动。

给料管16同样安装在第一混合罐11上，其一端伸入到第一混合罐11内部并穿过转环15，这样，给料装置2就可以通过给料管16向第二混合罐14内输送原料。

在一些可能的实现方式中，给料管16的数量是多根，用以分别输送不同的原料。

给料装置2设置在移动车体1上，其作用是通过给料管16向第二混合罐14内输送原料，其输出端连接在给料管16的位于第一混合罐11外的一端上。料管16穿过转环15后，能够对转环15施加一个力，避免转环15随着第二混合罐14的转动而转动。

第二混合罐14的底面和侧面上是均布有通孔141的，也就是说，如果将原料直接送入到第二混合罐14内，原料就会从第二混合罐14内漏出来，无法完成混合工作。

伸缩装置31和密封板32正是为了解决该问题而设置的，伸缩装置31的数量为多个，以第一混合罐11的轴线为基准，均布在第一混合罐11的侧壁上，其伸缩端伸入到第一混合罐11内。

每一个伸缩装置31的伸缩端上均固定安装有一个密封板32，伸缩装置31工作过程中，能够带动密封板32向靠近或者远离第二混合罐14的方向移动。当全部的密封板32同时向靠近第二混合罐14的方向移动时，这些密封板32能够拼接在一起，将第二混合罐14的底面和侧壁包裹住，这样，注入到第二混合罐14内的原料就不会流出来。

混合完成后，伸缩装置31带动密封板32向远离第二混合罐14的方向移动，此时，第二混合罐14底面和侧壁上的通孔141会露出来，完成混合的原料从通孔141中流出，进入到第一混合罐11内。

给料装置2和驱动装置13在工作过程中执行的动作由控制系统4发出，对于控制系统4而言，其内部存储有相应的程序，能够根据程序向给料装置2和驱动装置13下发相应的控制指令。

在一些可能的实现方式中，控制系统4使用PLC或者DCS。

下面结合具体的工作过程对本申请实施例展示的原位注入系统进行进一步地描述，工作过程中，伸缩装置31首先推动密封板32向靠近第二混合罐14的方向移动，多个密封板32会顺序拼接在一起，将第二混合罐14的底面和侧壁包裹住。

接着给料装置2启动，通过给料管16向第二混合罐14内注入原料，每注入一次，就停止一段时间，也就是说，给料装置2是按照一定的频率工作的，在两个相邻的工作时间段内有一个非工作时间段，在非工作时间段内，驱动装置13和给料装置2均停止工作。

给料装置2工作的过程中，驱动装置13同时开始工作，通过转轴12带动第二混合罐14高速转动，也就是说，注入到第二混合罐14内的原料会首先与高速转动的第二混合罐14的内壁接触，并随之一起转动，并在转动的过程中完成混合。

进入到非工作时间段后，给料装置2和驱动装置13停止工作，伸缩装置31带动密封板32向远离第二混合罐14的方向移动，第二混合罐14底面和侧壁上的通孔141露出来，完成混合的原料通过通孔141流入到第一混合罐11内。

该过程不断重复，第一混合罐11中的药液（也就是完成混合的原料）会越来越多，随着药液的不断增多，也就可以开始对底面以下的被污染的土壤进行注入，应理解，混合过程可以随着注入过程的进行而进行，这样就不再需要制备大量的溶液后运输到现场进行暂存，仅需要将相应的原料携带到现场，然后使用清水进行混合即可。

相比于在工厂生产完成后在运输到现场的方式，很明显，这种在现场直接混合的方式是更加合适的，尤其是在注入过程中面临的不确定性（例如药液不够、需要临时调整配方和药液供给速度赶不上施工进度等），这种在现场混合的方式就能够及时进行调整。

作为本申请提供的原位注入系统的一种可能的实施方式，请参阅图1，给料装置2主要由料罐21和流量泵22两部分组成，二者均安装在移动车体1上，并且二者的数量是相等的，也就是说，每一台流量泵22均能够从一个料罐21中抽取原料后注入到第二混合罐14内。

具体的说，料罐21的数量有多个，每一个料罐21中存储有不同的原料，混合过程中，多个流量泵22开始工作，将不同的原料注入到第二混合罐14内。

应理解，料罐21的数量虽然是多个，但是在混合的过程中，并不一定需要全部启动，可以根据需要进行选择性的启动，例如料罐21的数量是十个，在一次混合过程中，流量泵22的启动数量是五个，也可以是六个。

这样，在现场的注入过程中，对于不同的位置，就可以调制不同的药液进行注入，尤其是在小批量的注入过程中，这种方式能够有效的提高工作效率。

作为本申请提供的原位注入系统的一种可能的实施方式，请参阅图2，在第二混合罐14的外壁上增加了第一密封条142，在密封板32的内侧面上增加了第二密封条321，第二密封条321在随着密封板32向靠近第二混合罐14的方向移动的过程中，能够抵接在第一密封条142，用于提高连接处的密封性。

应理解，第二混合罐14在高速转动的过程中，其内部的原料可能会从其与密封板32之间的缝隙处飞出，并且第二混合罐14的转速越快，这种可能性也就越大，但是为了保证转动的稳定性，第二混合罐14和密封板32之间又必须保留间隙，因此采用增加第一密封条142和第二密封条321的方式来提高第二混合罐14和密封板32的连接处的密封性。

在一些可能的实现方式中，第一密封条142和第二密封条321均采用聚四氟乙烯材质的材料制作。

在另一些可能的方式中，第一密封条142和第二密封条321中的其中一根的材质为金属，另一根的材质为聚四氟乙烯。

作为本申请提供的原位注入系统的一种可能的实施方式，请参阅图3，在移动车体1上增加了循环泵51，循环泵51的作用是驱动第一混合罐11内的药液流动，避免药液出现分层的情况。

应理解，虽然各种原料在第二混合罐14内完成了混合，但是流入到第一混合罐11内后，就由流动状态转为了静止状态，在长时间的沉淀过程中，会出现药液分层的现象，这就会导致注入到地下的药液无法进行有效的土壤修复工作。

为了解决药液分层的问题，增加了循环泵51，循环泵51在工作过程中，可以将第一混合罐11内的药液抽出后再注入到第一混合罐11内，如此往复，使第一混合罐11内的药液能够保持在流动的状态，从而从根本上解决了药液分层的问题。

进一步地，循环泵51的输出端的轴线平行于输入端的轴线且两条轴线位于同一平面内，并且，循环泵51的输出端和输入端之间的最大距离与第一混合罐11的直径相等。

也就是说，循环泵51的输入端和输出端和移动车体1的距离是相等的，并且输入端和输出端之间距离也是最大的，这样，流入到第一混合罐11内的药液就能够沿着第一混合罐11的内壁流动，进而带动第一混合罐11内的全部的药液流动起来，能够形成类似于漩涡的效果。

应理解，循环泵51的主要作用是驱动第一混合罐11内的药液流动，因此，如何使效率最大化才是核心问题，药液沿着第一混合罐11的内壁流动，能够有效降低对动能的损耗，同时有助于在第一混合罐11内部形成稳定的流动状态，很明显，这种方式能够实现能效的最大化。

更进一步地，请参阅图4，将循环泵51的数量增加为多个，在第一混合罐11的轴线方向上，这些循环泵51的输出端和输入端均间隔设置，每一个循环泵51负责第一混合罐11的一个区域，一方面，可以进一步提高第一混合罐11内药液的均匀程度，另一方面，也能够降低循环泵51的功率。

举例说明，循环泵51的数量为一个，其功率就需要足够大，才能够与第一混合罐11的容积匹配，如果将循环泵51的数量增加，那么每一个循环泵51的功率就能够下降，并且可以随着第一混合罐11内的药液的容量而启动，也就是说，第一混合罐11内的药液较少时，循环泵51可以启动一个或者两个，随着药液的增多，循环泵51的启动数量也越来越多。另外，循环泵51的数量增加后，每一个区域内的药液的流速也会趋于均匀。

同时，为了进一步提高循环泵51启动的自动化程度，请参阅图4，在第一混合罐11内加装了多个液位传感器52，液位传感器52的数量与循环泵51的数量相同，每一个也为传感器52均对应一个循环泵51。

请参阅图5，具体而言，液位传感器52的信号输出端与控制系统4连接，当第一混合罐11内的液面上升时，能够被这些液位传感器52检测到，当液位传感器52检测到液面高度达到其所在位置时，就会向控制系统4发出一个提醒信号，控制系统4接收到该提醒信号后，会向与该液位传感器52对应的循环泵51发送工作信号，使该循环泵51开始工作。

当液面下降后，液位传感器52不再像控制系统4发出信号，与之相对应的循环泵51进入待机状态。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种污染土壤和地下水原位注入修复系统，包括工作台、设在工作台上的导轨和设在导轨上的高压注入系统，其特征在于，还包括：

移动车体（1）；

第一混合罐（11），设在移动车体（1）上；

转轴（12），与第一混合罐（11）转动连接，其一端伸入到第一混合罐（11）内；

驱动装置（13），设在第一混合罐（11）上，用于驱动转轴（12）转动；

第二混合罐（14），固定在转轴（12）的一端并位于第一混合罐（11）内，其底面和侧壁上设通孔（141）；

转环（15），与第二混合罐（14）转动连接；

给料管（16），其一端顺序穿过第一混合罐（11）和转环（15）；

给料装置（2），设在移动车体（1）上，其输出端与给料管（16）连接；

多个伸缩装置（31），设在第一混合罐（11）上，其伸缩端位于第一混合罐（11）内；

密封板（32），设在伸缩装置（31）的伸缩端上；以及

控制系统（4），用于驱动给料装置（2）和驱动装置（13）动作；

其中，多个密封板（32）能够拼接在一起，将第二混合罐（14）的底面和侧壁包裹住。

2.根据权利要求1所述的一种污染土壤和地下水原位注入修复系统，其特征在于，所述给料装置（2）包括：

料罐（21），设在移动车体（1）上；以及

流量泵（22），设在移动车体（1）上，其输入端与料罐（21）连接，输出端与给料管（16）连接；

其中，料罐（21）的数量为多个，流量泵（22）的控制端与控制系统（4）的信号输出端连接。

3.根据权利要求1所述的一种污染土壤和地下水原位注入修复系统，其特征在于，所述第二混合罐（14）的外壁上设有第一密封条（142），所述密封板（32）的内侧面上设有第二密封条（321）；

第二密封条（321）能够抵接在第一密封条（142）上。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种污染土壤和地下水原位注入修复系统，其特征在于，所述移动车体（1）上设有循环泵（51），所述循环泵（51）的输出端和输入端均与第一混合罐（11）连通。

5.根据权利要求4所述的一种污染土壤和地下水原位注入修复系统，其特征在于，所述循环泵（51）的输出端的轴线平行于输入端的轴线且两条轴线位于同一平面内；

所述循环泵（51）的输出端和输入端之间的最大距离与第一混合罐（11）的直径相等。

6.根据权利要求4所述的一种污染土壤和地下水原位注入修复系统，其特征在于，所述循环泵（51）的数量为多个；

在第一混合罐（11）的轴线方向上，所述循环泵（51）的输出端间隔设置，所述循环泵（51）的输入端间隔设置。

7.根据权利要求6所述的一种污染土壤和地下水原位注入修复系统，其特征在于，第一混合罐（11）内设有多个液位传感器（52）；

液位传感器（52）的信号输出端与控制系统（4）连接，用于向与之对应的循环泵（51）发送信号，控制循环泵（51）的启停。

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