CN216606634U - 一种用于改善土壤环境的模块化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于改善土壤环境的模块化装置，包括温度调节模块、药剂处理模块、气体交换模块以及控制模块。其中，温度调节模块，包括多个至少部分地设置于所述待改善的土壤中的加热井。药剂处理模块包括至少一个药剂存储罐以及至少一个药剂注入井，药剂存储罐用于存储待注入的药剂和/或清水，药剂注入井则至少部分地设置于待改善的土壤中，且与药剂存储罐连通。气体交换模块包括风机、至少一个气体交换井以及净化组件，气体交换井至少部分地设置于待改善的土壤中，且与风机的进风口连通，净化组件连接至风机的出风口，用于净化风机抽取的气体。控制模块与温度调节模块、药剂处理模块以及气体交换模块可通信地连接。

Description

一种用于改善土壤环境的模块化装置

技术领域

本实用新型涉及土壤环境改善技术领域，特别涉及一种用于改善土壤环境的模块化装置。

背景技术

随着工农业的快速发展，随之而来的水体、大气、土壤问题日益凸显，其中土壤问题主要由喷施农药等引起。为了防治农业病虫草害，进而提高农产品产量，增加农业生产的经济效益，在农产品生长过程中通常都会进行农药喷施。然而，农药在直接参与土壤生态环境生命过程中，虽然治理了病虫害，促进了农作物的抗劣性能，改善了作物品质，但是由于农药的用量因品类而异，因此稍不注意就会产生过量的情况，这可能导致部分毒性较大的农药残留在土壤中并不断积蓄，形成一种隐形的危害，对整体土壤生态环境造成不良的影响。

土壤生态环境遭到破坏不仅影响未来农作物的质量与数量，而且随着渗流、蒸发等自然循环，还会对地下水、地表水等造成不良影响，进而影响到人类及其他生物。因此，对于土壤环境的维持和改善迫在眉睫。

目前，改善土壤环境的调控方法主要包括：向土壤注入微生物菌、微生物营养药剂或其它化学药剂、适当休耕、深翻土壤、高温杀毒等，而用于改善土壤环境的装置的功能相对单一，一般仅能实施一种调控方法。

实用新型内容

针对现有技术中的部分或全部问题，本实用新型提供一种用于改善土壤环境的模块化装置，其能够实现微生物强化、化学药剂注入、高温杀毒等多种技术的实际应用，所述模块化装置包括：

温度调节模块，用于加热待改善的土壤，其包括分布式加热井群，所述分布式加热井群包括多个加热井，所述加热井至少部分地设置于所述待改善的土壤中；

药剂处理模块，用于向所述待改善的土壤注入药剂，其包括：

至少一个药剂存储罐，用于存储待注入的药剂和/或清水；以及药剂注入井群，其包括至少一个药剂注入井，所述药剂注入井至少部分地设置于所述待改善的土壤中，且与所述药剂存储罐连通；

气体交换模块，包括：

风机，用于抽取土壤改善过程中产生的气体；

气体交换井群，其包括至少一个气体交换井，所述气体交换井至少部分地设置于待改善的土壤中，且与所述风机的进风口连通；以及

净化组件，连接至所述风机的出风口，用于净化所述风机抽取的气体；以及

控制模块，与所述温度调节模块、药剂处理模块以及气体交换模块可通信地连接，用于控制所述温度调节模块、要及处理模块以及气体交换模块。

进一步地，所述温度调节模块采用供热气体加热待改善的土壤，所述温度调节模块还包括：

气体加热装置，与所述加热井的进气口连通；

离心风机，与所述加热井的出气口连通；以及

热传输控制箱，其设置于所述气体加热装置与所述加热井之间，用于控制供热气体的流动。

进一步地，所述温度调节模块还包括至少一个温度监测井，所述温度监测井至少部分地设置于所述待改善的土壤中，且其上设置有至少一个温度监测装置。

进一步地，所述药剂处理模块还包括电磁阀及注药泵，所述电磁阀及注药泵与所述药剂存储罐一一对应，且设置于所述药剂存储罐与所述药剂注入井之间，用于控制药剂的注入。

进一步地，所述加热井、药剂注入井以及气体交换井采用地埋式横井或竖井形式，且所述加热井、药剂注入井以及气体交换井的井管长度相同。

进一步地，所述加热井的井管为套管形式，包括内管及外管，所述内管与外管底部连通，且所述内管的顶端设置有进气口，以及所述外管的顶部设置有出气口；和/或

所述内管及外管均采用金属管，且所述内管的管径大于DN50，以及所述外管管径大于DN80。

进一步地，所述药剂注入井群以及气体交换井群的井管采用开花缝的无缝焊管。

进一步地，所述气体交换井群的井管周围设置有滤料，所述滤料的粒径大于20mm。

进一步地，所述药剂注入井群的井管的开缝位置缠包丝网，所述丝网材料为80至120目的不锈钢丝。

进一步地，所述模块化装置还包括地面阻隔层，所述地面阻隔层设置于待改善的土壤表面，其采用硬度在C15以上的混凝土浇筑形成，且浇筑厚度不小于100mm。

本实用新型提供的一种用于改善土壤环境的模块化装置，首先通过温度调节模块提供稳定的热能，且能够根据实际需求，调整加热温度及时长，然后根据需要，通过药剂处理模块注入一种或多种药剂对土壤进行改善，同时，还设置了气体交换模块促进地下气体的流通，以及对改善后的土壤进行降温。所述模块化装置能够根据土壤的破坏程度，自适应地设置相关参数，例如加热温度、药剂种类、注入速度、注入量等，进而可以适用于不同破坏程度的土壤环境改善。同时，所述模块化装置能够同时实现微生物强化、化学药剂注入、高温杀毒等多种技术，一套设备可实现多种功能的切换，具有运行稳定、维护简单等特点。

附图说明

为进一步阐明本实用新型的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本实用新型的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本实用新型的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。

图1示出本实用新型一个实施例的一种用于改善土壤环境的模块化装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本实用新型。应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本实用新型中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在…上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在…下或下方”，反之亦然。

在本实用新型中，各实施例仅仅旨在说明本实用新型的方案，而不应被理解为限制性的。

在本实用新型中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本实用新型的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本实用新型的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。

在此还应当指出，在本实用新型的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本实用新型中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。

下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本实用新型。

图1示出本实用新型一个实施例的一种用于改善土壤环境的模块化装置的结构示意图。如图1所示，所述一种用于改善土壤环境的模块化装置包括温度调节模块001、药剂处理模块002、气体交换模块003以及控制模块004。其中，所述控制模块004与所述温度调节模块001、药剂处理模块002、气体交换模块003可通信地连接，用于控制所述温度调节模块001、药剂处理模块002、气体交换模块003。

如图1所示，所述温度调节模块001包括分布式加热井群，所述分布式加热井群包括多个加热井101，所述加热井101至少部分地设置于所述待改善的土壤中，以对所述待改善的土壤进行加热。在本实用新型的一个实施例中，所述分布式加热井群采用地埋式设置，且可以采用横井或竖井的形式。

在本实用新型的一个实施例中，所述温度调节模块001采用供热气体加热待改善的土壤。基于此，所述温度调节模块001还包括气体加热装置102以及离心风机103，其中，所述气体加热装置102与所述加热井101的进气口连通，以及所述离心风机103与所述加热井101的出气口连通。应当理解的是，所述气体加热装置102以及离心风机103可以为一个或多个，也就是说一个气体加热装置102和/或离心风机103可与多个加热井101连通，以同时实现为多个加热井提供供热气体。

在本实用新型的一个实施例中，所述加热井101的井管为套管形式，包括内管及外管，所述内管与外管底部连通，且所述加热井101的进气口设置于所述内管的顶端，以及所述加热井101的出气口则设置于所述外管的顶部。当需要进行加热时，在所述气体加热装置102中形成供热气体，然后将供热气体沿供热管路112，经由所述加热井101的进气口送入所述内管，供热气体从所述内管的底部流入所述外管，并在所述离心风机103的作用下，经由所述加热井101的出气口排出，在此过程中，所述供热气体可以通过热传导的方式对所述加热井101周围的土壤进行加热，为土壤提供稳定的热源。

为了保证有充足的供热气体，在本实用新型的一个实施例中，所述内管及外管均采用金属管，其中，所述外管优选为无缝焊管，以及所述内管例如可采用不锈钢管或无缝焊管，且所述内管的管径大于DN50，以及所述外管管径大于DN80。其中，所述气体加热装置102例如可为废气焚烧炉、焦化炉、锅炉等。

为了便于控制加热操作，在本实用新型的一个实施例中，所述温度调节模块001还包括热传输控制箱104，其设置于所述气体加热装置102与所述加热井101之间，且与所述控制模块004可通信地连接。由于每个加热井101的作用范围通常在几米到几十米不等，在同一时刻，不同加热井101需要的加热温度可能不同，因此，在本实用新型的实施例中，优选在每个加热井101前端配置一个热传输控制箱104，但在本实用新型的其他实施例中，也可采用一个热传输控制箱控制多个加热井。所述热传输控制箱104例如可以包括供热气体进口阀门、进风阀门等，所述供热气体进口阀门设置于所述气体加热装置102与所述加热井101之间，用于控制供热气体的流入及其流入速度，所述进风阀门连接至所述加热井101，其可在离心风机的作用下，向所述加热井101中输入常温气流，以实现土壤降温。所述控制模块004可控制所述供热气体进口阀门、进风阀门的开启或关闭。

为了更好地控制加热温度，在本实用新型的一个实施例中，所述温度调节模块001还包括温度监测井105，所述温度监测井105至少部分地设置于所述待改善的土壤中，且其上设置有至少一个温度监测装置。其中，所述温度监测装置与所述控制模块004可通信地连接，所述控制模块004可根据所述温度监测装置的测量结果，控制所述温度调节模块001、药剂处理模块002以及气体交换模块003的开启、关闭。优选地，所述温度监测井105可采用与所述分布式加热井群101相同的设置方式，例如地埋式，但所述温度监测井105需采用竖井形式，以便于监测不同深度土壤的温度。在本实用新型的一个实施例中，一个温度监测井105上设置有三个温度监测装置，所述三个温度监测装置分别设置于地表以下1m处、所述温度监测井105的二分之一深度位置、及底部。应当理解的是，在本实用新型的其他实施例中，所述温度监测井105上设置的温度监测装置的数量、和/或所述温度监测装置的安装位置可以根据实际需求进行调整，而不需局限于如前所述的实施例。此外，所述温度监测井105的数量以及布置位置可根据实际需要设置。

如图1所示，所述药剂处理模块002包括至少一个药剂存储罐201以及药剂注入井群。其中，所述药剂存储罐201用于存储待注入的药剂和/或清水，在本实用新型的一个实施例中，为了便于确定已注入的药剂量，所述药剂存储罐201中还设置有液位传感器。所述液位传感器与所述控制模块004可通信地连接，所述控制模块004可根据所述液位传感器的测量值，控制药剂注入的开启及关闭。在本实用新型的一个实施例中，所述药剂处理模块002包括两个药剂存储罐201，所述两个药剂存储罐201中可以存放相同或不同的药剂和/或清水，例如，在第一药剂存储罐中存储清水，并在第二药剂存储罐中存储微生物营养药剂，或在第一药剂存储罐中存储微生物菌液，并在第二药剂存储罐中存储微生物营养药剂，或分别在第一药剂存储罐、第二药剂存储罐中存储不同的氧化还原类药剂、表面活性剂等药剂。应当理解的是，在本实用新型的其他实施例中，还可设置更多的药剂存储罐，且在各个药剂存储罐中存储相同或不同的药剂。

所述药剂注入井群包括至少一个药剂注入井202，所述药剂注入井202至少部分地设置于所述待改善的土壤中，且与所述药剂存储罐201连通。在本实用新型的一个实施例中，所述药剂注入井202可采用与所述加热井101相同的设置方式，例如地埋式，且所述药剂注入井202的井管长度优选与所述加热井101的井管长度相同。在本实用新型的一个实施例中，所述药剂注入井202的井管采用开花缝的无缝焊管，且在开缝位置缠包有丝网，所述丝网材料为80至120目的不锈钢丝。在本实用新型的实施例中，所述药剂注入井202的数量以及布置位置可根据实际需要设置。

在本实用新型的一个实施例中，为了便于控制药剂的注入，所述药剂处理模块002还包括药剂注入控制装置，所述药剂注入控制装置与所述控制模块004可通信地连接。在本实用新型的一个实施例中，所述药剂注入控制装置包括电磁阀231及注药泵232，所述电磁阀231及注药泵232与所述药剂存储罐201一一对应，且设置于所述药剂存储罐201与所述药剂注入井群202之间。所述控制模块004通过设置所述电磁阀231的周期性的开关信号实现药剂不同的注入周期，以及通过调节所述注药泵232的运行功率控制药剂的注入速率。

如图1所示，所述气体交换模块003包括风机301、气体交换井群以及净化组件303。其中，所述风机301用于将地下气体通过所述气体交换井群302抽至地面，进而促使地下气体加速流通，增加土壤含氧量，增强地下水流动性，抽出的气体经输送管道323送至所述净化组件303，经净化后排出。其中，所述气体交换井群包括至少一个气体交换井302，所述气体交换井302至少部分地设置于所述待改善的土壤中，且与所述风机301的进风口连通。在本实用新型的一个实施例中，所述气体交换井302可采用与所述加热井101相同的设置方式，例如地埋式，且所述气体交换井302的井管长度优选与所述加热井101的井管长度相同。在本实用新型的一个实施例中，所述气体交换井302的井管采用开花缝的无缝焊管，且在井管周围设置有滤料形成过滤层，所述滤料的粒径大于20mm。所述净化组件303连接至所述风机301的出风口，用于净化所述风机抽气的气体，所述净化组件303例如可采用活性炭净化装置。所述风机在本实用新型的一个实施例中，所述风机301采用罗茨风机，所述罗茨风机与控制模块004可通信地连接，所述控制模块004可根据目标温度，调节所述罗茨风机的功率。在本实用新型的实施例中，所述气体交换井302的数量以及布置位置可根据实际需要设置。

为了减缓地下热量的散失，维持地下温度的稳定，同时防止有毒有害物质在加热过程中发生散逸，在本实用新型的一个实施例中，所述模块化装置还包括有地面阻隔层005，所述地面阻隔层005设置于待改善的土壤表面，其采用硬度在C15以上的混凝土浇筑形成，且浇筑厚度不小于100mm，浇筑完成后混凝土面层需进行巡查维护。

所述加热井、药剂注入井、气体交换井以及温度监测井的数量可以根据实际需求灵活设置，同时，离心风机、气体交换模块的数量也可以根据需求调整，但是所有的温度调节模块001、药剂处理模块002、气体交换模块003中所包含的组件及装置均通过一个控制模块实现统一控制。例如，在本实用新型的一个实施例中，单组装置可以包括：80口加热井，50口气体交换井，100口药剂注入井，8口温度监测井，4台离心风机，1台罗茨风机，1个活性炭净化装置及1套药剂搅拌和注入装置，且在实际应用中，可采用多组装置连用，设置1个控制模块进行综合控制。在本实用新型的其他实施例中，可根据实际需求，适当调整各装置的数量及对应关系。

基于如前所述的模块化装置进行土壤环境改善包括：

首先，根据待改善土壤的破坏程度，确定所述模块化装置的参数，所述参数至少包括以下参数中的一项或多项：土壤加热温度的上限和/或下限值、加热时长、药剂种类、药剂注入量、药剂注入速度、药剂注入时间或触发条件，通过控制系统，根据所述参数对温度调节模块及药剂处理模块进行设置；

参数设置完成后，即可以开始对土壤进行改善，此时，为了维持地下压强稳定，需要开启所述气体交换系统；

通过所述控制模块控制所述温度调节模块对土壤进行加热，以达到预设的温度值，在本实用新型的一个实施例中，是通过温度监测井实时监测土壤的温度，并反馈至所述控制模块，并通过所述控制模块控制所述温度调节模块中热传输控制箱的相关阀门的开启或关闭，来实现将土壤加热至指定温度；

当温度达到预设的温度后，可以根据预设参数控制药剂的注入。在本实用新型的一个实施例中，所述控制药剂的注入包括：当所述控制模块接收到土壤温度到达指定值后，则控制药剂处理模块中的电磁阀及注药泵，按照预设的速度，开始注入指定的药剂，并在注入指定量的药剂后，关闭所述电磁阀及注药泵；应当理解的是，由于土壤的改善并不是通过一次药剂的注入即可完成，因此，实际操作中，所述控制模块可能需要对所述药剂处理模块以及温度调节模块进行多次控制，具体的控制顺序及逻辑均通过前述步骤完成设置，例如，对于药剂处理模块的控制可以包括：当土壤温度达到第一预设值时，周期性地注入指定量的第一药剂，并在土壤温度达到第二预设值时，注入指定量的第二药剂等；

同时，在本实用新型的一个实施例中，还可以定期对所述待改善土壤进行采样并检测，当所述待改善土壤达到预期状态后，关闭温度调节模块及药剂处理模块，并在土壤温度降至预设值时，关闭所述气体交换系统，拆除地面阻隔层。其中，在本实用新型的一个实施例中，是通过所述气体交换系统实现土壤温度的降低。在本实用新型的一个实施例中，为节约资源，可以在指定时长后才开始土壤采样检测。

为了更好地说明本实用新型中用于土壤改善的模块化装置及方法，下面以不同破坏程度的土壤为例，具体描述如何通过本实用新型实施例中的模块化装置进行土壤改善。

针对破坏程度较低、且具备土著微生物的粉质粘土类土壤环境：

首先，进行参数确定及设置。根据这一条件的土壤，将土壤加热温度上限设置为30℃，下限设置为25℃，同时，在两个药剂存储罐内分别存储微生物营养物质及清水。其中，所述微生物营养物质包括N源、P源，N源可以选择硝酸钠、硝酸钾、硫酸铵、硝酸铵中的一种，以及P源可以选择磷酸一氢钠，磷酸二氢钠，磷酸一氢钾，磷酸二氢钾中的一种；所述微生物营养物质的投入周期为每3-7天投加一次，以及所述清水是在土壤温度达到上限时注入，并在温度下降至下限时中止，且注水量不应超过土壤含水的1％；

接下来，开始土壤改善操作。开启气体交换模块，维持地下的压力平衡，同时增大地下气体的流动性，增加土壤内的氧含量，提高土著微生物的活性，增强改善效果，其中，气体交换模块中采用罗茨风机，所述罗茨风机的最大抽提压力不大于-50Kpa。通过控制供热气体的流动速度、输入时间等参数，控制土壤的升温速度，使得土壤加热至30℃，依照相关工程经验，在该粉质粘土类土壤条件下一般升温时间需要10-30天。具体而言，温度调节模块开始运行时，热传输控制箱内的供热气体进口阀门打开，离心风机开启运行，通过供热气体经由分布式加热管对土壤进行加热，当监测到土壤温度达到预设上限时，控制模块发出信号，将热传输控制箱内的供热气体进口阀门关闭、进风阀门开启，进行土壤降温；当温度降低至预设下限值时，热传输控制箱内供热气体进口阀门再次开启、进风阀门关闭，继续进行土壤加热，以保持土壤温度稳定在设定区间。在此，是通过温度监测井实时监测地层不同深度处的加热温度，且所述温度监测井包括3个监测深度：地表以下1m处，二分之一深度位置及底层位置。在此过程中，通过控制模块控制所述药剂处理模块，每3-7天投加一次微生物营养物质，具体而言是控制存储有微生物营养物质的药剂存储罐对应的电磁阀及注药泵的开启或关闭，同时，当当有温度监测井的温度监测数值达到30℃时，则通过控制模块控制该温度监测井周边半径10m内的药剂注入井开始注入清水，当温度下降至25℃时停止注入，注水量不应超过土壤含水的1％；当注水无法实现降温时，采用停止供热气体输入的方式从源头进行控制；通过注入清水的方式，可以有效的降低地下温度，维持温度稳定，同时注入的清水可以有效地的溶解更多有毒有害物质，增加微生物与有毒有害物质的接触效率，提高降解效率。

在该种土壤条件下，考虑常态化使用，可以不需建设地面阻隔层。则按照如前所述的操作方法，实现了利用热强化土著微生物对土壤进行改善，在保证提供稳定热源的同时，利用气体交换系统增加土壤氧含量，提高改善效果；由于不会外加对土壤造成较大扰动，因此可以进行间歇式常态化运行，不影响土壤的使用。

针对破坏程度稍高的土壤，则需要利用外源投加优势微生物菌群及较高温度对残留的有毒有害物质的蒸发作用对土壤进行改善，在该条件下，土壤温度需要保持在40℃～60℃。其具体操作过程包括：

通过控制模块将温度调节模块加热土壤的最高目标温度设置为60℃，最低目标温度设置为40℃；并在药剂处理模块的一个药剂存储罐内装入优势微生物菌液，另一药剂存储罐内装入微生物营养物质。

通过供热气体逐步提升土壤温度至40℃后，利用药剂处理模块向地下注入含N、P元素的微生物营养物质，注入结束后，注入优势微生物菌液，每3～5天投加一次营养物质，根据定期土壤采集检测情况进行判断是否需要补加优势微生物菌液。

同时，在加热开始后通过温度监测井监测地下土壤温度并反馈至控制模块7，当土壤温度上升至60℃时，关闭温度调节模块的供热气体进气阀门，停止土壤加热，离心风机持续开启，通过温度调节模块的进风阀将空气带入分布式加热井进行循环流通，降低土壤温度，待土壤温度下降至40℃时，再次开启温度调节模块的供热气体进气阀门，通过供热气体对土壤进行加热，以保持土壤地下温度保持在40℃～60℃之间；一般来说单支温度监测井的温度监控范围在10～20m。

在此期间，气体交换模块始终开启，其通过罗茨风机作用将地下的气体抽至地上，不仅起到维持地下压强稳定的作用，同时可以将地下可能存在的挥发性及半挥发性有毒有害物质抽提出来，经由活性炭净化装置净化后排出；由于土壤升温要求较高，为达到更好的改善效果，一般需在地表建设地面阻隔层，阻隔层采用硬度在C15以上的混凝土进行浇筑，浇筑厚度不小于100mm。

在采用热强化外源优势微生物改善土壤环境过程中，需定期进行土壤采样，观察土壤状态，当土壤环境达到预期状态后，温度调节模块及药剂处理模块停止运行，气体交换模块仍开启，进行土壤降温，土壤温度降至30℃以下时，停止气体交换模块并拆除地面阻隔层，自然恢复土壤温度环境。

针对破坏程度较严重的土壤，微生物技术对土壤环境的改善效果已经十分微弱，为改善土壤环境，往往需采用化学药剂投加的方式进行恢复，根据土壤破坏原因和程度的不同，可选用的投加药剂包括氧化还原类药剂、表面活性剂或营养类药剂等。下面以热碱联合催化过硫酸盐改善土壤环境为例，描述如何通过本实用新型实施例中的模块化装置进行土壤改善：

如需实现热碱联合催化过硫酸盐改善土壤环境，土壤需达到催化温度为60℃以上，需投加药剂包括液碱和过硫酸盐，因此，可在药剂处理模块的一个药剂存储罐中装入液碱，另一个药剂存储罐内则装入过硫酸盐。

通过控制模块将温度调节模块加热土壤的最高目标温度设置为80℃，最低目标温度设置为60℃。运行过程中，通过供热气体逐步提升土壤温度至60℃后，通过药剂处理模块同时向井内注入两种药剂，每15天投加一次药剂，60天后，根据定期土壤采集检测情况进行判断是否需要及需投加药剂。

同时，加热开始后通过温度监测井实时监测地下土壤温度并反馈至控制模块，当土壤温度上升至80℃时，关闭温度调节模块的供热气体进气阀门，停止土壤加热，离心风机持续开启，通过温度调节模块的进风阀将空气带入分布式加热井进行循环流通，降低土壤温度，待土壤温度下降至60℃时，再次开启温度调节模块的供热气体进气阀门，通过供热气体对土壤进行加热，以保持土壤地下温度保持在60℃～80℃之间；一般来说单支温度监测井的温度监控范围在10～20m。

在此过程中，气体交换模块始终开启，通过罗茨风机作用将地下的气体抽至地上，维持地下压强稳定的作用，将地下可能存在的挥发性及半挥发性有毒有害物质抽提出来，促进药剂的扩散，交换出的气体经由活性炭净化装置净化后排出；由于土壤升温要求较高，为达到较好的改善效果，需建设地面阻隔层，阻隔层采用硬度在C15以上的混凝土进行浇筑，浇筑厚度不小于100mm。

土壤改善结束后，采用气体交换模块进行土壤降温，使土壤逐步恢复其自然温度。

通过热碱联合催化过硫酸盐，可以改善恶劣土壤环境的地区，土壤系统被一定程度改善后，可采用热强化外源微生物技术或热强化土著微生物技术进行进一步的改善，为后续土壤利用创造友好条件。采用本实用新型实施例中的模块化装置，仅需重新设置参数以及更换药剂种类，即可以实现多种技术的分布式连用。

尽管上文描述了本实用新型的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本实用新型的精神和范围。因此，此处所公开的本实用新型的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。

Claims (10)

1.一种用于改善土壤环境的模块化装置，其特征在于，包括：

温度调节模块，其被配置为加热待改善的土壤，且包括分布式加热井群，所述分布式加热井群包括多个加热井，所述加热井至少部分地设置于所述待改善的土壤中；

药剂处理模块，其被配置为向所述待改善的土壤注入药剂，且包括：

至少一个药剂存储罐，其被配置为存储待注入的药剂和/或清水；以及

药剂注入井群，其包括至少一个药剂注入井，所述药剂注入井至少部分地设置于所述待改善的土壤中，且与所述药剂存储罐连通；

气体交换模块，包括：

风机，其被配置为抽取地下的气体；

气体交换井群，其包括至少一个气体交换井，所述气体交换井至少部分地设置于待改善的土壤中，且与所述风机的进风口连通；以及

净化组件，连接至所述风机的出风口，且被配置为净化所述风机抽取的气体；以及

控制模块，与所述温度调节模块、药剂处理模块以及气体交换模块可通信地连接。

2.如权利要求1所述的模块化装置，其特征在于，所述温度调节模块还包括：

气体加热装置，与所述加热井的进气口连通；

离心风机，与所述加热井的出气口连通；以及

热传输控制箱，其设置于所述气体加热装置与所述加热井之间，且被配置为控制供热气体的流动。

3.如权利要求1所述的模块化装置，其特征在于，所述温度调节模块还包括至少一个温度监测井，所述温度监测井至少部分地设置于所述待改善的土壤中，且其上设置有至少一个温度监测装置。

4.如权利要求1所述的模块化装置，其特征在于，所述药剂处理模块还包括电磁阀及注药泵，所述电磁阀及注药泵与所述药剂存储罐一一对应，且设置于所述药剂存储罐与所述药剂注入井之间，其被配置为控制药剂的注入。

5.如权利要求1所述的模块化装置，其特征在于，所述加热井、药剂注入井以及气体交换井采用地埋式横井或竖井形式，且所述加热井、药剂注入井以及气体交换井的井管长度相同。

6.如权利要求1所述的模块化装置，其特征在于，所述加热井的井管为套管形式，包括内管及外管，所述内管与外管底部连通，且所述内管的顶端设置有进气口，以及所述外管的顶部设置有出气口；和/或

所述内管及外管均采用金属管，且所述内管的管径大于DN50，以及所述外管管径大于DN80。

7.如权利要求1所述的模块化装置，其特征在于，所述药剂注入井群以及气体交换井群的井管采用开花缝的无缝焊管。

8.如权利要求7所述的模块化装置，其特征在于，所述气体交换井群的井管周围设置有滤料，所述滤料的粒径大于20mm。

9.如权利要求7所述的模块化装置，其特征在于，所述药剂注入井群的井管的开缝位置缠包丝网，所述丝网材料为80至120目的不锈钢丝。

10.如权利要求1所述的模块化装置，其特征在于，还包括地面阻隔层，所述地面阻隔层设置于待改善的土壤表面，其采用硬度大于C15的混凝土浇筑形成，且浇筑厚度不小于100mm。

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