一种基于微生物降解的土壤修复系统与方法与流程

本发明涉及环保机械领域，尤其涉及一种基于微生物降解的土壤修复系统与方法。

背景技术：

中国土壤环境状况总体不容乐观，全国土壤污染超标率达16.1％，在工矿业废弃地土壤环境问题突出的同时，耕地土壤环境质量更加堪忧；然而现有的土壤修复设备存在修复过的土壤“沙”化严重，会带来二次污染，并且营养物也一并被过滤掉了，另外土壤清洗液的回收也存在残余土渣过多的问题，容易堵塞管道。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于微生物降解的土壤修复系统与方法，能修复污染土源。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种基于微生物降解的土壤修复系统，包括污染源土壤传送单元、物理筛选单元、石块传送单元、微生物降解单元、清洗沉淀单元、脱水单元和已修复土源传送单元；所述污染土源传送单元的出料端与物理筛选单元的入料端连接；所述物理筛选单元的石块出料端与石块传送单元的入料端连接；所述物理筛选单元的泥土出料端通过下料器与微生物降解单元的入料端连接；所述微生物降解单元的出料端通过下料器与清洗沉淀单元的入料端连接；所述清洗沉淀单元的出料端通过下料器与脱水单元的入料端连接；所述脱水单元的出料端通过下料器与已修复土源传送单元的入料端连接。

进一步的，所述微生物降解单元包括微生物反应容器、营养液混合模块、进气模块和排气模块；所述营养液混合模块设置在微生物反应容器上方，营养液混合模块的出料端与微生物反应容器的进料端通过下料器连接，其连接处设有截流密封阀；所述进气模块设置在微生物反应容器的底部；所述排气模块设置在微生物反应容器侧壁上部；所述微生物反应容器内腔顶部设有温度传感器和二氧化碳含量检测器；所述进气模块的进气口处设有电热丝和进气风扇；所述温度传感器的信号输出端与电热丝控制器的信号输入端连接；所述二氧化碳含量检测器的信号输出端与进气风扇控制器的信号输入端连接。

进一步的，所述清洗沉淀单元包括液压电动吊钩模块、容器模块、搅拌模块和清洗液回收模块；所述清洗液回收模块和搅拌模块在容器模块内腔，并同轴心设置；所述清洗液回收模块漂浮在容器模块的内部液面上；所述搅拌模块固定设置在容器模块底部；所述液压电动吊钩模块设置在清洗液回收模块正上方。

进一步的，所述清洗液回收模块包括平衡模块、过滤模块和支撑模块；所述平衡模块、过滤模块和支撑模块依次从上至下同轴心设置，其轴心位置共同连接在滤盘轴上。

进一步的，所述过滤模块包括第一滤盘、第二层滤盘、第三滤盘和滤盘轴；所述第一滤盘、第二滤盘和第三滤盘为与容器模块上部内径相同的圆盘结构，并依次从下至上同轴心间距设置；在第一滤盘、第二滤盘和第三滤盘的轴心处，分别设有轴承孔，并分别与滤盘轴通过轴承连接；所述第一滤盘上均匀分布若干个倒圆台形通孔；所述第二滤盘的非圆心处设置第一局部滤网区，第一局部滤网区联通第二滤盘上下两侧；第二滤盘上表面垂直设有矩形第一扰动板，第一扰动板设置在与第一局部滤网区相对轴心的中心对称处；所述第一扰动板所在面与第二滤盘所在面的交线经过圆心；所述第三滤盘的非圆心处设置第二局部滤网区，第二局部滤网区联通第三滤盘上下两侧，并与第二滤盘上的第一扰动板对应设置；第三滤盘下表面垂直设有矩形第二扰动板，第二扰动板与第二滤盘上的第一局部滤网区对应设置；第三滤盘上设有若干吸水通道和硬质吸水管，若干所述吸水通道的入水孔设置在第三滤盘的上表面，吸水通道的出水端与硬质吸水管的入水端在第三滤盘内部连接；硬质吸水管出水端连接柔性吸水管入水端，柔性吸水管的出水端连接水泵，水泵出水端设置在容器模块外侧。

进一步的，所述平衡模块包括砝码盘和浮子；所述浮子底部与滤盘轴顶部固定连接；若干所述砝码盘均匀分布在若干吸水通道所在圆周的外侧，并在z轴方向高出浮子顶面，砝码盘通过砝码盘支撑与第三滤盘上表面固定连接。

进一步的，所述支撑模块包括支撑盘和支撑顶杆；所述支撑盘由若干个薄板直叶片圆周阵列构成，支撑盘上表面中部与滤盘轴底部固定连接；若干所述支撑弹簧的上端设置在若干个薄板直叶片下表面边缘处。

进一步的，所述液压电动吊钩模块包括电动吊钩液压缸、电动吊钩液压缸活塞杆、电动吊钩、挂环；所述电动吊钩液压缸竖直固定在浮子正上方；所述电动吊钩固定在电动吊钩液压缸活塞杆末端；挂环固定设置在浮子上表面；电动吊钩勾住挂环并带动清洗液回收模块同步上下位移。

进一步的，所述容器模块分为上下两部分，其上部为顶部开口的柱形结构，下部为倒锥形结构；容器模块上部侧壁设有入料口，底部设有出料口；所述容器模块的柱形结构内壁上设有五组z轴方向的导轨；所述五组导轨包括导轨一、导轨二、导轨三、导轨四和导轨五；所述第一滤盘的外圆周上固定的一个导轮设置在导轨一上；所述第二滤盘的外圆周上对称固定的一对导轮分别设置在导轨二和导轨三上；所述第三滤盘外圆周上对称固定的一对导轮分别设置在导轨四和导轨五上；所述导轨一为竖直向下的直线导轨；所述导轨二、导轨三、导轨四和导轨五为s形曲线导轨，其中导轨二和导轨三相对容器轴线中心对称；导轨四和导轨五相对容器轴线中心对称；导轨二和导轨四互为镜像导轨；所述曲线导轨所形成的曲线在平面上的正投影为正玄曲线。

进一步的，一种基于微生物降解的土壤修复系统的方法如下：

整体方法：污染土源传送单元将泥土传送并下料至物理筛选单元，物理筛选单元将石块和泥土分离，其中物理筛选单元中的石块从石块出料端下料至石块传送单元，物理筛选单元中的泥土从泥土出料端通过下料器下料至微生物降解单元；微生物降解单元对石油烃等污染物进行降解；微生物降解过程结束后通过下料器将降解后的泥土下料至清洗沉淀单元；清洗沉淀单元将土中残余的污染物分离至清洗液中，并且回收清洗液；清洗沉淀完成后通过下料器将沉淀在容器单元底部的泥土下料至脱水单元；脱水过程结束后，通过下料器将泥土下料至已修复土源传送单元；

所述微生物降解单元的具体方法为：

物理筛选单元中的泥土下料至营养液混合模块容器内，投放适量的微生物和营养液，启动营养液混合模块容器内的搅拌器，使其充分混合；混合过程结束后下料至微生物反应容器内腔，下料过程结束后关闭微生物反应容器进料口和出料口处的截流密封阀，进气风扇和电热丝根据温度传感器和二氧化碳含量检测器反馈的信号调整风量和发热功率；

所述清洗沉淀单元的具体方法为；

电动吊钩在电动吊钩液压缸的作用下勾住清洗液回收模块至于容器模块顶部；

下料器将微生物降解单元反应结束的泥土下料至清洗沉淀单元，然后向容器单元注水并投放清洗剂；

启动搅拌模块，使清洗液和土充分混合，搅拌过程结束后投放沉淀剂后静置，直至沉淀充分；

打开电动吊钩释放挂环，清洗液回收模块在自身重力作用下整体向下位移，清洗液回收模块的第二滤盘和第三滤盘分别沿着对应曲线导轨连续来回旋转并向下位移

清洗液回收模块在容器模块内部下降至液面，清洗液从三层滤盘的滤孔渗出，使第三滤盘上表面浸入液面以下，浮子在浮力作用下漂浮在液面之上。

第三滤盘上表面的入水孔连续吸走第三滤盘上方的清洗液，第二滤盘和第三滤盘随着液面连续降低，分别沿着对应曲线导轨连续来回旋转并向下位移，清洗液从第一滤盘上均匀分布的倒圆台形过滤孔中渗入第一滤盘和第二滤盘之间的过滤腔中，过滤腔在水压的作用下清洗液从第二滤盘的第一局部滤网区渗入到第二滤盘和第三滤盘之间的过滤腔中，第二滤盘和第三滤盘之间的过滤腔在第一扰动板和第二扰动板的作用下，清洗液持续抖动，实现第二滤盘和第三滤盘上的滤网不被土渣堵塞；最终清洗液在水压的作用下从第三滤盘上的第二局部滤网区渗出；直至支撑模块与容器底部沉淀物接触，支撑模块与容器底部沉淀物接触后使清洗液回收模块整体所受浮力增大，清洗液回收模块停止向下运动。

启动电动吊钩液压缸并驱动电动吊钩向下位移，使电动吊钩勾住挂环；

电动吊钩液压缸驱动电动吊钩向上位移，使清洗液回收模块至于容器模块顶部；

启动下料器，将沉淀后的土下料至脱水单元。

有益效果：本发明的有益效果如下：

1)采用微生物降解和化学清洗结合的方式，土壤修复更彻底，并且有效减少二次污染；

2)清洗液回收模块回收过程保证了滤网区水流的扰动，解决了滤网容易堵塞的问题；

3)清洗液回收模块有效抑制了对底部沉淀物的扰动，使回收到的清洗液不含泥土杂质。

附图说明

附图1为土壤修复系统整体方案图；

附图2为微生物降解单元原理图；

附图3为清洗沉淀单元内部结构A向剖视图；

附图4为清洗沉淀单元内部结构B向剖视图；

附图5为清洗沉淀单元俯视图；

附图6为清洗液回收模块结构视图；

附图7为第一滤盘示意图；

附图8为第二滤盘示意图；

附图9为第三滤盘示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1所示一种基于微生物降解的土壤修复系统，包括污染源土壤传送单元1、物理筛选单元2、石块传送单元4、微生物降解单元5、清洗沉淀单元6、脱水单元7和已修复土源传送单元9；所述污染土源传送单元1的出料端与物理筛选单元2的入料端连接；所述物理筛选单元2的石块出料端与石块传送单元4的入料端连接；所述物理筛选单元2的泥土出料端通过下料器与微生物降解单元5的入料端连接；所述微生物降解单元5的出料端通过下料器与清洗沉淀单元6的入料端连接；所述清洗沉淀单元6的出料端通过下料器与脱水单元7的入料端连接；所述脱水单元7的出料端通过下料器与已修复土源传送单元9的入料端连接。

如附图2所示，微生物降解单元5包括微生物反应容器46、营养液混合模块3、进气模块和排气模块；所述营养液混合模块3设置在微生物反应容器46上方，营养液混合模块3的出料端与微生物反应容器46的进料端通过下料器连接，其连接处设有截流密封阀；所述进气模块设置在微生物反应容器46的底部；所述排气模块设置在微生物反应容器46侧壁上部；所述微生物反应容器46内腔顶部设有温度传感器和二氧化碳含量检测器；所述进气模块的进气口处设有电热丝47和进气风扇48；所述温度传感器的信号输出端与电热丝47控制器的信号输入端连接；所述二氧化碳含量检测器的信号输出端与进气风扇48控制器的信号输入端连接。

如附图3、4或5所示，清洗沉淀单元2包括液压电动吊钩模块、容器模块16、搅拌模块14和清洗液回收模块；所述清洗液回收模块和搅拌模块14在容器模块内腔，并同轴心设置；所述清洗液回收模块漂浮在容器模块16的内部液面上；所述搅拌模块14固定设置在容器模块16底部；所述液压电动吊钩模块设置在清洗液回收模块正上方。

如附图6所示，清洗液回收模块包括平衡模块、过滤模块和支撑模块；所述平衡模块、过滤模块和支撑模块依次从上至下同轴心设置，其轴心位置共同连接在滤盘轴上。

如附图6、7、8或9所示过滤模块包括第一滤盘24、第二层滤盘23、第三滤盘22和滤盘轴；所述第一滤盘24、第二滤盘23和第三滤盘22为与容器模块16上部内径相同的圆盘结构，并依次从下至上同轴心间距设置；在第一滤盘24、第二滤盘23和第三滤盘22的轴心处，分别设有轴承孔，并分别与滤盘轴通过轴承连接；所述第一滤盘24上均匀分布若干个倒圆台形通孔；所述第二滤盘23的非圆心处设置第一局部滤网区32，第一局部滤网区32联通第二滤盘23上下两侧；第二滤盘23上表面垂直设有矩形第一扰动板34，第一扰动板34设置在与第一局部滤网区32相对轴心的中心对称处；所述第一扰动板34所在面与第二滤盘23所在面的交线经过圆心；所述第三滤盘22的非圆心处设置第二局部滤网区36，第二局部滤网区36联通第三滤盘22上下两侧，并与第二滤盘23上的第一扰动板34对应设置；第三滤盘22下表面垂直设有矩形第二扰动板35，第二扰动板35与第二滤盘23上的第一局部滤网区32对应设置；第三滤盘22上设有若干吸水通道21和硬质吸水管18，若干所述吸水通道21的入水孔设置在第三滤盘22的上表面，吸水通道21的出水端与硬质吸水管18的入水端在第三滤盘22内部连接；硬质吸水管18出水端连接柔性吸水管入水端，柔性吸水管的出水端连接水泵，水泵出水端设置在容器模块16外侧。

如附图6所示平衡模块包括砝码盘17和浮子19；所述浮子19底部与滤盘轴顶部固定连接；若干所述砝码盘17均匀分布在若干吸水通道21所在圆周的外侧，并在z轴方向高出浮子19顶面，砝码盘17通过砝码盘支撑45与第三滤盘22上表面固定连接。

如附图6所示支撑模块包括支撑盘和支撑顶杆；所述支撑盘25由若干个薄板直叶片圆周阵列构成，支撑盘25上表面中部与滤盘轴底部固定连接；若干所述支撑弹簧26的上端设置在若干个薄板直叶片下表面边缘处。

如附图3、4和5所示液压电动吊钩模块包括电动吊钩液压缸11、电动吊钩液压缸活塞杆12、电动吊钩13、挂环20；所述电动吊钩液压缸11竖直固定在浮子正上方；所述电动吊钩13固定在电动吊钩液压缸活塞杆12末端；挂环20固定设置在浮子上表面；电动吊钩13勾住挂环20并带动清洗液回收模块同步上下位移。

如附图3、4和5所示容器模块16分为上下两部分，其上部为顶部开口的柱形结构，下部为倒锥形结构；容器模块16上部侧壁设有入料口，底部设有出料口；容器模块16的柱形结构内壁上设有五组z轴方向的导轨；所述五组导轨包括导轨一29、导轨二27、导轨三30、导轨四31和导轨五28；所述第一滤盘24的外圆周上固定的一个导轮设置在导轨一29上；所述第二滤盘23的外圆周上对称固定的一对导轮分别设置在导轨二27和导轨三30上；所述第三滤盘22外圆周上对称固定的一对导轮分别设置在导轨四31和导轨五28上；所述导轨一29为竖直向下的直线导轨；所述导轨二27、导轨三30、导轨四31和导轨五28为s形曲线导轨，其中导轨二27和导轨三30相对容器轴线中心对称；导轨四31和导轨五28相对容器轴线中心对称；导轨二27和导轨四31互为镜像导轨；所述曲线导轨所形成的曲线在平面上的正投影为正玄曲线，图中38、37和40为导轮。

如附图1所示，一种基于微生物降解的土壤修复系统的方法，其特征在于

整体方法：污染土源传送单元1将泥土传送并下料至物理筛选单元2，物理筛选单元2将石块和泥土分离，其中物理筛选单元2中的石块从石块出料端下料至石块传送单元4，物理筛选单元2中的泥土从泥土出料端通过下料器下料至微生物降解单元5；微生物降解单元5对石油烃等污染物进行降解；微生物降解过程结束后通过下料器将降解后的泥土下料至清洗沉淀单元6；清洗沉淀单元6将土中残余的污染物分离至清洗液中，并且回收清洗液；清洗沉淀完成后通过下料器将沉淀在容器单元16底部的泥土下料至脱水单元7；脱水过程结束后，通过下料器将泥土下料至已修复土源传送单元9；

如附图2所示，所述微生物降解单元的具体方法为：

物理筛选单元2中的泥土下料至营养液混合模块3容器内，投放适量的微生物和营养液，启动营养液混合模块3容器内的搅拌器，使其充分混合；混合过程结束后下料至微生物反应容器46内腔，下料过程结束后关闭微生物反应容器46进料口和出料口处的截流密封阀，进气风扇48和电热丝47根据温度传感器和二氧化碳含量检测器反馈的信号调整风量和发热功率；

如图3、4、5、6、7、8或9所述清洗沉淀单元的具体方法为；

a)电动吊钩13在电动吊钩液压缸11的作用下勾住清洗液回收模块至于容器模块顶部；

b)下料器5将微生物降解单元5反应结束的泥土下料至清洗沉淀单元2，然后向容器单元注水并投放清洗剂；

c)启动搅拌模块14，使清洗液和土充分混合，搅拌过程结束后投放沉淀剂后静置，直至沉淀充分；

d)打开电动吊钩13释放挂环20，清洗液回收模块在自身重力作用下整体向下位移，清洗液回收模块的第二滤盘23和第三滤盘22分别沿着对应曲线导轨连续来回旋转并向下位移

e)清洗液回收模块在容器模块16内部下降至液面，清洗液从三层滤盘的滤孔渗出，使第三滤盘22上表面浸入液面以下，浮子在浮力作用下漂浮在液面之上。

f)第三滤盘22上表面的入水孔连续吸走第三滤盘22上方的清洗液，第二滤盘23和第三滤盘22随着液面连续降低，分别沿着对应曲线导轨连续来回旋转并向下位移，清洗液从第一滤盘24上均匀分布的倒圆台形过滤孔中渗入第一滤盘24和第二滤盘23之间的过滤腔中，过滤腔在水压的作用下清洗液从第二滤盘23的第一局部滤网区32渗入到第二滤盘23和第三滤盘22之间的过滤腔中，第二滤盘23和第三滤盘22之间的过滤腔在第一扰动板35和第二扰动板34的作用下，清洗液持续抖动，实现第二滤盘23和第三滤盘22上的滤网不被土渣堵塞；最终清洗液在水压的作用下从第三滤盘22上的第二局部滤网区36渗出；直至支撑模块与容器底部沉淀物接触，支撑模块与容器底部沉淀物接触后使清洗液回收模块整体所受浮力增大，清洗液回收模块停止向下运动。

g)启动电动吊钩液压缸11并驱动电动吊钩13向下位移，使电动吊钩13勾住挂环20；

h)电动吊钩液压缸11驱动电动吊钩13向上位移，使清洗液回收模块至于容器模块顶部；

i)启动下料器，将沉淀后的土下料至脱水单元7。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。