一种用于治理石油污染土壤的微生物修复设备及方法与流程

本发明涉及石油污染治理和修复技术领域，具体为一种用于治理石油污染土壤的微生物修复设备及方法。

背景技术：

日常生活的各个领域。石油的主要成分有烷烃、环烷烃、芳香烃以及沥青和胶质等。随着石油开采量和使用量的飞速增加，大量的石油及其各种产品作为污染物进入土壤、空气和地下水，给生态环境和人类健康带来严重危害。

土壤石油污染的隐弊性大、潜伏期长、涉及面广、治理困难，其危害日益凸现，已成为当今社会不容忽视的环境问题。石油污染土壤修复治理方法可分为物理法、化学法和生物法三种，其中，生物修复技术，尤其是微生物修复技术具备处理费用低、无二次污染和可原位处理的优点，被认为是针对油污土壤治理具有广阔应用前景的修复技术。

现有的微生物修复设备存在以下几种弊端：1由于大多修复设备的进料口在上方，在上料时，需要人工往复送料或采用外界独立的送料设备，前者提高了劳动强度，降低工作效率，后者增加了使用成本；2在向内添加添加剂时，无法进行自动化控制添加量和添加时间，使用较为麻烦；3降解效率慢，且修复后土壤出料速度慢，影响修复的效率。为此，我们提出一种用于治理石油污染土壤的微生物修复设备及方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于治理石油污染土壤的微生物修复设备及方法，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：一种用于治理石油污染土壤的微生物修复设备，包括底座，所述底座顶部固定设置有底部为中空的修复外筒，所述修复外筒顶部中央固定设置有相连通的延伸斗，所述修复外筒左右侧外壁顶部和底座左右侧外壁均焊接有支撑架，且左右侧两组支撑架外侧对称固定倾斜设置有结构相同的输料结构，且输料结构与延伸斗相配合，所述延伸斗顶部且位于两组输料结构之间的位置固定设置有自动添剂机构，所述修复外筒内活动设置有顶部和底部均为中空的修复内筒，所述修复内筒外壁顶部和底部均设置有大轴承，且大轴承外壁与修复外筒内壁固定，所述自动添剂机构底部设置有传料柱机构，且传料柱机构底部延伸至修复内筒内腔靠下的位置，所述修复外筒内壁环形阵列设置有多组加热元件，且加热元件位于两组大轴承之间，所述修复外筒左侧外壁底部一体成型设置有镶块，且镶块顶部固定设置有驱动电机二，所述驱动电机二输出端贯穿镶块并固定套设有主动齿轮，所述修复外筒左侧外壁底部设置有与主动齿轮匹配的活动通口，所述修复内筒外壁底部固定套设有与主动齿轮啮合的从动齿轮，且从动齿轮位于底部大轴承的下方，所述底座顶部开设有与修复内筒相连通的出料通口，所述出料通口内设置有与修复内筒底部贴合的挡板机构，所述底座顶部且位于左侧输料结构和主动齿轮之间的位置设置有plc控制器。

进一步地，所述输料结构包括固定在两组支撑架外侧的输料壳，所述输料壳远离修复外筒的一侧下方设置有相连通的进料斗，所述输料壳顶部固定设置有保护壳，且保护壳内固定设置有驱动电机一，所述驱动电机一输出端贯穿保护壳底部和输料壳顶部并与螺旋提料杆顶端固定连接，所述螺旋提料杆底端延伸至输料壳内腔底部，所述输料壳靠近修复外筒的一侧上方设置有相连通的导料管，且导料管底部贯穿延伸斗顶部，所述导料管内设置有电磁阀一。

进一步地，所述自动添剂机构包括固定在延伸斗顶部的安装壳，所述安装壳底部内壁中部固定设置有空心连接盒，所述安装壳顶部内壁固定设置有三组储剂壳，三组所述储剂壳顶部均设置有相连通的加剂管，且加剂管顶部贯穿安装壳顶部，三组所述储剂壳内均设置有液位传感器，三组所述储剂壳底部均通过输剂管与空心连接盒顶部相连通，三组所述输剂管内均设置有电磁阀二，所述安装壳底部内壁左侧固定设置有鼓风机，所述鼓风机输出端设置有出风管，且出风管另一端与空心连接盒左侧连通，所述鼓风机输入端设置有进风管，且进风管另一端贯穿空心连接盒左侧，进风管内设置有过滤层。

进一步地，所述传料柱机构包括固定设置在空心连接盒底部中央的传料柱，所述传料柱与空心连接盒相连通，所述传料柱底部依次贯穿安装壳底部和延伸斗顶部并延伸至修复内筒内腔底部，所述传料柱外壁从上至下环形阵列设置有多组相连通的喷嘴。

进一步地，所述挡板机构包括贴合在修复内筒底部的挡板，所述挡板顶部中央开设有凹槽，且凹槽内固定设置有相匹配的温度传感器，所述温度传感器位于修复内筒内，所述挡板底部左侧一体成型设置有凸块，所述挡板底部且位于凸块右方的位置固定设置有齿条，所述出料通口右侧内壁且位于挡板下方的位置固定设置有u形安装座，且u形安装座内通过转轴转动设置有与齿条啮合的齿轮，转轴前端贯穿u形安装座的前侧并与微型伺服电机输出端连接，且微型伺服电机固定在u形安装座的前侧，所述出料通口右侧内壁开设有与挡板配合的延伸槽。

进一步地，所述修复内筒圆周外壁设置有多组导热翅片，多组所述导热翅片均沿修复内筒外壁呈螺旋状安装，多组导热翅片均位于两组大轴承之间，所述修复内筒圆周内壁设置有多组混合支杆。

一种用于治理石油污染土壤的微生物修复设备的方法：

s1：通过三组加剂管分别向三组储剂壳内添加营养液(由氯化铵溶液和磷酸二氢钾溶液按照1:1的比例混合而成，其中氯化铵溶液的质量百分比浓度为2％～4％，磷酸二氢钾溶液的质量百分比浓度为1％～2％)、微生物菌剂和适量的水，并通过plc控制器设定每种添加剂的添加量和添加时间；

s2：采集石油污染的油污土壤并测定含油率，另取未污染的土壤，将采集的油污土壤按比例投入右侧的进料斗，将未污染土壤按比例投入左侧的进料斗，并启动左右侧的驱动电机一，驱动电机一带动螺旋提料杆，打开电磁阀一，进而使右侧的输料壳内的油污土壤向上并通过右侧导料管进入延伸斗最后进入修复内筒内，使左侧的输料壳内的未污染土壤向上并通过左侧导料管进入延伸斗最后进入修复内筒内与内部的油污土壤混合，得到含油率为8％～12％的待处理油污土壤；

s3：待修复内筒内有一定量的待处理油污土壤时，驱动驱动电机二，进而驱动电机二驱动主动齿轮，主动齿轮和从动齿轮的配合使修复内筒在修复外筒内发生转动，通过混合支杆使内部的油污土壤和未污染土壤混合，同时打开鼓风机，鼓风机将外界的空气注入空心连接盒，再进入传料柱最后通过喷嘴喷出，使土壤中的微生物进行快速生长；

s4：在注气一段时间后，关闭鼓风机，当到达微生物菌剂的添加时间时，盛装有微生物菌剂的储剂壳底部的输剂管内的电磁阀二打开，进而使微生物菌剂进入空心连接盒，再进入传料柱最后通过喷嘴喷出，微生物菌剂添加标准为：使每克油污土壤中菌体数量达到个，添加量由液位传感器提供的液位差来计算，一旦达到添加量，系统自动关闭电磁阀二，同理到达营养液和水的添加时间时，相对应的储剂壳底部的输剂管内的电磁阀二打开，使营养液或水进入空心连接盒，再进入传料柱最后通过喷嘴喷出，一旦达到添加量，系统自动关闭电磁阀二，营养液的添加量为8l～10l，适量的水保持待处理油污土壤的含水率为45％～50％；

s5:在处理时，通过温度传感器实时感应内部土壤的温度，若土壤温度低于15℃，开启加热元件，随着修复内筒转动其外壁螺旋状安装的多组导热翅片吸收加热元件产生的热量均匀传递给修复内筒内部的土壤，通过温度传感器实时感应内部土壤的温度，若土壤温度超过20℃，则关闭加热元件，停止加热补温；

s6:每隔2天～3天检测一次待处理油污土壤中石油污染物的含量，处理过程持续55天～65天；

s7:经过步骤s1-s6，修复过程结束，驱动微型伺服电机带动齿轮，通过齿轮带动齿条带动挡板向右侧移动进入延伸槽，进而使修复后的土壤全部由修复内筒底部的出料通口排出，完成修复。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明设置有输料结构，将采集的油污土壤按比例投入右侧的进料斗，将未污染土壤按比例投入左侧的进料斗，并启动左右侧的驱动电机一，驱动电机一带动螺旋提料杆，进而使右侧的输料壳内的油污土壤向上并通过右侧导料管进入延伸斗最后进入修复内筒内，使左侧的输料壳内的未污染土壤向上并通过左侧导料管进入延伸斗最后进入修复内筒内与内部的油污土壤混合，提高工作效率，降低人工劳动力，同时使用成本低；

2)本发明设置有通过plc控制器设定每种添加剂的添加量和添加时间，当到达对应的添加剂的添加时间时，盛装有对应的添加剂的储剂壳底部的输剂管内的电磁阀二打开，进而使对应的添加剂进入空心连接盒，再进入传料柱最后通过喷嘴喷出，添加量由液位传感器提供的液位差来计算，一旦达到添加量，系统自动关闭电磁阀二，实现自动化控制添加量和添加时间，进一步降低人工劳动力的同时提高土壤修复质量和效率；

3)本发明驱动电机二驱动主动齿轮，主动齿轮和从动齿轮的配合使修复内筒在修复外筒内发生转动，通过混合支杆使内部的油污土壤和未污染土壤混合，提高土壤与添加剂混合均匀度，设置有鼓风机，鼓风机将外界的空气注入空心连接盒，再进入传料柱最后通过喷嘴喷出，使土壤中的微生物进行快速生长，设置有温度传感器、加热元件和导热翅片，可实现对修复内筒内的均匀加热补温，提高修复质量，设置有挡板机构，使修复后的土壤全部由修复内筒底部的出料通口排出，出料速度快，提高修复的效率。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明输料结构结构示意图；

图3为本发明自动添剂机构结构剖视图；

图4为本发明挡板机构结构示意图。

图中：1、底座；2、修复外筒；3、输料结构；31、输料壳；32、进料斗；33、螺旋提料杆；34、保护壳；35、驱动电机一；36、导料管；37、电磁阀一；4、延伸斗；5、自动添剂机构；51、安装壳；52、空心连接盒；53、储剂壳；54、加剂管；55、输剂管；56、液位传感器；57、电磁阀二；58、鼓风机；6、传料柱机构；61、传料柱；62、喷嘴；7、修复内筒；71、导热翅片；72、混合支杆；8、加热元件；9、驱动电机二；10、主动齿轮；11、出料通口；12、挡板机构；121、挡板；122、温度传感器；123、凸块；124、齿条；125、u形安装座；126、齿轮；13、plc控制器。

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1-4，本发明提供一种技术方案：一种用于治理石油污染土壤的微生物修复设备，请参阅图1，包括底座1，底座1底部带有支撑脚或移动轮等，可灵活选用，在此不另作详述，底座1顶部固定设置有底部为中空的修复外筒2，修复外筒2可采用螺栓固定在底座1顶部，修复外筒2顶部中央固定设置有相连通的延伸斗4，延伸斗4顶部为封闭，使土壤更好的进入修复内筒7内，实际情况中，延伸斗4左侧还设置有连通的通口，通口内设置泄压阀；

请参阅图1，修复外筒2左右侧外壁顶部和底座1左右侧外壁均焊接有支撑架，支撑架用于支撑和安装结构，且左右侧两组支撑架外侧对称固定倾斜设置有结构相同的输料结构3，输料结构3方便将油污土壤和未污染土壤送至修复内筒7内，且输料结构3与延伸斗4相配合；

请参阅图1，延伸斗4顶部且位于两组输料结构3之间的位置固定设置有自动添剂机构5，自动添剂机构5实现添加剂的添加控制；

请参阅图1，修复外筒2内活动设置有顶部和底部均为中空的修复内筒7，修复内筒7的底部延伸至出料通口11内顶部，修复内筒7外壁顶部和底部均设置有大轴承，且大轴承外壁与修复外筒2内壁固定，大轴承保证修复内筒7可转动的同时避免修复内筒7上下移动，修复内筒7的顶部可设置多组滚珠与修复外筒2内壁顶部的环形滚珠槽进行配合，降低修复内筒7与修复外筒2的接触磨损，自动添剂机构5底部设置有传料柱机构6，且传料柱机构6底部延伸至修复内筒7内腔靠下的位置，传料柱机构6实现空气和添加剂的添加；

请参阅图1，修复外筒2内壁环形阵列设置有多组加热元件8，且加热元件8位于两组大轴承之间，加热元件8包括电加热棒、电加热板或电加热网等，实现对土壤的加热补温，这些加热元件8在本领域中应用广泛，本领域技术人员可灵活选用，在此不另作详述；

请参阅图1，修复外筒2左侧外壁底部一体成型设置有镶块，镶块起到支撑和安装结构的作用，且镶块顶部固定设置有驱动电机二9，驱动电机二9输出端贯穿镶块并固定套设有主动齿轮10，主动齿轮10处于镶块下方，修复外筒2左侧外壁底部设置有与主动齿轮10匹配的活动通口，活动通口方便主动齿轮10带动从动齿轮，修复内筒7外壁底部固定套设有与主动齿轮10啮合的从动齿轮，且从动齿轮位于底部大轴承的下方；

请参阅图1，底座1顶部开设有与修复内筒7相连通的出料通口11，出料通口11底部贯穿底座1底部，出料通口11方便修复内筒7内的土壤出料，出料通口11内设置有与修复内筒7底部贴合的挡板机构12，挡板机构12实现出料的遮挡和打开，修复内筒7底部可设置耐磨密封圈，耐磨密封圈可采用聚乙烯材料制成，降低修复内筒7与挡板121的接触磨损；

请参阅图1，底座1顶部且位于左侧输料结构3和主动齿轮10之间的位置设置有plc控制器13，本发明中的电器元件均通过导线与外部电源连接，且本发明中的电器元件均通过plc控制器13进行控制，plc控制器13型号可采用型号为xm-i13，可设定参考温度，当温度传感器122检测的土壤温度低于15℃，开启加热元件8，土壤温度超过20℃，则关闭加热元件8，还可设置每种添加剂的添加量和添加时间和液位传感器56的配合来控制三组输剂管55内的电磁阀二57启闭等。

如图1和图2所示：输料结构3包括固定在两组支撑架外侧的输料壳31，输料壳31竖截面为矩形，输料壳31远离修复外筒2的一侧下方设置有相连通的进料斗32，进料斗32使土壤进入输料壳31，进料斗32远离输料壳31的一侧带有壳盖，输料壳31顶部固定设置有保护壳34，保护壳34用于保护和安装结构，其一侧带有壳盖，方便维护内部驱动电机一35，且保护壳34内固定设置有驱动电机一35，驱动电机一35用于驱动螺旋提料杆33转动，驱动电机一35输出端贯穿保护壳34底部和输料壳31顶部并与螺旋提料杆33顶端固定连接，螺旋提料杆33底端延伸至输料壳31内腔底部，螺旋提料杆33将土壤向上提升，输料壳31靠近修复外筒2的一侧上方设置有相连通的导料管36，且导料管36底部贯穿延伸斗4顶部，导料管36与延伸斗4内腔相连通，导料管36内设置有电磁阀一37，导料管36使土壤进入延伸斗4，再进入修复内筒7；

如图3所示：自动添剂机构5包括固定在延伸斗4顶部的安装壳51，安装壳51起到支撑和安装结构的作用，安装壳51底部内壁中部固定设置有空心连接盒52，空心连接盒52起到分流的作用，安装壳51顶部内壁固定设置有三组储剂壳53，三组储剂壳53分别用于储放营养液(由氯化铵溶液和磷酸二氢钾溶液按照1:1的比例混合而成，其中氯化铵溶液的质量百分比浓度为2％～4％，磷酸二氢钾溶液的质量百分比浓度为1％～2％)、微生物菌剂和适量的水，三组储剂壳53顶部均设置有相连通的加剂管54，加剂管54方便向储剂壳53内添加，加剂管54内还带有控制阀，且加剂管54顶部贯穿安装壳51顶部，三组储剂壳53内均设置有液位传感器56，液位传感器56型号为ee-spx613，当然，并不限于该型号，具体由什么型号可根据实际需要而定，三组储剂壳53底部均通过输剂管55与空心连接盒52顶部相连通，输剂管55内可设置单向阀，使鼓风机58输入的空气不会进入，三组输剂管55内均设置有电磁阀二57，电磁阀二57控制添加剂输入的启闭，安装壳51底部内壁左侧固定设置有鼓风机58，鼓风机58使外界的空气进入，鼓风机58输出端设置有出风管，且出风管另一端与空心连接盒52左侧连通，出风管内可设置单向阀，使添加剂不会进入，鼓风机58输入端设置有进风管，且进风管另一端贯穿空心连接盒52左侧，进风管内设置有过滤层，过滤层对从进入进风管进入的空气进行过滤，过滤层在本领域中应用广泛，本领域技术人员可灵活选用，在此不另作详述；

如图1所示：传料柱机构6包括固定设置在空心连接盒52底部中央的传料柱61，传料柱61与空心连接盒52相连通，传料柱61使空心连接盒52内的添加剂或空气进入，传料柱61底部依次贯穿安装壳51底部和延伸斗4顶部并延伸至修复内筒7内腔底部，用于使添加剂或空气进入修复内筒7内的土壤内部，传料柱61外壁从上至下环形阵列设置有多组相连通的喷嘴62，喷嘴62使空气或添加剂进入修复内筒7内的土壤；

如图4所示：挡板机构12包括贴合在修复内筒7底部的挡板121，挡板121在正常使用时用于封闭修复内筒7底部，使修复内筒7内的土壤不会出料，挡板121顶部中央开设有凹槽，且凹槽内固定设置有相匹配的温度传感器122，温度传感器122用于检测修复内筒7内的土壤温度，进而方便确定是否需要进行加热补温，温度传感器122型号可采用为bcc034a，当然，并不限于该型号，具体由什么型号可根据实际需要而定，温度传感器122的顶部与挡板121位于同一平面，使其不干涉挡板121移动，温度传感器122位于修复内筒7内，挡板121底部左侧一体成型设置有凸块123，凸块123避免挡板121脱离齿轮126，挡板121底部且位于凸块123右方的位置固定设置有齿条124，齿条124用于与齿轮126配合，出料通口11右侧内壁且位于挡板121下方的位置固定设置有u形安装座125，u形安装座125起到支撑和安装结构的作用，且u形安装座125内通过转轴转动设置有与齿条124啮合的齿轮126，转轴前端贯穿u形安装座125的前侧并与微型伺服电机输出端连接，微型伺服电机驱动转轴进而使齿轮126转动，且微型伺服电机固定在u形安装座125的前侧，出料通口11右侧内壁开设有与挡板121配合的延伸槽，方便挡板121向右侧移动，为了使挡板121准确的进入延伸槽，挡板121顶部右端可设置滑块，延伸槽顶部内壁设置与滑块匹配的横向滑槽；

如图1所示：修复内筒7圆周外壁设置有多组导热翅片71，导热翅片71材料为导热性能良好的材料，例如铜、铝等金属材料，为了进一步提高导热翅片71对修复内筒7的导热性能，修复内筒7也可采用导热性能好且耐腐蚀性能高的材料制成，根据实际情况进行选择，在此不另作详述，多组导热翅片71均沿修复内筒7外壁呈螺旋状安装，呈螺旋状安装方便将加热元件8产生的热量均匀传递给修复内筒7内部的土壤，实现均匀加热补温，多组导热翅片71均位于两组大轴承之间，修复内筒7圆周内壁设置有多组混合支杆72，混合支杆72在修复内筒7转动时对土壤起到一定的搅拌作用，混合支杆72与喷嘴62相错开，避免相互干涉。

一种用于治理石油污染土壤的微生物修复设备的方法：

s1：通过三组加剂管54分别向三组储剂壳53内添加营养液(由氯化铵溶液和磷酸二氢钾溶液按照1:1的比例混合而成，其中氯化铵溶液的质量百分比浓度为2％～4％，磷酸二氢钾溶液的质量百分比浓度为1％～2％)、微生物菌剂和适量的水，并通过plc控制器13设定每种添加剂的添加量和添加时间；

s2：采集石油污染的油污土壤并测定含油率，另取未污染的土壤，将采集的油污土壤按比例投入右侧的进料斗32，将未污染土壤按比例投入左侧的进料斗32，并启动左右侧的驱动电机一35，驱动电机一35带动螺旋提料杆33，打开电磁阀一37，进而使右侧的输料壳31内的油污土壤向上并通过右侧导料管36进入延伸斗4最后进入修复内筒7内，使左侧的输料壳31内的未污染土壤向上并通过左侧导料管36进入延伸斗4最后进入修复内筒7内与内部的油污土壤混合，得到含油率为8％～12％的待处理油污土壤；

s3：待修复内筒7内有一定量的待处理油污土壤时，驱动驱动电机二9，进而驱动电机二9驱动主动齿轮10，主动齿轮10和从动齿轮的配合使修复内筒7在修复外筒2内发生转动，通过混合支杆72使内部的油污土壤和未污染土壤混合，通过固定刮板63使土壤不会黏附在修复内筒7内壁，同时打开鼓风机58，鼓风机58将外界的空气注入空心连接盒52，再进入传料柱61最后通过喷嘴62喷出，使土壤中的微生物进行快速生长；

s4：在注气一段时间后，关闭鼓风机58，当到达微生物菌剂的添加时间时，盛装有微生物菌剂的储剂壳53底部的输剂管55内的电磁阀二57打开，进而使微生物菌剂进入空心连接盒52，再进入传料柱61最后通过喷嘴62喷出，微生物菌剂添加标准为：使每克油污土壤中菌体数量达到107个，添加量由液位传感器56提供的液位差来计算，一旦达到添加量，系统自动关闭电磁阀二57，同理到达营养液和水的添加时间时，相对应的储剂壳53底部的输剂管55内的电磁阀二57打开，使营养液或水进入空心连接盒52，再进入传料柱61最后通过喷嘴62喷出，一旦达到添加量，系统自动关闭电磁阀二57，营养液的添加量为8l～10l，适量的水保持待处理油污土壤的含水率为45％～50％；

s5:在处理时，通过温度传感器122实时感应内部土壤的温度，若土壤温度低于15℃，开启加热元件8，随着修复内筒7转动其外壁螺旋状安装的多组导热翅片71吸收加热元件8产生的热量均匀传递给修复内筒7内部的土壤，通过温度传感器122实时感应内部土壤的温度，若土壤温度超过20℃，则关闭加热元件8，停止加热补温；

s6:每隔2天～3天检测一次待处理油污土壤中石油污染物的含量，处理过程持续55天～65天；

s7:经过步骤s1-s6，修复过程结束，驱动微型伺服电机带动齿轮126，通过齿轮126带动齿条124带动挡板121向右侧移动进入延伸槽，进而使修复后的土壤全部由修复内筒7底部的出料通口11排出，完成修复。

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。