一种污染土壤原位修复系统的制作方法

1.本技术涉及土壤修复技术领域，尤其涉及一种污染土壤原位修复系统。


背景技术：

2.土壤修复是指将土壤中的污染物通过物理、化学或生物的方法将其转移、吸收、降解和转化，并使其浓度降低到一定范围内，或者是将有毒有害的污染物去除或降低其毒性的一种技术手段。
3.按照污染物处理地点的不同，土壤修复可分为原位和异位修复。原位修复是指就在场地原地处理污染物质，不用进行大规模土壤开挖工程。目前在进行原位修复过程中采用原位搅喷机对土壤进行高压旋喷与搅拌。
4.在实现上述对土壤进行修复的过程中，至少存在如下问题：在对土壤搅拌过程中，搅拌力矩较大，易扭断钻杆与搅拌叶。


技术实现要素：

5.本技术的实施例提供一种污染土壤原位修复系统，用于解决在对土壤搅拌过程中，搅拌力矩较大，易扭断钻杆与搅拌叶的问题。
6.为达到上述目的，本技术的实施例采用如下技术方案：
7.第一方面，本技术实施例提供了一种污染土壤原位修复系统。该污染土壤原位修复系统包括钻杆、驱动机构、至少一个伸缩机构、搅拌组件、喷嘴、输药组件、固定座与提升机构。钻杆具有开口的中空腔体。驱动机构安装于钻杆上，用于驱动钻杆轴向转动。至少一个伸缩机构安装于钻杆内。搅拌组件的一端穿过钻杆与伸缩机构的一端相连接，伸缩机构用于控制搅拌组件的另一端伸出和伸入钻杆。喷嘴安装于钻杆上，一端位于钻杆外，另一端位于钻杆内。输药组件的一端与喷嘴位于钻杆内的一端相连通。钻杆穿设于固定座上且相对固定座滑动。以及提升机构安装于固定座上，钻杆的一端与提升机构相连接，提升机构用于升降钻杆。
8.本技术实施例提供的一种污染土壤原位修复系统。在需要对污染土壤进行修复时。首先将固定座置于地面上。通过提升机构将钻杆下降至污染土壤地面上。此时通过伸缩机构控制搅拌组件伸入钻杆中。接着开启驱动机构，从而钻杆轴向转动并向污染土壤中钻进，钻杆并不断的下降。当喷嘴在污染土壤中时，开启输药组件向喷嘴提供药剂并喷出至污染土壤中，以对污染土壤进行药剂修复，并对污染土壤进行高压射切割。当钻杆钻至至最大深度时，通过提升机构将钻杆不断提升。以及通过伸缩机构控制搅拌组件伸出钻杆，并关闭输药组件向喷嘴提供药剂。通过钻杆的转动带动搅拌组件的转动，这样一来，搅拌组件对经过药剂高压射流切割后的污染土壤进行二次混拌。由于先通过药剂进行旋喷处理污染土壤，使污染土壤在旋喷过程中软化，从而污染土壤对搅拌组件与钻杆的搅拌力矩降低，避免了在对土壤搅拌过程中，搅拌力矩较大，易扭断钻杆与搅拌组件的问题。
9.可选地，伸缩机构包括伸缩杆与压力缸。伸缩杆的一端与搅拌组件位于钻杆内的
一端相连接，伸缩杆的另一端设置于压力缸内。
10.可选地，搅拌组件包括搅拌叶片与封堵件。搅拌叶片的一端与伸缩杆靠近搅拌叶片的一端相连接。搅拌叶片的另一端与封堵件相连接，封堵件用于封堵搅拌叶片与钻杆之间的间隙以限制土壤进入钻杆内。
11.可选地，钻杆包括第一筒体段、第二筒体段与钻头。喷嘴安装于第一筒体段上。第二筒体段的一端与第一筒体段的一端相连通。伸缩机构安装于第二筒体段内。以及钻头安装于第二筒体段的另一端。
12.可选地，第一筒体段的直径小于第二筒体段的直径。
13.可选地，第一筒体段与第二筒体段的连接处外表面呈弧形过渡。
14.可选地，驱动机构包括支撑板、减速机与马达。支撑板与第一筒体段转动连接。减速机安装于支撑板上，减速机的输出轴与第一筒体段传动连接。以及马达安装于支撑板上，马达与减速机位于支撑板同一端面上，马达的动力输出轴与减速机传动连接。
15.可选地，驱动机构还包括从动轮与主动轮。从动轮安装于第一筒体段上。以及主动轮安装于减速机的输出轴上，主动轮与从动轮相啮合。
16.可选地，输药组件包括药剂溶液配置罐、温度检测仪、搅拌器与高压注药泵。药剂溶液配置罐用于药剂的储存与配置。温度检测仪安装于药剂溶液配置罐内，温度检测仪用于检测药剂溶液配置罐内的药剂温度。搅拌器安装于药剂溶液配置罐内，搅拌器用于搅拌药剂。以及高压注药泵具有进药口与出药口，进药口通过管道与药剂溶液配置罐内相连通，出药口通过管道与喷嘴位于钻杆内的一端相连通，高压注药泵用于将药剂溶液配置罐内的药剂输送至喷嘴喷出。
17.可选地，提升机构包括支架与卷扬机。支架安装于固定座上，支架上转动连接有动滑轮。以及卷扬机安装于固定座上，卷扬机上的牵引绳通过动滑轮与钻杆的顶部相连接。
附图说明
18.图1为本技术实施例提供的污染土壤原位修复系统的一种结构示意图；
19.图2为本技术实施例提供的伸缩机构的一种结构示意图；
20.图3为本技术实施例提供的搅拌组件的一种结构示意图；
21.图4为本技术实施例提供的钻杆的一种结构示意图；
22.图5为本技术实施例提供的驱动机构的一种结构示意图；
23.图6为本技术实施例提供的输药组件的一种结构示意图；
24.图7为本技术实施例提供的提升机构的一种结构示意图；
25.图8为本技术实施例提供的土壤修复过程的流程图；
26.图9为本技术实施例提供的土壤污染程度分布图。
具体实施方式
27.下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
28.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“顶”、“内”、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技术和简化描述，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
为对本技术的限制。
29.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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
30.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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技术中的具体含义。
31.在被污染的土壤中含有大量的重金属与有机污染物，对农作物以及人体将造成一定的影响。因此需要对污染土壤进行修复。而目前在修复污染土壤的过程中，需要对污染土壤进行搅拌。由于搅拌过程中，搅拌力矩较大，易造成搅拌组件以及与搅拌组件相连接的钻杆扭断。因此，本技术实施例提供了一种污染土壤原位修复系统，以避免搅拌组件与钻杆的扭断。
32.参照图1所示污染土壤原位修复系统可以包括钻杆100、驱动机构200、至少一个伸缩机构300、搅拌组件400、喷嘴500、输药组件600、固定座700与提升机构800。钻杆100具有开口的中空腔体。驱动机构200安装于钻杆100上，以驱动钻杆100轴向转动。至少一个伸缩机构300安装于钻杆100内。本技术对该伸缩机构300的数量不做限定。可以为一个、两个或三个。伸缩机构300为四个或五个以上时，使伸缩机构300占用较大的安装空间，安装不方便。本技术以两个伸缩机构300进行举例说明。搅拌组件400的一端穿过钻杆100与伸缩机构300的一端相连接，伸缩机构300用于控制搅拌组件400的另一端伸出和伸入钻杆100。
33.由上述可知，由于伸缩机构300控制搅拌组件400伸出和伸入钻杆100，因此伸缩机构300与搅拌组件400一一对应，其数目相同，以便于控制搅拌组件400的伸出和伸入钻杆100。喷嘴500安装于钻杆100上，喷嘴500的一端位于钻杆100外，喷嘴500的另一端位于钻杆100内。例如喷嘴500与钻杆100焊接在一起，避免喷嘴500与钻杆100之间存在间隙，使污染土壤900进入钻杆100内，以此提高喷嘴500的安装稳固性。
34.输药组件600的一端与喷嘴500位于钻杆100内的一端相连通。钻杆100穿设于固定座700上且相对固定座700滑动。具体的，固定座700上设有通孔，钻杆100穿设于通孔内，钻杆100与通孔间隙配合。此外，为了降低钻杆100与固定座700之间的摩擦，在通孔内加注润滑油。最终固定座700有效的稳固钻杆100，避免钻杆100的摇晃。提升机构800通过螺栓安装于固定座700上，便于提升机构800的拆装与运输。钻杆100的一端与提升机构800相连接，提升机构800用于升降钻杆100，以此调节钻杆100钻进污染土壤900中的深度。
35.本技术实施例提供的一种污染土壤原位修复系统。在需要对污染土壤900进行修复时。首先将固定座700置于地面上。通过提升机构800将钻杆100下降至污染土壤900地面上。此时通过伸缩机构300控制搅拌组件400伸入钻杆100中。接着开启驱动机构200，从而钻杆100轴向转动并向污染土壤900中钻进，钻杆100并不断的下降。当喷嘴500在污染土壤900中时，开启输药组件600向喷嘴500提供药剂并喷出至污染土壤900中，以对污染土壤900进行药剂修复，并对污染土壤900进行高压射切割。
36.当钻杆100钻至至最大深度时，通过提升机构800将钻杆100不断提升。以及通过伸
缩机构300控制搅拌组件400伸出钻杆100，并关闭输药组件600向喷嘴500提供药剂。通过钻杆100的转动带动搅拌组件400的转动，这样一来，搅拌组件400对经过药剂高压射流切割后的污染土壤900进行二次混拌。由于先通过药剂进行旋喷处理污染土壤900，使污染土壤900在旋喷过程中软化，从而污染土壤900对搅拌组件400与钻杆100的搅拌力矩降低，避免了在对土壤搅拌过程中，搅拌力矩较大，易扭断钻杆100与搅拌组件400的问题。
37.在本技术的一些实施例中。为了实现搅拌组件400伸入和伸出钻杆100。参照图2所示伸缩机构300包括伸缩杆310与压力缸320。压力缸320通过焊接或螺栓连接在钻杆100内。本技术对压力缸320与钻杆100的具体连接方式不做具体限定。此外压力缸320可以为液压缸或气缸。本技术不做具体限定。对此，本技术以压力缸320为液压缸进行举例说明。伸缩杆310的一端与搅拌组件400位于钻杆100内的一端相连接，伸缩杆310的另一端设置于压力缸320内。具体的，压力缸320上设有进油口321与回油口322，循环油泵(图中未示出)上的出油口与进油口分别通过管道与压力缸320上进油口321与回油口322相连通，通过循环油泵抽出与导入液压油至压力缸320内，以此实现伸缩杆310在压力缸320内伸缩。此外在本技术的另一些实施例中，伸缩机构300也321可以为电动推杆。
38.基于此，为了便于实现对污染土壤900的搅拌。在本技术的一些实施例中。参照图3所示搅拌组件400包括搅拌叶片410与封堵件420。搅拌叶片410的一端与伸缩杆310靠近搅拌叶片410的一端相连接，例如搅拌叶片410可以通过螺栓连接伸缩杆310，以便于拆装维护搅拌叶片410。
39.此外，搅拌叶片410的另一端与封堵件420相连接，具体的，封堵件420靠近搅拌叶片410的侧面中部位置处与搅拌叶片410的另一端通过螺栓连接，以便于拆装封堵件420。封堵件420封堵搅拌叶片410与钻杆100之间的间隙以限制土壤进入钻杆100内。为了便于封堵件420有效地限制土壤进入钻杆100内，封堵件420呈弧形结构，以便于与钻杆100的外壁面贴合。
40.基于上述基础，在本技术的一些实施例中，参照图4所示钻杆100可以包括第一筒体段110、第二筒体段120与钻头130。喷嘴500安装于第一筒体段110上。第二筒体段120的一端与第一筒体段110的一端相连通。伸缩机构300安装于第二筒体段120内。钻头130安装于第二筒体段120的另一端。第一筒体段110、第二筒体段120与钻头130之间可以采用螺纹连接，这样一来，便于钻杆100的运输与拆装。
41.需要说明的是，第一筒体段110的直径小于第二筒体段120的直径。第一筒体段110与第二筒体段120的连接处外表面呈弧形过渡。由上述可知，钻头130先钻进污染土壤900中，由于第二筒体段120的直径大于第一筒体段110的直径，因此可减小土壤对安装在第一筒体段110上的喷嘴500造成损伤。而第一筒体段110与第二筒体段120的连接处外表面呈弧形过渡，减小了土壤对钻杆100的摩擦，提高钻杆100的钻进土壤的速度。
42.由上述可知，为了实现钻杆100的转动。参照图5所示驱动机构200可以包括支撑板210、减速机220与马达230。在本技术的一些实施例中，该马达230可以为液压马达或电动马达，本技术不做具体限定。支撑板210通过该轴承与第一筒体段110实现转动连接。减速机220通过螺栓安装于支撑板210上，便于安装固定，减速机220的输出轴与第一筒体段110传动连接。以及马达230通过螺栓安装于支撑板210上，便于安装固定，马达230与减速机220位于支撑板210同一端面上，便于安装以支撑固定马达230与减速机220。马达230的动力输出
轴与减速机220传动连接。
43.基于上述基础，对减速机220与第一筒体段110的具体连接方式进行举例说明。驱动机构200还包括从动轮240与主动轮250。从动轮240安装于第一筒体段110上。以及主动轮250安装于减速机220的输出轴上，主动轮250与从动轮240相啮合，安装方便结构简单。
44.在本技术的一些实施例中。为了便于将药剂输送至喷嘴500高速喷出。参照图6所示输药组件600可以包括药剂溶液配置罐610、温度检测仪620、搅拌器630与高压注药泵640。药剂溶液配置罐610用于药剂的储存与配置。该药剂根据污染物类型首先选择合适的修复药剂。如土壤中含有重金属选择重金属修复剂，该重金属修复剂可以包括磷酸盐、硫酸盐、硫化物、铁系物或螯合剂等。而对于有机物污染的土壤，选择有机物修复剂，该有机物修复剂可以包括双氧水、过硫酸钠或高锰酸钾等。
45.温度检测仪620安装于药剂溶液配置罐610内，以此来检测药剂溶液配置罐610内的药剂温度。搅拌器630安装于药剂溶液配置罐610内，以对药剂溶液配置罐610内的药剂进行搅拌，使配置的药剂混合更加均匀。此外高压注药泵640具有进药口与出药口，进药口通过管道与药剂溶液配置罐610内相连通，出药口通过管道与喷嘴500位于钻杆100内的一端相连通。高压注药泵640以此将药剂溶液配置罐610内的药剂输送至喷嘴500喷出，在此情况下，药剂通过喷嘴500高速喷出对污染土壤进行修复，以及软化土壤。
46.为了实现钻杆100的升降，在本技术的一些实施例中。参照图7所示提升机构800可以包括支架810与卷扬机820。支架810通过螺栓安装于固定座700上，便于支架810的拆装。支架810上转动连接有动滑轮830。卷扬机820通过螺栓安装于固定座700上，卷扬机820上的牵引绳840通过动滑轮830与钻杆100的顶部相连接，动滑轮830为牵引绳840提供导向的作用，以及降低对牵引绳840的摩擦。此外该提升机构800也可以为液压油缸、气缸或电动推杆。
47.由上述可知，药剂通过高压注药泵640从喷嘴500的出口高压旋喷出，从而切割软化土壤。这样一来，在钻杆100钻到最深处时。关闭高压注药泵640，以停止药剂喷出。通过卷扬机820与牵引绳840提升钻杆100，并开启伸缩机构300将搅拌叶片410伸出钻杆100。随着钻杆100的提升，搅拌叶片100不断提升以及对污染土壤900进行二次的搅拌，提高药剂与土壤的混合效率，使土壤的修复效率提高。从而药剂使得土壤出现松动与软化，降低了对搅拌叶片410与钻杆100的力矩。在此情况下，防止搅拌叶片410与钻杆100出现扭断的问题。
48.下面结合图8所示详细描述本技术实施例对污染土壤的修复过程。
49.s1、药剂筛选
50.根据场地污染物类型选择针对性修复药剂。常见重金属污染有钡、砷、铅、汞、六价铬等。修复药剂通常选择硫酸盐、磷酸盐、硫化物、铁系物、螯合剂等。对于复合重金属污染，修复药剂也为多种组分的复配产品，常见有机物污染有卤代烃、苯系物、多氯联苯等。修复药剂通常选择双氧水、高锰酸钾、过硫酸钠等。其中在使用过硫酸钠时，为提高氧化能力，可采用升温、加入硫酸亚铁或片碱的措施进行强化。
51.s2、土壤污染程度分级
52.在土壤污染区块内按照单个取样单元不大于20m
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20m的网格划分原则进行污染状况补充调查。取样设备使用土壤采样器无扰动取样钻机。对于每个取样点，其纵深范围内每1m至少采集一个土壤样品。使用重金属快速检测仪(x ray fluorescence，xrf)或有机物
快速检测仪(photo ionization detector，pid)进行污染浓度初步判断。然后送检第三方检测机构确定具体污染浓度。
53.参照图9所示根据污染土壤900的污染浓度超标倍数绘制每个单元的污染分布图。纵坐标代表污染土壤900的深度，如为1m、2m、3m、4m、5m、6m、7m等等，此外横坐标代表污染土壤900采集不同区域，并命名为工作单元1、工作单元2、工作单位3等等。将污染土壤900的污染程度划分为高、中、低污染三个等级，划分原则为污染浓度超标倍数10倍以内的为低污染区，10～25倍的为中污染区，25倍以上的为高污染区。纵深范围内不同污染等级的药剂添加量不同，其中高污染区域药剂添加量通常为5～8％，中污染区域药剂添加量通常为3～5％，低污染区域药剂添加量通常为1～3％。
54.s3、原位修复
55.采用本技术的污染土壤原位修复系统对污染土壤900进行加药修复。根据修复要求污染区域点位布设后。钻杆100对准注射点位开始钻进，并启动高压注药泵600进行药剂旋喷。药剂形成的高压射流一方面对污染土壤900进行冲击混合，另一方面污染土壤900被粉碎后减小了搅拌阻力以及软化土壤。钻杆100钻进到最大污染深度后。通过提升机构200开始提升钻杆100，并关闭高压注药泵600药剂旋喷。开启伸缩机构300使搅拌叶片400伸出钻杆100进行搅拌，利用搅拌叶片400对污染土壤900和药剂二次混拌，以此对污染土壤900进行修复。此外根据药剂添加量核算，必要时可再次启动高压注药泵600进行补充注药。
56.在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
57.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术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技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。