本發(fā)明涉及環(huán)保機械領(lǐng)域，尤其涉及一種基于微生物降解的土壤修復(fù)系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)：

中國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，全國土壤污染超標(biāo)率達16.1％，在工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題突出的同時，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量更加堪憂；然而現(xiàn)有的土壤修復(fù)設(shè)備存在修復(fù)過的土壤“沙”化嚴(yán)重，會帶來二次污染，并且營養(yǎng)物也一并被過濾掉了，另外土壤清洗液的回收也存在殘余土渣過多的問題，容易堵塞管道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于微生物降解的土壤修復(fù)系統(tǒng)與方法，能修復(fù)污染土源。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種基于微生物降解的土壤修復(fù)系統(tǒng)，包括污染源土壤傳送單元、物理篩選單元、石塊傳送單元、微生物降解單元、清洗沉淀單元、脫水單元和已修復(fù)土源傳送單元；所述污染土源傳送單元的出料端與物理篩選單元的入料端連接；所述物理篩選單元的石塊出料端與石塊傳送單元的入料端連接；所述物理篩選單元的泥土出料端通過下料器與微生物降解單元的入料端連接；所述微生物降解單元的出料端通過下料器與清洗沉淀單元的入料端連接；所述清洗沉淀單元的出料端通過下料器與脫水單元的入料端連接；所述脫水單元的出料端通過下料器與已修復(fù)土源傳送單元的入料端連接。

進一步的，所述微生物降解單元包括微生物反應(yīng)容器、營養(yǎng)液混合模塊、進氣模塊和排氣模塊；所述營養(yǎng)液混合模塊設(shè)置在微生物反應(yīng)容器上方，營養(yǎng)液混合模塊的出料端與微生物反應(yīng)容器的進料端通過下料器連接，其連接處設(shè)有截流密封閥；所述進氣模塊設(shè)置在微生物反應(yīng)容器的底部；所述排氣模塊設(shè)置在微生物反應(yīng)容器側(cè)壁上部；所述微生物反應(yīng)容器內(nèi)腔頂部設(shè)有溫度傳感器和二氧化碳含量檢測器；所述進氣模塊的進氣口處設(shè)有電熱絲和進氣風(fēng)扇；所述溫度傳感器的信號輸出端與電熱絲控制器的信號輸入端連接；所述二氧化碳含量檢測器的信號輸出端與進氣風(fēng)扇控制器的信號輸入端連接。

進一步的，所述清洗沉淀單元包括液壓電動吊鉤模塊、容器模塊、攪拌模塊和清洗液回收模塊；所述清洗液回收模塊和攪拌模塊在容器模塊內(nèi)腔，并同軸心設(shè)置；所述清洗液回收模塊漂浮在容器模塊的內(nèi)部液面上；所述攪拌模塊固定設(shè)置在容器模塊底部；所述液壓電動吊鉤模塊設(shè)置在清洗液回收模塊正上方。

進一步的，所述清洗液回收模塊包括平衡模塊、過濾模塊和支撐模塊；所述平衡模塊、過濾模塊和支撐模塊依次從上至下同軸心設(shè)置，其軸心位置共同連接在濾盤軸上。

進一步的，所述過濾模塊包括第一濾盤、第二層濾盤、第三濾盤和濾盤軸；所述第一濾盤、第二濾盤和第三濾盤為與容器模塊上部內(nèi)徑相同的圓盤結(jié)構(gòu)，并依次從下至上同軸心間距設(shè)置；在第一濾盤、第二濾盤和第三濾盤的軸心處，分別設(shè)有軸承孔，并分別與濾盤軸通過軸承連接；所述第一濾盤上均勻分布若干個倒圓臺形通孔；所述第二濾盤的非圓心處設(shè)置第一局部濾網(wǎng)區(qū)，第一局部濾網(wǎng)區(qū)聯(lián)通第二濾盤上下兩側(cè)；第二濾盤上表面垂直設(shè)有矩形第一擾動板，第一擾動板設(shè)置在與第一局部濾網(wǎng)區(qū)相對軸心的中心對稱處；所述第一擾動板所在面與第二濾盤所在面的交線經(jīng)過圓心；所述第三濾盤的非圓心處設(shè)置第二局部濾網(wǎng)區(qū)，第二局部濾網(wǎng)區(qū)聯(lián)通第三濾盤上下兩側(cè)，并與第二濾盤上的第一擾動板對應(yīng)設(shè)置；第三濾盤下表面垂直設(shè)有矩形第二擾動板，第二擾動板與第二濾盤上的第一局部濾網(wǎng)區(qū)對應(yīng)設(shè)置；第三濾盤上設(shè)有若干吸水通道和硬質(zhì)吸水管，若干所述吸水通道的入水孔設(shè)置在第三濾盤的上表面，吸水通道的出水端與硬質(zhì)吸水管的入水端在第三濾盤內(nèi)部連接；硬質(zhì)吸水管出水端連接柔性吸水管入水端，柔性吸水管的出水端連接水泵，水泵出水端設(shè)置在容器模塊外側(cè)。

進一步的，所述平衡模塊包括砝碼盤和浮子；所述浮子底部與濾盤軸頂部固定連接；若干所述砝碼盤均勻分布在若干吸水通道所在圓周的外側(cè)，并在z軸方向高出浮子頂面，砝碼盤通過砝碼盤支撐與第三濾盤上表面固定連接。

進一步的，所述支撐模塊包括支撐盤和支撐頂桿；所述支撐盤由若干個薄板直葉片圓周陣列構(gòu)成，支撐盤上表面中部與濾盤軸底部固定連接；若干所述支撐彈簧的上端設(shè)置在若干個薄板直葉片下表面邊緣處。

進一步的，所述液壓電動吊鉤模塊包括電動吊鉤液壓缸、電動吊鉤液壓缸活塞桿、電動吊鉤、掛環(huán)；所述電動吊鉤液壓缸豎直固定在浮子正上方；所述電動吊鉤固定在電動吊鉤液壓缸活塞桿末端；掛環(huán)固定設(shè)置在浮子上表面；電動吊鉤勾住掛環(huán)并帶動清洗液回收模塊同步上下位移。

進一步的，所述容器模塊分為上下兩部分，其上部為頂部開口的柱形結(jié)構(gòu)，下部為倒錐形結(jié)構(gòu)；容器模塊上部側(cè)壁設(shè)有入料口，底部設(shè)有出料口；所述容器模塊的柱形結(jié)構(gòu)內(nèi)壁上設(shè)有五組z軸方向的導(dǎo)軌；所述五組導(dǎo)軌包括導(dǎo)軌一、導(dǎo)軌二、導(dǎo)軌三、導(dǎo)軌四和導(dǎo)軌五；所述第一濾盤的外圓周上固定的一個導(dǎo)輪設(shè)置在導(dǎo)軌一上；所述第二濾盤的外圓周上對稱固定的一對導(dǎo)輪分別設(shè)置在導(dǎo)軌二和導(dǎo)軌三上；所述第三濾盤外圓周上對稱固定的一對導(dǎo)輪分別設(shè)置在導(dǎo)軌四和導(dǎo)軌五上；所述導(dǎo)軌一為豎直向下的直線導(dǎo)軌；所述導(dǎo)軌二、導(dǎo)軌三、導(dǎo)軌四和導(dǎo)軌五為s形曲線導(dǎo)軌，其中導(dǎo)軌二和導(dǎo)軌三相對容器軸線中心對稱；導(dǎo)軌四和導(dǎo)軌五相對容器軸線中心對稱；導(dǎo)軌二和導(dǎo)軌四互為鏡像導(dǎo)軌；所述曲線導(dǎo)軌所形成的曲線在平面上的正投影為正玄曲線。

進一步的，一種基于微生物降解的土壤修復(fù)系統(tǒng)的方法如下：

整體方法：污染土源傳送單元將泥土傳送并下料至物理篩選單元，物理篩選單元將石塊和泥土分離，其中物理篩選單元中的石塊從石塊出料端下料至石塊傳送單元，物理篩選單元中的泥土從泥土出料端通過下料器下料至微生物降解單元；微生物降解單元對石油烴等污染物進行降解；微生物降解過程結(jié)束后通過下料器將降解后的泥土下料至清洗沉淀單元；清洗沉淀單元將土中殘余的污染物分離至清洗液中，并且回收清洗液；清洗沉淀完成后通過下料器將沉淀在容器單元底部的泥土下料至脫水單元；脫水過程結(jié)束后，通過下料器將泥土下料至已修復(fù)土源傳送單元；

所述微生物降解單元的具體方法為：

物理篩選單元中的泥土下料至營養(yǎng)液混合模塊容器內(nèi)，投放適量的微生物和營養(yǎng)液，啟動營養(yǎng)液混合模塊容器內(nèi)的攪拌器，使其充分混合；混合過程結(jié)束后下料至微生物反應(yīng)容器內(nèi)腔，下料過程結(jié)束后關(guān)閉微生物反應(yīng)容器進料口和出料口處的截流密封閥，進氣風(fēng)扇和電熱絲根據(jù)溫度傳感器和二氧化碳含量檢測器反饋的信號調(diào)整風(fēng)量和發(fā)熱功率；

所述清洗沉淀單元的具體方法為；

電動吊鉤在電動吊鉤液壓缸的作用下勾住清洗液回收模塊至于容器模塊頂部；

下料器將微生物降解單元反應(yīng)結(jié)束的泥土下料至清洗沉淀單元，然后向容器單元注水并投放清洗劑；

啟動攪拌模塊，使清洗液和土充分混合，攪拌過程結(jié)束后投放沉淀劑后靜置，直至沉淀充分；

打開電動吊鉤釋放掛環(huán)，清洗液回收模塊在自身重力作用下整體向下位移，清洗液回收模塊的第二濾盤和第三濾盤分別沿著對應(yīng)曲線導(dǎo)軌連續(xù)來回旋轉(zhuǎn)并向下位移

清洗液回收模塊在容器模塊內(nèi)部下降至液面，清洗液從三層濾盤的濾孔滲出，使第三濾盤上表面浸入液面以下，浮子在浮力作用下漂浮在液面之上。

第三濾盤上表面的入水孔連續(xù)吸走第三濾盤上方的清洗液，第二濾盤和第三濾盤隨著液面連續(xù)降低，分別沿著對應(yīng)曲線導(dǎo)軌連續(xù)來回旋轉(zhuǎn)并向下位移，清洗液從第一濾盤上均勻分布的倒圓臺形過濾孔中滲入第一濾盤和第二濾盤之間的過濾腔中，過濾腔在水壓的作用下清洗液從第二濾盤的第一局部濾網(wǎng)區(qū)滲入到第二濾盤和第三濾盤之間的過濾腔中，第二濾盤和第三濾盤之間的過濾腔在第一擾動板和第二擾動板的作用下，清洗液持續(xù)抖動，實現(xiàn)第二濾盤和第三濾盤上的濾網(wǎng)不被土渣堵塞；最終清洗液在水壓的作用下從第三濾盤上的第二局部濾網(wǎng)區(qū)滲出；直至支撐模塊與容器底部沉淀物接觸，支撐模塊與容器底部沉淀物接觸后使清洗液回收模塊整體所受浮力增大，清洗液回收模塊停止向下運動。

啟動電動吊鉤液壓缸并驅(qū)動電動吊鉤向下位移，使電動吊鉤勾住掛環(huán)；

電動吊鉤液壓缸驅(qū)動電動吊鉤向上位移，使清洗液回收模塊至于容器模塊頂部；

啟動下料器，將沉淀后的土下料至脫水單元。

有益效果：本發(fā)明的有益效果如下：

1)采用微生物降解和化學(xué)清洗結(jié)合的方式，土壤修復(fù)更徹底，并且有效減少二次污染；

2)清洗液回收模塊回收過程保證了濾網(wǎng)區(qū)水流的擾動，解決了濾網(wǎng)容易堵塞的問題；

3)清洗液回收模塊有效抑制了對底部沉淀物的擾動，使回收到的清洗液不含泥土雜質(zhì)。

附圖說明

附圖1為土壤修復(fù)系統(tǒng)整體方案圖；

附圖2為微生物降解單元原理圖；

附圖3為清洗沉淀單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)A向剖視圖；

附圖4為清洗沉淀單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)B向剖視圖；

附圖5為清洗沉淀單元俯視圖；

附圖6為清洗液回收模塊結(jié)構(gòu)視圖；

附圖7為第一濾盤示意圖；

附圖8為第二濾盤示意圖；

附圖9為第三濾盤示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。

如附圖1所示一種基于微生物降解的土壤修復(fù)系統(tǒng)，包括污染源土壤傳送單元1、物理篩選單元2、石塊傳送單元4、微生物降解單元5、清洗沉淀單元6、脫水單元7和已修復(fù)土源傳送單元9；所述污染土源傳送單元1的出料端與物理篩選單元2的入料端連接；所述物理篩選單元2的石塊出料端與石塊傳送單元4的入料端連接；所述物理篩選單元2的泥土出料端通過下料器與微生物降解單元5的入料端連接；所述微生物降解單元5的出料端通過下料器與清洗沉淀單元6的入料端連接；所述清洗沉淀單元6的出料端通過下料器與脫水單元7的入料端連接；所述脫水單元7的出料端通過下料器與已修復(fù)土源傳送單元9的入料端連接。

如附圖2所示，微生物降解單元5包括微生物反應(yīng)容器46、營養(yǎng)液混合模塊3、進氣模塊和排氣模塊；所述營養(yǎng)液混合模塊3設(shè)置在微生物反應(yīng)容器46上方，營養(yǎng)液混合模塊3的出料端與微生物反應(yīng)容器46的進料端通過下料器連接，其連接處設(shè)有截流密封閥；所述進氣模塊設(shè)置在微生物反應(yīng)容器46的底部；所述排氣模塊設(shè)置在微生物反應(yīng)容器46側(cè)壁上部；所述微生物反應(yīng)容器46內(nèi)腔頂部設(shè)有溫度傳感器和二氧化碳含量檢測器；所述進氣模塊的進氣口處設(shè)有電熱絲47和進氣風(fēng)扇48；所述溫度傳感器的信號輸出端與電熱絲47控制器的信號輸入端連接；所述二氧化碳含量檢測器的信號輸出端與進氣風(fēng)扇48控制器的信號輸入端連接。

如附圖3、4或5所示，清洗沉淀單元2包括液壓電動吊鉤模塊、容器模塊16、攪拌模塊14和清洗液回收模塊；所述清洗液回收模塊和攪拌模塊14在容器模塊內(nèi)腔，并同軸心設(shè)置；所述清洗液回收模塊漂浮在容器模塊16的內(nèi)部液面上；所述攪拌模塊14固定設(shè)置在容器模塊16底部；所述液壓電動吊鉤模塊設(shè)置在清洗液回收模塊正上方。

如附圖6所示，清洗液回收模塊包括平衡模塊、過濾模塊和支撐模塊；所述平衡模塊、過濾模塊和支撐模塊依次從上至下同軸心設(shè)置，其軸心位置共同連接在濾盤軸上。

如附圖6、7、8或9所示過濾模塊包括第一濾盤24、第二層濾盤23、第三濾盤22和濾盤軸；所述第一濾盤24、第二濾盤23和第三濾盤22為與容器模塊16上部內(nèi)徑相同的圓盤結(jié)構(gòu)，并依次從下至上同軸心間距設(shè)置；在第一濾盤24、第二濾盤23和第三濾盤22的軸心處，分別設(shè)有軸承孔，并分別與濾盤軸通過軸承連接；所述第一濾盤24上均勻分布若干個倒圓臺形通孔；所述第二濾盤23的非圓心處設(shè)置第一局部濾網(wǎng)區(qū)32，第一局部濾網(wǎng)區(qū)32聯(lián)通第二濾盤23上下兩側(cè)；第二濾盤23上表面垂直設(shè)有矩形第一擾動板34，第一擾動板34設(shè)置在與第一局部濾網(wǎng)區(qū)32相對軸心的中心對稱處；所述第一擾動板34所在面與第二濾盤23所在面的交線經(jīng)過圓心；所述第三濾盤22的非圓心處設(shè)置第二局部濾網(wǎng)區(qū)36，第二局部濾網(wǎng)區(qū)36聯(lián)通第三濾盤22上下兩側(cè)，并與第二濾盤23上的第一擾動板34對應(yīng)設(shè)置；第三濾盤22下表面垂直設(shè)有矩形第二擾動板35，第二擾動板35與第二濾盤23上的第一局部濾網(wǎng)區(qū)32對應(yīng)設(shè)置；第三濾盤22上設(shè)有若干吸水通道21和硬質(zhì)吸水管18，若干所述吸水通道21的入水孔設(shè)置在第三濾盤22的上表面，吸水通道21的出水端與硬質(zhì)吸水管18的入水端在第三濾盤22內(nèi)部連接；硬質(zhì)吸水管18出水端連接柔性吸水管入水端，柔性吸水管的出水端連接水泵，水泵出水端設(shè)置在容器模塊16外側(cè)。

如附圖6所示平衡模塊包括砝碼盤17和浮子19；所述浮子19底部與濾盤軸頂部固定連接；若干所述砝碼盤17均勻分布在若干吸水通道21所在圓周的外側(cè)，并在z軸方向高出浮子19頂面，砝碼盤17通過砝碼盤支撐45與第三濾盤22上表面固定連接。

如附圖6所示支撐模塊包括支撐盤和支撐頂桿；所述支撐盤25由若干個薄板直葉片圓周陣列構(gòu)成，支撐盤25上表面中部與濾盤軸底部固定連接；若干所述支撐彈簧26的上端設(shè)置在若干個薄板直葉片下表面邊緣處。

如附圖3、4和5所示液壓電動吊鉤模塊包括電動吊鉤液壓缸11、電動吊鉤液壓缸活塞桿12、電動吊鉤13、掛環(huán)20；所述電動吊鉤液壓缸11豎直固定在浮子正上方；所述電動吊鉤13固定在電動吊鉤液壓缸活塞桿12末端；掛環(huán)20固定設(shè)置在浮子上表面；電動吊鉤13勾住掛環(huán)20并帶動清洗液回收模塊同步上下位移。

如附圖3、4和5所示容器模塊16分為上下兩部分，其上部為頂部開口的柱形結(jié)構(gòu)，下部為倒錐形結(jié)構(gòu)；容器模塊16上部側(cè)壁設(shè)有入料口，底部設(shè)有出料口；容器模塊16的柱形結(jié)構(gòu)內(nèi)壁上設(shè)有五組z軸方向的導(dǎo)軌；所述五組導(dǎo)軌包括導(dǎo)軌一29、導(dǎo)軌二27、導(dǎo)軌三30、導(dǎo)軌四31和導(dǎo)軌五28；所述第一濾盤24的外圓周上固定的一個導(dǎo)輪設(shè)置在導(dǎo)軌一29上；所述第二濾盤23的外圓周上對稱固定的一對導(dǎo)輪分別設(shè)置在導(dǎo)軌二27和導(dǎo)軌三30上；所述第三濾盤22外圓周上對稱固定的一對導(dǎo)輪分別設(shè)置在導(dǎo)軌四31和導(dǎo)軌五28上；所述導(dǎo)軌一29為豎直向下的直線導(dǎo)軌；所述導(dǎo)軌二27、導(dǎo)軌三30、導(dǎo)軌四31和導(dǎo)軌五28為s形曲線導(dǎo)軌，其中導(dǎo)軌二27和導(dǎo)軌三30相對容器軸線中心對稱；導(dǎo)軌四31和導(dǎo)軌五28相對容器軸線中心對稱；導(dǎo)軌二27和導(dǎo)軌四31互為鏡像導(dǎo)軌；所述曲線導(dǎo)軌所形成的曲線在平面上的正投影為正玄曲線，圖中38、37和40為導(dǎo)輪。

如附圖1所示，一種基于微生物降解的土壤修復(fù)系統(tǒng)的方法，其特征在于

整體方法：污染土源傳送單元1將泥土傳送并下料至物理篩選單元2，物理篩選單元2將石塊和泥土分離，其中物理篩選單元2中的石塊從石塊出料端下料至石塊傳送單元4，物理篩選單元2中的泥土從泥土出料端通過下料器下料至微生物降解單元5；微生物降解單元5對石油烴等污染物進行降解；微生物降解過程結(jié)束后通過下料器將降解后的泥土下料至清洗沉淀單元6；清洗沉淀單元6將土中殘余的污染物分離至清洗液中，并且回收清洗液；清洗沉淀完成后通過下料器將沉淀在容器單元16底部的泥土下料至脫水單元7；脫水過程結(jié)束后，通過下料器將泥土下料至已修復(fù)土源傳送單元9；

如附圖2所示，所述微生物降解單元的具體方法為：

物理篩選單元2中的泥土下料至營養(yǎng)液混合模塊3容器內(nèi)，投放適量的微生物和營養(yǎng)液，啟動營養(yǎng)液混合模塊3容器內(nèi)的攪拌器，使其充分混合；混合過程結(jié)束后下料至微生物反應(yīng)容器46內(nèi)腔，下料過程結(jié)束后關(guān)閉微生物反應(yīng)容器46進料口和出料口處的截流密封閥，進氣風(fēng)扇48和電熱絲47根據(jù)溫度傳感器和二氧化碳含量檢測器反饋的信號調(diào)整風(fēng)量和發(fā)熱功率；

如圖3、4、5、6、7、8或9所述清洗沉淀單元的具體方法為；

a)電動吊鉤13在電動吊鉤液壓缸11的作用下勾住清洗液回收模塊至于容器模塊頂部；

b)下料器5將微生物降解單元5反應(yīng)結(jié)束的泥土下料至清洗沉淀單元2，然后向容器單元注水并投放清洗劑；

c)啟動攪拌模塊14，使清洗液和土充分混合，攪拌過程結(jié)束后投放沉淀劑后靜置，直至沉淀充分；

d)打開電動吊鉤13釋放掛環(huán)20，清洗液回收模塊在自身重力作用下整體向下位移，清洗液回收模塊的第二濾盤23和第三濾盤22分別沿著對應(yīng)曲線導(dǎo)軌連續(xù)來回旋轉(zhuǎn)并向下位移

e)清洗液回收模塊在容器模塊16內(nèi)部下降至液面，清洗液從三層濾盤的濾孔滲出，使第三濾盤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)第三濾盤22上表面的入水孔連續(xù)吸走第三濾盤22上方的清洗液，第二濾盤23和第三濾盤22隨著液面連續(xù)降低，分別沿著對應(yīng)曲線導(dǎo)軌連續(xù)來回旋轉(zhuǎn)并向下位移，清洗液從第一濾盤24上均勻分布的倒圓臺形過濾孔中滲入第一濾盤24和第二濾盤23之間的過濾腔中，過濾腔在水壓的作用下清洗液從第二濾盤23的第一局部濾網(wǎng)區(qū)32滲入到第二濾盤23和第三濾盤22之間的過濾腔中，第二濾盤23和第三濾盤22之間的過濾腔在第一擾動板35和第二擾動板34的作用下，清洗液持續(xù)抖動，實現(xiàn)第二濾盤23和第三濾盤22上的濾網(wǎng)不被土渣堵塞；最終清洗液在水壓的作用下從第三濾盤22上的第二局部濾網(wǎng)區(qū)36滲出；直至支撐模塊與容器底部沉淀物接觸，支撐模塊與容器底部沉淀物接觸后使清洗液回收模塊整體所受浮力增大，清洗液回收模塊停止向下運動。

g)啟動電動吊鉤液壓缸11并驅(qū)動電動吊鉤13向下位移，使電動吊鉤13勾住掛環(huán)20；

h)電動吊鉤液壓缸11驅(qū)動電動吊鉤13向上位移，使清洗液回收模塊至于容器模塊頂部；

i)啟動下料器，將沉淀后的土下料至脫水單元7。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。