一种土壤原位修复一体化集成装置

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种土壤原位修复一体化集成装置。

背景技术

根据土壤深层及浅层污染修复的特点和差异，需要设计深层土壤修复和浅层土壤修复专门结构的一体式土壤原位修复设备。而现有的土壤原位修复设备未做专门结构上的区分设计，对同时存在深层土壤修复和浅层土壤修复需求时均采用深层土壤修复模式。在深层土壤具体修复时，需要先掘进注入井，然后将药剂注入到注入井中。因掘进注入井，不仅工序繁多、修复成本大，修复过程不快速也不便捷，修复效率低，无法实现一体化高效修复。

此外，在对土壤修复时，往往需要将固态药粉与液态药剂配成液体混合药剂后使用，才能取得修复效果。而部分固态药粉若长期放置于液态药剂中容易改变自身理化性质而降低使用效果。因此，需要对固态药粉与液态药剂即配即用。而现有的土壤原位修复设备未设置将固态药粉和液态药剂即配即用的药剂混合机构。若在作业现场采用人工配制液体混合药剂将造成作业工序繁琐、耗时耗力且修复效率低。

综上所述，急需一种土壤原位修复一体化集成装置以解决现有技术中未做深层土壤修复和浅层土壤修复专门结构上的区分设计以及未设置药剂混合机构而造成的土壤修复工序繁琐且土壤修复效率低的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种土壤原位修复一体化集成装置，具体技术方案如下：

一种土壤原位修复一体化集成装置，包括移动机构、浅层土壤修复单元、深层土壤修复单元以及设置在所述移动机构上的液态药剂料仓、固态药粉料仓、药剂混合机构和动力控制组件；

在所述液态药剂料仓的底部设有与药剂混合机构连通的一号出料口，在一号出料口设有用于调控一号出料口开口大小的球阀，所述球阀与动力控制组件连接，在固态药粉料仓的底部设有与药剂混合机构连通的二号出料口，在二号出料口设有用于调控二号出料口开口大小的闸板，所述闸板与动力控制组件连接，所述药剂混合机构与动力控制组件连接，在药剂混合机构的底部设有用于分别连通浅层土壤修复单元和深层土壤修复单元的三通阀，在所述三通阀的两个出液方向上均设有止液阀，两个止液阀均与动力控制组件连接；

所述浅层土壤修复单元包括翻土部件和药剂分流喷洒组件，所述翻土部件的一端为固定端且固定在移动机构上，而另一端为作业端且设有与动力控制组件连接的翻土结构，所述药剂分流喷洒组件设置在移动机构上且位于药剂混合机构的下方，所述药剂分流喷洒组件与三通阀连通，并用于将药剂分流喷洒在需要被翻土结构翻动的浅层土壤上；

所述深层土壤修复单元包括增压泵和多个自旋药剂喷针，所述增压泵设置在移动机构上且位于药剂混合机构的下方，所述增压泵与三通阀连通并与动力控制组件连接，每个所述自旋药剂喷针均包括可伸缩壳体、自旋喷头和一号软管，所述可伸缩壳体竖直设置，所述一号软管的一端与增压泵连通而另一端与可伸缩壳体连通，所述自旋喷头设置在可伸缩壳体的底端且二者可转动连接，所述自旋喷头的底部为锥形结构以便于挤开土壤，在所述伸缩壳体和自旋喷头内设有连通的液体流道，所述自旋喷头包括偶数个用于连通内部液体流道和外界的喷嘴，偶数个所述喷嘴在水平方向上沿环向间隔分布且两两相对，对于任意相对的两个喷嘴在竖直面上的投影为W形，而在水平面上的投影为S形。

优选的，在所述可伸缩壳体的底部设置轴向截面为工字型的连接部，在所述自旋喷头的顶部设有与连接部配合卡接的腔体，在所述连接部内设有导流通道，通过所述导流通道实现伸缩壳体和自旋喷头内的液体流道连通。

优选的，所述一号软管的一端插入可伸缩壳体中且端头与连接部的壁面接触，使一号软管内的液体流道直接与连接部内的导流通道连通。

优选的，所述自旋药剂喷针还包括插头，所述插头设置在一号软管与增压泵连接的一端上，在所述增压泵上间隔设有多个通孔，所述通孔的数量与自旋药剂喷针的插头数量相同，所述通孔与插头间螺纹连接；

所述增压泵为柱塞泵。

优选的，所述药剂分流喷洒组件包括二号软管、分流器和喷口，所述分流器通过二号软管连通三通阀，所述喷口的数量为多个且均匀分布在分流器上与翻土结构相对的器壁上。

优选的，所述翻土部件为旋耕耙；所述药剂混合机构为搅拌机。

优选的，所述土壤原位修复一体化集成装置还包括液压升降机构、支腿组件和喷针存储箱，所述液压升降机构与动力控制组件连接，所述液压升降机构的数量为两组，且分别设置在液态药剂料仓与移动机构之间以及固态药粉料仓与移动机构之间；

所述支腿组件的数量为多组且每组支腿组件均包括两个支腿单件，多组支腿组件沿所述移动机构的长度方向间隔对称设置在移动机构上，且与动力控制组件连接；

所述喷针存储箱设置在移动机构上，用于存储自旋药剂喷针，在所述喷针存储箱上还设有用于存放一号软管的存放架。

优选的，所述固态药粉料仓包括位于上部的圆柱形结构和位于下部倒置的圆锥形结构，所述圆柱形结构与倒置的圆锥形结构一体成型，在所述固态药粉料仓内还设有与动力控制组件连接的耙板，所述耙板的底端为倒置的三角形结构，倒置三角形结构的斜边与倒置圆锥形结构的母线的倾斜角度相同，在所述二号出料口的位置倾斜设有用于将固态药粉引导进入药剂混合机构的可伸缩管道，所述可伸缩管道的倾斜角度大于固态药粉的自然安息角，所述可伸缩管道的断面大于出料口的面积，所述闸板设置在二号出料口与可伸缩管道之间。

优选的，在所述一号出料口的位置设有用于将液态药剂引流进入药剂混合机构的三号软管，所述球阀设置在一号出料口与三号软管之间。

优选的，所述动力控制组件包括控制电源、信号接收器和遥感设备，所述控制电源分别与球阀、闸板、药剂混合机构、止液阀、液压升降机构、耙板、支腿单件、翻土结构和增压泵电连接，所述信号接收器的数量为多个且分别与球阀、闸板、药剂混合机构、止液阀、液压升降机构、耙板、支腿单件、翻土结构和增压泵一一对应设置，所述信号接收器与控制电源电连接，所述遥感设备与信号接收器无线连接，并通过控制信号接收器开启和停止相应部件作业。

应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

本发明中所述土壤原位修复一体化集成装置，通过药剂混合机构将液态药剂和固态药粉配成液体混合药剂实现了即配即用及良好的土壤修复效果，药剂混合机构还能够对单一液态药剂播撒以实现对相应土壤的修复效果；通过浅层土壤修复单元的翻土部件和药剂分流喷洒组件实现了对浅层土壤的修复；通过深层土壤修复单元的增压泵和多个自旋药剂喷针实现了对深层土壤的修复，其中，自旋药剂喷针可伸缩壳体的设计确保了自旋药剂喷针长度可调，进而满足不同深度的深层土壤修复需求，自旋药剂喷针喷嘴的结构设计使得喷嘴在喷射药剂的同时能够产生自旋向下的动力，进而促使自旋喷头向下注入深层土壤，自旋喷头与可伸缩壳体的底端可转动设计确保自旋喷头能够持续自旋，进而实现持续向下的动力；三通阀的设置确保了药剂混合机构为分流喷洒组件和增压泵提供药剂，止水阀的设计确保浅层土壤修复单元和深层土壤修复单元在作业时药剂的正常供应以及停止作业时药剂供应关闭，从而保证药剂的合理使用，避免药剂浪费；所述球阀的设计便于调节液态药剂的流量；所述闸板的设计便于调节固态药粉的出料量；所述动力控制组件的设计确保了球阀、闸板、药剂混合机构、止液阀、翻土部件和增压泵开启和停止作业。本发明浅层土壤修复单元通过移动机构的运行实现了边前进边修复，提高了土壤修复效率。本发明在修复深层土壤时，在需要修复的深层区域内分散多个自旋药剂喷针，在增压泵提供药剂的情况下，无需构筑注入井，同步高效完成对深层土壤的修复。本发明对浅层土壤修复单元和深层土壤修复单元做出的专门结构设计，实现了对浅层土壤和深层土壤的一体化修复，简化了土壤修复工序且提高了土壤修复效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是实施例1中土壤原位修复一体化集成装置在浅层土壤修复时的结构示意图；

图2是实施例1中土壤原位修复一体化集成装置在深层土壤修复时的结构示意图；

图3是图1和图2中自旋药剂喷针的结构示意图；

图4是图3中A区域的放大图(图中箭头表示药剂流向)；

图5是图3和图4中自旋喷头内部结构的俯视图(图中箭头表示药剂流向，且仅示出两个相对的喷嘴)；

图6是图3和图4中可伸缩壳体的结构示意图；

图7是图1和图2中固态药粉料仓的内部结构示意图；

图8是图1和图2中增压泵的结构示意图；

图9是图8中增压泵的右视图；

图10是图1和图2中药剂分流喷洒组件中分流器和喷口的结构示意图；

其中，1、移动机构，2、液态药剂料仓，3、固态药粉料仓，3.1、耙板，4、药剂混合机构，5、球阀，6、闸板，7、三通阀，8、翻土部件，9、增压泵，9.1、通孔，10、自旋药剂喷针，10.1、可伸缩壳体，10.2、自旋喷头，10.2.1、喷嘴，10.3、一号软管，11、二号软管，12、分流器，13、喷口，14、液压升降机构，15、喷针存储箱，16、支腿单件，17、可伸缩管道，18、三号软管，19、控制电源，20、地面，21、存放盘。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

参见图1-10，一种土壤原位修复一体化集成装置，包括移动机构1(图中显示为平板拖车，实际上任何带底盘与平台的自行移动设备均可)、浅层土壤修复单元、深层土壤修复单元以及设置在所述移动机构1上的液态药剂料仓2、固态药粉料仓3、药剂混合机构4和动力控制组件；

参见图1-2，在所述液态药剂料仓2的底部设有与药剂混合机构4连通的一号出料口，在一号出料口设有用于调控一号出料口开口大小的球阀5，所述球阀5与动力控制组件连接，所述球阀5的设计便于调节液态药剂的流量，在固态药粉料仓3的底部设有与药剂混合机构4连通的二号出料口，在二号出料口设有用于调控二号出料口开口大小的闸板6，所述闸板6与动力控制组件连接，所述闸板6的设计便于调节固态药粉的出料量，所述药剂混合机构4与动力控制组件连接，所述药剂混合机构4将液态药剂和固态药粉配成液体混合药剂实现了即配即用及良好的土壤修复效果，药剂混合机构还能够对单一液态药剂播撒以实现对相应土壤的修复效果；所述药剂混合机构4通过支撑架固定在移动机构1上，在药剂混合机构4的底部设有用于分别连通浅层土壤修复单元和深层土壤修复单元的三通阀7，三通阀7的设置确保了药剂混合机构4为分流喷洒组件和增压泵9提供药剂，在所述三通阀7的两个出液方向上均设有止液阀(图中未示出)，两个止液阀均与动力控制组件连接，止水阀的设计确保浅层土壤修复单元和深层土壤修复单元在作业时药剂的正常供应以及停止作业时药剂供应关闭，从而保证药剂的合理使用，避免药剂浪费；

所述浅层土壤修复单元包括翻土部件8和药剂分流喷洒组件，所述翻土部件8的一端为固定端且固定在移动机构1上，而另一端为作业端且设有与动力控制组件连接的翻土结构，所述药剂分流喷洒组件设置在移动机构1上且位于药剂混合机构4的下方，所述药剂分流喷洒组件与三通阀7连通，并用于将药剂分流喷洒在需要被翻土结构翻动的浅层土壤上；

参见图1-6，所述深层土壤修复单元包括增压泵9和多个自旋药剂喷针10，所述增压泵9设置在移动机构1上且位于药剂混合机构4的下方，所述增压泵9与三通阀7连通并与动力控制组件连接，每个所述自旋药剂喷针10均包括可伸缩壳体10.1(具体材质优选铝镁合金或铝钛合金制作)、自旋喷头10.2(具体材质优选钨镍铜合金或钨镍铁合金制作)和一号软管10.3(具体为耐高压软胶管)，所述可伸缩壳体10.1竖直设置，所述可伸缩壳体10.1的设计确保了自旋药剂喷针10长度可调，进而满足不同深度的深层土壤修复需求，所述一号软管10.3的一端与增压泵9连通而另一端与可伸缩壳体10.1连通，所述自旋喷头10.2设置在可伸缩壳体10.1的底端且二者可转动连接，所述自旋喷头10.2的底部为锥形结构以便于挤开土壤，在所述伸缩壳体10.1和自旋喷头10.2内设有连通的液体流道，所述自旋喷头10.2包括偶数个用于连通内部液体流道和外界的喷嘴10.2.1，偶数个所述喷嘴10.2.1在水平方向上沿环向间隔分布且两两相对，对于任意相对的两个喷嘴10.2.1在竖直面上的投影为W形，而在水平面上的投影为S形。喷嘴10.2.1的结构设计使得喷嘴10.2.1在喷射药剂的同时能够产生自旋向下的动力，又自旋喷头10.2与可伸缩壳体10.1的底端可转动设计，确保自旋喷头10.2能够持续自旋，从而具有持续向下的动力，使得自旋喷头10.2向下注入深层土壤。在实施例1中，自旋喷头10.2优选钨镍铜合金或钨镍铁重质合金制作，使自身重量增加，而可伸缩壳体10.1优选铝镁合金或铝钛轻质合金制作，使自身重量减轻，故自旋药剂喷针10的重心位于自旋喷头10.2上。由于自旋喷头10.2位于自旋药剂喷针10的中心轴线位置上，因此确保了自旋药剂喷针10的重心位于其中心轴线上，进而在对深层土壤修复时，自旋喷头10.2向下注入深层土壤的过程中，自旋药剂喷针10能够始终与地面处于垂直稳定的状态。

参见图6，在所述可伸缩壳体10.1的底部设置轴向截面为工字型的连接部(具体材质优选钨镍铜合金或钨镍铁合金制作)，在所述自旋喷头10.2的顶部设有与连接部配合卡接的腔体，在所述连接部内设有导流通道，通过所述导流通道实现伸缩壳体10.1和自旋喷头10.2内的液体流道连通。在实施例1中，连接部和自旋喷头10.2均优选钨镍铜合金或钨镍铁重质合金制作，且连接部和自旋喷头10.2均位于自旋药剂喷针10的中心轴线位置上，因此更加确保了自旋药剂喷针10的重心位于其中心轴线上，进而在对深层土壤修复时，自旋喷头10.2向下注入深层土壤的过程中，自旋药剂喷针10更加能够始终与地面处于垂直稳定的状态。

所述一号软管10.3的一端插入可伸缩壳体10.1中且端头与连接部的壁面接触，使一号软管10.3内的液体流道直接与连接部内的导流通道连通。

参见图8-9，所述自旋药剂喷针10还包括插头(图中未示出)，所述插头设置在一号软管10.3与增压泵9连接的一端上，在所述增压泵9上间隔设有多个通孔9.1，所述通孔9.1的数量与自旋药剂喷针10的插头数量相同，所述通孔9.1与插头间螺纹连接，确保一号软管10.3与增压泵9连接的强度和牢固度；

所述增压泵9为柱塞泵。

参见图1-2和图10，所述药剂分流喷洒组件包括二号软管11、分流器12和喷口13，所述分流器12通过二号软管11连通三通阀7，所述喷口13的数量为多个且均匀分布在分流器12上与翻土结构相对的器壁上。

所述翻土部件8为旋耕耙；所述药剂混合机构4为搅拌机。

参见图1-2，所述土壤原位修复一体化集成装置，还包括液压升降机构14、支腿组件和喷针存储箱15，所述液压升降机构14与动力控制组件连接，所述液压升降机构14的数量为两组，且分别设置在液态药剂料仓2与移动机构1之间以及固态药粉料仓3与移动机构1之间；

所述支腿组件的数量为两组且每组支腿组件均包括两个支腿单件16，两组支腿组件沿所述移动机构1的长度方向间隔对称设置在移动机构1上，且与动力控制组件连接；

所述喷针存储箱15设置在移动机构1上，用于存储自旋药剂喷针10，在所述喷针存储箱15上还设有用于存放一号软管10.3的存放架。

参见图7，所述固态药粉料仓3包括位于上部的圆柱形结构和位于下部倒置的圆锥形结构，所述圆柱形结构与倒置的圆锥形结构一体成型，在所述固态药粉料仓3内还设有与动力控制组件连接的耙板3.1，所述耙板3.1的底端为倒置的三角形结构，倒置三角形结构的斜边与倒置圆锥形结构的母线的倾斜角度相同。所述耙板3.1在作业时，通过动力控制组件带动耙板3.1向下移动至与倒置圆锥形结构的内壁面接触，此时，通过动力控制组件带动耙板3.1旋转，实现粘附或堆砌在固态药粉料仓3的内壁面上的固态药粉完全刮除经二号出料口落入药剂混合机构4，保证固态药粉充分使用，所述耙板3.1在作业结束后，通过动力控制组件带动耙板3.1向上运动，使得后续作业时固态药粉持续落料，在所述二号出料口的位置倾斜设有用于将固态药粉引导进入药剂混合机构4的可伸缩管道17，所述可伸缩管道17的倾斜角度大于固态药粉的自然安息角，所述可伸缩管道17的断面大于出料口的面积，所述闸板6设置在二号出料口与可伸缩管道17之间。

参见图1-2，在所述一号出料口的位置设有用于将液态药剂引流进入药剂混合机构4的三号软管18，所述球阀5设置在一号出料口与三号软管18之间。

参见图1-2，所述动力控制组件包括控制电源19、信号接收器(图中未示出)和遥感设备(图中未示出)，所述控制电源19分别与球阀5、闸板6、药剂混合机构4、止液阀、液压升降机构14、耙板3.1、支腿单件16、翻土结构和增压泵9电连接，所述信号接收器的数量为多个且分别与球阀5、闸板6、药剂混合机构4、止液阀、液压升降机构14、耙板3.1、支腿单件16、翻土结构和增压泵9一一对应设置，所述信号接收器与控制电源19电连接，所述遥感设备与信号接收器无线连接，并通过控制信号接收器开启和停止相应部件作业。

参见图1，实施例1在对浅层土壤修复作业时，浅层土壤修复单元通过移动机构1的运行实现了边前进边修复，提高了土壤修复效率，且四个支腿单件16打开但不与地面20接触，具体与地面20呈15～20cm的垂直距离，一方面确保移动机构1运行，另一方面有效防止移动机构1倾倒，确保作业过程的安全性。

参见图2，实施例1在对深层土壤修复作业时，移动机构1停止运行，在需要修复的深层区域内分散多个自旋药剂喷针10，在增压泵9提供药剂的情况下，无需构筑注入井，通过自旋药剂喷针10的喷嘴10.2.1在喷射药剂的同时能够产生自旋向下的动力，进而促使自旋喷头10.2向下注入深层土壤，同步高效完成对深层土壤的修复，且四个支腿单件16打开并与地面20接触，确保作业过程的安全性。

实施例1在停止土壤修复作业时，需要将一号软管10.3卷起存放在所述喷针存储箱15存放架位置，避免凌乱现象及不安全风险。

实施例1中所述土壤原位修复一体化集成装置对浅层土壤修复单元和深层土壤修复单元做出的专门结构设计，实现了对浅层土壤和深层土壤的一体化修复，简化了土壤修复工序且提高了土壤修复效率。实施例1中所述药剂混合机构4将液态药剂和固态药粉配成液体混合药剂实现了即配即用及良好的土壤修复效果，避免了在作业现场采用人工配制液体混合药剂造成的作业工序繁琐、耗时耗力且修复效率低的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。