一种原位生化修复系统及原位生化修复的方法及其控制方法

技术领域

本发明涉及生化修复技术领域，具体地讲，涉及一种原位生化修复系统及原位生化修复的方法及其控制方法。

背景技术

原位生化修复是一种利用微生物的代谢活动，将污染物转化为无害或低毒物质的修复技术。该技术具有成本低、无二次污染、可恢复土壤功能等优点，适用于修复含有石油类、农药类、重金属类等有机或无机污染物的土壤和地下水。

目前，原位生化修复技术主要包括自然衰减法、生物刺激法和生物增强法。自然衰减法是指利用自然界存在的微生物对污染物进行降解，不需要人为干预，但速度较慢，适用于轻度污染的场地。生物刺激法是指通过向污染场地添加营养剂、氧化剂、电子受体等刺激剂，增加微生物的数量和活性，从而加速污染物的降解。生物增强法是指通过向污染场地接种特定的微生物菌种或基因工程菌，提高污染物的降解效率和范围。

然而，现有的原位生化修复技术仍存在一些不足之处，例如：自然衰减法对于高浓度或难降解的污染物效果不佳，且难以控制修复过程和结果；生物刺激法需要频繁地向污染场地添加刺激剂，增加了成本和操作难度，且可能造成刺激剂的迁移或残留；生物增强法需要对接种的微生物进行严格的筛选和监测，防止引起生态平衡的破坏或基因污染。因此，如何提供一种原位生化修复系统，能够有效地利用微生物对污染物进行降解，同时又能减少外部干预和成本，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种原位生化修复系统及原位生化修复的方法，本发明通过设置支撑槽、连接通道和去离子反应槽，形能对土壤中的污染物进行连续和稳定的降解。

本发明采样如下技术方案实现发明目的：

一种原位生化修复系统，包括支撑槽、连接通道和去离子反应槽，其特征在于：所述支撑槽的一侧底部通过所述连接通道连通所述去离子反应槽，所述支撑槽内设置有进气组件和搅动组件；

所述进气组件包括腔体，所述腔体固定在所述支撑槽的内部底端中心，所述腔体的弧面固定有一组圆周均匀排布的圆管，每个所述圆管内分别设置有活塞块，每个所述圆管的另一端分别设置有出气管；

每个所述活塞块的中心分别固定连接活塞杆的一端，每个所述活塞杆的另一端分别铰接连杆的一端，所有所述连杆的另一端均铰接L形杆的一端，所述L形杆的另一端固定连接转轴的下端，所述转轴轴承连接所述腔体的上侧中心；

所述转轴的上端固定连接转动扇叶的中心轴下端，所述转动扇叶设置在扇叶容腔内，所述转动扇叶的中心轴两端分别轴承连接所述扇叶容腔的两端中心，所述扇叶容腔的一侧固定连通伸出管的一端，所述伸出管的另一端固定连通抽液泵，所述抽液泵固定在所述支撑槽上侧，所述抽液泵吸取的液体用于驱动所述转动扇叶转动；

扇叶容腔的另一侧固定连通L形管的一端，所述L形管的另一端设置在所述支撑槽的内部底端，所述L形管和所述扇叶容腔的连接口与所述伸出管和所述扇叶容腔的连接口中心对称。

作为本技术方案的进一步限定，每个所述圆管的另一端弧面上侧分别固定连通竖管的下端，其中一个所述竖管的上端固定连通存放筒的下侧中心。

作为本技术方案的进一步限定，所述搅动组件包括转轮，所述转轮的中心轴固定连接所述转动扇叶的中心轴上端，所述转轮的上侧边缘位置铰接连杆一的一端，所述连杆一的另一端铰接摆动杆，所述摆动杆的一端铰接固定柱的上端，所述固定柱的下端固定在所述扇叶容腔的上侧边缘位置，所述扇叶容腔的上侧边缘位置还铰接长杆的一端，所述长杆轴承连接一组均匀排布的齿轮的中心轴，相邻的所述齿轮相互啮合，所述摆动杆的另一端铰接限位轴，所述限位轴固定在相邻的一个所述齿轮的上侧边缘位置，每个所述齿轮的中心轴下端分别固定连接搅拌齿。

作为本技术方案的进一步限定，所述搅拌齿为圆锥形，所述搅拌齿的弧面设置有螺旋状纹路。

作为本技术方案的进一步限定，所述去离子反应槽的两端上部固定对称的圆轴的两端，所述圆轴分别能匹配横杆的两端下侧设置的凹槽，所述横杆能通过所述凹槽搭连在所述圆轴上，两个所述横杆的上侧中心分别固定连接头，一个所述横杆的下侧中心固定连接阳极组件，另一个所述横杆的下侧中心固定连接阴极组件。

作为本技术方案的进一步限定，所述去离子反应槽的另一侧下部设置有排液泵。

作为本技术方案的进一步限定，所述连接通道的进口处和所述去离子反应槽内均设置有离子浓度传感器。

一种原位生化修复系统原位生化修复的方法，包括以下步骤：

步骤1：将支撑槽内加入土壤修复溶液和污染土壤，将存放筒内装入微生物菌种和营养剂，将去离子反应槽内装入电解液，将两个横杆通过凹槽搭连在去离子反应槽两端上部的圆轴上；

步骤2：启动抽液泵，抽液泵将水通过伸出管输送到扇叶容腔内，驱动转动扇叶转动，转动扇叶带动转轴转动，进而带动L形杆、连杆、活塞杆和活塞块往复运动，使圆管内产生负压，将存放筒内的微生物菌种和营养剂吸入圆管内，并通过出气管喷出；同时对于没有连接存放筒的竖管来说，当活塞块向远离出气管的方向移动时，空气从竖管进入圆管然后在活塞块反向运动时，空气被推出，出气管用于排气；

步骤3：在转动扇叶转动的过程中，带动转轮转动，进而带动连杆一、摆动杆、长杆和齿轮运动，转轮带动连杆一循环运动，连杆一带动摆动杆摆动，摆动杆带动齿轮转动，齿轮带动长杆运动，长杆对齿轮起到支撑和带动运动的作用，齿轮在长杆的带动下往复移动，且因为齿轮相互啮合，所有齿轮均转动，使齿轮下端的搅拌齿在支撑槽内进行搅拌作用，使土壤、空气、水分、微生物菌种和营养剂充分混合，微生物菌种在营养剂和氧气的作用下，在支撑槽内对土壤中的污染物进行降解，并产生一定量的无机离子；

步骤4：离子浓度传感器实时检测离子浓度并将检测数据发送给控制器，当离子浓度传感器检测到的离子浓度达到阈值时，控制器控制连接通道打开，液体经过连接通道进入去离子反应槽内，在阳极组件和阴极组件之间形成电场，使无机离子向阳极或阴极移动，并在阳极或阴极上析出或氧化还原，去离子反应槽内的离子浓度传感器实时监测去离子反应，当离子浓度降低到设定阈值时，控制器控制排液泵开启工作，将溶液排出。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

(1)本发明通过设置支撑槽、连接通道和去离子反应槽，形能对土壤中的污染物进行连续和稳定的降解；

(2)本发明通过设置进气组件和搅动组件，能够为支撑槽内的微生物提供充足的氧气和营养物质，通过设置螺旋形状纹路，能够使支撑槽内的混合液被搅动的更加充分，同时又能保持土壤中的水分和温度适宜，从而提高微生物的代谢活性和降解效率；

(3)本发明通过设置去离子反应槽和阳极组件、阴极组件，能够利用电解作用去除土壤中残留的重金属离子或其他无机离子，进一步提高土壤的质量和安全性；

(4)本发明通过设置离子浓度传感器和排液泵，能够实时监测和控制去离子反应槽内的离子浓度，及时排出过量的离子，防止离子的积累或迁移。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明的立体图一。

图2为本发明的立体图二。

图3为本发明的局部立体图一。

图4为本发明的局部立体图二。

图5为本发明的局部立体图三。

图中：1、存放筒，2、支撑槽，3、齿轮，4、搅拌齿，6、抽液泵，7、转轴，8、竖管，9、连接通道，10、去离子反应槽，11、排液泵，12、圆轴，13、连接头，14、横杆，15、扇叶容腔，16、L形管，17、阴极组件，18、阳极组件，19、圆管，191、出气管，20、腔体，21、转轮，22、连杆一，23、摆动杆，24、长杆，25、转动扇叶，26、L形杆，27、活塞块，28、活塞杆，29、连杆，30、限位轴，31、伸出管，32、固定柱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图1-图5，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。

需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下、前、后等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态，即产品的行进方向为参考的，而不应该认为是具有限定性的。

当组件被称为“位于”或“设置于”另一个组件，它可以在另一个组件上或可能同时存在居中组件。当一个组件被称为是“连接于”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。

一方面，本发明提供了一种原位生化修复系统，包括支撑槽2、连接通道9和去离子反应槽10，所述支撑槽2的一侧底部通过所述连接通道9连通所述去离子反应槽10，所述支撑槽2内设置有进气组件和搅动组件；

所述进气组件包括腔体20，所述腔体20固定在所述支撑槽2的内部底端中心，所述腔体20的弧面固定有一组圆周均匀排布的圆管19，每个所述圆管19内分别设置有活塞块27，每个所述圆管19的另一端分别设置有出气管191；

每个所述活塞块27的中心分别固定连接活塞杆28的一端，每个所述活塞杆28的另一端分别铰接连杆29的一端，所有所述连杆29的另一端均铰接L形杆26的一端，所述L形杆26的另一端固定连接转轴7的下端，所述转轴7轴承连接所述腔体20的上侧中心；

所述转轴7的上端固定连接转动扇叶25的中心轴下端，所述转动扇叶25设置在扇叶容腔15内，所述转动扇叶25的中心轴两端分别轴承连接所述扇叶容腔15的两端中心，所述扇叶容腔15的一侧固定连通伸出管31的一端，所述伸出管31的另一端固定连通抽液泵6，所述抽液泵6固定在所述支撑槽2上侧，所述抽液泵6吸取的液体用于驱动所述转动扇叶25转动；

扇叶容腔15的另一侧固定连通L形管16的一端，所述L形管16的另一端设置在所述支撑槽2的内部底端，所述L形管16和所述扇叶容腔15的连接口与所述伸出管31和所述扇叶容腔15的连接口中心对称。

每个所述圆管19的另一端弧面上侧分别固定连通竖管8的下端，其中一个所述竖管8的上端固定连通存放筒1的下侧中心。

所述搅动组件包括转轮21，所述转轮21的中心轴固定连接所述转动扇叶25的中心轴上端，所述转轮21的上侧边缘位置铰接连杆一22的一端，所述连杆一22的另一端铰接摆动杆23，所述摆动杆23的一端铰接固定柱32的上端，所述固定柱32的下端固定在所述扇叶容腔15的上侧边缘位置，所述扇叶容腔15的上侧边缘位置还铰接长杆23的一端，所述长杆23轴承连接一组均匀排布的齿轮3的中心轴，相邻的所述齿轮3相互啮合，所述摆动杆23的另一端铰接限位轴30，所述限位轴30固定在相邻的一个所述齿轮3的上侧边缘位置，每个所述齿轮3的中心轴下端分别固定连接搅拌齿4。

所述搅拌齿4为圆锥形，所述搅拌齿4的弧面设置有螺旋状纹路。

所述去离子反应槽10的两端上部固定对称的圆轴12的两端，所述圆轴12分别能匹配横杆14的两端下侧设置的凹槽，所述横杆14能通过所述凹槽搭连在所述圆轴12上，两个所述横杆14的上侧中心分别固定连接头13，一个所述横杆14的下侧中心固定连接阳极组件18，另一个所述横杆14的下侧中心固定连接阴极组件17。

所述去离子反应槽10的另一侧下部设置有排液泵11。

所述连接通道9的进口处和所述去离子反应槽10内均设置有离子浓度传感器，所述离子浓度传感器采用现有技术的现有产品，不再赘述。

还设置有控制器，所述控制器安装在所述支撑槽2的外壁，所述控制器控制所述连接通道9和排液泵11的开闭，所述控制器和所述离子浓度传感器通过无线传输模块进行通信。

在初始状态时，所述连接通道9呈闭合状态。

将支撑槽2内加入土壤修复溶液和污染土壤，将存放筒1内装入微生物菌种和营养剂，将去离子反应槽10内装入电解液，将两个横杆14通过凹槽搭连在去离子反应槽10两端上部的圆轴12上，启动抽液泵6，抽液泵6将水通过伸出管31输送到扇叶容腔15内，驱动转动扇叶25转动，转动扇叶25带动转轴7转动，进而带动L形杆26、连杆29、活塞杆28和活塞块27往复运动，使圆管19内产生负压，将存放筒1内的微生物菌种和营养剂吸入圆管19内，并通过出气管191喷出，同时对于没有连接存放筒1的竖管来说，当活塞块27向远离出气管191的方向移动时，空气从竖管进入圆管19然后在活塞块27反向运动时，空气被推出，出气管191用于排气，在转动扇叶25转动的过程中，带动转轮21转动，进而带动连杆一22、摆动杆23、长杆24和齿轮3运动，转轮21带动连杆一22循环运动，连杆一22带动摆动杆23摆动，摆动杆23带动齿轮3转，齿轮3带动长杆24运动，长杆24对齿轮3起到支撑和带动运动的作用，齿轮3在长杆24的带动下往复移动，且因为齿轮3相互啮合，所有齿轮3均转动，使齿轮3下端的搅拌齿4在支撑槽2内进行搅拌作用，使土壤、空气、水分、微生物菌种和营养剂充分混合，微生物菌种在营养剂和氧气的作用下，在支撑槽2内对土壤中的污染物进行降解，并产生一定量的无机离子，当离子浓度传感器检测到的离子浓度达到阈值时，控制器控制连接通道9打开，液体经过连接通道9进入去离子反应槽10内，在阳极组件18和阴极组件17之间形成电场，使无机离子向阳极或阴极移动，并在阳极或阴极上析出或氧化还原，去离子反应槽10内的离子浓度传感器实时监测去离子反应，当离子浓度降低到设定阈值时，控制器控制排液泵11开启工作，将溶液排出。

另一方面，本发明还提供了一种原位生化修复系统的方法，包括以下步骤：

步骤1：将支撑槽2内加入土壤修复溶液和污染土壤，将存放筒1内装入微生物菌种和营养剂，将去离子反应槽10内装入电解液，将两个横杆14通过凹槽搭连在去离子反应槽10两端上部的圆轴12上；

步骤2：启动抽液泵6，抽液泵6将水通过伸出管31输送到扇叶容腔15内，驱动转动扇叶25转动，转动扇叶25带动转轴7转动，进而带动L形杆26、连杆29、活塞杆28和活塞块27往复运动，使圆管19内产生负压，将存放筒1内的微生物菌种和营养剂吸入圆管19内，并通过出气管191喷出；同时对于没有连接存放筒1的竖管来说，当活塞块27向远离出气管191的方向移动时，空气从竖管进入圆管19然后在活塞块27反向运动时，空气被推出，出气管191用于排气；

步骤3：在转动扇叶25转动的过程中，带动转轮21转动，进而带动连杆一22、摆动杆23、长杆24和齿轮3运动，转轮21带动连杆一22循环运动，连杆一22带动摆动杆23摆动，摆动杆23带动齿轮3转动，齿轮3带动长杆24运动，长杆24对齿轮3起到支撑和带动运动的作用，齿轮3在长杆24的带动下往复移动，且因为齿轮3相互啮合，所有齿轮3均转动，使齿轮3下端的搅拌齿4在支撑槽2内进行搅拌作用，使土壤、空气、水分、微生物菌种和营养剂充分混合，微生物菌种在营养剂和氧气的作用下，在支撑槽2内对土壤中的污染物进行降解，并产生一定量的无机离子；

步骤4：离子浓度传感器实时检测离子浓度并将检测数据发送给控制器，当离子浓度传感器检测到的离子浓度达到阈值时，控制器控制连接通道9打开，液体经过连接通道9进入去离子反应槽10内，在阳极组件18和阴极组件17之间形成电场，使无机离子向阳极或阴极移动，并在阳极或阴极上析出或氧化还原，去离子反应槽10内的离子浓度传感器实时监测去离子反应，当离子浓度降低到设定阈值时，控制器控制排液泵11开启工作，将溶液排出。

以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。