一种土壤修复装置、土壤修复方法

摘要

一种土壤修复装置，第一隔板分别水平插入待修复的土壤，第一隔板中间高、四周低，四周边沿向上延伸一段形成集水槽；第二隔板具有隔层，每四个第二隔板形成一方形筒；通气管位于相邻第一隔板中间；通气管上开设多个通气孔；通水管上开设多个通水孔；在相邻通气孔中间位置的通气管上设置有空气传感器和温度传感器；在相邻的通水孔中间位置的通水管上设置有PH值传感器以及湿度传感器；抽气管、排水管、抽水管通过第二隔板中隔层深入第二隔板；抽气管一端与通气管相连通，抽气管另一端与第二电机连接；抽水管一端与通水管相连通，抽水管另一端与第三电机连接；排水管在上设置有多个排水部，排水部分别伸入集水槽内，另一端与第一电机连接。

权利要求

1.一种土壤修复装置，其特征在于，其包括多个第一隔板、多个第二隔板、通气管、通水管、排水管、抽气管、抽水管、第一电机、第二电机、第三电机、控制系统；

第一隔板分别水平插入待修复的土壤，第一隔板中间高、四周低，四周边沿向上延伸一段形成集水槽；第二隔板具有隔层，其垂直插入待修复的土壤，插入的深度大于待修复土壤的最深深度，每四个第二隔板形成一方形筒；

通气管位于相邻第一隔板中间；通水管位于相邻第一隔板之间上部；通气管上开设多个通气孔；通水管上开设多个通水孔；在相邻通气孔中间位置的通气管上设置有空气传感器和温度传感器；在相邻的通水孔中间位置的通水管上设置有PH值传感器以及湿度传感器；空气传感器、温度传感器、PH值传感器、湿度传感器分别与通过第二隔板内的接线与控制系统电连接；

抽气管、排水管、抽水管通过第二隔板中隔层深入第二隔板；抽气管一端与通气管相连通，抽气管另一端与第二电机连接；抽水管一端与通水管相连通，抽水管另一端与第三电机连接；排水管在上设置有多个排水部，各排水部分别伸入集水槽内，排水管另一端与第一电机连接。

2.一种土壤修复方法，其特征在于，其通过如权利要求1所述的土壤修复装置实现，包括如下步骤：S1、对待修复的土壤的深度进行分层，用第一隔板将各层土壤进行分隔，第一隔板呈中间高、四周低，四周边沿向上延伸一段形成集水槽；并将整个待修复的土壤区域划分为预设面积的各个分块；并用第二隔板将各个分块的土壤进行隔离，隔离的深度大于待修复土壤的最深深度；在整个待修复的土壤区域上用一遮挡棚进行遮挡；

S2、根据步骤S1中的分层，往各层土壤中分别埋入通气管、通水管；其中通气管为保温管；通水管为耐腐蚀的金属管道；埋入的通气管的深度位于该分层土壤的中间位置；埋入的通水管位于该分层土壤的上部；通气管上开设有多个通气孔；通水管上开设有多个通水孔；

通气管以及通水管均为带有隔层的管道；在相邻通气孔中间位置的通气管上设置有空气传感器和温度传感器；空气传感器用于采集该层土壤的含氧量，温度传感器用于采集该层土壤的温度值；在相邻的通水孔中间位置的通水管上设置有PH值传感器以及湿度传感器；PH值传感器用于采集该层土壤的PH值；湿度传感器用于采集该层土壤的湿度值；

S3、对各层土壤的有机物含量进行测定；通过根据测定的结果确定加入的土壤修复剂的重量；

S4、在加入土壤修复剂后，通过空气传感器、温度传感器、PH值传感器、湿度传感器实时采集各层土壤的含氧量、温度值、PH值、湿度值，并发送给控制系统；控制系统根据最优含氧量、温度值、PH值、湿度值通过通水管来调节各层土壤的湿度值以及PH值；通过通气管来调节各层土壤的含氧量以及温度值。

3.如权利要求2所述的土壤修复方法，其特征在于，

在所述步骤S1之前，还包括通过预先采集土壤修复剂在不同含氧量、温度值、PH值、湿度值条件下的测试结果，并获取最优含氧量、温度值、PH值、湿度值。

4.如权利要求3所述的土壤修复方法，其特征在于，

S5、在步骤S4之后，每隔预设时间后通过排水管排出集水槽中的积水。

5.如权利要求3所述的土壤修复方法，其特征在于，在所述步骤S4之后，还包括：

S6、在步骤S4之后，采集各层土壤样品中的有机污染物的含量，并判断各层土壤的修复情况，在特定层土壤修复情况达到预设标准时，停止调节该层土壤的含氧量、温度值、PH值、湿度值。

6.如权利要求5所述的土壤修复方法，其特征在于，所述步骤S6还包括，通过抽气管往通气管中持续通入空气24-36小时。

说明书

一种土壤修复装置、土壤修复方法

技术领域

[0001] 本发明涉及土壤修复技术领域，特别涉及一种土壤修复装置、土壤修复方法以及土壤修复剂。

背景技术

[0002] 土壤本来是各类废弃物的天然收容所和净化处理场所，当土壤中收容的各类污染物过多，影响和超过了土壤的自净能力，土壤自身也需要进行修复。造成土壤污染的原因很多，如工业污泥、垃圾农用、污水灌溉、大气中污染物沉降，大量使用含重金属的矿质化肥和农药等等。中国现有耕地有近1/5受到不同程度的污染，污染土壤将导致农作物减产，甚至有可能引起农产品中污染物超标，进而危害人体健康。另外，随着经济发展与城市化的加速，工矿企业导致的场地污染也十分严重。由于产业结构与城市布局的变化与调整，有些化工、冶金等污染企业纷纷搬迁，加上一些企业的倒闭，污染场地不断增加。土壤污染问题已经成为制约城市发展的毒瘤,成为了环境安全隐患和社会问题。因此污染土壤治理已经成为环境保护的重要内容，其中污染土壤修复治理已成为污染土壤治理领域中的重要内容。

[0003] 土壤修复分为就地进行修复以及将被污染的土壤移位进行修复。将被污染的土壤移位进行修复，工程量较大，不适宜于大规模的土壤修复。就地进行修复，往往是直接通过加入土壤修复剂进行修复，但是由于土壤修复剂的成分各有不同，并且加入土壤修复剂之后，对于土壤修复剂的反应条件无法进行控制，使得土壤修复的效率不高。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明提供一种土壤修复装置、土壤修复方法以及土壤修复剂。

[0005] 一种土壤修复装置，其包括多个第一隔板、多个第二隔板、通气管、通水管、排水管、抽气管、抽水管、第一电机、第二电机、第三电机、控制系统；

[0006] 第一隔板分别水平插入待修复的土壤，第一隔板中间高、四周低，四周边沿向上延伸一段形成集水槽；第二隔板具有隔层，其垂直插入待修复的土壤，插入的深度大于待修复土壤的最深深度，每四个第二隔板形成一方形筒；

[0007] 通气管位于相邻第一隔板中间；通水管位于相邻第一隔板之间上部；通气管上开设多个通气孔；通水管上开设多个通水孔；在相邻通气孔中间位置的通气管上设置有空气传感器和温度传感器；在相邻的通水孔中间位置的通水管上设置有PH值传感器以及湿度传感器；空气传感器、温度传感器、PH值传感器、湿度传感器分别与通过第二隔板内的接线与控制系统电连接；

[0008] 抽气管、排水管、抽水管通过第二隔板中隔层深入第二隔板；抽气管一端与通气管相连通，抽气管另一端与第二电机连接；抽水管一端与通水管相连通，抽水管另一端与第三电机连接；排水管在上设置有多个排水部，各排水部分别伸入集水槽内，排水管另一端与第一电机连接。

[0009] 一种土壤修复方法，其通过如上述的土壤修复装置实现，包括如下步骤：

[0010] S1、对待修复的土壤的深度进行分层，用第一隔板将各层土壤进行分隔，第一隔板呈中间高、四周低，四周边沿向上延伸一段形成集水槽；并将整个待修复的土壤区域划分为预设面积的各个分块；并用第二隔板将各个分块的土壤进行隔离，隔离的深度大于待修复土壤的最深深度；在整个待修复的土壤区域上用一遮挡棚进行遮挡；

[0011] S2、根据步骤S1中的分层，往各层土壤中分别埋入通气管、通水管；其中通气管为保温管；通水管为耐腐蚀的金属管道；埋入的通气管的深度位于该分层土壤的中间位置；埋入的通水管位于该分层土壤的上部；通气管上开设有多个通气孔；通水管上开设有多个通水孔；通气管以及通水管均为带有隔层的管道；在相邻通气孔中间位置的通气管上设置有空气传感器和温度传感器；空气传感器用于采集该层土壤的含氧量，温度传感器用于采集该层土壤的温度值；在相邻的通水孔中间位置的通水管上设置有PH值传感器以及湿度传感器；PH值传感器用于采集该层土壤的PH值；湿度传感器用于采集该层土壤的湿度值；

[0012] S3、对各层土壤的有机物含量进行测定；通过根据测定的结果确定加入的土壤修复剂的重量；

[0013] S4、在加入土壤修复剂后，通过空气传感器、温度传感器、PH值传感器、湿度传感器实时采集各层土壤的含氧量、温度值、PH值、湿度值，并发送给控制系统；控制系统根据最优含氧量、温度值、PH值、湿度值通过通水管来调节各层土壤的湿度值以及PH值；通过通气管来调节各层土壤的含氧量以及温度值。

[0014] 在本发明所述的土壤修复方法中，

[0015] 在所述步骤S1之前，还包括通过预先采集土壤修复剂在不同含氧量、温度值、PH值、湿度值条件下的测试结果，并获取最优含氧量、温度值、PH值、湿度值。

[0016] 在本发明所述的土壤修复方法中，

[0017] S5、在步骤S4之后，每隔预设时间后通过排水管排出集水槽中的积水。

[0018] 在本发明所述的土壤修复方法中，在所述步骤S4之后，还包括：

[0019] S6、在步骤S4之后，采集各层土壤样品中的有机污染物的含量，并判断各层土壤的修复情况，在特定层土壤修复情况达到预设标准时，停止调节该层土壤的含氧量、温度值、PH值、湿度值。

[0020] 在本发明所述的土壤修复方法中，所述步骤S6还包括，通过抽气管往通气管中持续通入空气24-36小时。

[0021] 一种土壤修复剂，所述土壤修复剂的配比如下，以下配比均为重量比：活性炭20-40份、三十烷醇2-5份、磷酸二氢钾8-12份、厌氧氨氧化菌3-5份、脱氮硫杆菌1-3份、厌氧芽孢杆菌3-6份、黄腐酸钾10-12份、谷糠4-7份、沸石粉2-6份、果渣0.1-1份、草炭0.5-1份、羧甲基淀粉22-26份。

[0022] 在本发明所述的土壤修复剂中，所述土壤修复剂的配比如下，以下配比均为重量比：活性炭20份、三十烷醇2份、磷酸二氢钾8份、厌氧氨氧化菌3份、脱氮硫杆菌1份、厌氧芽孢杆菌3份、黄腐酸钾10份、谷糠4份、沸石粉2份、果渣0.1份、草炭0.5份、羧甲基淀粉22份。

[0023] 在本发明所述的土壤修复剂中，所述土壤修复剂的配比如下，以下配比均为重量比：活性炭40份、三十烷醇5份、磷酸二氢钾12份、厌氧氨氧化菌5份、脱氮硫杆菌3份、厌氧芽孢杆菌6份、黄腐酸钾12份、谷糠7份、沸石粉6份、果渣1份、草炭1份、羧甲基淀粉26份。

[0024] 在本发明所述的土壤修复剂中，所述土壤修复剂的配比如下，以下配比 均为重量比：活性炭25.6份、三十烷醇3份、磷酸二氢钾9份、厌氧氨氧化菌4.3份、脱氮硫杆菌2份、厌氧芽孢杆菌4份、黄腐酸钾12份、谷糠5份、沸石粉5份、果渣0.8份、草炭0.75份、羧甲基淀粉23.4份。

[0025] 有益技术效果：本发明的土壤修复装置、土壤修复方法以及土壤修复剂，通过精准的控制土壤修复过程中的各个反应条件，使得土壤修复的效率高，并且适宜于大规模的土壤修复。

附图说明

[0026] 图1是本发明实施例提供的土壤修复装置的示意图。

具体实施方式

[0027] 在本发明实施例中，如图1所示，一种土壤修复装置，其包括多个第一隔板1、多个第二隔板2、通气管3、通水管4、排水管5、抽气管6、抽水管7、第一电机8、第二电机9、第三电机10、控制系统(附图中未示出)。

[0028] 第一隔板1分别水平插入待修复的土壤，第一隔板1中间高、四周低，四周边沿向上延伸一段形成集水槽11。可选地，第一隔板1整体与水平面平行。可以根据实际需要，事先对待修复的土壤区域进行采集样本，统计不同深度的PH值、含氧量、湿度值、温度值，根据统计的不同情况将待修复的土壤进行分层，分层的指标可以由用户自行调整，这样可以针对不同层的土壤进行PH值、含氧量、湿度值、温度值的调节，使得各个层面的土壤的指标能够相同，使得对土壤的修复能够更为精准，克服了现有技术中由于待修复的土壤深，导致的土壤修复在底层和效果和上层的效果不一致的缺陷。第二隔板2具有隔层，其垂直插入待修复的土壤，插入的深度大于待修复土壤的最深深度，每四个第二隔板2形成一方形筒。将第二隔板2插入的深度大于待修复土壤的最深深度是为了修复整个受到污染的土壤。可选地，最底一层第一隔板1位于待修复土壤最深深度以下。每四个第二隔板2形成一方形筒，并且第一隔板1与第二隔板2的内侧固定，使得相邻第一隔板1、四个第二隔板2形成相对密闭的环境。第一隔板1与第二隔板2的内侧固定可以选择通过注入水泥的方式进行固定，当然本发明实施例不仅限于此。

[0029] 通气管3位于相邻第一隔板1中间；通水管4位于相邻第一隔板1之间上部；通气管3上开设多个通气孔31；通水管4上开设多个通水孔41；在 相邻通气孔31中间位置的通气管3上设置有空气传感器和温度传感器；在相邻的通水孔41中间位置的通水管4上设置有PH值传感器以及湿度传感器；空气传感器、温度传感器、PH值传感器、湿度传感器分别与通过第二隔板2内的接线与控制系统电连接。可选地，空气传感器、温度传感器、PH值传感器、湿度传感器分别与通过第二隔板2内的接线与无线通信模块(图中未示出，可以为3G、4G模块或WIFI模块)电连接，使得用户可以通过远程对土壤中的各种条件进行了解。

[0030] 抽气管6、排水管5、抽水管7通过第二隔板2中隔层深入第二隔板2；抽气管6一端与通气管3相连通，抽气管6另一端与第二电机9连接；抽水管7一端与通水管4相连通，抽水管7另一端与第三电机10连接；排水管5在上设置有多个排水部51，各排水部51分别伸入集水槽11内，排水管5另一端与第一电机8连接。因此可以使用第一电机8通过排水管5来抽取集水槽11内的积水。使用第二电机9通过抽气管6抽气或排气来通过通气管3来调节该层土壤中的湿度值，并且通过通入不同温度的空气来调节该层土壤中的温度值。使用第三电机10通过抽水管7抽水或排水来调节该层土壤中的湿度值，并通过调节水中的PH值来调节土壤的PH值。值得注意的是，过多的水会自动留到集水槽11中，可以通过使用第一电机8通过排水管5来抽取集水槽11内的积水。

[0031] 可选地，所述土壤修复装置还包括一遮挡棚101，遮挡棚101位于整个待修复的土壤区域上方，避免待修复土壤区域遭受到雨淋或日晒。可选地，抽水管7与通水管4通过第二连接部71连通；通气管3与抽气管6通过第一连接部61连通。

[0032] 本发明实施例还提供一种土壤修复方法，其通过上述的土壤修复装置实现，包括如下步骤：

[0033] S1、对待修复的土壤的深度进行分层，用第一隔板1将各层土壤进行分隔，第一隔板1呈中间高、四周低，四周边沿向上延伸一段形成集水槽11；并将整个待修复的土壤区域划分为预设面积的各个分块；并用第二隔板2将各个分块的土壤进行隔离，隔离的深度大于待修复土壤的最深深度；在整个待修复的土壤区域上用一遮挡棚101进行遮挡。通过将整个待修复的土壤区域划分为预设面积的各个分块，使得各个待修复的土壤区域分块的各个环 境、反应指标因素相对独立，使得本发明实施例的土壤修复方法适合大规模受到污染的土壤的修复。

[0034] S2、根据步骤S1中的分层，往各层土壤中分别埋入通气管3、通水管4；其中通气管3为保温管；通水管4为耐腐蚀的金属管道；埋入的通气管3的深度位于该分层土壤的中间位置；埋入的通水管4位于该分层土壤的上部；通气管3上开设有多个通气孔31；通水管4上开设有多个通水孔41；通气管3以及通水管4均为带有隔层的管道；在相邻通气孔31中间位置的通气管3上设置有空气传感器和温度传感器(图中未示出，空气传感器和温度传感器可以有多个)；空气传感器用于采集该层土壤的含氧量，温度传感器用于采集该层土壤的温度值；在相邻的通水孔41中间位置的通水管4上设置有PH值传感器以及湿度传感器(图中未示出，PH值传感器以及湿度传感器可以有多个)；PH值传感器用于采集该层土壤的PH值；湿度传感器用于采集该层土壤的湿度值。将通气管3以及通水管4选择为带有隔层的管道，将空气传感器、温度传感器、PH值传感器、湿度传感器部分置于隔层内，部分置于土壤内，便于更好地对PH值、含氧量、湿度值、温度值进行测量。并且空气传感器、温度传感器、PH值传感器、湿度传感器分布在整个通水管4和通气管3上，使得能够对该层土壤中各个位置的PH值、含氧量、湿度值、温度值分布进行测量，然后通过加权取平均，使得PH值、含氧量、湿度值、温度值测量值更为精确。

[0035] 通过将通气管3选择为保温管，避免了通过通入不同温度的空气来调节该层土壤中的温度值时，热量的流失。将通水管4为耐腐蚀的金属管道，避免了不同PH值的溶液对通水管4的腐蚀。通过将埋入的通气管3的深度位于该分层土壤的中间位置，使得通入的空气能够均匀分布在该层土壤的各个地方。通过将埋入的通水管4位于该分层土壤的上部，使得通水管4通入的水能够从上至下流到该层土壤的各个地方。

[0036] S3、对各层土壤的有机物含量进行测定；通过根据测定的结果确定加入的土壤修复剂的重量。本发明实施例针对的受污染的土壤主要为有机物污染的土壤。可选地，可以通过通水管4加入土壤修复剂。

[0037] S4、在加入土壤修复剂后，通过空气传感器、温度传感器、PH值传感器、湿度传感器实时采集各层土壤的含氧量、温度值、PH值、湿度值，并 发送给控制系统；控制系统根据最优含氧量、温度值、PH值、湿度值通过通水管4来调节各层土壤的湿度值以及PH值；通过通气管3来调节各层土壤的含氧量以及温度值。可选地，最优含氧量、温度值、PH值、湿度值分别为每立方米土壤含氧量0.05-0.20L；温度值为24-27.5摄氏度；PH值为6.1-6.3；湿度值为每立方米土壤含水量30-65L。控制系统可以为普通PC，或者服务器。本发明不仅限于此。

[0038] 可选地，在本发明实施例所述的土壤修复方法中，

[0039] 在所述步骤S1之前，还包括通过预先采集土壤修复剂在不同含氧量、温度值、PH值、湿度值条件下的测试结果，并获取最优含氧量、温度值、PH值、湿度值。本领域技术人员可知，采集样品的数量越多，各个值的测量结果越精确。

[0040] 可选地，在本发明实施例所述的土壤修复方法中，

[0041] S5、在步骤S4之后，每隔预设时间后通过排水管5排出集水槽11中的积水。由于通过通水管4通入的水会自动聚集在集水槽11中，因此本发明实施例可以定期对积水进行排出，能够对各层土壤中的湿度值进行精确控制。可选地，可以对排出的积水进行去污处理。

[0042] 可选地，在本发明实施例所述的土壤修复方法中，在所述步骤S4之后，还包括：

[0043] S6、在步骤S4之后，采集各层土壤样品中的有机污染物的含量，并判断各层土壤的修复情况，在特定层土壤修复情况达到预设标准时，停止调节该层土壤的含氧量、温度值、PH值、湿度值。本发明实施例，避免了电机的持续工作，造成的能源浪费。

[0044] 可选地，在本发明实施例所述的土壤修复方法中，所述步骤S6还包括，通过抽气管6往通气管3中持续通入空气24-36小时。通过通过抽气管6往通气管3中持续通入空气24-36小时，可以有效杀灭土壤中的厌氧菌。优选地，空气的温度可以为55-70摄氏度，杀灭的效果更好。

[0045] 本发明实施例还提供一种土壤修复剂，所述土壤修复剂可以用于上述土壤修复方法中，所述土壤修复剂的配比如下，以下配比均为重量比：活性炭20-40份、三十烷醇2-5份、磷酸二氢钾8-12份、厌氧氨氧化菌3-5份、脱氮硫杆菌1-3份、厌氧芽孢杆菌3-6份、黄腐酸钾10-12份、谷糠4-7份、 沸石粉2-6份、果渣0.1-1份、草炭0.5-1份、羧甲基淀粉22-26份。

[0046] 可选地，在本发明实施例所述的土壤修复剂中，所述土壤修复剂的配比如下，以下配比均为重量比：活性炭20份、三十烷醇2份、磷酸二氢钾8份、厌氧氨氧化菌3份、脱氮硫杆菌1份、厌氧芽孢杆菌3份、黄腐酸钾10份、谷糠4份、沸石粉2份、果渣0.1份、草炭0.5份、羧甲基淀粉22份。本发明实施例的土壤修复剂的配比下，在每立方米土壤含氧量0.1L；温度值为25.5摄氏度；PH值为6.3；湿度值为每立方米土壤含水量50L的条件下，经过15天的修复，土壤中有机物的含量下降64-86％。羧甲基淀粉具有较强的吸水性和膨胀性，在水中能较快泡涨，且吸水后颗粒膨胀而不溶解，不形成胶体溶液，不阻碍水分的继续渗入而影响土壤修复剂其他成分的进一步崩解，用作土壤修复剂其他成分的高效崩解剂、赋形剂。

[0047] 可选地，在本发明实施例所述的土壤修复剂中，所述土壤修复剂的配比如下，以下配比均为重量比：活性炭40份、三十烷醇5份、磷酸二氢钾12份、厌氧氨氧化菌5份、脱氮硫杆菌3份、厌氧芽孢杆菌6份、黄腐酸钾12份、谷糠7份、沸石粉6份、果渣1份、草炭1份、羧甲基淀粉26份。本发明实施例的土壤修复剂的配比下，在每立方米土壤含氧量0.1L；温度值为25.5摄氏度；PH值为6.3；湿度值为每立方米土壤含水量50L的条件下，经过15天的修复，土壤中有机物的含量下降75-82％。

[0048] 可选地，在本发明实施例所述的土壤修复剂中，所述土壤修复剂的配比如下，以下配比均为重量比：活性炭25.6份、三十烷醇3份、磷酸二氢钾9份、厌氧氨氧化菌4.3份、脱氮硫杆菌2份、厌氧芽孢杆菌4份、黄腐酸钾12份、谷糠5份、沸石粉5份、果渣0.8份、草炭0.75份、羧甲基淀粉23.4份。

[0049] 本发明实施例的土壤修复剂的配比下，在每立方米土壤含氧量0.1L；温度值为25.5摄氏度；PH值为6.3；湿度值为每立方米土壤含水量50L的条件下，经过15天的修复，土壤中有机物的含量下降85-95％。可选地，果渣为苹果、梨子等水果的果渣。

[0050] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

[0051] 可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技 术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。