用于土壤修复作业的闭环形药剂混输设备

720 编辑：中冶有色技术网来源：上海金泰工程机械有限公司

2024-01-11 16:04:53

权利要求书： 1.一种用于土壤修复作业的闭环形药剂混输设备，其特征是；包括

压裂液混配/微生物溶解单元（1）、药剂混合单元（2）、压裂注入单元（3）、多相抽提单元（4）；其中，

压裂液混配/微生物溶解单元（1）包括第一底座（101），还包括设置在底座（101）上的微生物溶液储液罐（103）、压裂液储液罐（105）和清水罐（108）；微生物溶液混合罐（104）和压裂液混合罐（107）使用螺栓固定在微生物溶液储液罐（103）、压裂液储罐（105）和清水罐（108）上；微生物溶液混合罐（104）和压裂液混合罐（107）的入口连接清水管汇（106）和螺旋输送机（109），微生物溶液混合罐（104）出液管汇连接微生物溶液储液罐（103），压裂液混合罐（107）的出液管汇连接压裂液储液罐（105）；所述微生物溶液混合罐（104）将微生物粉末与水按照比例搅拌混合，压裂液混合罐（107）将水、增粘剂和支撑剂混合搅拌；微生物溶液储液罐（103）与节流释气微纳米气泡发生器（102）相连，将混合好的溶液进行增氧，增加微生物在土壤中的活性；清水罐（108）为配置溶液提供清水；清水管汇（106）将清水按照要求加入微生物溶液混合罐（104）和压裂液混合罐（107）中；微生物溶液储液罐（103）和压裂液储液罐（105）出口与压裂注入模块（3）相连；螺旋输送机（109）通过称重传感器（110）固定在底座（101）上，计量药剂加入量；

药剂混合单元（2）包括第二底座（201）、储液罐（202）、混合罐（203）、螺旋输送机（204）、清水管汇（205）、清水罐（206）和称重系统（207），储液罐（202）、清水罐（206）和称重系统（207）固定在第二底座（201）上，两个混合罐（203）使用螺栓固定在储液罐（202）和清水罐（206）上，螺旋输送机（204）的支腿使用螺栓固定在称重系统（207）上，出口连接在混合罐（203）上，清水管汇（205）连接在混合罐（203）和清水罐（206）之间，控制混合罐（203）的进水量；

压裂注入单元（3）包括第三底座（301）、电机（302）、压裂泵（303）、控制柜（304）和压裂泵进出水管路（305），电机（302）、压裂泵（303）和控制柜（304）使用螺栓固定在第三底座（301）上，电机（302）驱动压裂泵（303）将压裂液或者修复药剂增压，对土壤进行压裂造缝或者将修复药剂注入土壤；

多相抽提单元（4）包括第四底座（401）、控制柜（402）、真空泵（403）、真空泵出气管路（404）、汽水分离器（405）、真空罐（406）、真空泵供水管路（407）和真空泵进气管路（408）；控制柜（402）、真空泵（403）、汽水分离器（405）、真空罐（406）使用螺栓固定在第四底座（401）上，真空泵供水管路（407）连接在真空泵（403）与汽水分离器（405）之间，工作时将水引入真空泵（403）使真空泵在腔体内形成真空；真空泵进气管路（408）连接在真空泵（403）与真空罐（406）之间，使真空罐（406）形成真空，从而抽取污染物；真空泵出气管路（404）连接在真空泵（403）与汽水分离器（405）之间将抽取的气相污染物入汽水分离器（405）再次气液分离，液体流入水处理单元，气体排出气体处理单元；

压裂液混配/微生物溶解单元（1）配置压裂液和微生物溶液，药剂混合单元（2）有两个混合搅拌罐，分别配置氧化药剂和还原药剂，并将配置的液体送入压裂注入单元（3），进行压裂造缝，再将其余药剂按照污染物类型分别注入土壤，直接处理目标污染物；

或者，

压裂液混配/微生物溶解单元（1）配置压裂液，药剂混合单元（2）配置增溶药剂并将配置的液体送入压裂注入单元（3）连接，进行压裂造缝，然后一边将增容药剂注入土壤，一边使用多相抽提单元（4）通过抽提井进行多相抽提，然后再使用水处理单元对污染物进行处理，最后再排入地下或进行药剂配置。

2.根据权利要求1所述的用于土壤修复作业的闭环形药剂混输设备，其特征是；还包括控制系统，所述控制系统包括流量计、液位计、压力传感器、压力表、浓度计、称重传感器、显示频、远程发射模块和远程接收模块，其中，在混合罐（203）、（107）的进口设有流量计，在微生物溶液储液罐（103）、压裂液储液罐（105）、储液罐（202）出口设有流量计；每个罐体上都设有液位计，在压裂泵（303）出口设有压力传感器和压力表；在储液罐（202）上设有浓度计；

在螺旋输送机（204）、（109）底座上设有称重传感器；显示频安装在控制柜（304）面板上，用于显示各种施工参数；远程发射模块和远程接收模块安装在控制柜里，用于接收和发射施工参数；清水管汇（106）的流量计计量各混合罐的瞬时流量，用于调节螺旋输送机（204）、（109）的输送固体颗粒的速度，累计流量到达混合所用清水量时关闭进入该混合罐的进水阀门；储液罐（202）、（103）、（105）出口流量计用于计量注入瞬时流量和累计流量，累计流量到达施工方案所使用的药剂量，关闭该管路电动阀门，切换其他药剂注入；液位计计量罐体内的液位高度，上液位报警控制进入罐体的物料阀门关闭，下液位报警，提示液位太低，需要增加物料或者施工完成需要停止施工；压力传感器用于检测施工过程中泵的压力；浓度计测量罐体内的药剂浓度，精确配置药剂浓度，精确注药量；称重传感器计量料斗内物料减少量来计算固体药剂的加药量；显示屏显示各种技术参数。

说明书：用于土壤修复作业的闭环形药剂混输设备技术领域[0001] 本发明涉及地下工程领域，尤其涉及土壤修复、改性及其配套衍生的地下建筑、结构工程技术领域，具体是用于土壤修复作业的闭环形药剂混输设备。背景技术[0002] 当前，随着社会经济的发展，建筑工程广泛在全球各种地区开展，这其中，有些地区的土壤其状态并不适合建筑工程的实施，因而需要对其进行改造。其中，土壤原位修复因成本低、耗能小、无二次污染、操作简单而被广泛实施。但是在原位修复过程中，大多数污染物处理系统采用人工进行配药，药剂浓度难以把控，不但操作复杂，而且效果不能保证，易出现用水量及药剂浪费的问题；注药量难以控制，容易出现药剂添加过多或过少的情况，需要定期的化验数据和运行经验进行调整加药量；并且加药过程中需要同时投加铁盐、铝盐、石灰等多种类型粉状药剂，人工投加的时候对操作人员造成一定的身体伤害。发明内容[0003] 本发明的目的在于克服上述缺陷，提出一种自动化程度高、具有多种药剂混合、储存、输送功能的用于土壤修复作业的闭环形药剂混输设备。[0004] 为了达到上述目的，本发明是这样实现的：一种用于土壤修复作业的闭环形药剂混输设备，包括

压裂液混配/微生物溶解单元1、药剂混合单元2、压裂注入单元3、多相抽提单元4；

其中，

压裂液混配/微生物溶解单元1包括第一底座101，还包括设置在底座101上的微生物溶液储液罐103、压裂液储液罐105和清水罐108；微生物溶液混合罐104和压裂液混合罐

107固定在微生物溶液储液罐103、压裂液储罐105和清水罐108上；微生物溶液混合罐104和压裂液混合罐107的入口连接清水管汇106和螺旋输送机109，微生物溶液混合罐104出液管汇连接微生物溶液储液罐103，压裂液混合罐107的出液管汇连接压裂液储液罐105；所述微生物溶液混合罐104将微生物粉末与水按照比例搅拌混合，压裂液混合罐107将水、增粘剂和支撑剂混合搅拌；微生物溶液储液罐103与节流释气微纳米气泡发生器102相连，将混合好的溶液进行增氧，增加微生物在土壤中的活性；清水罐108为配置溶液提供清水；清水管汇106将清水按照要求加入微生物溶液混合罐104和压裂液混合罐107中；微生物溶液储液罐103和压裂液储液罐105出口与压裂注入模块（3）相连；螺旋输送机109通过称重传感器

110固定在底座101上，计量药剂加入量；

药剂混合单元2包括第二底座201、储液罐202、混合罐203、螺旋输送机204、清水管汇205、清水罐206和称重系统207，储液罐202、清水罐206和称重系统207固定在第二底座

201上，两个混合罐203固定在储液罐202和清水罐206上，螺旋输送机204的支腿固定在称重系统207上，出口连接在混合罐203上，清水管汇205连接在混合罐203和清水罐206之间，控制混合罐203的进水量；

压裂注入单元3包括第三底座301、电机302、压裂泵303、控制柜304和压裂泵进出水管路305，电机302、压裂泵303和控制柜304固定在第三底座301上，电机302驱动压裂泵

303将压裂液或者修复药剂增压，对土壤进行压裂造缝或者将修复药剂注入土壤；

多相抽提单元4包括第四底座401、控制柜402、真空泵403、真空泵出气管路404、汽水分离器405、真空罐406、真空泵供水管路407和真空泵进气管路408；

压裂液混配/微生物溶解单元1配置压裂液和微生物溶液，药剂混合单元2配置两种处理药剂并将配置的液体送入压裂注入单元3，进行压裂造缝，再将其余药剂按照污染物类型分别注入土壤，直接处理目标污染物；

或者，

压裂液混配/微生物溶解单元1配置压裂液，药剂混合单元2配置增溶药剂并将配置的液体送入压裂注入单元3连接，进行压裂造缝，然后一边将增容药剂注入土壤，一边使用多相抽提单元4通过抽提井进行多相抽提，然后再使用水处理单元对污染物进行处理，最后再排入地下或进行药剂配置。

[0005] 所述的用于土壤修复作业的闭环形药剂混输设备，其特征是；还包括控制系统，所述控制系统包括流量计、液位计、电动球阀、压力传感器、浓度计、称重传感器、变频电机、显示频、远程发射模块和远程接收模块，清水管汇106的流量计计量各混合罐的瞬时流量，用于调节螺旋输送机204、109的输送固体颗粒的速度，累计流量到达混合所用清水量时关闭进入该混合罐的进水阀门；储液罐202、103、105出口流量计用于计量注入瞬时流量和累计流量，累计流量到达施工方案所使用的药剂量，关闭该管路电动阀门，切换其他药剂注入；液位计计量罐体内的液位高度，上液位报警控制进入罐体的物料阀门关闭，下液位报警，提示液位太低，需要增加物料或者施工完成需要停止施工；压力传感器用于检测施工过程中泵的压力；浓度计测量罐体内的药剂浓度，精确配置药剂浓度，精确注药量；称重传感器计量料斗内物料减少量来计算固体药剂的加药量；显示频显示各种技术参数。

[0006] 本设备的工作原理是：微生物溶液混合罐104、压裂液混合罐107和混合罐203的出液管直接插入各自对应储液罐中，微生物溶液混合罐104、压裂液混合罐107和混合罐203的出液管上有电动阀门控制；在储液单元的罐体，微生物溶液储液罐103与节流释气微纳米气泡发生器102连接，使微生物溶液储液罐103的液体富含大量微纳米气泡，对微生物溶液储液罐103的液体进行富氧，使微生物再注入土壤中有更好的活性；每个储液罐都有单独的出液管路，在每个管路中都包含流量计和电动阀门，电动阀门使各个管路可以自动控制，自动控制选择注入药剂，流量计计量注入药剂量，用于控制泵停止或者转换注入药剂。[0007] 本发明提出了一种土壤修复的闭环混输设备，具有连续配药加药系统，结构简单，免人工直接投药和具有自动配药，节约加药成本，智能精确加药的效果；对土壤压裂造缝改善土壤渗透系数，增加土壤修复效果。附图说明[0008] 图1为本发明中压裂液混配/微生物溶解单元的结构示意图。[0009] 图2为本发明中药剂混合单元的结构示意图。[0010] 图3为本发明中压裂注入单元的结构示意图。[0011] 图4为本发明中多相抽提单元的结构示意图。[0012] 图5为本发明整体结构示意图。[0013] 图6为本发明线路原理图的结构示意图。具体实施方式[0014] 以下通过具体实施例进一步说明本发明。[0015] 实施例一如图1 图5，一种用于土壤修复作业的闭环形药剂混输设备，包括

~

压裂液混配/微生物溶解单元1、药剂混合单元2、压裂注入单元3、多相抽提单元4；

其中，

压裂液混配/微生物溶解单元1包括第一底座101，还包括设置在底座101上的微生物溶液储液罐103、压裂液储液罐105和清水罐108；微生物溶液混合罐104和压裂液混合罐

107固定在微生物溶液储液罐103、压裂液储罐105和清水罐108上；微生物溶液混合罐104和压裂液混合罐107的入口连接清水管汇106和螺旋输送机109，微生物溶液混合罐104出液管汇连接微生物溶液储液罐103，压裂液混合罐107的出液管汇连接压裂液储液罐105；所述微生物溶液混合罐104将微生物粉末与水按照比例搅拌混合，压裂液混合罐107将水、增粘剂和支撑剂混合搅拌；微生物溶液储液罐103与节流释气微纳米气泡发生器102相连，将混合好的溶液进行增氧，增加微生物在土壤中的活性；清水罐108为配置溶液提供清水；清水管汇106将清水按照要求加入微生物溶液混合罐104和压裂液混合罐107中；微生物溶液储液罐103和压裂液储液罐105出口与压裂注入模块3相连；螺旋输送机（09通过称重传感器

110固定在底座101上，计量药剂加入量；

药剂混合单元2包括第二底座201、储液罐202、混合罐203、螺旋输送机204、清水管汇205、清水罐206和称重系统207，储液罐202、清水罐206和称重系统207固定在第二底座

201上，两个混合罐203固定在储液罐202和清水罐206上，螺旋输送机204的支腿固定在称重系统207上，出口连接在混合罐203上，清水管汇205连接在混合罐203和清水罐206之间，控制混合罐203的进水量；

压裂注入单元3包括第三底座301、电机302、压裂泵303、控制柜304和压裂泵进出水管路305，电机302、压裂泵303和控制柜304固定在第三底座301上，电机302驱动压裂泵

303将压裂液或者修复药剂增压，对土壤进行压裂造缝或者将修复药剂注入土壤；

多相抽提单元4包括第四底座401、控制柜402、真空泵403、真空泵出气管路404、汽水分离器405、真空罐406、真空泵供水管路407和真空泵进气管路408；

压裂液混配/微生物溶解单元1配置压裂液和微生物溶液，药剂混合单元2配置两种处理药剂并将配置的液体送入压裂注入单元3，进行压裂造缝，再将其余药剂按照污染物类型分别注入土壤，直接处理目标污染物；

或者，

压裂液混配/微生物溶解单元1配置压裂液，药剂混合单元2配置增溶药剂并将配置的液体送入压裂注入单元3连接，进行压裂造缝，然后一边将增容药剂注入土壤，一边使用多相抽提单元4通过抽提井进行多相抽提，然后再使用水处理单元对污染物进行处理，最后再排入地下或进行药剂配置。

[0016] 所述的用于土壤修复作业的闭环形药剂混输设备，还包括控制系统，所述控制系统包括流量计、液位计、电动球阀、压力传感器、浓度计、称重传感器、变频电机、显示频、远程发射模块和远程接收模块，清水管汇106的流量计计量各混合罐的瞬时流量，用于调节螺旋输送机204、109的输送固体颗粒的速度，累计流量到达混合所用清水量时关闭进入该混合罐的进水阀门；储液罐202、103、105出口流量计用于计量注入瞬时流量和累计流量，累计流量到达施工方案所使用的药剂量，关闭该管路电动阀门，切换其他药剂注入；液位计计量罐体内的液位高度，上液位报警控制进入罐体的物料阀门关闭，下液位报警，提示液位太低，需要增加物料或者施工完成需要停止施工；压力传感器用于检测施工过程中泵的压力；浓度计测量罐体内的药剂浓度，精确配置药剂浓度，精确注药量；称重传感器计量料斗内物料减少量来计算固体药剂的加药量；显示频显示各种技术参数。

[0017] 使用时，根据对污染场地的现场勘测，形成施工方案，按照施工方案将所需的药剂浓度和药剂量输入控制系统，控制系统经过PLC的内部PID运算，得出进入混合罐的清水与干粉药剂的比列以及清水量。清水通过清水管汇进入混合罐，通过流量计计量清水的瞬时流量和累计流量；干粉药剂通过螺旋输送机的输送到混合罐，螺旋输送机固定在称重传感器上，计量干粉药剂的投加量，按照清水与干粉药剂的比例调剂螺旋输送机的输送速度。上液位报警控制进入罐体的物料阀门关闭，搅拌一定时间后，打开混合罐出口阀门，将混和药剂流入储液罐中继续搅拌。当混合罐下液位报警，关闭混合罐出口阀门，进入罐体的物料阀门，继续混合。当累计流量到达混合所用清水量时，关闭进入该混合罐的进水阀门、停止运行螺旋输送机。储液罐出口流量计用于计量注入瞬时流量和累计流量，累计流量到达施工方案所使用的药剂量，关闭该管路电动阀门，施工完成。[0018] 实施例二如图6，一种用于土壤修复的闭环混输设备，包括下述设备及工作顺序压裂液混配/微生物溶解单元是底座作为整个单元的托盘，储液罐、清水罐、控制柜直接固定在底座上，使用螺栓固定；支架焊接在底座上，混合罐共有四只地脚，其中两个使用螺栓固定在支架上，另外在储液罐和清水罐上有固定螺纹孔，用于固定混合罐的另两个国定地脚。称重传感器用螺栓固定在底座上，螺旋输送机固定在称重传感器上，出口和混合罐通过软管相连接。清水泵使用螺栓固定在底座上，清水泵的吸入口一个与清水罐相连接，一个留作外部直接相连，出口分出多个支线，分别连接在混合罐上，在每个混合罐入口处都装有流量计和阀门。混合罐的出液管直接插入储液罐，混合罐的出液管上有电动阀门控制。在储液单元的罐体，一个与微纳米气泡连接，可使液体富含大量微纳米气泡，对液体进行富氧，使是微生物再注入土壤中有更好的活性。每个储液罐都有单独的出液管路，在每个管路中都包含流量计和电动阀门，电动阀门使各个管路可以自动控制，自动控制选择注入药剂，流量计计量注入药剂量，用于控制泵停止或者转换注入药剂。

[0019] 根据土壤监测系统反馈数据生成的施工方案。开机后在显示屏后台设置药剂种类、药剂浓度、需要药剂量和搅拌时间，A1、A2、A3、A4分别对应四组混合罐，只有设置参数后才会在启动后启用对应的混合罐，其中A3设置两组药剂才会启用用两个螺旋输送机，A4设置微纳米气泡发生器启动，流程才会启动气泡发生器，其余情况下，四组混合罐都只是单种药剂配药罐。根据设定浓度，通过PID运算，计算药剂的量和耗水量。以A1为例：1、清水泵通过变频电机驱动，按照最快5分钟加满混合罐，通过A1进水口的流量计来计算进水量，螺旋输送机安装在称重传感器上，计算药剂减少量计量药剂投加量，药剂投加量与清水量按照浓度匹配，A1罐体上液位计，达到设定最高位时，关闭进水阀门（其他罐需要加水）或者关停清水泵（只有A1罐配药）；按照设定时间进行搅拌。2、完成后打开A1搅拌罐出口阀门，药剂流入储液罐B1中，在B1中继续搅拌，等待使用。[0020] A1进水口进水量小于总水量，且A1罐体液位小于等于最小液位，继续执行“1”流程，等到B1罐体达到最小液位，则执行“2”。从而形成连续混合搅拌注药流程。B1出口流量计量注入量，当本次累计流量达到设定药剂量，切换药剂（多种药剂注入）或者关闭注药泵（注药完成）。切换药剂就是切换到其他搅拌罐流程，其他搅拌罐流程与A1搅拌罐、B1储液罐流程一样。[0021] 控制系统包含远程发射模块，可将整个注入流程的数据发射到云端，通过App监控整个注药过程。