CN113522961A - 一种用于石油烃类有机物污染土壤修复装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于石油烃类有机物污染土壤修复装置，包括箱体和设置在箱体内部的承载箱，所述承载箱通过液压机构与箱体滑动连接，所述主体的两侧底部相对设置有连接壳，所述连接壳的一侧设置有牵引机构，两个所述连接壳之间设置有承载板，所述承载板的内部设有驱动机构，所述承载板的底端设置有若干钻头和喷料体。本发明通过蜗杆啮合带动涡轮转动，涡轮带动钻头转动，钻头配合承载板对土壤进行打孔，当一定时间后或孔深达到石油污染层时，喷料体通过连接软管和转动柱将承载箱内部的降解液进行喷洒，让降解液中的微生物对石油进行接触。
Description
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，尤其涉及一种用于石油烃类有机物污染土壤修复装置和方法。
背景技术
原油和石油产品在开采、运输、储存以及使用过程中，进入到土壤环境，其数量和速度超多土壤自净作用的速度，打破了它在土壤环境中的自然动态平衡，使其累积过程占据优势，导致土壤环境正常功能的失调和土壤质量的下降。
现有已知的技术，如专利号为CN103658163B的中国发明专利，公开了一种大面积石油污染土壤的修复方法，是通过工程技术-石油降解材料-生物技术原理的综合应用，修复大面积石油污染土壤；是由工程技术***、石油降解材料和生物技术***；所述的工程技术***包括牵引平台、管道埋入和施工装置、固定安装在牵引平台上的空气压缩装置、物料配送装置和土壤断面管道装置；运用时把石油降解材料吹入到的土壤断面中，同时在土壤表面种植有利于降解石油的植物。
上述专利中的一种大面积石油污染土壤的修复方法存在以下不足：此装置只通过牵引平台直接打入污染土壤中，很容易让物料配送装置受损，影响使用寿命,且制备分解石油微生物的耗时较长，无法保证石油分解效率，从而可能造成无法可逆的环境伤害。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于石油烃类有机物污染土壤修复装置和方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一方面，提供了一种用于石油烃类有机物污染土壤修复装置和方法，包括箱体和设置在箱体内部的承载箱，所述承载箱通过液压机构与箱体滑动连接，所述主体的两侧底部相对设置有连接壳，所述连接壳的一侧设置有牵引机构，两个所述连接壳之间设置有承载板，所述承载板的内部设有驱动机构，所述承载板的底端设置有若干钻头和喷料体。
进一步的，所述转动柱的顶端开口处通过连接软管与承载箱连接，所述转动柱的底端开口处与喷料体的进料口连接。
进一步的，所述钻头呈螺旋状，所述喷料体呈圆柱状，所述喷料体的出料端设置有若干喷头，所述喷料体处于钻头之间。
进一步的，所述蜗轮呈3×3矩形分布，每三个所述涡轮分别与一个蜗杆啮合。
进一步的，两个所述连接壳顶部内壁分别固定连接有弹性垫。
另一方面，提供了一种用于石油烃类有机物污染土壤修复的方法，采用权利要求1-9中的任一项所述的装置，其特征在于，依次包括以下步骤：
S1：采集长期受石油污染的土壤，提取土壤中的菌种，将菌种接种到石油降解无机盐培养基中，然后放在摇床中振荡培养。
S2：将步骤S1所述培养的菌液接种于提高初始浓度的石油降解无机盐培养基中，接种量为5ml/L，摇床振荡再次培养，重复此步骤，并不断提高石油浓度。
S3:驯化一段时间后，将S2中获得的菌悬液梯度稀释并平板涂布，挑选菌种，划线分离直至分离出单一菌种。
S4：将S3中的菌种接种到已灭菌的富集培养基中，然后放在摇床中振荡培养，得到富集培养的菌液。
S5：收集步骤S4培养的菌种，然后接种于石油降解无机盐培养基中，摇床振荡培养处理，培养处理结束后，测定石油降解无机盐培养基中的石油含量，分析菌种降解石油的效果。
进一步地，步骤S1，S2和S5所述石油降解无机盐培养基，以体积为一升来计，培养基包含：10-100mg石油，1-1.2g(NH4)2SO4，1.5-1.7g KH2PO4，3-3.2g K2HPO4，2mL微量元素溶液以及1000mL蒸馏水，所述培养基的pH值为6.5-7.5。微量元素化合物包括MgSO4、ZnSO4、CuSO4、MnSO4、FeSO4·7H2O及CaCl2；在所述微量元素溶液中，MgSO4的浓度为4-4.2g/L，ZnSO4的浓度为4-4.2g/L，CuSO4的浓度为1-1.2g/L，MnSO4的浓度为1-1.2g/L，FeSO4·7H2O的浓度为1-1.2g/L及CaCl2的浓度为1-1.2g/L。
进一步地，步骤S1和S2所述摇床振荡培养的转速为150-160rpm，摇床振荡培养的周期为7d，摇床振荡培养的温度为30-35摄氏度，每次转接石油浓度提高10mg/L，最后一次转接的培养基中，石油的浓度为100mg/L。
进一步地，S4所述富集培养基，以体积为一升来计，每升富集培养基包含：3-4g牛肉膏、10-12g蛋白胨、5-5.5g NaCl以及1000mL蒸馏水；所述富集培养基的pH值为6.5-7。
进一步地，步骤S4所述摇床振荡培养的转速为150-160rpm，摇床振荡培养的时间为30-36h，摇床振荡培养的温度为30-35摄氏度。
进一步地，步骤S5所述摇床振荡培养的转速为150-160rpm，摇床振荡培养的时间为5-7d，摇床振荡培养的温度为30-35摄氏度。
S6：将微生物和上述中的富集培养基质量份按照10∶1注入承载箱的内部进行混合，得到微生物混合溶液，同时承载箱的内部加入与微生物混合溶液质量份为100∶1的氧化酶，形成降解液，氧化酶可采用正烷烃氧化酶。
S7：液压泵通过液压推杆带动承载体推动承载板向下移动，同时电机启动，电机去的输出轴通过皮带和一根蜗杆同时驱动另外两根蜗杆，蜗杆啮合带动涡轮转动，涡轮带动钻头转动，钻头配合承载板对土壤进行打孔，当一定时间后或孔深达到石油污染层时，喷料体通过连接软管和转动柱将承载箱内部的降解液进行喷洒，让降解液中的微生物对石油进行接触。
S8：降解液中的微生物对石油进行接触，经过上述氧化酶的的催化分解掉石油中的烃类，生成无毒的可降解的醇类物质，让可降解的醇类物质经过大自然进行降解分化。
本发明的有益效果为：
1、通过设置钻头和喷洒体，液压泵通过液压推杆带动承载体推动承载板向下移动，同时电机启动，电机去的输出轴通过皮带和一根蜗杆同时驱动另外两根蜗杆，蜗杆啮合带动涡轮转动，涡轮带动钻头转动，钻头配合承载板对土壤进行打孔，当一定时间后或孔深达到石油污染层时，喷料体通过连接软管和转动柱将承载箱内部的降解液进行喷洒，让降解液中的微生物对石油进行接触。
2、通过设置降解液，降解液中的微生物对石油进行接触，经过上述氧化酶的的加速催化分解掉石油中的烃类，生成无毒的可降解的醇类物质，让可降解的醇类物质经过大自然进行降解分化，进一步的保证了该类微生物对石油的分解效率。
3、通过设置弹性垫，在液压泵通过液压推杆带动承载体推动承载板，带动连接块和电机在两个连接壳之间向上移动时，可以有效的避免电机和连接块的顶部与连接壳之间发生刚性碰撞，进一步的增强装置的实用性。
附图说明
图1为本发明所述的一种用于石油烃类有机物污染土壤修复装置的结构剖视图；
图2为本发明所述的一种用于石油烃类有机物污染土壤修复装置的承载板结构示意图；
图3为本发明所述的一种用于石油烃类有机物污染土壤修复装置的钻头结构示意图；
图4为本发明所述的一种用于石油烃类有机物污染土壤修复装置的另一可选方式的结构剖视图。
图中：1主体、2承载箱、3液压泵、4液压推杆、5连接壳、6连接软管、7连接块、8滑轮、9蜗杆、10涡轮、11喷料体、12转动柱、13钻头、14承载板、15弹簧、16支撑板、17皮带、18电机、19皮带轮、20连接、21弹性垫。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明的说明书附图，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。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
参照图1-3，一种用于石油烃类有机物污染土壤修复装置和方法，包括开口朝下的箱体1和设置在箱体1内部的截面呈倒T形的承载箱2，承载箱2通过液压机构与箱体1滑动连接，主体1的两侧底部相对设置有截面呈匚形的连接壳5，连接壳5的一侧设置有牵引机构，两个连接壳5之间设置有承载板14，承载板14的内部设有驱动机构，承载板14的底端设置有若干钻头13和喷料体11。
液压机构包括多个设置在箱体1顶端内壁的液压泵3，液压泵3通过液压推杆4与承载箱2连接。
牵引机构包括设置在连接壳5的一侧的30匹马力的拖拉机，两个连接壳5的底端均固定连接有多个滑轮8，优选的，滑轮8可采用自锁万向轮，拖拉机推着连接壳5通过滑轮8进行移动，从而方便将装置内降解原料喷洒之土壤内部。
承载板14通过支撑板14和块状的连接块7分别与两个连接壳5滑动连接，支撑板14和连接块7分别通过弹簧15与连接壳5连接。
驱动机构包括三个转动连接在承载板14内部的蜗杆9和与蜗杆9啮合涡轮10，承载板14在涡轮10的圆心内部固定连接有套筒状的转动柱12，涡轮10与转动柱12转动连接，三个蜗杆9均延伸至承载板14的一侧外部，三个蜗杆9的外部分别套设有皮带轮19，三个皮带轮19通过皮带17连接，支撑板14的顶面设置有与蜗杆9固定连接的电机18。
转动柱12的顶端开口处通过连接软管6与承载箱2连接，转动柱12的底端开口处与喷料体11的进料口连接，钻头13与涡轮10远离圆心的底面连接，钻头13呈螺旋状，喷料体11呈圆柱状，喷料体11的出料端设置有若干喷头，喷料体11处于钻头13之间。
蜗轮10呈3×3矩形分布，每三个涡轮10分别与一个蜗杆9啮合。
一种用于石油烃类有机物污染土壤修复的方法，采用权利要求1-8中的任一项所述的装置，其特征在于，依次包括以下步骤：
S1：采集长期受石油污染的土壤，提取土壤中的菌种，将菌种接种到石油降解无机盐培养基中，然后放在摇床中振荡培养。
S2：将步骤S1所述培养的菌液接种于提高初始浓度的石油降解无机盐培养基中，接种量为5ml/L，摇床振荡再次培养，重复此步骤，并不断提高石油浓度。
S3:驯化一段时间后，将S2中获得的菌悬液梯度稀释并平板涂布，挑选菌种，划线分离直至分离出单一菌种。
S4：将S3中的菌种接种到已灭菌的富集培养基中，然后放在摇床中振荡培养，得到富集培养的菌液。
S5：收集步骤S4培养的菌种，然后接种于石油降解无机盐培养基中，摇床振荡培养处理，培养处理结束后，测定石油降解无机盐培养基中的石油含量，分析菌种降解石油的效果。
S6：将微生物和上述中的培养基分别取200质量份和20质量份进行混合，然后注入承载箱2的内部，得到微生物混合溶液，同时承载箱2的内部加入2质量份的氧化酶与上述微生物混合溶液混合，形成降解液，氧化酶可采用正烷烃氧化酶。
S7：液压泵3通过液压推杆4带动承载体2推动承载板14向下移动，同时电机18启动，电机去8的输出轴通过皮带17和一根蜗杆9同时驱动另外两根蜗杆9，蜗杆9啮合带动涡轮10转动，涡轮10带动钻头13转动，钻头13配合承载板14对土壤进行打孔，当一定时间后或孔深达到石油污染层时，喷料体11通过连接软管6和转动柱12将承载箱2内部的降解液进行喷洒，让降解液中的微生物对石油进行接触。
S8：降解液中的微生物对石油进行接触，经过上述氧化酶的的催化分解掉石油中的烃类，生成无毒的可降解的醇类物质，让可降解的醇类物质经过大自然进行降解分化。
工作原理：液压泵3通过液压推杆4带动承载体2推动承载板14向下移动，同时电机18启动，电机去8的输出轴通过皮带17和一根蜗杆9同时驱动另外两根蜗杆9，蜗杆9啮合带动涡轮10转动，涡轮10带动钻头13转动，钻头13配合承载板14对土壤进行打孔，当一定时间后或孔深达到石油污染层时，喷料体11通过连接软管6和转动柱12将承载箱2内部的降解液进行喷洒，让降解液中的微生物对石油进行接触。
参照图4，为本发明的另一可选方式，为了增加装置的实用性，两个连接壳5分别在匚形顶部内壁均固定连接有弹性垫21，优选的，弹性垫20可采用橡胶垫，在液压泵3通过液压推杆4带动承载体2推动承载板14，带动连接块7和电机18在两个连接壳5之间向上移动时，可以有效的避免电机18和连接块7的顶部与连接壳5之间发生刚性碰撞，进一步的增强装置的实用性。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。
Claims (10)
1.一种用于石油烃类有机物污染土壤修复装置，包括箱体(1)和设置在箱体(1)内部的承载箱(2)，其特征在于，所述承载箱(2)通过液压机构与箱体(1)滑动连接，所述主体(1)的两侧底部相对设置有连接壳(5)，所述连接壳(5)的一侧设置有牵引机构，两个所述连接壳(5)之间设置有承载板(14)，所述承载板(14)的内部设有驱动机构，所述承载板(14)的底端设置有若干钻头(13)和喷料体(11)，
其中，所述液压机构包括设置在箱体(1)顶端内壁的液压泵(3)，所述液压泵(3)通过液压推杆(4)与承载箱(2)连接，
所述牵引机构包括设置在连接壳(5)的一侧的拖拉机，两个所述连接壳(5)的底端均固定连接有多个滑轮(8)。
2.根据权利要求2所述的一种用于石油烃类有机物污染土壤修复装置，其特征在于,所述承载板(14)通过支撑板(14)和连接块(7)与两个连接壳(5)滑动连接，所述支撑板(14)和连接块(7)通过弹簧(15)与连接壳(5)连接。
3.根据权利要求4所述的一种用于石油烃类有机物污染土壤修复装置，其特征在于,所述驱动机构包括若干与承载板(14)转动连接的蜗杆(9)和与蜗杆(9)啮合涡轮(10)，所述承载板(14)在涡轮(10)的圆心内部固定连接有套筒状的转动柱(12)，所述涡轮(10)与转动柱(12)转动连接，三个所述蜗杆(9)均延伸至承载板(14)的一侧外部，三个所述蜗杆(9)的外部分别套设有皮带轮(19)，三个所述皮带轮(19)通过皮带(17)连接，所述支撑板(14)的顶面设置有与蜗杆(9)固定连接的电机(18)。
4.根据权利要求5所述的一种用于石油烃类有机物污染土壤修复装置，其特征在于，所述转动柱(12)的顶端开口处通过连接软管(6)与承载箱(2)连接，所述转动柱(12)的底端开口处与喷料体(11)的进料口连接。
5.根据权利要求6所述的一种用于石油烃类有机物污染土壤修复装置，其特征在于，所述钻头(13)呈螺旋状，所述喷料体(11)呈圆柱状，所述喷料体(11)的出料端设置有若干喷头，所述喷料体(11)处于钻头(13)之间。
6.根据权利要求5所述的一种用于石油烃类有机物污染土壤修复装置，其特征在于，所述蜗轮(10)呈3×3矩形分布，每三个所述涡轮(10)分别与一个蜗杆(9)啮合。
7.根据权利要求4所述的一种用于石油烃类有机物污染土壤修复装置，其特征在于，两个所述连接壳(5)顶部内壁分别固定连接有弹性垫(21)。
8.一种用于石油烃类有机物污染土壤修复的方法，采用权利要求1-9中的任一项所述的装置，其特征在于，依次包括以下步骤：
S1：采集长期受石油污染的土壤，提取土壤中的菌种，将菌种接种到石油降解无机盐培养基中，然后放在摇床中振荡培养。
S2：将步骤S1所述培养的菌液接种于提高初始浓度的石油降解无机盐培养基中，接种量为5ml/L，摇床振荡再次培养，重复此步骤，并不断提高石油浓度。
S3:驯化一段时间后，将S2中获得的菌悬液梯度稀释并平板涂布，挑选菌种，划线分离直至分离出单一菌种。
S4：将S3中的菌种接种到已灭菌的富集培养基中，然后放在摇床中振荡培养，得到富集培养的菌液。
S5：收集步骤S4培养的菌种，然后接种于石油降解无机盐培养基中，摇床振荡培养处理，培养处理结束后，测定石油降解无机盐培养基中的石油含量，分析菌种降解石油的效果。
S6：将微生物和上述中的富集培养基质量份按照10∶1注入承载箱(2)的内部进行混合，得到微生物混合溶液，同时承载箱(2)的内部加入与微生物混合溶液质量份为100∶1的氧化酶，形成降解液，氧化酶可采用正烷烃氧化酶。
S7：液压泵(3)通过液压推杆(4)带动承载体(2)推动承载板(14)向下移动，同时电机(18)启动，电机去(8)的输出轴通过皮带(17)和一根蜗杆(9)同时驱动另外两根蜗杆(9)，蜗杆(9)啮合带动涡轮(10)转动，涡轮(10)带动钻头(13)转动，钻头(13)配合承载板(14)对土壤进行打孔，当一定时间后或孔深达到石油污染层时，喷料体(11)通过连接软管(6)和转动柱(12)将承载箱(2)内部的降解液进行喷洒，让降解液中的微生物对石油进行接触。
S8：降解液中的微生物对石油进行接触，经过上述氧化酶的的催化分解掉石油中的烃类，生成无毒的可降解的醇类物质，让可降解的醇类物质经过大自然进行降解分化。
9.根据权利要求10所述的驯化方法，其特征在于，步骤S1，S2和S5所述石油降解无机盐培养基，以体积为一升来计，培养基包含：10-100mg/L石油，1-1.2g(NH4)2SO4，1.5-1.7gKH2PO4，3-3.2g K2HPO4，2mL微量元素溶液以及1000mL蒸馏水，培养基的pH值为6.5-7.5。述微量元素化合物包括MgSO4、ZnSO4、CuSO4、MnSO4、FeSO4·7H2O及CaCl2；在所述微量元素溶液中，MgSO4的浓度为4-4.2g/L，ZnSO4的浓度为4-4.2g/L，CuSO4的浓度为1-1.2g/L，MnSO4的浓度为1-1.2g/L，FeSO4·7H2O的浓度为1-1.2g/L及CaCl2的浓度为1-1.2g/L。
10.根据权利要求10所述的驯化方法，其特征在于，步骤S4所述富集培养基，以体积为一升来计，每升富集培养基包含：3-4g牛肉膏、10-12g蛋白胨、5-5.5g NaCl以及1000mL蒸馏水；所述富集培养基的pH值为6.5-7.5。
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