CN115532810A - 一种可动态调节的智能化土壤修复工程用药剂注入装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可动态调节的智能化土壤修复工程用药剂注入装置，包括延深单元，安装在所述延深单元上的探测单元，以及分别与所述延深单元、探测单元连接的电脑终端；本发明整体结构设计合理，将静力触探传感器对土壤监测后的实时数据信息传输到电脑终端，通过电脑终端的土层参数数据库，实时分析数据内容，实时匹配、实时调整注药压力和注药量、注药深度的功能，使得药剂注入更加精准、药剂传输更为高效；本发明操作简单，实用性强，适合大量推广。
Description
技术领域
本发明涉及土壤及地下水原位修复系统及修复方法技术领域，具体涉及一种可动态调节的智能化土壤修复工程用药剂注入装置。
背景技术
原位注入技术借用一定的设备将化学药剂注入到地下，通过化学药剂与污染物之间的物理化学作用，降低污染物质的迁移性，使污染物毒性降低或变成无毒性的一种方法。原位注入法是有机物污染地块修复中广泛使用的修复技术，通常认为该技术具有二次污染小、修复速度快、费用低等优势。但现有原位注入技术存在给药方式粗放，无法根据不同深度段土性差异实时调整注入压力、流量等，导致原位注入修复效率低，药剂在土壤中的传质效果不佳等问题。基于此现状，本发明对直推注入设备进行了改良，将其与静力触探传感器和储存有土层参数数据库的电脑终端结合起来，提出一种可动态调节的智能化土壤修复工程用药剂注入装置。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种可动态调节的智能化土壤修复工程用药剂注入装置。
本发明的技术方案为：一种可动态调节的智能化土壤修复工程用药剂注入装置，其特征在于，包括延深单元，安装在所述延深单元上的探测单元，以及分别与所述延深单元、探测单元连接的电脑终端；
所述延深单元包括延深模块，用于提供气压的气动模块，以及用于注药的溶配药模块；
所述延深模块包括多个依次活动安装的子延深管，以及设置在顶部所述子延深管上端的盖板；多个所述子延深管侧壁上均开设在有第一错位喷孔；
所述探测单元包括安装组件，以及分别安装在所述安装组件上的注药单元、探测单元；
所述安装组件包括活动设置在最下端子延深管底部的安装板，设置在所述安装板下端的支撑柱，以及设置在所述支撑柱下端的安装座；
所述注药单元包括设置在所述安装板上的药剂停留模块，以及设置在所述支撑柱上的注药模块；
所述药剂停留模块包括设置在所述安装板上且位于所述子延深管内部的药剂停留腔，设置在所述安装板上且位于所述药剂停留腔内部的进药管，以及分别镶嵌设置在所述药剂停留腔上端的气体引座、药剂引座；
所述药剂停留腔上设置有与所述第一错位喷孔对应的第二错位喷孔；所述药剂引座上设置有用于对药剂停留腔注入药剂的第一开孔，所述气体引座上设置有用于对药剂停留腔注入气体的第二开孔；
所述注药模块包括活动套设在所述支撑柱上的滑动套，多个一端周向均匀活动安装在所述滑动套上的喷射支管，一端活动安装在所述喷射支管上的斜撑杆，设置在所述支撑柱上且与所述斜撑杆另一端活动连接的固定套，以及用于驱动所述滑动套的电动驱杆；所述喷射支管与进药管连接；
所述探测单元安装在所述安装座上；
所述气动模块包括空压机，安装在所述盖板上且与所述空压机连接的空气过滤器，与所述空气过滤器连接的第一安装管，与所述第一安装管连接的进气管；
所述进气管包括多个依次活动安装的子进气管，最上端子进气管与所述第一安装管连接，所述气体引座与最下端子进气管连接；多个所述子进气管均包括进气管本体，以及设置在所述进气管本体上端的第一接口；两个相邻子进气管通过所述第一接口连接；
所述溶配药模块包括用于存储修复药剂的药剂储存器，用于存储水的水溶液储存器，分别通过泵体与所述药剂储存器、水溶液储存器连接的分选单元，与所述分选单元连接的第二安装管，以及与所述第二安装管活动连接的药剂输送管；
所述药剂输送管包括多个依次活动安装的子药剂管，最上端子药剂管与第二安装管连接，所述药剂引座与最下端子药剂管连接；多个所述子药剂管均包括药剂管本体，以及设置在所述药剂管本体上端的第二接口；两个相邻子药剂管通过所述第二接口连接；
所述电脑终端与探测单元、空压机、泵体连接。空压机通过进气管向药剂与水的混合溶液曝气，使药剂和水充分反应。
进一步地，所述药剂停留模块还包括镶嵌设置在所述药剂停留腔上端的电动单向阀，以及设置在所述电动单向阀上端的药剂引导管，所述药剂引导管上设置有药剂引导支管；通过镶嵌设置在药剂停留腔上端的电动单向阀控制药剂停留腔内部的药剂流通通道，使得药剂进入药剂停留腔后可以从下端的药剂注入装置、药剂停留腔侧壁以及各子延深管侧壁三个途径喷出，有效扩大了药剂作用范围。
进一步地，所述进气管本体包括进气主管，以及通过翼管安装在所述进气主管上且位于进气主管内部的进气支管；所述翼管一端贯穿所述进气主管内壁安装在所述进气支管上；进气支管和翼管的通道设计，可以实现对延深单元内部进行充气的作用，当打开电动单向阀时，药剂引导管内有药剂流出，翼管在药剂流出过程中向第一错位喷孔中曝气，使药剂更好的向第一错位喷孔周围扩散，增大药剂扩散半径。
进一步地，所述进药管包括进药主管，以及多个均匀设置在所述进药主管上的进药支管；进药支管与进药主管共同作用，多个进药支管的设计使得混合药液更快速的进入进药主管，进一步的向下端以及上端两部分出液。
进一步地，所述药剂引座包括药剂引座本体，设置在所述药剂引座本体内壁的滤网；设置在药剂引座本体内壁的滤网对固体药剂进行过滤，避免固体药剂卡在第一开孔处，对注入效果造成影响。
进一步地，所述第二开孔采用漏斗状结构，且所述气体引座内壁孔径大于所述气体引座外壁孔径；外壁孔径设置为小于内壁孔径增大了外壁孔的压强，使得气体充分从第二开孔中溢出。
进一步地，所述分选单元包括传动组件，分别设置在所述传动组件上且与所述安装管活动连接的药剂单元接口、水溶液单元接口。将药剂单元接口与水溶液单元接口设置在传动组件便于药剂与水溶液分别依次注入进药管，同时也便于定量。
更进一步地，所述传动组件包括纵向导轨，与所述纵向导轨啮合的环形齿轮，以及用于驱动所述环形齿轮正转与反转的驱动电机；通过驱动电机对纵向导轨的方位进行调整，进一步可以对水溶液与药剂的注入顺序进行调整。
进一步地，所述探测单元采用静力触探传感器；采用静力触探传感器监测一定土壤深度的贯入阻力，将监测数据传递至电脑终端，进一步优化注药参数。
进一步地，所述第一接口和所述第二接口均包括阀主体，设置在所述阀主体上的压入接头；各子延深管之间、各子药剂管通过接口连接，达到延深目的。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明整体结构设计合理，将静力触探传感器对土壤监测后的实时数据信息传输到电脑终端，通过电脑终端的土层参数数据库，实时分析数据内容，实时匹配、实时调整注药压力和注药量、注药深度的功能，使得药剂注入更加精准、药剂传输更为高效；本发明操作简单，实用性强，适合大量推广。
附图说明
图1是本发明实施例1延深单元、探测单元的结构示意图；
图2是本发明实施例1延深单元、探测单元的剖视图；
图3是本发明实施例1注药单元的结构示意图；
图4是本发明实施例1药剂引座的局部剖视图；
图5是本发明实施例1气体引座的局部剖视图；
图6是本发明实施例1气动模块的剖视图；
图7是本发明实施例1传动组件的结构示意图；
图8是本发明实施例1药剂停留模块的内部结构示意图；
图9是本发明实施例1的接口结构示意图；
图10是本发明实施例2的剖视图；
图11是本发明实施例2延深单元内部结构示意图；
图12是本发明实施例2气动模块的剖视图；
其中，1-延深模块、11-子延深管、110-第一错位喷孔、12-盖板、2-注药单元、21-药剂停留模块、211-药剂停留腔、2110-第二错位喷孔、212-进药管、2121- 进药主管、2122-进药支管、213-气体引座、214-药剂引座、2141-药剂引座本体、 2142-滤网、215-电动单向阀、216-药剂引导管、217-药剂引导支管、22-注药模块、221-滑动套、222-喷射支管、223-斜撑杆、224-固定套、225-电动驱杆、3- 探测单元、4-气动模块、41-空气过滤器、42-第一安装管、43-进气管、431-进气管本体、4311-进气主管、4312-进气支管、4313-翼管、432-第一接口、4321- 阀主体、4322-压入接头、5-溶配药模块、51-分选单元、511-传动组件、5111- 纵向导轨、5112-环形齿轮、512-药剂单元接口、513-水溶液单元接口、52-第二安装管、53-药剂输送管、531-药剂管本体、532-第二接口、6-安装组件、61-安装板、62-支撑柱、63-安装座。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的一种可动态调节的智能化土壤修复工程用药剂注入装置，包括延深单元，安装在所述延深单元上的探测单元，以及分别与所述延深单元、探测单元连接的电脑终端；
延深单元包括延深模块1，用于提供气压的气动模块4，以及用于注药的溶配药模块5；延深模块1包括多个依次活动安装的子延深管11，以及设置在顶部子延深管上端的盖板12；多个子延深管11侧壁上均开设在有第一错位喷孔110；
探测单元包括安装组件6，以及分别安装在安装组件6上的注药单元2、探测单元3；
如图2所示，安装组件6包括活动设置在最下端子延深管11底部的安装板61，设置在安装板61下端的支撑柱62，以及设置在支撑柱62下端的安装座63；
注药单元2包括设置在安装板61上的药剂停留模块21，以及设置在支撑柱 62上的注药模块22；
药剂停留模块21包括设置在安装板61上且位于子延深管11内部的药剂停留腔211，设置在安装板61上且位于药剂停留腔211内部的进药管212，以及分别镶嵌设置在药剂停留腔211上端的气体引座213、药剂引座214；
如图2、3所示，药剂停留腔211上设置有与第一错位喷孔110对应的第二错位喷孔2110；药剂引座214上设置有用于对药剂停留腔211注入药剂的第一开孔，所述气体引座213上设置有用于对药剂停留腔211注入气体的第二开孔；
注药模块22包括活动套设在支撑柱62上的滑动套221，多个一端周向均匀活动安装在滑动套221上的喷射支管222，一端活动安装在喷射支管222上的斜撑杆223，设置在支撑柱62上且与斜撑杆223另一端活动连接的固定套224，以及用于驱动滑动套221的电动驱杆225；
喷射支管222与进药管212连接；
探测单元3安装在安装座63上；探测单元3采用静力触探传感器。
如图4所示，药剂引座214包括药剂引座本体2141，设置在所述药剂引座本体2141内壁的滤网2142；
如图5所示，气体引座213上的第二开孔采用漏斗状结构，且所述气体引座 213内壁孔径大于所述气体引座213外壁孔径；
如图6所示，气动模块4包括空压机，安装在盖板12上且与空压机连接的空气过滤器41，与空气过滤器41连接的第一安装管42，与第一安装管42连接的进气管43；
进气管43包括多个依次活动安装的子进气管，最上端子进气管与第一安装管42连接，气体引座213与最下端子进气管连接；
多个子进气管均包括进气管本体431，以及设置在进气管本体431上端的第一接口432；两个相邻子进气管通过第一接口432连接；
如图7所示，溶配药模块5包括用于存储修复药剂的药剂储存器，用于存储水的水溶液储存器，分别通过泵体与药剂储存器、水溶液储存器连接的分选单元 51，与分选单元51连接的第二安装管52，以及与第二安装管52活动连接的药剂输送管53；
分选单元51包括传动组件511，分别设置在传动组件511上且与安装管52 活动连接的药剂单元接口512、水溶液单元接口513；传动组件511包括纵向导轨5111，与纵向导轨5111啮合的环形齿轮5112，以及用于驱动环形齿轮5112 正转与反转的驱动电机；
如图2、7所示，药剂输送管53包括多个依次活动安装的子药剂管，最上端子药剂管与第二安装管52连接，药剂引座214与最下端子药剂管连接；
多个子药剂管均包括药剂管本体531，以及设置在药剂管本体上端的第二接口532；两个相邻子药剂管通过第二接口532连接；
电脑终端与探测单元3、空压机、泵体连接；
如图8所示，进药管212包括进药主管2121，以及多个均匀设置在进药主管2121上的进药支管2122。
如图9所示，第一接口432与第二接口532包括阀主体4321，设置在阀主体4321上的压入接头4322。
需要说明的是：本实施例空压机、泵体、第一接口、第二接口以及静力触探传感器均采用市售产品，在此不进行赘述。
本实施例工作原理为：延深单元根据试验土壤的深度将各子延深管11、注药单元2、探测单元3、气动模块4以及溶配药模块5连接组装，将探测单元3 上的静力触探传感器匀速深入，通过量测系统测土的贯入阻力，进一步确定土层的基本物理力学特性，将大小不同的贯入阻力通过电信号输入到电脑终端，通过电脑终端里的土层参数数据库实时分析输出土层性质，包括渗透系数，孔隙度、不同土层厚度变化等。
根据分析结果确定注药深度段，启动气动模块4与溶配药模块5，将确定好量的药剂存储器与水溶液存储器依次分别与药剂单元接口512、水溶液单元接口 513连接，通过控制药剂注入泵的开启与关闭限定药剂与水溶液的注入，水溶液与药剂通过多个连接组装的药剂管流至最下端子药剂管，最下端子药剂管与药剂引座214连接，最终进入药剂停留腔211，药剂引座214上依次均匀设置有第一开孔，药剂引座本体2141内部设置有过滤网2142，固体药剂与水溶液分别经过过滤网2142过滤后，经过第一开孔进入到药剂停留腔211；启动空压机，将空气通过空气过滤器41、第一安装管42、进气管43、第一接口432以及气体引座214输送至药剂停留腔211，气体引座214与最下端的子药剂管连接，且气体引座214上次均匀设置有第二开孔，第二开孔采用漏斗状结构，且气体引座213内壁孔径大于气体引座213外壁孔径，通过设置孔径不一的开孔增大外壁孔周围的压强，使得气体快速有效地对同时进入到药剂停留腔211内部药剂与水的混合溶液曝气，使药剂与水迅速充分混合，同时将一部分混合后的药剂溶液压入进药支管2122进入进药主管2121进一步流向注药模块22，此时启动电动驱杆225，通过电动驱杆225带动滑动套221延支撑柱62上下滑动，达到改变喷射支管222 半径的目的，进一步影响药剂喷洒半径；另一部分混合后的药剂溶液在空压机向设置在药剂停留腔211上的第二错位喷孔2110曝气的作用下更好的向第二错位喷孔2110周围扩散；进入药剂停留腔211内部的空气还可同时带动药剂停留腔 211上升，当第二错位喷孔2110与第一错位喷孔110重合时，在气压作用下向土壤中喷药。
实施例2
与实施例1不同的是，如图10、11所示，药剂停留模块21还包括镶嵌设置在药剂停留腔211上端的电动单向阀215，以及设置在电动单向阀215上端的药剂引导管216，药剂引导管216上设置有药剂引导支管217。
如图12所示，进气管本体431包括进气主管4311，以及通过翼管4313安装在进气主管4311上且位于进气主管4311内部的进气支管4312；翼管4313一端贯穿进气主管4311内壁安装在进气支管4312上。
本实施例的工作原理为：药剂溶配后进入进药管212，除一部分混合后的药剂溶液压入进药支管2122进入进药主管2121进一步流向注药模块22，与一部分混合后的药剂溶液在空压机向设置在药剂停留腔211上的第二错位喷孔2110 曝气的作用下更好的向第二错位喷孔2110周围扩散外，还有一部分药剂可以通过打开镶嵌设置在药剂停留腔211上端的电动单向阀215，使得一部分药剂在空气压力的作用下进入药剂引导管216，此时设置在药剂引导管216上的药剂引导支管217也有药剂喷出，空压机通过向进气支管4312输入气体，该部分气体从翼管4313流出，对通过药剂支管217进入子延伸管内部的药剂曝气，同时对第一错位喷孔110进行曝气，使药剂更好的向第一错位喷孔110方向周围扩散，有效增大药剂扩散影响半径，增大药剂作用范围。
Claims (10)
1.一种可动态调节的智能化土壤修复工程用药剂注入装置，其特征在于，包括延深单元，安装在所述延深单元上的探测单元，以及分别与所述延深单元、探测单元连接的电脑终端；
所述延深单元包括延深模块(1)，用于提供气压的气动模块(4)，以及用于注药的溶配药模块(5)；
所述延深模块(1)包括多个依次活动安装的子延深管(11)，以及设置在顶部所述子延深管上端的盖板(12)；多个所述子延深管(11)侧壁上均开设在有第一错位喷孔(110)；
所述探测单元包括安装组件(6)，以及分别安装在所述安装组件(6)上的注药单元(2)、探测单元(3)；
所述安装组件(6)包括活动设置在最下端子延深管(11)底部的安装板(61)，设置在所述安装板(61)下端的支撑柱(62)，以及设置在所述支撑柱(62)下端的安装座(63)；
所述注药单元(2)包括设置在所述安装板(61)上的药剂停留模块(21)，以及设置在所述支撑柱(62)上的注药模块(22)；
所述药剂停留模块(21)包括设置在所述安装板(61)上且位于所述子延深管(11)内部的药剂停留腔(211)，设置在所述安装板(61)上且位于所述药剂停留腔(211)内部的进药管(212)，以及分别镶嵌设置在所述药剂停留腔(211)上端的气体引座(213)、药剂引座(214)；所述药剂停留腔(211)上设置有与所述第一错位喷孔(110)对应的第二错位喷孔(2110)；所述药剂引座(214)上设置有用于对药剂停留腔(211)注入药剂的第一开孔，所述气体引座(213)上设置有用于对药剂停留腔(211)注入气体的第二开孔；
所述注药模块(22)包括活动套设在所述支撑柱(62)上的滑动套(221)，多个一端周向均匀活动安装在所述滑动套(221)上的喷射支管(222)，一端活动安装在所述喷射支管(222)上的斜撑杆(223)，设置在所述支撑柱(62)上且与所述斜撑杆(223)另一端活动连接的固定套(224)，以及用于驱动所述滑动套(221)的电动驱杆(225)；所述喷射支管(222)与进药管(212)连接；
所述探测单元(3)安装在所述安装座(63)上；
所述气动模块(4)包括空压机，安装在所述盖板(12)上且与所述空压机连接的空气过滤器(41)，与所述空气过滤器(41)连接的第一安装管(42)，与所述第一安装管(42)连接的进气管(43)；
所述进气管(43)包括多个依次活动安装的子进气管，最上端子进气管与所述第一安装管(42)连接，所述气体引座(213)与最下端子进气管连接；多个所述子进气管均包括进气管本体(431)，以及设置在所述进气管本体(431)上端的第一接口(432)；两个相邻子进气管通过所述第一接口(432)连接；
所述溶配药模块(5)包括用于存储修复药剂的药剂储存器，用于存储水的水溶液储存器，分别通过泵体与所述药剂储存器、水溶液储存器连接的分选单元(51)，与所述分选单元(51)连接的第二安装管(52)，以及与所述第二安装管(52)活动连接的药剂输送管(53)；
所述药剂输送管(53)包括多个依次活动安装的子药剂管，最上端子药剂管与第二安装管(52)连接，所述药剂引座(214)与最下端子药剂管连接；多个所述子药剂管均包括药剂管本体(531)，以及设置在所述药剂管本体上端的第二接口(532)；两个相邻子药剂管通过所述第二接口(532)连接；
所述电脑终端与探测单元(3)、空压机、泵体连接。
2.根据权利要求1所述的一种可动态调节的智能化土壤修复工程用药剂注入装置，其特征在于，所述药剂停留模块(21)还包括镶嵌设置在所述药剂停留腔(211)上端的电动单向阀(215)，以及设置在所述电动单向阀(215)上端的药剂引导管(216)，所述药剂引导管(216)上设置有药剂引导支管(217)。
3.根据权利要求2所述的一种可动态调节的智能化土壤修复工程用药剂注入装置，其特征在于，所述进气管本体(431)包括进气主管(4311)，以及通过翼管(4313)安装在所述进气主管(4311)上且位于进气主管(4311)内部的进气支管(4312)；所述翼管(4313)一端贯穿所述进气主管(4311)内壁安装在所述进气支管(4312)上。
4.根据权利要求1所述的一种可动态调节的智能化土壤修复工程用药剂注入装置，其特征在于，所述进药管(212)包括进药主管(2121)，以及多个均匀设置在所述进药主管(2121)上的进药支管(2122)。
5.根据权利要求1所述的一种可动态调节的智能化土壤修复工程用药剂注入装置，其特征在于，所述药剂引座(214)包括药剂引座本体(2141)，设置在所述药剂引座本体(2141)内壁的滤网(2142)。
6.根据权利要求1所述的一种可动态调节的智能化土壤修复工程用药剂注入装置，其特征在于，所述第二开孔采用漏斗状结构，且所述气体引座(213)内壁孔径大于所述气体引座(213)外壁孔径。
7.根据权利要求1所述的一种可动态调节的智能化土壤修复工程用药剂注入装置，其特征在于，所述分选单元(51)包括传动组件(511)，分别设置在所述传动组件(511)上且与所述安装管(52)活动连接的药剂单元接口(512)、水溶液单元接口(513)。
8.根据权利要求6所述的一种可动态调节的智能化土壤修复工程用药剂注入装置，其特征在于，所述传动组件(511)包括纵向导轨(5111)，与所述纵向导轨(5111)啮合的环形齿轮(5112)，以及用于驱动所述环形齿轮(5112)正转与反转的驱动电机。
9.根据权利要求1所述的一种可动态调节的智能化土壤修复工程用药剂注入装置，其特征在于，所述探测单元(3)采用静力触探传感器。
10.根据权利要求1所述的一种可动态调节的智能化土壤修复工程用药剂注入装置，其特征在于，所述第一接口(432)与所述第二接口(532)分别包括阀主体(4321)，设置在所述阀主体(4321)上的压入接头(4322)。
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