1.本实用新型涉及土壤修复技术领域，特别涉及一种一体化智能异位稳定化修复设备。


背景技术：

2.随着人类活动对自然环境影响的加剧，土壤污染问题已对生态环境及人体健康产生严重的不良影响。因此，有必要采取合理的技术手段进行污染土壤修复，从而有效控制土壤污染引起的人体健康和生态环境风险。
3.重金属污染是当前我国土壤污染的主要问题。而固化稳定化技术是修复重金属污染土壤最常用的技术之一，它是通过向污染土壤中添加固化剂/ 稳定剂，经充分混合，使药剂与污染介质、污染物发生物理、化学作用，将污染物固封为结构完整的具有低渗透性的固化体，或将污染物转化成化学性质不活泼形态，降低污染物在环境中的迁移和扩散，实现污染土壤的修复。
4.目前，尽管固化稳定化设备种类较多，但是在污染场地固化稳定化修复过程中，筛分、搅拌、加药设备分离，药剂投加不能实现全程自动化，从而导致修复效率低的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种一体化智能异位稳定化修复设备，以解决现有的固化稳定化设备修复不能实现全程自动化导致修复效率低的问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种一体化智能异位稳定化修复设备，包括：
7.外壳，所述外壳形成一个容置空间，顶端主承力结构位于容置空间的上部，底端主承力结构位于容置空间的下部；
8.所述智能破碎筛分装置包括顶部和底部均具有开口的进料斗，所述顶端主承力结构对所述进料斗施加支撑力；
9.所述智能加药搅拌装置包括顶部具有开口的容料仓，所述底端主承力结构对所述容料仓施加支撑力；
10.所述药剂容置装置布置于容料仓的侧壁，两者之间具有液体通道；
11.由进料斗进入的污染土壤经过破碎装置、筛分装置后，直接落入容料仓。
12.可选的，在所述的一体化智能异位稳定化修复设备中，还包括：
13.控制系统，被配置为执行下列动作：
14.向智能破碎筛分装置发送土壤接收控制指令；
15.向药剂容置装置发送加药控制指令；以及
16.向智能加药搅拌装置发送搅拌控制指令和出料控制指令；
17.智能破碎筛分装置，被配置为根据土壤接收控制指令接收污染土壤，并将污染土壤进行破碎筛分，以供输送至智能加药搅拌装置；
18.药剂容置装置，被配置为根据加药控制指令向智能加药搅拌装置输送药剂；以及
19.智能加药搅拌装置，被配置为执行下列动作：
20.根据搅拌控制指令对污染土壤和药剂的混合物进行搅拌；以及
21.根据出料控制指令停止搅拌后将土壤排出。
22.可选的，在所述的一体化智能异位稳定化修复设备中，还包括第一称重装置，其布置在智能加药搅拌装置的底部；
23.所述第一称重装置检测所述智能加药搅拌装置中的土壤重量，以供输送至控制系统；
24.当土壤重量达到第一阈值时，控制系统发送的土壤接收控制指令进行第一阈值跳转。
25.可选的，在所述的一体化智能异位稳定化修复设备中，所述智能破碎筛分装置中具有破碎齿轮；
26.所述破碎齿轮使污染土壤在旋转破碎中进行下料，落入容料仓中；
27.所述智能破碎筛分装置检测到土壤接收控制指令进行第一阈值跳转后，破碎齿轮停止转动，以使污染土壤粘结在所述进料斗的侧壁实现土壤堵塞。
28.可选的，在所述的一体化智能异位稳定化修复设备中，还包括重金属检测仪，其中：
29.在进料时，所述重金属检测仪在每个单位时间内，分多次检测所述智能加药搅拌装置中的土壤重金属浓度；
30.选取土壤重金属浓度的最大检测值，发送至控制系统；
31.所述控制系统根据土壤重金属浓度的最大检测值及土壤重量，采用加药控制核心算法计算药剂量；
32.所述控制系统根据药剂量形成加药控制指令。
33.可选的，在所述的一体化智能异位稳定化修复设备中，所述药剂容置装置包括药剂罐、压力泵及药剂传送管，其中：
34.压力泵将药剂罐中的药剂通过药剂传送管泵入智能加药搅拌装置；
35.所述药剂罐的底端安装第二称重装置，所述第二称重装置检测所述药剂罐中的药剂重量，以供输送至控制系统；
36.药剂容置装置接收到加药控制指令后进行加药，当药剂重量达到第二阈值，控制系统发送的加药控制指令进行第二阈值跳转；
37.所述药剂容置装置检测到加药控制指令进行第二阈值跳转后，压力泵停止。
38.可选的，在所述的一体化智能异位稳定化修复设备中，还包括近红外光谱检测仪，其布置在智能加药搅拌装置的侧壁上；
39.控制系统在搅拌控制指令中设置一个搅拌周期阈值；
40.当智能加药搅拌装置进行搅拌的时间达到搅拌周期阈值后，停止搅拌；
41.近红外光谱检测仪通过多角度检测土壤中的h-o键峰值数据变化，并将检测数据发送至控制系统；
42.控制系统通过搅拌均匀判断算法判断土壤中的土壤与水的固液比，以判断土壤与药剂搅拌的均匀程度；
43.若判断不均匀，则发送新的搅拌控制指令，以使智能加药搅拌装置继续搅拌，如判断搅拌均匀，则发送出料控制指令。
44.可选的，在所述的一体化智能异位稳定化修复设备中，所述控制系统布置在集成控制板上，所述集成控制板上还包括模数转换模块、数模转换模块、存储器和ai芯片。
45.可选的，在所述的一体化智能异位稳定化修复设备中，所述控制系统与智能破碎筛分装置、智能加药搅拌装置及药剂容置装置通过以太网和/或 usb通信。
46.本实用新型基于发明人的如下洞察，发明人通过研究发现，现有的固化稳定化设备修复效果难以提升的主要原因在于以下几点：
47.首先，目前污染场地固化稳定化修复过程中，筛分、搅拌、加药设备分离，药剂投加不能实现全程自动化，修复效率低，本发明通过药剂容置装置布置于容料仓的侧壁，两者之间具有液体通道，可以实现加药设备与搅拌设备一体化集成，加药搅拌过程的自动化，由进料斗进入的污染土壤经过破碎装置、筛分装置后，直接落入容料仓，实现了加料、筛分、搅拌等设备的一体化集成，可以实现进料、筛分、搅拌过程的自动化，提高了整个设备修复效率。
48.其次，人工加药难以保证药剂精度，从而导致修复效果不稳定，本实用新型通过控制系统向智能破碎筛分装置发送土壤接收控制指令、向药剂容置装置发送加药控制指令、向智能加药搅拌装置发送搅拌控制指令和出料控制指令，实现了全程自动化，且各个指令均是按照各个算法进行计算后形成，实现了合理的剂量进行加药、合理的控制土壤处理量、以及合理的搅拌程度。
49.再次，药剂与污染土壤搅拌后，现有的设备无法判断搅拌效果是否均匀，且设备之间协调性较差；本实用新型通过近红外光谱检测仪通过多角度检测土壤中的h-o键峰值数据变化，实现了对搅拌的均匀程度的检测和合理判断，配合搅拌均匀判断算法发送出料控制指令，使得本实用新型中的一体化智能异位稳定化修复设备不仅能够搅拌均匀，还可以尽快的输出合格的土壤，节约能源和时间成本，提高效率。
50.另外，针对土壤中污染物分布并不均匀的情况，当含有重金属污染物的土壤和普通土壤混合在一起、或者重金属浓度不同的土壤混合进入固化稳定化设备进行修复，不仅导致土壤修复药剂消耗增大，提高了土壤修复成本，还可能造成修复效果不足以消除污染的问题。本实用新型通过控制系统根据土壤重金属浓度的最大检测值及土壤重量，采用加药控制核心算法计算药剂量，不仅可以合理的施加药剂，还可以避免药剂不足导致修复效果不佳的问题。
51.本实用新型的一体化智能异位稳定化修复设备具备智能分步投加土壤及药剂的功能，实现设备在动态作业环境下的实时在线监测、精准投加药剂并与污染土壤进行高效反应，具有工序简单、输送平稳、物料混匀程度高、施工场地适应能力性强、修复效率高、使用范围广、智能化程度高等优势，通过本实用新型的修复设备，实现重金属污染土壤、固废、污泥等物料的高效固化/稳定化修复，还适用于化学氧化/还原等修复方式，特别对重金属复合污染土壤具有良好的修复效果。
52.本实用新型还具有以下有益效果：
53.(1)本实用新型具有控制系统、ai芯片(安装有控制软件)及传感器等设施，可对设备进行智能化控制、监控和反馈调节，实现设备在动态作业环境下的实时在线监测、精准投加药剂并与污染土壤进行高效反应；
54.(2)本实用新型将智能破碎筛分系统、药剂容置装置、智能加药搅拌装置、控制系统等设备集成于同一移动装置上，实现土壤的破碎、筛分、加药、排料等协同进行，设备一体化程度高，操作方便，修复周期短、修复价格低、施工灵活；
55.(3)本实用新型加药、混合搅拌和运输均在密闭空间中操作，不会产生二次污染。
附图说明
56.图1是本实用新型一实施例一体化智能异位稳定化修复设备结构示意图；
57.图2是本实用新型一实施例一体化智能异位稳定化修复设备控制逻辑示意图；
58.图3是本实用新型一实施例一体化智能异位稳定化修复设备的控制系统示意图；
59.图中所示：101-控制系统；102-智能破碎筛分装置；103-药剂容置装置；104-智能加药搅拌装置；105-重金属检测仪；106-近红外光谱检测仪； 107-第一称重装置；108-第二称重装置。
具体实施方式
60.以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一体化智能异位稳定化修复设备作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
61.另外，除非另行说明，本实用新型的不同实施例中的特征可以相互组合。例如，可以用第二实施例中的某特征替换第一实施例中相对应或功能相同或相似的特征，所得到的实施例同样落入本技术的公开范围或记载范围。
62.本实用新型的核心思想在于提供一种一体化智能异位稳定化修复设备，以解决现有的固化稳定化设备修复效率低的问题。
63.由于土壤中污染物分布并不均匀，含有重金属污染物的土壤和普通土壤混合在一起进入固化稳定化设备进行修复，导致土壤修复药剂消耗增大，提高了土壤修复成本。另外，目前，污染场地固化稳定化修复过程中，筛分、搅拌、加药设备分离，药剂投加不能实现全程自动化，药剂与污染土壤搅拌后，无法判断搅拌效果是否均匀，设备之间协调性较差。
64.针对以上问题，本实用新型提出一种撬装式智能化异位稳定化修复设备，实现筛分、加药、搅拌一体化，能够智能化判断药剂与土壤搅拌混合效果，整个过程实现自动化，无需人工参与。
65.为实现上述思想，本实用新型提供了一种一体化智能异位稳定化修复设备，包括：外壳，所述外壳形成一个容置空间，顶端主承力结构位于容置空间的上部，底端主承力结构位于容置空间的下部；所述智能破碎筛分装置包括进料斗，所述进料斗的顶部和底部均具有开口，所述顶端主承力结构对所述进料斗施加支撑力；所述智能加药搅拌装置包括顶部具有开口的容料仓，所述底端主承力结构对所述容料仓施加支撑力；所述药剂容置装置布置于容料仓的侧壁，两者之间具有液体通道；由进料斗进入的污染土壤经过破碎装置、筛分装置后，直接落入容料仓。
66.进一步的，控制系统向智能破碎筛分装置发送土壤接收控制指令；智能破碎筛分装置根据土壤接收控制指令接收污染土壤，并将污染土壤进行破碎筛分，以供输送至智能
加药搅拌装置；控制系统向药剂容置装置发送加药控制指令；药剂容置装置根据加药控制指令向智能加药搅拌装置输送药剂；控制系统还向智能加药搅拌装置发送搅拌控制指令；智能加药搅拌装置根据搅拌控制指令对污染土壤和药剂的混合物进行搅拌；控制系统向智能加药搅拌装置发送出料控制指令；智能加药搅拌装置根据出料控制指令停止搅拌后将土壤排出。
67.通过以上方案主要实现几个目的，一是实现集筛分、加药、搅拌一体化，解决筛分、加药、搅拌设备分离的问题；二是通过控制系统智能化判断土壤与药剂搅拌混合是否均匀，若均匀则发送出料控制指令，否则发送搅拌控制指令；三是固化稳定化过程实现全自动化，无需人工参与，提高修复效率；本实用新型包括智能破碎筛分装置、智能加药搅拌装置、药剂容置装置、重金属监测仪、近红外光谱检测单元、控制系统、第一称重装置和第二称重装置。
68.本实施例提供一种一体化智能异位稳定化修复设备，在所述的一体化智能异位稳定化修复设备中，如图1所示，还包括外壳；所述外壳形成一个容置空间，顶端主承力结构位于容置空间的上部，底端主承力结构位于容置空间的下部；所述智能破碎筛分装置102包括顶部和底部均具有开口的进料斗，所述顶端主承力结构对所述进料斗施加支撑力；所述智能加药搅拌装置104包括顶部具有开口的容料仓，所述底端主承力结构对所述容料仓施加支撑力；所述药剂容置装置103布置于容料仓的侧壁，两者之间具有液体通道；由进料斗进入的污染土壤经过破碎装置、筛分装置后，直接落入容料仓；以上方案可以实现集筛分、加药、搅拌一体化，解决筛分、加药、搅拌设备分离的问题。
69.在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，包括：控制系统101，被配置为向智能破碎筛分装置102发送土壤接收控制指令；智能破碎筛分装置102，被配置为根据土壤接收控制指令接收污染土壤，并将污染土壤进行破碎筛分，以供输送至智能加药搅拌装置104；控制系统101，还被配置为向药剂容置装置103发送加药控制指令；药剂容置装置103，被配置为根据加药控制指令向智能加药搅拌装置104输送药剂；控制系统101，还被配置为向智能加药搅拌装置104发送搅拌控制指令和出料控制指令；智能加药搅拌装置104，被配置为根据搅拌控制指令对污染土壤和药剂的混合物进行搅拌；以及智能加药搅拌装置104，还被配置为根据出料控制指令停止搅拌后将土壤排出。
70.在本实用新型的一个实施例中，在所述的一体化智能异位稳定化修复设备中，还包括第一称重装置107，其布置在智能加药搅拌装置104的底部；所述第一称重装置107检测所述智能加药搅拌装置104中的土壤重量，以供输送至控制系统101；当土壤重量达到第一阈值时，控制系统101发送的土壤接收控制指令进行第一阈值跳转。所述智能破碎筛分装置102中具有破碎齿轮；所述破碎齿轮使污染土壤在旋转破碎中进行下料，落入容料仓中；所述智能破碎筛分装置102检测到土壤接收控制指令进行第一阈值跳转后，破碎齿轮停止转动，以使污染土壤粘结在所述进料斗的侧壁实现土壤堵塞。
71.在本实用新型的一个实施例中，在所述的一体化智能异位稳定化修复设备中，还包括重金属检测仪105，其中：在进料时，所述重金属检测仪 105在每个单位时间内，分多次检测所述智能加药搅拌装置104中的土壤重金属浓度；选取土壤重金属浓度的最大检测值，发送至控制系统101；所述控制系统101根据土壤重金属浓度的最大检测值及土壤重量，采用加药控制核心算法计算药剂量；所述控制系统101根据药剂量形成加药控制指令。所述药
剂容置装置103包括药剂罐、压力泵及药剂传送管，其中：压力泵将药剂罐中的药剂通过药剂传送管泵入智能加药搅拌装置104；所述药剂罐的底端安装第二称重装置108，所述第二称重装置108检测所述药剂罐中的药剂重量，以供输送至控制系统101；药剂容置装置103接收到加药控制指令后进行加药，当药剂重量达到第二阈值，控制系统101发送的加药控制指令进行第二阈值跳转；所述药剂容置装置103检测到加药控制指令进行第二阈值跳转后，压力泵停止。
72.在本实用新型的一个实施例中，在所述的一体化智能异位稳定化修复设备中，还包括近红外光谱检测仪106，其布置在智能加药搅拌装置104 的侧壁上；控制系统101在搅拌控制指令中设置一个搅拌周期阈值；当智能加药搅拌装置104进行搅拌的时间达到搅拌周期阈值后，停止搅拌；近红外光谱检测仪106通过多角度检测土壤中的h-o键峰值数据变化，并将检测数据发送至控制系统101；控制系统101通过搅拌均匀判断算法判断土壤中的土壤与水的固液比，以判断土壤与药剂搅拌的均匀程度；若判断不均匀，则发送新的搅拌控制指令，以使智能加药搅拌装置104继续搅拌，如判断搅拌均匀，则发送出料控制指令；以上方案实现了通过搅拌均匀判断算法智能化判断土壤与药剂搅拌混合是否均匀。
73.在本实用新型的一个实施例中，在所述的一体化智能异位稳定化修复设备中，所述控制系统101布置在集成控制板上，所述集成控制板上还包括模数转换模块、数模转换模块、存储器和ai芯片。所述控制系统101与智能破碎筛分装置102、智能加药搅拌装置104及药剂容置装置103通过以太网和/或usb通信。
74.本实施例还提供一种一体化智能异位稳定化修复方法，包括：控制系统101向智能破碎筛分装置102发送土壤接收控制指令；智能破碎筛分装置102根据土壤接收控制指令接收污染土壤，并将污染土壤进行破碎筛分，以供输送至智能加药搅拌装置104；控制系统101向药剂容置装置103发送加药控制指令；药剂容置装置103根据加药控制指令向智能加药搅拌装置104输送药剂；控制系统101还向智能加药搅拌装置104发送搅拌控制指令；智能加药搅拌装置104根据搅拌控制指令对污染土壤和药剂的混合物进行搅拌；控制系统101向智能加药搅拌装置104发送出料控制指令；智能加药搅拌装置104根据出料控制指令停止搅拌后将土壤排出。
75.智能筛分破碎装置实现筛分破碎复合功能，减少施工环节，智能加药搅拌装置104位于智能筛分破碎装置之下，接受筛分破碎后的土壤物料，智能加药搅拌装置104的进料口同时与药剂容置装置103相连接，智能加药搅拌装置104的底部设有出料口。控制系统101控制智能加药搅拌装置 104内每次进入相同重量的土壤，土壤重量到达阈值后，便自动停止进料。重金属检测仪105在土壤进料过程中对每隔2分钟对土壤检测一次，连续检测3次，控制系统101取这3次检测数据的最大值作为重金属污染浓度值，当停止进料后，控制系统101根据重金属污染物浓度及土壤重量计算药剂添加量，并形成加药控制指令发送至药剂容置装置103，药剂容置装置103根据加药控制指令添加药剂。药剂容置装置103包括药剂罐、压力泵、药剂传送管。压力泵通过药剂传送管将药剂罐里的药剂泵入智能加药搅拌装置104，当搅拌完成后，近红外光谱检测仪106通过多角度检测土壤中的h-o键峰值数据变化，并将检测数据发送控制系统101，控制系统 101通过搅拌均匀判断算法判断土壤中的土壤与水的固液比，以判断土壤与固化稳定化药剂搅拌的均匀程度，若判断不均匀则发送搅拌控制指令继续搅拌，如判断搅拌均匀则进行出料，之后进行养护；修复后的土壤在养护区养护不
小于5天以后取样监测，监测合格即完成修复。
76.如图3所示，控制系统101包括软件的加药控制核心算法模块(用于计算药剂量)、加药控制指令模块(用于发出加药控制指令)、搅拌控制指令模块(用于发出搅拌控制指令)、搅拌均匀判断算法模块(用于判断是否搅拌均匀)、故障原因显示信号模块(用于输出故障原因，发出预警信号等)；其还具有硬件部分，包括各个传感器(即第一称重装置、第二称重装置、近红外光谱检测仪、重金属检测仪等)及集成控制板。
77.本实用新型具有如下有益效果：
78.1、修复效率方面，本实用新型实现集筛分、加药、搅拌一体化，解决筛分、加药、搅拌设备分离的问题，修复效率提高10％-15％；
79.2、搅拌均匀判断方面，本实用新型通过搅拌均匀判断算法智能化判断土壤与药剂搅拌混合是否均匀，解决现有技术无法判断搅拌效果的问题；
80.3、智能化方面，本实用新型固化稳定化全程实现智能化，无需人工参与，节约人工成本。
81.综上，上述实施例对一体化智能异位稳定化修复设备的不同构型进行了详细说明，当然，本实用新型包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本实用新型所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。
82.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。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
83.上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。