CN108568449A - 一种污染土壤原位修复装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种污染土壤原位修复装置。包括若干微孔渗压管、若干负压井、加压装置、过滤装置和循环水泵；所述若干微孔渗压管通过并联接入加压管路连接加压装置；所述若干负压井通过并联接入负压管路连接过滤装置；所述过滤装置由封闭水箱和过滤膜组成，过滤装置一端连接负压管路，另一端连接真空泵、并通过循环水泵连接至加压装置。本发明装置利用微孔渗压管、高效负压井、加压系统、负压抽吸装置及密闭管路，在污染土体内部建立水平渗流场，实现对污染土体的原位处理，装置简单高效，处理成本低。

Description

一种污染土壤原位修复装置

技术领域

本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种污染土壤原位修复装置。

背景技术

近年来，随着我国城市化进程发展以及生态环保意识不断提高，人们对居住条件也要求越高。城市内分布广泛的化工厂、加油站、药厂等搬迁后带来的土壤污染问题日益严峻。由于生产事故导致的化学原料泄露也会导致局部土壤被污染，这些污染物多具有难降解、有毒有害等特点，这些污染土体中的有毒有害污染物一旦进入地下水，将带来大面积的水体污染，严重影响居民的健康。

目前处理污染土体的方法有很多，主要采用化学氧化法、微生物分解、焚烧法、异位清洗、高温蒸腾等方法。化学氧化法对反应条件要求较高，且需要添加各种化学药剂，存在二次污染和高成本等问题，且由于反应条件限制，很难大规模工程应用；微生物分解法是将驯化的微生物菌种播撒到污染土体中，依靠微生物对污染有机物进行分解，对土体实现净化，由于微生物对生存条件要求苛刻，需要不断的补充氧气、维持适宜微生物生存需要的温度、湿度、养分等条件才能实现，存在处理效率低、维护成本高等问题；焚烧法是将污染土体采集，采用专业的焚烧设备对土体中有毒有害的污染物进行焚烧以消除污染，该方法需要对污染土体的开挖运输、土体筛分等工作才能保证较好的处理效果，且焚烧过程中存在焚烧不充分带来的二次污染问题，成本高，效率低；异位清洗法主要是将污染土体开挖，在专用设备里通过水的清洗等手段消除土壤污染物，该方法同样存在土体的开挖运输带来的高成本，且清洗效率低，清洗后土体需要进行脱水和二次填埋，大大增加处理成本；高温蒸腾法主要针对易挥发污染物，采用高温方法使土体中污染物挥发，以消除土体内部污染物，该方法存在加热不均匀，高能耗等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种污染土壤原位修复装置，对污染土体实现快速高效低成本修复。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种污染土壤原位修复装置，包括若干微孔渗压管、若干负压井、加压装置、过滤装置和循环水泵；所述若干微孔渗压管通过并联接入加压管路连接加压装置；所述若干负压井通过并联接入负压管路连接过滤装置；所述过滤装置由封闭水箱和过滤膜组成，过滤装置一端连接负压管路，另一端连接真空泵、并通过循环水泵连接至加压装置。

作为本发明的进一步改进，所述微孔渗压管管身设有螺纹结构以及若干微孔，渗压管内衬透水土工布。

作为本发明的进一步改进，所述负压井由PVC管与透水土工膜袋组成；土工膜袋内填充PVC颗粒、粗砂或碎石作为排水主体材料；所述土工膜袋内填充的排水主体材料上部设有反滤层。

作为本发明的进一步改进，所述微孔渗压管和负压井上部设置圆形封帽结构。

作为本发明的进一步改进，所述微孔渗压管和负压井中分别布设正负电极，电极在微孔渗压管、负压井内部沿轴向设置（即沿渗压管、负压井管长方向），电极长度略小于微孔渗压管、负压井长度。

作为本发明的进一步改进，所述装置微孔渗压管上微孔直径不大于1mm，间距不大于5mm，能够在尽可能少影响微孔渗压管强度情况下，提供足够密的渗水孔，实现有压水的均匀喷洒；根据具体工况需要，微孔渗压管内部可设置电极。

作为本发明的进一步改进，微孔渗压管与高效负压井布置间距为0.5m-1m，微孔渗压管和负压井底部需穿透污染土层0.5m。管道穿透污染土层0.5m，由于管道穿透污染土并进入到未污染土层中，可在未污染土层上部建立水平渗流场，防止处理过程中污染水进入下部未污染土层。

作为本发明的进一步改进，微孔渗压管直径为5cm，壁厚为3mm；微孔渗压管上螺纹为锯齿形螺纹，螺纹牙高为2cm，螺距为3cm。选用5cm直径，壁厚3mm管可满足渗压管的刚度要求，同时兼顾微孔渗压管与土体有足够的接触面，在本发明的布置密度下可实现高效率的工作；螺纹的牙高为2cm，螺距3cm，可保证微孔渗压管顺利钻入较硬的土体，且螺纹可对接触土体产生封闭作用，防止有压水沿接触面渗出地表。

作为本发明的进一步改进，高效负压井直径为5cm，内部填充PVC颗粒直径为3mm-5mm，若填充碎石，碎石最大粒径不超过1cm，最小粒径不小于0.5mm。高效负压井直径为5cm，可与微孔渗压管直径匹配，保证流入和流出的效率；填充PVC颗粒的直径为3mm-5mm，可保证填充物相对密实的情况下，满足过水要求；考虑负压井直径为5cm，填充碎石，碎石最大直径不超过1cm，可避免过大粒径带来的装填困难以及架空；最小粒径不小于0.5mm，是粗砂的最小粒径，即填充物若选用砂子，应选粗砂。

作为本发明的进一步改进，所述微孔渗压管和负压井采用间隔梅花形布置。采用间隔梅花形布置可形成均匀的渗流场。

作为本发明的进一步改进，还包括加热装置，所述加热装置设置于加压装置内部。可实现对循环水体的加热，提高处理效率。

作为本发明的进一步改进，还包括增氧装置，所述增氧装置设置于加压装置内部。可使循环水体携带充足的氧气，结合微生物菌种播撒，实现对污染土壤的生物降解处理。

作为本发明的进一步改进，还包括投药装置，所述投药装置设置于加压装置内部。可在循环水中加入特定的化学药剂，实现淋洗和化学氧化同时处理污染土壤的功能。

本发明的装置在污染土壤内部均匀布置微孔渗压管和高效负压井，通过加压装置施加一定的压力，通过微孔渗压管进入待处理污染土体，同时通过负压泵抽吸在负压井内部形成一定负压，待处理污染土体中的水从微孔渗压管侧壁沿水平路径流向高效负压井，形成水体在土体内部的水平渗流场，将土体中的污染物携带出去。所述微孔渗压管为螺纹状结构，管壁开若干微孔，螺纹结构可使微孔渗压管更易插入较为坚硬的土体，且可防止承压水沿着管壁与土体交界面渗出，降低淋洗效率，微孔渗压管上部设置圆形封帽结构，进一步阻止承压水沿微孔渗压管结构与土体交界面渗出，同时起到对处理土体的有效封闭作用，迫使土体内部水体从微孔渗压管侧壁流向高效负压井，并通过负压管路进入过滤装置。所述高效负压井结构由PVC管与高强度透水土工膜袋，膜袋中填充PVC颗粒、粗砂或碎石作为排水主体，该排水主体空隙较大，能有效的防止排水通道的堵塞，同时结合反滤，能有效的阻止水体中携带的土颗粒进入负压管道和过滤装置。所述污染物进入过滤装置，通过过滤装置的滤膜过滤，将水体中污染物分离出去，得到清洁水，清洁水通过循环水泵进入加压装置，形成水体循环。实现对土体低成本高效率的淋洗，以达到快速消除土体内部污染物的目的。

此外，本发明中的微孔渗压管和高效负压井可重复使用，大大节省了处理成本；本发明中可在循环水中加入特定的化学药剂，实现淋洗和化学氧化同时处理污染土壤的功能；同时可以将微生物菌种和氧气通过水体的均匀渗流场均匀播撒到污染土壤内部，实现淋洗和生物降解同步处理的功能；或可通过在微孔渗压管和高效负压井内部分别布置正负电极，在饱和土体内部建立均匀的电流场，实现对重金属和有害离子的电化学处理；或采用高温水蒸气通过微孔渗压管进入土体，对土体进行均匀的加热，实现对污染土体中有害物质的蒸腾，降低土体污染物浓度。

附图说明

图1为本发明的装置结构示意图；

图2为本发明装置微孔渗压管结构示意图；

图3为本发明装置负压井结构示意图；

其中，1.未污染土壤，2.污染土壤，3. 黏土搅拌桩，4. 微孔渗压管，5. 负压井，6. 加压管路，7. 负压管路，8. 加压装置，9. 过滤装置，10. 过滤膜，11. 负压真空泵，12. 循环水泵，13. 过滤装置排污水阀门，14. 循环水管路，15.螺纹，16. 微孔渗压管底端，17. 微孔，18. 微孔渗压管封帽结构，19. 负压井排水主体材料，20. 透水土工膜袋，21. 负压井反滤层，22. PVC管，23. 负压井封帽结构。

具体实施方式

下面结合实施例和附图说明对本发明的技术方案做进一步说明。

实施例1

如图1-图3所示，本发明的污染土壤原位修复装置包括若干微孔渗压管4、若干负压井5、加压装置6、过滤装置9和循环水泵12；微孔渗压管4和负压井5采用间隔梅花形布置，形成均匀的渗流场。

所述若干微孔渗压管4通过并联接入加压管路6连接加压装置8；微孔渗压管4上部设置圆形封帽结构18，管身设有螺纹结构15以及若干微孔17，渗压管4内衬透水土工布；本实施例中，微孔渗压管4直径为5cm，壁厚为3mm；微孔渗压管4上螺纹15为锯齿形螺纹，螺纹牙高为2cm，螺距为3cm；微孔渗压管4上的微孔17直径不大于1mm；微孔17间距不大于5mm。微孔渗压管4与负压井5布置间距为0.5m-1m；微孔渗压管4和负压井5底部穿透污染土层0.5m。

所述若干负压井5通过并联接入负压管路7连接过滤装置9；负压井5由PVC管22与透水土工膜袋20组成，上部设置封帽结构23；土工膜袋20内填充PVC颗粒、粗砂或碎石作为排水主体材料19，填充物19上部设有反滤层21；本实施例中，负压井5直径为5cm，内部填充球形PVC颗粒19，颗粒直径为3mm-5mm；填充碎石粒径范围为0.5mm~1cm。

所述过滤装置9由封闭水箱和过滤膜10组成，过滤装置9一端连接负压管路7，另一端连接真空泵11、并通过循环水泵12连接至加压装置8。过滤装置9上设有过滤装置排污水阀门13用以排污。

本发明的装置在使用时，根据实际工程情况，将未污染土壤1和污染土壤2通过黏土搅拌桩3进行有效分割，形成相对封闭空间，为防止处理过程中水分向未污染土体内部迁移，黏土搅拌桩3的深度需超过污染土壤2底部。

处理开始，将干净水通过加压装置8和加压管路6输送至微孔渗压管4，水通过微孔渗压管4上开设的微孔17进入污染土体，当污染土体达到饱和后，通过负压真空泵11对负压管路7中施加负压，负压通过负压管路7传递至高效负压井5内部，在污染土体2中建立水平渗流场，污染土体2中的污染物随水的渗流运动通过高效负压井5的高强度透水土工膜袋20表面进入高效负压井排水材料填充体19，并在负压作用下向上通过高效负压井反滤21进入负压管路7，通过负压管路7进入过滤装置9，在负压作用下污染水体经过高效过滤膜10，将污染水中的污染物进行过滤，得到干净水进入循环管路14，通过循环水泵12，将干净水输送至加压装置。

实施例2

本实施例和实施例1的不同之处仅在于，在加压装置8中设置加热装置，实现对循环水体的加热，提高处理效率。

实施例3

本实施例和实施例1的不同之处仅在于，在加压装置8中设置增氧装置，结合微生物菌种播撒，使得循环水体中携带充足的氧气，富氧水体携带微生物菌种在水流作用下均匀播撒至污染土壤内部，并通过不断补充氧气和菌种，通过对水体的适当加热，增加微生物活性，实现对污染土壤淋洗和微生物降解的组合处理方式。

实施例4

本实施例和实施例1的不同之处仅在于，在微孔渗压管4和高效负压井5中布设正负电极，在污染土壤中建立均匀的渗流场和电场，实现对污染土壤的淋洗和电化学联合处理。

实施例5

本实施例和实施例1的不同之处仅在于，在加压装置8中设置加热装置。加热装置施加高温水蒸气，通过负压真空泵11施加负压，在土体内部建立水平高温气流场，实现对污染土壤的高温蒸腾，并将挥发出的污染物通过负压管路7进行收集；同时通过改变微孔渗压管封帽结构18和负压井封帽结构23的形状，对土体表面进行有效封闭，防止污染物扩散至空气中形成二次污染。

Claims (10)

1.一种污染土壤原位修复装置，其特征在于，包括若干微孔渗压管、若干负压井、加压装置、过滤装置和循环水泵；

所述若干微孔渗压管通过并联接入加压管路连接加压装置；

所述若干负压井通过并联接入负压管路连接过滤装置；

所述过滤装置由封闭水箱和过滤膜组成，过滤装置一端连接负压管路，另一端连接真空泵、并通过循环水泵连接至加压装置。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微孔渗压管管身设有螺纹结构以及若干微孔，渗压管内衬透水土工布。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述负压井由PVC管与透水土工膜袋组成；土工膜袋内填充PVC颗粒、粗砂或碎石作为排水主体材料；所述土工膜袋内填充的排水主体材料上部设有反滤层。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微孔渗压管和负压井上部设置圆形封帽结构。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微孔渗压管和负压井中分别布设正负电极，电极在微孔渗压管、负压井内部沿轴向设置。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微孔渗压管上的微孔直径不大于1mm；微孔间距不大于5mm。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微孔渗压管与负压井布置间距为0.5m-1m；微孔渗压管和负压井底部穿透污染土层0.5m。

8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述微孔渗压管直径为5cm，壁厚为3mm；微孔渗压管上螺纹为锯齿形螺纹，螺纹牙高为2cm，螺距为3cm。

9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述负压井直径为5cm，内部填充球形PVC颗粒，颗粒直径为3mm-5mm；填充碎石粒径范围为0.5mm~1cm。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微孔渗压管和负压井采用间隔梅花形布置。