CN109940036A - 土壤修复装置和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了土壤修复装置和方法。土壤修复装置包括：掘取部，从待修复土地掘取土壤；混合部，在所述待修复土地的原位将所掘取的土壤与处理溶液混合；脱附部，对与处理溶液混合的土壤进行污染物脱附处理；以及排放部，将所述脱附部中已处理的土壤回填至所掘取土壤的原位或邻位。由此，对受污染土壤的处理过程均在待修复土地的原位或邻位完成，就地进行修复作业，既节省了运输和时间成本，又提高了处理效率和能力。

Description

土壤修复装置和方法

技术领域

本申请涉及环保技术领域，具体涉及土壤修复装置和方法。

背景技术

目前土壤污染问题日益严重，工业遗留污染问题日益紧迫，造成土壤污染，大气污染，地下水污染，环境污染等，其中以重金属和有机物对土壤的污染危害最大。

当前，已针对受污染的土壤提出了多种修复方法。比较常见土壤修复方法包括：工程治理措施和物理化学修复两大类。工程治理措施主要包括：客土、换土、去表土和深耕翻土等措施；物理化学修复主要包括：固化/稳定化、电动修复、络合淋洗、蒸汽浸提、氧化还原、农业修复、生物修复等。

然而，现有的修复方法需要利用车辆将受污染土壤运输至作业地点后，对土壤进行污染物脱附处理，处理完成后还需要将土壤运输至填埋地点。当处理大面积的受污染土地时，需要运输大量的土方，从而导致这种方法耗时耗力，成本也相对较高。

发明内容

本申请提供了土壤修复装置和方法。

根据本申请的一个方面，土壤修复装置包括：掘取部，从待修复土地掘取土壤；混合部，在所述待修复土地的原位将所掘取的土壤与处理溶液混合；脱附部，对与处理溶液混合的土壤进行污染物脱附处理；以及排放部，将所述脱附部中已处理的土壤回填至所掘取土壤的原位或邻位。

根据一个实施方式，所述土壤修复装置还包括：承载推进部，在所述脱附部的操作过程中承载并推进所述掘取部、所述混合部、所述脱附部和所述排放部在所述待修复土地上移动。

根据一个实施方式，所述土壤修复装置还包括：承载推进部，在所述脱附部的操作过程中承载并推进所述掘取部在所述待修复土地上移动；以及传送部，用于将所述掘取部掘取的土壤传送至所述混合部，并将所述排放部排放的土壤传送至所掘取土壤的原位或邻位。

根据一个实施方式，所述脱附部包括：可调超声波发生单元，用于向所述脱附部中的土壤施加可调超声波振动；以及可调微波发生单元，用于向所述脱附部中的土壤施加可调微波加热。

根据一个实施方式，所述土壤修复装置还包括：土壤循环管道，将所述脱附部中已处理的土壤输送至所述混合部，从而再次与处理溶液混合并在所述脱附部中再次进行污染物脱附处理。

根据一个实施方式，所述混合部还用于将来自所述土壤循环管道的土壤和所述掘取部掘取的土壤共同与处理溶液混合。

根据一个实施方式，所述土壤修复装置还包括：收集部，分别在不同温度下从所述脱附部收集从土壤中脱附的不同污染物。

根据一个实施方式，所述收集部包括：第一收集单元，在第一温度下从所述脱附部收集从土壤中脱附的有机物；第二收集单元，在第二温度下从所述脱附部收集热分解后从土壤中脱附的有机物；以及第三收集单元，在第三温度下从所述脱附部收集从土壤中脱附的重金属，并对所收集的重金属进行固化，其中，所述第二温度高于所述第一温度，所述第三温度高于所述第二温度。

根据一个实施方式，所述第一温度为50至200℃，所述第二温度为200至1000℃，所述第三温度高于1000℃。

根据本申请的另一方面，土壤修复方法包括：从待修复土地掘取土壤；在所述待修复土地的原位，将所掘取的土壤与处理溶液混合；对与处理溶液混合的土壤进行污染物脱附处理；以及将已进行污染物脱附处理的土壤回填至所掘取土壤的原位或邻位。

根据一个实施方式，对与处理溶液混合的土壤进行污染物脱附处理包括：向与处理溶液混合的土壤施加可调超声波和可调微波。

根据一个实施方式，所述土壤修复方法还包括：将已进行污染物脱附处理的土壤再一次或多次与处理溶液混合，并再一次或多次进行污染物脱附处理。

根据一个实施方式，所述土壤修复方法还包括：分别在不同温度下收集从土壤中脱附的不同污染物。

根据一个实施方式，所述土壤修复方法还包括：在第一温度下收集从土壤中脱附的有机物；在第二温度下收集热分解后从土壤中脱附的有机物；以及在第三温度下收集从土壤中脱附的重金属，并对所收集的重金属进行固化，其中，所述第二温度高于所述第一温度，所述第三温度高于所述第二温度。

根据一个实施方式，所述第一温度为50至200℃，所述第二温度为200至1000℃，所述第三温度高于1000℃。

由此，对受污染土壤的处理过程均在待修复土地的原位或邻位完成，就地进行修复作业，既节省了运输和时间成本，又提高了处理效率和能力。

附图说明

图1示出了根据本申请一个实施方式的土壤修复装置的示意图。

图2示出了根据另一实施方式的土壤修复装置的示意图。

图3示出了根据另一实施方式的土壤修复装置的示意图。

图4示出了根据本申请一个实施方式的脱附部的示意图。

图5示出了根据另一实施方式的土壤修复装置的示意图。

图6示出了根据另一实施方式的土壤修复装置的示意图。

图7示出了根据本申请一个实施方式的收集部的示意图。

图8示出了根据本申请一个实施方式的土壤修复方法的流程图。

图9示出了根据另一实施方式的土壤修复方法的流程图。

图10示出了根据另一实施方式的土壤修复方法的流程图。

图11示出了根据一个实施方式分别在不同温度下收集从土壤中脱附的不同污染物的流程图。

具体实施方式

以下参照附图对本申请的实施方式进行详细描述。应注意，以下描述仅仅是示例性的，而并不旨在限制本申请。此外，在以下描述中，将采用相同的附图标号表示不同附图中的相同或相似的部件。在以下描述的不同实施方式中的不同特征，可彼此结合，以形成本申请范围内的其他实施方式。

图1示出了根据本申请一个实施方式的土壤修复装置的示意图。如图1所示，土壤修复装置100包括掘取部110、混合部120、脱附部130和排放部140。

掘取部110用于从待修复土地掘取土壤。在本实施方式中，掘取部110可以是挖掘土壤的机械铲或类似于遁地机的土壤挖掘部件。

混合部120用于在待修复土地的原位将掘取部110掘取的土壤与处理溶液混合。在本实施方式中，混合部120可以容纳土壤和处理溶液，土壤和处理溶液可在混合部120中充分混合、搅拌。而且，混合部120可位于掘取部110掘取土壤的待修复土地的原位。可以理解，本领域技术人员可根据土壤中污染物的具体成分，选择适当的处理溶液，以利于后续利用电动法对受污染的土壤进行修复。

受污染的土壤在混合部120中与处理溶液混合后，可进入脱附部130进行修复处理。脱附部130可以对受污染的土壤进行污染物脱附处理。可以理解，本领域技术人员可根据土壤中污染物的种类和含量选择适当的脱附方法，以获得较好的修复效果。

在脱附部130中经修复处理的土壤可由排放部140回填至掘取部110掘取土壤的原位或邻位。

由此，根据本实施方式，对受污染土壤的处理过程均在待修复土地的原位或邻位完成，就地进行修复作业，既节省了运输和时间成本，又提高了处理效率和能力。

图2示出了根据另一实施方式的土壤修复装置的示意图。如图2所示，除了掘取部110、混合部120、脱附部130和排放部140之外，土壤修复装置100还包括承载推进部150。为了简要起见，以下将仅描述图2所示的实施方式与图1的不同之处，并将略去其相同之处的详细描述。

在脱附部130对土壤进行修复处理的操作过程中，承载推进部150承载并推进掘取部110、混合部120、脱附部130和排放部140在待修复土地上移动。在本实施方式中，承载推进部150可以是能够承载并推进掘取部110、混合部120、脱附部130和排放部140移动的类似于车辆的设备。

由此，承载推进部可承载并推进掘取部、混合部、脱附部和排放部在大面积的土地上移动，从而活动处理大面积的受污染土壤。在实现设备小型化的同时，提高了设备的处理能力。

图3示出了根据另一实施方式的土壤修复装置的示意图。如图3所示，除了掘取部110、混合部120、脱附部130和排放部140之外，土壤修复装置100还包括承载推进部150和传送部160。为了简要起见，以下将仅描述图3所示的实施方式与图1的不同之处，并将略去其相同之处的详细描述。

在脱附部130对土壤进行修复处理的操作过程中，承载推进部150承载并推进掘取部110在待修复土地上移动。掘取部110掘取的土壤可由传送部160传送至混合部120，排放部140排放的土壤也可由传送部160传送至所掘取土壤的原位或邻位。在本实施方式中，传送部160可以是用于传送带或螺旋输送装置等可输送土壤的设备。

由此，可将混合部、脱附部和排放部建造或固定于待修复土地上或邻近待修复土地，而承载推进部只需要承载并推进掘取部在待修复土地上移动，并由传送部传送受污染土壤和经过处理的土壤。这样，可以将混合部、脱附部建造得更大，以提高处理能力。

图4示出了根据本申请一个实施方式的脱附部的示意图。如图4所示，脱附部130包括可调超声波发生单元131和可调微波发生单元132。

可调超声波发生单元131可向脱附部130中的土壤施加可调超声波振动。超声波的“空穴”作用可形成极端的物理和力学条件，对受污染土壤施加超声波振动可将较大的土壤团块打散，并可使污染物离子产生脱附效果。

可调微波发生单元132可向脱附部130中的土壤施加可调微波加热。微波是频率在300MHz至300GHz之间的电磁波，对应的波长范围为1mm至1m，微波场中的材料会对微波产生反射、吸收和穿透现象。吸收了微波的待修复土壤温度会逐渐升高，并且没有温度梯度、热应力和滞后效应，达到快速加热。

根据本实施方式，将可调超声波和可调微波配合使用，能够达到较好的污染物脱附效果，并有利于在不同温度下收集脱附的不同污染物。

图5示出了根据另一实施方式的土壤修复装置的示意图。如图5所示，除了掘取部110、混合部120、脱附部130和排放部140之外，土壤修复装置100还包括土壤循环管道170。为了简要起见，以下将仅描述图5所示的实施方式与图1的不同之处，并将略去其相同之处的详细描述。

土壤循环管道170可用于将脱附部130中已处理的土壤输送至混合部120，从而再次与处理溶液混合并在脱附部130中再次进行污染物脱附处理。

由此，由于土壤循环管道的存在，可仅利用脱附部而对受污染土壤进行多次循环修复处理，从而能够提高污染物的脱附效果，使经过处理后的土壤中所含的污染物含量更小，满足更高的处理标准。

根据本申请的另一实施方式，混合部120还可用于将来自土壤循环管道170的土壤和掘取部110掘取的土壤共同与处理溶液混合。也就是说，在利用脱附部循环修复土壤时，每处理一次，可将处理后的土壤与掘取部110新掘取的土壤共同与处理溶液混合后，再进行修复处理，从而改善了修复处理的效果。

图6示出了根据另一实施方式的土壤修复装置的示意图。如图6所示，除了掘取部110、混合部120、脱附部130和排放部140之外，土壤修复装置100还包括收集部180。为了简要起见，以下将仅描述图6所示的实施方式与图1的不同之处，并将略去其相同之处的详细描述。

收集部180可分别在不同温度下从脱附部130收集从土壤中脱附的不同污染物。

由此，可利用收集部分类收集不同的污染物，以便于对其进行回收再利用，从而变废为宝。

图7示出了根据本申请一个实施方式的收集部的示意图。如图7所示，收集部180包括第一收集单元181、第二收集单元182和第三收集单元183。

第一收集单元181可在第一温度下从脱附部130收集从土壤中脱附的有机物。通常，土壤中的污染物成分低分子有机物，例如醇类、醛类、苯类物质具有较低的沸点，因此在污染物脱附处理过程中，会在较低的温度(通常在50至200℃)下最先脱附。第一收集单元可独立地收集此类物质，以便后续进行回收再利用。

第二收集单元182可在第二温度下从脱附部130收集热分解后从土壤中脱附的有机物。土壤中的污染物成分高分子聚合物在加热至一定温度(通常为200至1000℃)后，会分解并挥发，例如PCBs可在200℃以上的温度下热解为氯联苯等。在脱附部130中的土壤不断升温时，此类污染物会在达到一定温度后脱附。第二收集单元可独立地收集此类物质，以便后续进行回收再利用。

第三收集单元183可在第三温度下从脱附部130收集从土壤中脱附的重金属，并对所收集的重金属进行固化。当温度提高至1000℃以上时，第三收集单元可独立地收集土壤中的重金属污染物，并随后对所收集的重金属污染物进行固化，以便后续的回收再利用。

图8示出了根据本申请一个实施方式的土壤修复方法的流程图。如图8所示，该方法200包括步骤S210至S240。

在步骤S210中，从待修复土地掘取土壤。在步骤S220中，在待修复土地的原位，将所掘取的土壤与处理溶液混合。在步骤S230中，对与处理溶液混合的土壤进行污染物脱附处理。在步骤S240中，将已进行污染物脱附处理的土壤回填至所掘取土壤的原位或邻位。

根据本申请一个实施方式，上述步骤S230可包括：向与处理溶液混合的土壤施加可调超声波和可调微波。

图9示出了根据另一实施方式的土壤修复方法的流程图。如图9所示，除了步骤S210至S240之外，该方法200还包括步骤S235。为了简要起见，以下将仅描述图9所示的实施方式与图8的不同之处，并将略去其相同之处的详细描述。

在步骤S235中，将已进行污染物脱附处理的土壤再一次或多次与处理溶液混合，并再一次或多次进行污染物脱附处理。

图10示出了根据另一实施方式的土壤修复方法的流程图。如图10所示，除了步骤S210至S240之外，该方法200还包括步骤S250。为了简要起见，以下将仅描述图10所示的实施方式与图8的不同之处，并将略去其相同之处的详细描述。

在步骤S250中，分别在不同温度下收集从土壤中脱附的不同污染物。

图11示出了根据一个实施方式分别在不同温度下收集从土壤中脱附的不同污染物的流程图。如图11所示，上述步骤S250可包括子步骤S251至S253。

在子步骤S251中，在第一温度下收集从土壤中脱附的有机物。在子步骤S252中，在第二温度下收集热分解后从土壤中脱附的有机物。在子步骤S253中，在第三温度下收集从土壤中脱附的重金属，并对所收集的重金属进行固化。上述第二温度可高于上述第一温度，并且上述第三温度可高于上述第二温度。

根据一个实施例，上述第一温度为50至200℃，上述第二温度为200至1000℃，且上述第三温度高于1000℃。

需要注意的是，上述各方法流程图中各步骤的发生顺序仅仅是示例性的。在一些可替代性实施例中，各步骤的执行顺序可以调换，或同时执行。

虽然以上的描述包括很多特定设置和操作，但需要注意的是，这些特定设置和操作仅仅用于说明本申请的一个实施方式。这不应该作为对本申请范围的限制。本领域技术人员可以理解，在不脱离本申请范围和精神的情况下，可对其进行各种修改、增加和替换。因此，本申请的范围应该基于所述权利要求来解释。

Claims (10)

1.一种土壤修复装置，包括：

掘取部，从待修复土地掘取土壤；

混合部，在所述待修复土地的原位将所掘取的土壤与处理溶液混合；

脱附部，对与处理溶液混合的土壤进行污染物脱附处理；以及

排放部，将所述脱附部中已处理的土壤回填至所掘取土壤的原位或邻位。

2.如权利要求1所述的土壤修复装置，还包括：

承载推进部，在所述脱附部的操作过程中承载并推进所述掘取部、所述混合部、所述脱附部和所述排放部在所述待修复土地上移动。

3.如权利要求1所述的土壤修复装置，还包括：

承载推进部，在所述脱附部的操作过程中承载并推进所述掘取部在所述待修复土地上移动；以及

传送部，用于将所述掘取部掘取的土壤传送至所述混合部，并将所述排放部排放的土壤传送至所掘取土壤的原位或邻位。

4.如权利要求1所述的土壤修复装置，其中所述脱附部包括：

可调超声波发生单元，用于向所述脱附部中的土壤施加可调超声波振动；以及

可调微波发生单元，用于向所述脱附部中的土壤施加可调微波加热。

5.如权利要求1所述的土壤修复装置，还包括：

土壤循环管道，将所述脱附部中已处理的土壤输送至所述混合部，从而再次与处理溶液混合并在所述脱附部中再次进行污染物脱附处理。

6.如权利要求5所述的土壤修复装置，其中所述混合部还用于将来自所述土壤循环管道的土壤和所述掘取部掘取的土壤共同与处理溶液混合。

7.如权利要求1所述的土壤修复装置，还包括：

收集部，分别在不同温度下从所述脱附部收集从土壤中脱附的不同污染物。

8.如权利要求7所述的土壤修复装置，其中所述收集部包括：

第一收集单元，在第一温度下从所述脱附部收集从土壤中脱附的有机物；

第二收集单元，在第二温度下从所述脱附部收集热分解后从土壤中脱附的有机物；以及

第三收集单元，在第三温度下从所述脱附部收集从土壤中脱附的重金属，并对所收集的重金属进行固化，

其中，所述第二温度高于所述第一温度，所述第三温度高于所述第二温度。

9.如权利要求8所述的土壤修复装置，其中所述第一温度为50至200℃，所述第二温度为200至1000℃，所述第三温度高于1000℃。

10.一种土壤修复方法，包括：

从待修复土地掘取土壤；

在所述待修复土地的原位，将所掘取的土壤与处理溶液混合；

对与处理溶液混合的土壤进行污染物脱附处理；以及

将已进行污染物脱附处理的土壤回填至所掘取土壤的原位或邻位。