CN110523758A - 一种污染土壤筑堆循环淋洗修复装置和方法 - Google Patents

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方兴斌
李影辉
孙爽
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Abstract

本发明涉及一种污染土壤筑堆循环淋洗修复装置及其方法，其装置包括截面呈倒梯形的土壤筑堆槽，所述土壤筑堆槽底部设置反滤层，所述反滤层下设集水管，所述集水管依次连通至抽水泵和污水处理设备；所述土壤筑堆槽顶部设喷头。本发明的有益效果是为淋洗液的下渗提供动力，能循环利用淋洗液降低了淋洗液的污染，大大提高了淋洗效率。

Description

一种污染土壤筑堆循环淋洗修复装置和方法
技术领域
本发明涉及污染土壤修复领域，公开了一种土壤成堆淋洗装置及其方法。
背景技术
近年来土壤和地下水污染问题日益突出，威胁人体和周边环境，严重时还会危及生命。我国土壤重金属污染形势严峻，成为制约我国经济、社会和和谐发展和人民生活质量的重要问题，对污染土壤的修复研究是建设环境友好型和资源节约型社会、加强自然生态环境保护的需要。
土壤淋洗是利用淋洗液将土壤中的污染物溶解到土壤洗淋液中，再将淋洗液中的污染物去除的一种土壤修复方法。近年来，堆积淋洗因操作简单，成本低，适合于大规模土壤污染的处理而受到关注。有研究表明，认为尽管柱淋洗有较好的淋洗效果，但堆积淋洗比柱淋洗有更快的淋洗动力学，且堆积淋洗明显比柱淋洗成本要低，且处理量更大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，解决堆积淋洗淋洗效率低的问题。
为达到上述发明目的，提供一种污染土壤筑堆循环淋洗修复装置，包括截面呈倒梯形的土壤筑堆槽，所述土壤筑堆槽底部设置反滤层，所述反滤层下设集水管，所述集水管依次连通至抽水泵和污水处理设备；所述土壤筑堆槽顶部设喷头。
本处披露的截面呈倒梯形是指坑洞呈上大下小的形状，其具体可以是梯形槽也可以是漏斗状等合适形式，其内壁形式可以是自然放坡。集水管可以采用孔壁多开孔的形式，具体可以采用集水支管汇总至集水总管的形式。污水处理设备可以是满足本处水净化所需的本领域常规水处理设备，如去除重金属和有机污染物的污水处理设备，也可以针对污染物单独设计。土壤筑堆槽顶部是指该坑洞开口的上方。喷头可以采用均布的旋转漫射式喷头。所述集水管连通至污水处理设备是指其连接至污水处理设备的污水进入口。
优选的，所述污水处理设备的出口连通所述喷头。
本处披露的污水处理设备的出口是指其污水处理完毕的液体导出口。
优选的，所述污水处理设备的出口与所述喷头之间还连通设有高位水槽。
本处披露的高位水槽是指用于容纳污水处理完毕的液体和待喷洒淋洗液的容器，虽然名称为槽但具体形式也可以是本领域容易想到的箱、桶形式容器。同时，高位水槽的高位是指位于土壤筑堆槽顶部上方。
优选的，所述土壤筑堆槽四周壁面铺设防渗膜。
本处披露的土壤筑堆槽四周壁面，具体是除了顶面和底面的部分。但本处的防渗膜铺设并不排除为了施工时避免泄露或工艺方便而超出壁面铺设的情形。
优选的，防渗膜依次由土工布、HDPE膜、土工布三层制成。
优选的，所述反滤层由三层组成，上层为薄砂层，中层为细砂层，下层为石砾层。
本处披露的反滤层应是任一层的颗粒都不允许穿过相邻较粗一层的孔隙，同一层的颗粒也不容易产生相对移动。可以设置成薄砂层厚度5cm，平均粒径为0.5-1mm；细砂层厚度10-20cm，平均粒径为1-5mm；石砾层厚度20-30cm，石砾平均粒径为10-100mm。具体可根据土壤的具体粒径进行选择。
优选的，所述集水管外包透水无纺布。
本处披露的透水无纺布是用于过滤沙土的无纺布类型。
还提供一种污染土壤成堆循环淋洗处理方法，采用上述的污染土壤筑堆循环淋洗修复装置，
先在场地内挖出土壤筑堆槽；
将挖出的土壤破碎、筛分再在土壤筑堆槽内筑堆；
将淋洗液通过土壤筑堆槽堆面上方的喷头灌入，使得淋洗液分别流过土壤、反滤层后，形成的滤液由集水管收集，并由抽水泵抽出至污水处理设备，处理后形成淋洗液再回流到喷头回用。
本处披露的破碎、筛分工艺将大块难以破碎且难以浸润淋洗液的块状物筛分出来，其余部分归回土壤筑堆槽内筑堆。
优选地，所述淋洗液选用络合剂或表面活性剂或有机酸或其组合，淋洗过程中保持水土比为2：1至5:1之间。
淋洗液具体选择根据土壤污染物及其淋洗需求决定。本处披露的水土比保持可以通过控制喷头流速、喷头口径、集水管管径等形式进行。
优选地，经过破碎、筛分后得到土壤粒径保持在1-20mm之间。
本处披露的筛分后得到土壤粒径需保持难以通过反滤层，通过调节土壤粒径供特定淋洗液浸润通过。
截面呈倒梯形的土壤筑堆槽，便于开挖且侧壁容易自然稳定，且形成的侧壁天然致密、相对不易透水，防止淋洗液渗出。反滤层的设置便于集水管在土壤筑堆槽底部的架设，同时也防止土壤混入集水管。使用时，抽水泵能将土壤筑堆槽底部的淋洗液完全抽出，使得土壤筑堆槽的下方呈现负压状态，为淋洗液的下渗的提供动力。
喷头的位置设置是为了便于喷洒淋洗液，其通过与污水处理设备连通，从而重复利用污水处理过的淋洗液。
高位水槽的设置为喷头提供喷淋压力，同时方便淋洗液的添加，使喷淋浓度维持在目标范围。
防渗膜的设置，进一步避免修复过程对周边土壤和地下水环境的二次污染。
土工布、HDPE膜、土工布三层制成的防渗膜，在保持防渗能力的同时，还能在一定程度上增加边坡的稳定性和强度。
反滤层的三层构造，使得石砾层的粒径可以达到足够的大小，从而避免被吸入集水管，另一方面也使得集水管能具有足够大的集水孔，提升集水效率，避免负压过程中堵塞。
集水管外包透水无纺布，进一步避免泥土或砂砾被吸入集水管，避免负压过程中堵塞。
通过采用上述处理方法，使之与目前常用的淋洗装置相比，无需搅拌装置，沉淀仓和板框压滤机等设备。结合了土壤异位淋洗和原位淋洗的优势，经过预处理提高土壤的松散程度，使得其下渗能力增强同时更容易被浸润。
淋洗过程中保持水土比为2：1至5:1之间，确保土壤的浸润程度，使得污染物溶解更充分。
筛分后的土壤粒径保持在1-20mm之间，能在保证松散程度的同时，降低反滤层的设置难度。
淋洗液由堆面喷淋进入，依次流过污染土壤，反滤层，被集水管收集、汇合通过抽水泵，将污水抽出，进污水处理系统处理后，回流进入喷头或高位水箱回用。
本发明的有益效果是为淋洗液的下渗提供动力，能循环利用淋洗液降低了淋洗液的污染，大大提高了淋洗效率。
附图说明
图1为本发明的污染土壤筑堆循环淋洗修复装置截面示意图；
图2为本发明的集水管、抽水泵和污水处理设备布置示意图；
其中：
1-土壤筑堆槽 2-薄砂层 3-细砂层
4-石砾层 5-反滤层 6-集水支管
7-集水总管 8-抽水泵 9-污水处理设备
10-喷头 11-高位水槽
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。
根据图1至图2所示的一种污染土壤筑堆循环淋洗修复装置，包括截面呈倒梯形的土壤筑堆槽1，所述土壤筑堆槽1底部设置反滤层5，所述反滤层5下设集水管，所述集水管依次连通至抽水泵8和污水处理设备9；所述土壤筑堆槽1顶部设喷头10。所述污水处理设备9的出口连通所述喷头10。所述污水处理设备9的出口与所述喷头10之间还连通设有高位水槽11。所述集水管外包透水无纺布。
所述土壤筑堆槽1四周壁面铺设防渗膜。防渗膜依次由土工布、HDPE膜、土工布三层制成。(附图中未示出，但本领域技术人员可以理解该结构)
所述反滤层5由三层组成，上层为薄砂层2，中层为细砂层3，下层为石砾层4。
采用的一种污染土壤成堆循环淋洗处理方法，利用上述的污染土壤筑堆循环淋洗修复装置，
先在场地内挖出土壤筑堆槽1；
将挖出的土壤破碎、筛分再在土壤筑堆槽1内筑堆；
将淋洗液通过土壤筑堆槽1堆面上方的喷头10灌入，使得淋洗液分别流过土壤、反滤层5后，形成的滤液由集水管收集，并由抽水泵8抽出至污水处理设备9，处理后形成淋洗液再回流到喷头10回用。
所述淋洗液选用络合剂或表面活性剂或有机酸或其组合，淋洗过程中保持水土比为2：1至5:1之间。
经过破碎、筛分后得到土壤粒径保持在1-20mm之间。
具体使用时，其施工可以是在污染场地开挖凹槽作为土壤筑堆槽1，其内表面和底部铺设三层的防渗层，第一层为土工布，第二层为HDPE膜，第三层为土工布，防止污染土壤对周围环境的二次污染。土壤下侧设置反滤层5。反滤层5由三层组成，上层为薄砂层2，厚度为5cm，砂平均粒径为0.5-1mm。，中层为细砂层3，厚度为10-20cm，细砂平均粒径为1-5mm，下层为石砾层4，厚度为20-30cm，石砾平均粒径为10-100mm。该反滤层5的作用是让淋洗液可以透过，但同时阻止土壤穿过。槽底部设有集水支管6，集水支管6直径为6cm，间距为0.5-1m，铺设一根集水总管7，集水总管7直径为15cm，将各支管淋洗液汇合。管外包透水无纺布，无纺布外为石砾。将抽水泵8与集水总管7相连，淋洗液通过抽水泵8将淋洗液输送至污水处理装置9，处理完后至高位水槽11回用，通过喷头10流出循环淋洗。土壤筑堆高度为1-3m，面积为100-600m2。所述的土壤筑堆槽1四周采用放坡形式，放坡比例1:1—1:2。所述的喷头10采用旋转漫射式喷头，采取网度布置，每个喷头的覆盖面积为2-4m2。土壤需先进行破碎、筛分预处理，除去石块。实现的最小土壤处理方量为100m3，最大土壤处理方量为1800m3。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述的实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种污染土壤筑堆循环淋洗修复装置，其特征在于，包括截面呈倒梯形的土壤筑堆槽(1)，所述土壤筑堆槽底部设置反滤层(5)，所述反滤层(5)下设集水管，所述集水管依次连通至抽水泵(8)和污水处理设备(9)；所述土壤筑堆槽(1)顶部设喷头(10)。
2.根据权利要求1所述的污染土壤筑堆循环淋洗修复装置，其特征在于，所述污水处理设备(9)的出口连通所述喷头(10)。
3.根据权利要求2所述的污染土壤筑堆循环淋洗修复装置，其特征在于，所述污水处理设备(9)的出口与所述喷头(10)之间还连通设有高位水槽(11)。
4.根据权利要求1所述的污染土壤筑堆循环淋洗修复装置，其特征在于，所述土壤筑堆槽(1)四周壁面铺设防渗膜。
5.根据权利要求4所述的污染土壤筑堆循环淋洗修复装置，其特征在于，防渗膜依次由土工布、HDPE膜、土工布三层制成。
6.根据权利要求1所述的污染土壤筑堆循环淋洗修复装置，其特征在于，所述反滤层(8)由三层组成，上层为薄砂层(2)，中层为细砂层(3)，下层为石砾层(4)。
7.根据权利要求1所述的污染土壤筑堆循环淋洗修复装置，其特征在于，所述集水管外包透水无纺布。
8.一种污染土壤成堆循环淋洗处理方法，其特征在于，采用权利要求1所述的污染土壤筑堆循环淋洗修复装置，
先在场地内挖出土壤筑堆槽(1)；
将挖出的土壤破碎、筛分再在土壤筑堆槽(1)内筑堆；
将淋洗液通过土壤筑堆槽(1)堆面上方的喷头(10)灌入，使得淋洗液分别流过土壤、反滤层(5)后，形成的滤液由集水管收集，并由抽水泵(8)抽出至污水处理设备(9)，处理后形成淋洗液再回流到喷头(10)回用。
9.根据权利要求8所述的污染土壤成堆循环淋洗处理方法，其特征在于，所述淋洗液选用络合剂或表面活性剂或有机酸或其组合，淋洗过程中保持水土比为2：1至5:1之间。
10.根据权利要求8所述的污染土壤成堆循环淋洗处理方法，其特征在于，经过破碎、筛分后得到土壤粒径保持在1-20mm之间。
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