CN111495948A - 基于功能性阻隔的污染场地风险管控协同修复系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于功能性阻隔的污染场地风险管控协同修复系统；包括污染阻隔、污染修复区和水处理系统。污染场地的周围设有环场沟槽，环场沟槽内设有污染阻隔和污染修复区并采用支撑板分隔；污染修复区位于环场沟槽内的内侧，包括集排水系统、修复填料层、曝气系统和过滤层；集排水系统包括集排水槽，集排水槽沿着污染修复区铺设于环场沟槽底部；集排水槽内设有潜水泵，用于将污染地下水输送至水处理系统；修复填料层设置于集排水槽的上方；曝气系统设置于修复填料层的内侧；过滤层位于曝气系统内侧并采用筛板与曝气系统分隔。本发明实现功能性阻隔修复工艺，从而提高风险管控技术的污染修复功能，实现风险管控与污染修复的协同。
Description
技术领域
本发明涉及环境污染修复技术领域，特别涉及基于功能性阻隔的污染场地风险管控协同修复系统。
背景技术
近年来，由土壤及地下水污染引发的重大环境污染事件频发，随着城市化进程的推进、产业结构调整的加快以及生态文明建设要求的提高，《土壤污染防治法》的出台，土壤及地下水污染治理已经成为当前城市双修及生态文明建设的重要内容。
土壤及地下水污染的主要来源为化工、冶炼、纺织印染、电镀等涉化工业企业长期生产过程中的跑冒滴漏、事故、违法排污等。
根据污染物类型，土壤及地下水污染主要可分为重金属、有机污染，目前土壤及地下水修复技术主要有固化稳定化、土壤淋洗、化学氧化/还原、热脱附、生物修复以及风险管控等。
原位修复和异位抽出处理是当前地下水污染的主要技术，但是针对某些重污染场地或污染源区的修复，由于污染物与土壤介质结合紧密及水文地质条件(例如修复盲区、优势通道、低渗透性)以及污染物特性(易挥发、毒性高)的影响，常规的抽出处理或原位修复存在一些弊端，例如二次污染风险高、修复过程缓慢、污染物反弹、修复周期长且成本高等。
鉴于此，近年来地下水风险管控技术也越来越受到了青睐。地下水风险管控是指采取修复技术、工程控制和制度控制等措施，阻断地下水污染物暴露途径，阻止地下水污染扩散，防止对周边人体健康和生态受体产生影响的过程。常用的风险管控技术包括阻隔技术、制度控制和可渗透反应墙技术。
但是通过传统的风险管控技术短时间内很难去除污染物，污染物自然衰减周期长，不利于场地开发再利用，且在长期运维过程中也可能出现次生污染风险。特别对于氯代溶剂污染源、焦化厂、加油站等重污染场地，具有污染挥发性强，污染浓度高，修复难度大等难题，不适合大面积开挖或抽提处理，但此类工业用地往往位于城市开发范围内，需要及时搬迁，传统的风险管控措施又无法满足工期要求。
因此，如何在保证风险管控的同时，又能够避免常规的抽出或原位修复技术的高成本和高污染风险，成为本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供基于功能性阻隔的污染场地风险管控协同修复系统，实现的目的是为了应对重污染场地常规风险管控技术无法彻底消除污染、自然衰减周期长、场地难以再开发的困难，从低环境影响、低成本修复、易于维护管理的目标出发，实现功能性阻隔修复工艺，从而提高风险管控技术的污染修复功能，实现风险管控与污染修复的协同。
为实现上述目的，本发明公开了基于功能性阻隔的污染场地风险管控协同修复系统；包括污染阻隔区、污染修复区、水处理系统和回灌系统；污染地下水经过所述水处理系统净化后由所述回灌系统回灌。
所述污染场地的周围设有环场沟槽，所述环场沟槽内设有所述污染阻隔区和所述污染修复区；所述污染阻隔区和所述污染修复区之间用支撑板分隔；
所述污染阻隔区位于所述环场沟槽内的外侧，采用膨润土附加HDPE防渗膜结构形成水密封，所述膨润土附加HDPE防渗膜结构为HDPE防渗膜作为中间层，两侧填充膨润土形成的水密封；
所述污染修复区位于所述环场沟槽内的内侧，包括集排水系统、修复填料层、曝气系统和过滤层；
所述集排水系统包括集排水槽，所述集排水槽沿着所述污染修复区铺设于所述环场沟槽底部；所述集排水槽内设有潜水泵；所述潜水泵通过设置在靠近所述污染修复区外侧侧壁的排水管，将所述集排水槽内收集的所述污染地下水输送至所述水处理系统；
所述修复填料层设置于所述集排水槽的上方，环绕所述污染场地并沿竖直方向延伸，包括若干反应填料预装模块，且对应每一所述反应填料预装模块均设有药剂注入管道；
若干所述反应填料预装模块通过平行对接和/或垂直对接方式形成柔性毯形结构；所述药剂注入管道与外界药剂源连接，用于将修复药剂和填料再生药剂注入每一所述反应填料预装模块；
所述曝气系统设置于所述修复填料层的内侧，包括设置于靠近所述集排水槽底部的曝气装置，以及设置于顶部的废气处理装置；所述曝气装置通过曝气管与外部的曝气发生器连接；所述废气处理装置通过集气管路收集曝气产生的废气；
所述过滤层位于所述曝气系统内侧并采用筛板与所述曝气系统分隔。
优选的，所述环场沟槽的宽度为1米至2米；所述污染阻隔的宽度为0.5米至1米，并深入不透水层以下2米以上；所述污染修复区的宽度为0.5米至1米。
优选的，所述集排水槽深0.5米，采用不锈钢材料制成。
优选的，每一所述反应填料预装模块的尺寸均为深10米，宽5米，并通过吊装和/或拼接安装。
优选的，所述修复药剂和填料再生药剂包括活性炭、零价铁、包裹型铁粉、沸石、缓释型过硫酸盐、高锰酸盐和/或好氧生物修复药剂。
优选的，所述水处理系统为太阳能水处理系统，设置于所述污染场地的中心，并配有集水池；所述集水池用于收集和处理所述集排水槽内收集的所述污染地下水；
当所述集水池内的所述污染地下水到设定水位量后，所述水处理系统自动进水处理，并在达标后由所述回灌井回灌；当水位低于所述设定水位时，所述水处理系统自动停止。
优选的，所述集排水槽顶部设有用于安装所述反应填料的安装凹槽；所述安装凹槽的两侧侧壁及底部均设有渗水孔。
更优选的，所述安装凹槽的两侧侧壁及底部设置的所述渗水孔的开孔率在30％以上，每一所述渗水孔的孔径均为1厘米至3厘米。
优选的，所述过滤层采用石英砂制成。
优选的，所述回灌系统采用回灌井或者水平淋洗管路将处理后的所述污染地下水回灌，添加的辅助药剂包括无机淋洗剂、螯合剂、表面活性剂、生物表面活性剂和/或复合淋洗剂。
本发明的有益效果：
本发明通过在场地周围开挖沟槽，利用填料修复、曝气、地下水抽出回灌等方式，建设阻隔与修复功能为一体的功能性阻隔帷幕，实现污染物的阻隔与修复协同，是一种较高修复效率、低环境影响、低修复成本、易于管理的地下水修复工艺。
本发明与传统的风险管控方法相比，提出可以强化风险管控阶段的土壤及地下水循环和修复，解决传统风险管控措施只能控制污染暴露途径，无法彻底消除污染的难题，其对污染的修复效率也远高于污染物的自然衰减，便于满足修复工期要求。
本发明特别适用于不能使用传统异位或原位修复的重污染或污染源区，例如氯代溶剂污染源区、加油站污染等。
本发明修复填料采用模块化设计，有专用接口，便于安装和更换，且模块内置药剂注入管，便于注入地下水修复药剂或填料再生药剂，而且水处理站采用太阳能供电，可有效降低修复成本。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1示出本发明一实施例的结构示意图。
图2示出本发明一实施例的侧壁局部横截面结构示意图。
图3示出本发明一实施例中集排水槽横截面结构示意图。
图4示出本发明一实施例中反应填料预装模块的结构示意图。
图5示出本发明一实施例中两块反应填料预装模块平接的结构示意图。
图6示出本发明一实施例中两块反应填料预装模块垂直对接的结构示意图。
图7示出本发明一实施例的俯视方向结构示意图。
具体实施方式
实施例
如图1至图7所示，为实现上述目的，本发明公开了基于功能性阻隔的污染场地风险管控协同修复系统；包括污染阻隔区1、污染修复区2、水处理系统3和回灌系统；污染地下水经过水处理系统3净化后由回灌系统回灌。
污染场地的周围设有环场沟槽5，环场沟槽5内设有污染阻隔区1和污染修复区2；污染阻隔区1和污染修复区2之间用支撑板6分隔；
污染阻隔区1位于环场沟槽5内的外侧，采用膨润土附加HDPE防渗膜结构形成水密封，膨润土附加HDPE防渗膜结构为HDPE防渗膜作为中间层，两侧填充膨润土形成的水密封；
污染修复区2位于环场沟槽5内的内侧，包括集排水系统、修复填料层11、曝气系统和过滤层7；
集排水系统包括集排水槽8，集排水槽8沿着污染修复区2铺设于环场沟槽5底部；集排水槽8内设有潜水泵9；潜水泵9通过设置在靠近污染修复区2外侧侧壁的排水管10，将集排水槽8内收集的污染地下水输送至水处理系统3；
修复填料层11设置于集排水槽8的上方，环绕污染场地并沿竖直方向延伸，包括若干反应填料预装模块12，且对应每一反应填料预装模块12均设有药剂注入管道13；
若干反应填料预装模块12通过平行对接和/或垂直对接方式形成柔性毯形结构；药剂注入管道13与外界药剂源连接，用于将修复药剂和填料再生药剂注入每一反应填料预装模块12；
曝气系统设置于修复填料层11的内侧，包括设置于靠近集排水槽8底部的曝气装置14，以及设置于顶部的废气处理装置15；曝气装置14通过曝气管16与外部的曝气发生器连接；废气处理装置15通过集气管路17收集曝气产生的废气；
过滤层7位于曝气系统内侧并采用筛板18与曝气系统分隔。
本发明的原理具体如下：
1、本发明在污染阻隔的基础上，结合填料修复、曝气、淋洗等技术，实现风险管控的同时对管控范围内地下水进行修复。
2、本发明通过抽出和回灌技术实现了风险管控范围内地下水的循环扰动，提高了污染去除效果，强化了对污染物的淋洗作用。
3、本发明修复材料采用模块化安装连接，可定期置换，保证修复修复效果。曝气处理可对挥发性污染物进行处理。
4、本发明由于风险管控范围内水量和流动较低，水量较少，水处理设备无需长时间运行，因此采用太阳能水处理设备，可有效降低水处理成本。
5、本发明特别适用于重污染源或加油站等小规模重污染源区的低影响、低成本修复，减少对地上设施、工厂等设施的运行影响。
在实际应用中，污染阻隔区1采用膨润土和HDPE防渗膜结构，用于阻隔污染物扩散，起到风险管控效果。由于外侧污染阻隔区的存在，集排水槽8仅能收集风险管控区内的污水汇入，无外部水汇入，有效降低了水处理量。
集排水槽8内安装有潜水泵9，将污染地下水送至地面水处理系统3处理。修复填料层11内设药剂注入管道13，用于修复药剂和填料再生药剂的注入。
填料根据污染实际情况确定，包括但不限于活性炭、零价铁、包裹型铁粉、沸石、缓释型过硫酸盐、高锰酸盐、好氧生物修复药剂等。
而为了满足不同形状场地的需要，若干反应填料预装模块12通过平行对接和/或垂直对接两种形式。
曝气系统对污染地下水进行曝气，根据污染物的需要，可以通入空气、臭氧等，去除污染地下水中挥发性污染物，并通过顶部集气管路17对气体收集后处理。污染地下水经过滤层7和筛板18进入后曝气，通过曝气处理去除部分挥发性污染物。经曝气处理的地下水继而渗入修复填料层，经处理的污染地下水进入污染修复区底部集水槽收集外排。
在某些实施例中，环场沟槽5的宽度为1米至2米；污染阻隔区1的宽度为0.5米至1米，并深入不透水层19以下2米以上；污染修复区2的宽度为0.5米至1米。
在某些实施例中，集排水槽8深0.5米，采用不锈钢材料制成。
在某些实施例中，每一反应填料预装模块12的尺寸均为深10米，宽5米，并通过吊装和/或拼接安装。
在某些实施例中，修复药剂和填料再生药剂包括活性炭和/或零价铁、包裹型铁粉、沸石、缓释型过硫酸盐、高锰酸盐、好氧生物修复药剂。
在某些实施例中，水处理系统3为太阳能水处理系统，设置于污染场地的中心，并配有集水池；集水池用于收集和处理集排水槽8内收集的污染地下水；
当集水池内的污染地下水到设定水位量后，水处理系统3自动进水处理，并在达标后由回灌井4回灌；当水位低于设定水位时，水处理系统3自动停止。
在某些实施例中，集排水槽8顶部设有用于安装反应填料的安装凹槽20；安装凹槽20的两侧侧壁及底部均设有渗水孔。
在某些实施例中，安装凹槽20的两侧侧壁及底部设置的渗水孔的开孔率在30％以上，每一渗水孔的孔径均为1厘米至3厘米。
在某些实施例中，过滤层7采用石英砂制成。
在某些实施例中，回灌系统采用回灌井4或者水平淋洗管路21将处理后的污染地下水回灌，添加的辅助药剂包括无机淋洗剂、螯合剂、表面活性剂、生物表面活性剂和/或复合淋洗剂。
其中，无机淋洗剂包括酸、碱、盐等无机化合物；螯合剂包括EDTA、NTA、DTPA、柠檬酸、苹果酸等；表面活性剂包括阳离子、阴离子型表面活性剂；生物表面活性剂包括鼠李糖脂、槐糖脂、莎凡婷、皂角苷等；复合淋洗剂包括表面活性剂与螯合剂联合应用；修复时具体使用的试剂根据前期土壤污染调查情况选择。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.基于功能性阻隔的污染场地风险管控协同修复系统；包括污染阻隔区(1)、污染修复区(2)、水处理系统(3)和回灌系统；污染地下水经过所述水处理系统(3)净化后由所述回灌系统回灌；其特征在于：
所述污染场地的周围设有环场沟槽(5)，所述环场沟槽(5)内设有所述污染阻隔区(1)和所述污染修复区(2)；所述污染阻隔区(1)和所述污染修复区(2)之间用支撑板(6)分隔；
所述污染阻隔区(1)位于所述环场沟槽(5)内的外侧，采用膨润土附加HDPE防渗膜结构形成水密封，所述膨润土附加HDPE防渗膜结构为HDPE防渗膜作为中间层，两侧填充膨润土形成的水密封；
所述污染修复区(2)位于所述环场沟槽(5)内的内侧，包括集排水系统、修复填料层(11)、曝气系统和过滤层(7)；
所述集排水系统包括集排水槽(8)，所述集排水槽(8)沿着所述污染修复区(2)铺设于所述环场沟槽(5)底部；所述集排水槽(8)内设有潜水泵(9)；所述潜水泵(9)通过设置在靠近所述污染修复区(2)外侧侧壁的排水管(10)，将所述集排水槽(8)内收集的所述污染地下水输送至所述水处理系统(3)；
所述修复填料层(11)设置于所述集排水槽(8)的上方，环绕所述污染场地并沿竖直方向延伸，包括若干反应填料预装模块(12)，且对应每一所述反应填料预装模块(12)均设有药剂注入管道(13)；
若干所述反应填料预装模块(12)通过平行对接和/或垂直对接方式形成柔性毯形结构；所述药剂注入管道(13)与外界药剂源连接，用于将修复药剂和填料再生药剂的注入每一所述反应填料预装模块(12)；
所述曝气系统设置于所述修复填料层(11)的内侧，包括设置于靠近所述集排水槽(8)底部的曝气装置(14)，以及设置于顶部的废气处理装置(15)；所述曝气装置(14)通过曝气管(16)与外部的曝气发生器连接；所述废气处理装置(15)通过集气管路(17)收集曝气产生的废气；
所述过滤层(7)位于所述曝气系统内侧并采用筛板(18)与所述曝气系统分隔。
2.根据权利要求1所述的基于功能性阻隔的污染场地风险管控协同修复系统，其特征在于，所述环场沟槽(5)的宽度为1米至2米；所述污染阻隔区(1)的宽度为0.5米至1米，并深入不透水层(19)以下2米以上；所述污染修复区(2)的宽度为0.5米至1米。
3.根据权利要求1所述的基于功能性阻隔的污染场地风险管控协同修复系统，其特征在于，所述集排水槽(8)深0.5米，采用不锈钢材料制成。
4.根据权利要求1所述的基于功能性阻隔的污染场地风险管控协同修复系统，其特征在于，每一所述反应填料预装模块(12)的尺寸均为深10米，宽5米，并通过吊装和/或拼接安装。
5.根据权利要求1所述的基于功能性阻隔的污染场地风险管控协同修复系统，其特征在于，所述修复药剂和填料再生药剂包括活性炭、零价铁、包裹型铁粉、沸石、缓释型过硫酸盐、高锰酸盐和/或好氧生物修复药剂。
6.根据权利要求1所述的基于功能性阻隔的污染场地风险管控协同修复系统，其特征在于，所述水处理系统(3)为太阳能水处理系统，设置于所述污染场地的中心，并配有集水池；所述集水池用于收集和处理所述集排水槽(8)内收集的所述污染地下水；
当所述集水池内的所述污染地下水到设定水位量后，所述水处理系统(3)自动进水处理，并在达标后由所述回灌井(4)回灌；当水位低于所述设定水位时，所述水处理系统(3)自动停止。
7.根据权利要求1所述的基于功能性阻隔的污染场地风险管控协同修复系统，其特征在于，所述集排水槽(8)顶部设有用于安装所述反应填料的安装凹槽(20)；所述安装凹槽(20)的两侧侧壁及底部均设有渗水孔。
8.根据权利要求7所述的基于功能性阻隔的污染场地风险管控协同修复系统，其特征在于，所述安装凹槽(20)的两侧侧壁及底部设置的所述渗水孔的开孔率在30％以上，每一所述渗水孔的孔径均为1厘米至3厘米。
9.根据权利要求1所述的基于功能性阻隔的污染场地风险管控协同修复系统，其特征在于，所述过滤层(7)采用石英砂制成。
10.根据权利要求1所述的基于功能性阻隔的污染场地风险管控协同修复系统，其特征在于，所述回灌系统采用回灌井(4)或者水平淋洗管路(21)将处理后的所述污染地下水回灌，添加的辅助药剂包括无机淋洗剂、螯合剂、表面活性剂、生物表面活性剂和/或复合淋洗剂。
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