CN114309039B - 一种土壤修复系统和土壤修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种土壤修复系统和土壤修复方法。其中土壤修复系统包括：加热单元；注射抽提单元，所述注射抽提单元包括注射单元和抽提单元，所述注射单元包括若干注射井管，所述注射井管包括若干注射硬井管和若干注射软井管，所述注射硬井管连接于所述注射软井管；所述抽提单元包括若干抽提井管，所述抽提井管包括若干抽提硬井管和若干抽提软井管，所述抽提硬井管连接于所述抽提软井管；处理单元。由于注射软井管、抽提软井管是可变形调整的，可实现降低井管拉管施工曲率半径，减少施工作用面，降低钻孔延米数，减少井管耗材，降低成本，并可适应于钻机置于地表时所要求的入土弧形通道和出土弧形通道而无需将钻机置于土壤内以减少施工工序。

Description

一种土壤修复系统和土壤修复方法

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种土壤修复系统和土壤修复方法。

背景技术

土壤本来是各类废弃物的天然收容所和净化处理场所，当土壤中收容的各类污染物过多，影响和超过了土壤的自净能力，土壤自身也需要进行修复。

现有技术公开了一种土壤修复系统，其包括加热装置、水平井管、竖直井管和尾气处理装置，水平井管连通于垂直井管，两个水平井管和两个垂直井管分别构成加热井管和抽提井管，尾气处理装置与抽提井管连通，加热装置加热并通过加热井管对让土壤实施加热，并经抽提井管抽提至尾气处理装置，以去除污染物，实现土壤修复。

但是，上述的一种土壤修复系统，钻机需要设于土壤内并在土壤内施工进行拉管布设，使得拉管布设前需对土壤进行施工来满足钻机的施工要求，从而增加了施工工序，以及井管拉管施工曲率半径大、井管耗材多、成本高。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中钻机需要设于土壤内并在土壤内施工进行拉管布设，使得拉管布设前需对土壤进行施工来满足钻机的施工要求，从而增加了施工工序，以及井管拉管施工曲率半径大、井管耗材多、成本高的缺陷，从而提供一种土壤修复系统和土壤修复方法。

一种土壤修复系统，包括：

加热单元；

注射抽提单元，所述注射抽提单元包括注射单元和抽提单元，所述注射单元连接于所述加热单元，所述加热单元通过所述注射单元加热土壤，所述注射单元包括若干注射井管，所述注射井管包括若干注射硬井管和若干注射软井管，所述注射硬井管连接于所述注射软井管，所述注射硬井管的轴向和所述土壤的深度方向呈夹角设置；所述土壤中的污染物被抽提至所述抽提单元中，所述抽提单元包括若干抽提井管，所述抽提井管包括若干抽提硬井管和若干抽提软井管，所述抽提硬井管连接于所述抽提软井管，所述抽提硬井管的轴向和所述土壤的深度方向呈夹角设置；

处理单元，所述处理单元连接于所述抽提单元。

进一步地，所述注射硬井管和所述抽提硬井管均包括缠丝管和滤料，所述缠丝管包括缠丝内壁和缠丝外壁，所述缠丝内壁和所述缠丝外壁之间填充有所述滤料，所述缠丝内壁和所述缠丝外壁均形成有筛缝；所述注射软井管和所述抽提软井管均为波纹软管。

进一步地，多个所述注射硬井管呈正多边形设置，所述抽提硬井管设于所述正多边形的中心。

进一步地，所述注射软井管包括第一注射软井管和第二注射软井管，所述第一注射软井管的轴向长度小于所述第二注射软井管，两个所述注射硬井管之间设有所述第一注射软井管，所述第二注射软井管连接地表和所述注射硬井管；所述抽提软井管包括第一抽提软井管和第二抽提软井管，所述第一抽提软井管的轴向长度小于所述第二抽提软井管，两个所述抽提硬井管之间设有所述第一抽提软井管，所述第二抽提软井管连接地表和所述抽提硬井管。

进一步地，还包括若干总注射输送管道和若干分注射输送管道，所述分注射输送管道连接于所述注射井管，所述总注射输送管道连接所述加热单元和位于同层的所述分注射输送管道；还包括若干总抽提输送管道和若干分抽提输送管道，所述分抽提输送管道连接于所述抽提井管，所述总抽提输送管道连接所述处理单元和位于同层的所述分抽提输送管道。

进一步地，还包括阀门开关、压力表和流量计，所述分注射输送管道、所述分抽提输送管道、所述总注射输送管道和所述总抽提输送管道分别设有所述阀门开关，所述总注射输送管道和所述总抽提输送管道分别设有所述压力表，所述总注射输送管道设有所述流量计。

进一步地，所述处理单元包括尾气处理单元和污水处理单元，所述尾气处理单元连接于所述抽提单元，所述污水处理单元连接于所述尾气处理单元。

进一步地，所述尾气处理单元包括气液分离装置和引风机，所述气液分离装置连接于所述抽提单元，所述引风机连接于气液分离装置，所述污水处理单元连接于所述气液分离装置。

一种土壤修复方法，其基于上述的土壤修复系统，所述土壤修复方法包括如下步骤：

安装：组装好所述注射井管和所述抽提井管，确定所述注射井管和所述抽提井管的布设方式，通过钻机在所述土壤内施工并通过所述钻机连接于所述注射井管、所述抽提井管进行拉管布设，所述注射井管连接于所述加热单元且所述抽提井管连接于所述处理单元；

启动工作：开启所述加热单元和所述处理单元。

进一步地，所述启动工作的步骤还包括，所述处理单元进行间歇性抽提。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的一种土壤修复系统，包括：加热单元；注射抽提单元，所述注射抽提单元包括注射单元和抽提单元，所述注射单元连接于所述加热单元，所述加热单元通过所述注射单元加热土壤，所述注射单元包括若干注射井管，所述注射井管包括若干注射硬井管和若干注射软井管，所述注射硬井管连接于所述注射软井管，所述注射硬井管的轴向和所述土壤的深度方向呈夹角设置；所述土壤中的污染物被抽提至所述抽提单元中，所述抽提单元包括若干抽提井管，所述抽提井管包括若干抽提硬井管和若干抽提软井管，所述抽提硬井管连接于所述抽提软井管，所述抽提硬井管的轴向和所述土壤的深度方向呈夹角设置；处理单元，所述处理单元连接于所述抽提单元。此结构的一种土壤修复系统，通过设置有注射硬井管、注射软井管、抽提硬井管和抽提软井管，由于注射软井管、抽提软井管是可变形调整的，可实现降低井管拉管施工曲率半径，减少施工作用面，降低钻孔延米数，减少井管耗材，降低成本，并可适应于钻机置于地表时所要求的入土弧形通道和出土弧形通道而无需将钻机置于土壤内以减少施工工序；以及呈夹角设置，即部分水平设置，其在土壤中热扩散面积更大，加热效率更高，修复成本更低，针对不可开挖地块的修复具有较强适应性，并适宜大规模工程化应用。

2.本发明提供的一种土壤修复系统，所述注射硬井管和所述抽提硬井管均包括缠丝管和滤料，所述缠丝管包括缠丝内壁和缠丝外壁，所述缠丝内壁和所述缠丝外壁之间填充有所述滤料，所述缠丝内壁和所述缠丝外壁均形成有筛缝；所述注射软井管和所述抽提软井管均为波纹软管。此结构的一种土壤修复系统，通过设置有滤料，避免土壤进入到注射硬井管、抽提硬井管内，防止堵塞的情况出现。

3.本发明提供的一种土壤修复系统，所述注射软井管包括第一注射软井管和第二注射软井管，所述第一注射软井管的轴向长度小于所述第二注射软井管，两个所述注射硬井管之间设有所述第一注射软井管，所述第二注射软井管连接地表和所述注射硬井管；所述抽提软井管包括第一抽提软井管和第二抽提软井管，所述第一抽提软井管的轴向长度小于所述第二抽提软井管，两个所述抽提硬井管之间设有所述第一抽提软井管，所述第二抽提软井管连接地表和所述抽提硬井管。此结构的一种土壤修复系统，通过设置有第一注射软井管、第二注射软井管、第一抽提软井管和第二抽提软井管，其中第一注射软井管、第一抽提软井管分布于土壤的水平方向上，该两者的轴向长度小可使得对应的注射硬井管、抽提硬井管的轴向长度长，以提高加热效率、抽提效率以及获得较佳的加热效果、抽提效果；以及第二注射软井管、第二抽提软井管呈弧形延伸至地表，起到和对应的加热单元、处理单元连接的作用，该两者降低了对应的注射井管、抽提井管拉管施工曲率半径，减小施工作业面，降低钻孔延米数，减少耗材，降低成本。

4.本发明提供的一种土壤修复系统，所述处理单元包括尾气处理单元和污水处理单元，所述尾气处理单元连接于所述抽提单元，所述污水处理单元连接于所述尾气处理单元。此结构的一种土壤修复系统，通过设置有尾气处理单元和污水处理单元，可将抽提出的污染物处理达标后排放，不造成二次污染。

5.本发明提供的一种土壤修复方法，其基于上述的土壤修复系统，所述土壤修复方法包括如下步骤：安装：组装好所述注射井管和所述抽提井管，确定所述注射井管和所述抽提井管的布设方式，通过钻机在所述土壤内施工并通过所述钻机连接于所述注射井管、所述抽提井管进行拉管布设，所述注射井管连接于所述加热单元且所述抽提井管连接于所述处理单元；启动工作：开启所述加热单元和所述处理单元。此结构的一种土壤修复方法，由于基于上述的土壤修复系统，为此自然而然地具有因基于上述的土壤修复系统所带来的优点。

6.本发明提供的一种土壤修复方法，所述启动工作的步骤还包括，所述处理单元进行间歇性抽提。此结构的一种土壤修复方法，通过处理单元进行间歇性抽提，可确保土壤被充分加热，从而可更加充分地将污染物从土壤中分离出来，获得较佳的修复效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例1中提供的土壤修复系统的示意图；

图2为图1所示的土壤修复系统的局部放大图；

图3为图1所示的呈正四边形布设注射硬井管和抽提硬井管的示意图；

图4为图1所示的呈正三角形布设注射硬井管和抽提硬井管的示意图；

图5为图1所示的缠丝管和滤料的剖视图；

图6为图1所示的安装注射井管的示意图；

附图标记说明：

1-加热单元，2-注射抽提单元，211-注射硬井管，212-注射软井管，2121-第一注射软井管，2122-第二注射软井管，221-抽提硬井管，222-抽提软井管，3-尾气处理单元，31-喷淋塔，32-气液分离装置，33-缓冲罐，34-空气过滤器，35-活性炭吸附箱，36-引风机，37-烟囱，4-污水处理单元，41-调节池，42-混凝土沉淀池，43-石英砂过滤罐，44-氧化塔，45-臭氧发生器，46-活性炭过滤罐，51-阀门开关，52-压力表，53-流量计，61-总注射输送管道，62-分注射输送管道，63-总抽提输送管道，64-分抽提输送管道,7-通道，81-入土位置，82-出土位置，83-地表，91-缠丝内壁，92-缠丝外壁，93-滤料，94-筛缝。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1至图6所示的一种土壤修复系统，包括加热单元1、注射抽提单元2、处理单元、阀门开关51、压力表52、流量计53、若干总注射输送管道61、若干分注射输送管道62、若干总抽提输送管道63、若干分抽提输送管道64。其中，注射抽提单元2包括注射单元和抽提单元，注射单元连接于加热单元1，加热单元1通过注射单元加热土壤，土壤中的污染物被抽提至抽提单元中；处理单元连接于抽提单元。具体地，加热单元1可为蒸汽发生设备或者其他。

本实施例中的注射单元包括若干注射井管，注射井管包括若干注射硬井管211和若干注射软井管212，注射硬井管211连接于注射软井管212，注射硬井管211的轴向和土壤的深度方向呈夹角设置。具体参见图6，部分注射井管沿水平方向设置。

本实施例中的抽提单元包括若干抽提井管，抽提井管包括若干抽提硬井管221和若干抽提软井管222，抽提硬井管221连接于抽提软井管222，抽提硬井管221的轴向和土壤的深度方向呈夹角设置。具体地，部分抽提井管沿水平方向设置。

如图5所示，注射硬井管211和抽提硬井管221均包括缠丝管和滤料3，缠丝管包括缠丝内壁91和缠丝外壁92，缠丝内壁91和缠丝外壁92之间填充有滤料3，缠丝内壁91和缠丝外壁92均形成有筛缝94；注射软井管212和抽提软井管222均为波纹软管。其中注射硬井管211和注射软井管212可为螺纹连接，抽提硬井管221和抽提软井管222可为螺纹连接；滤料3可为石英砂滤料或者其他；以及最远离地表83的注射硬井管211未和注射软井管212连接的端部为密封设置，例如该端部可连接于密封盖；最远离地表83的抽提硬井管221未和抽提软井管222连接的端部为密封设置，例如该端部可连接于密封盖。

通过设置有滤料3，避免土壤进入到注射硬井管211、抽提硬井管221内，防止堵塞的情况出现。

本实施例中的多个注射硬井管211呈正多边形设置，抽提硬井管221设于正多边形的中心。具体地，正多边形可为如图4所示的正三角形或如图3所示的正四边形或者其他。需要说明的是，并非注射硬井管211形成的正多边形的中心均设有抽提硬井管221，可根据需求设置。

如图6所示，注射软井管212包括第一注射软井管2121和第二注射软井管2122，第一注射软井管2121的轴向长度小于第二注射软井管2122，两个注射硬井管211之间设有第一注射软井管2121，第二注射软井管2122连接地表83和注射硬井管211；抽提软井管222包括第一抽提软井管和第二抽提软井管，第一抽提软井管的轴向长度小于第二抽提软井管，两个抽提硬井管221之间设有第一抽提软井管，第二抽提软井管连接地表83和抽提硬井管221。

通过设置有第一注射软井管2121、第二注射软井管2122、第一抽提软井管和第二抽提软井管，其中第一注射软井管2121、第一抽提软井管分布于土壤的水平方向上，该两者的轴向长度小可使得对应的注射硬井管211、抽提硬井管221的轴向长度长，以提高加热效率、抽提效率以及获得较佳的加热效果、抽提效果；以及第二注射软井管2122、第二抽提软井管呈弧形延伸至地表83，起到和对应的加热单元1、处理单元连接的作用，该两者降低了对应的注射井管、抽提井管拉管施工曲率半径，减小施工作业面，降低钻孔延米数，减少耗材，降低成本。

如图1和图2所示，分注射输送管道62连接于注射井管，总注射输送管道61连接加热单元1和位于同层的分注射输送管道62；分抽提输送管道64连接于抽提井管，总抽提输送管道63连接处理单元和位于同层的分抽提输送管道64。

如图1和图2所示，分注射输送管道62、分抽提输送管道64、总注射输送管道61和总抽提输送管道63分别设有阀门开关51，总注射输送管道61和总抽提输送管道63分别设有压力表52，总注射输送管道61设有流量计53。

如图1所示，处理单元包括尾气处理单元3和污水处理单元4，尾气处理单元3连接于抽提单元，污水处理单元4连接于尾气处理单元3。通过设置有尾气处理单元3和污水处理单元4，可将抽提出的污染物处理达标后排放，不造成二次污染。

具体参见图1，尾气处理单元3包括喷淋塔31、气液分离装置32、缓冲罐33、空气过滤器34、活性炭吸附箱35、引风机36和烟囱37，喷淋塔31连接于抽提井管的第二抽提软井管，沿抽提方向依次连接有喷淋塔31、气液分离装置32、缓冲罐33、活性炭吸附箱35、引风机36和烟囱37，空气过滤器34连接于缓冲罐33。

具体参见图1，污水处理单元4包括调节池41、混凝土沉淀池42、石英砂过滤罐43、氧化塔44、臭氧发生器45和活性炭过滤罐46，调节池41连接于尾气处理单元3的气液分离装置32，混凝土沉淀池42连接于调节池41，石英砂过滤罐43连接于混凝土沉淀池42，氧化塔44连接于石英砂过滤罐43，活性炭过滤罐46连接于氧化塔44，臭氧发生器45连接于氧化塔44。

本实施例中的一种土壤修复系统，通过设置有注射硬井管211、注射软井管212、抽提硬井管221和抽提软井管222，由于注射软井管212、抽提软井管222是可变形调整的，可实现降低井管拉管施工曲率半径，减少施工作用面，降低钻孔延米数，减少井管耗材，降低成本，并可适应于钻机置于地表83时所要求的入土弧形通道7和出土弧形通道7而无需将钻机置于土壤内以减少施工工序；以及呈夹角设置，即部分水平设置，其在土壤中热扩散面积更大，加热效率更高，修复成本更低，针对不可开挖地块的修复具有较强适应性，并适宜大规模工程化应用。

实施例2

一种土壤修复方法，其基于实施例1中的土壤修复系统，土壤修复方法包括如下步骤：

安装：

S1：组装好注射井管和抽提井管，根据地块污染特征，确定注射井管和抽提井管的布设方式；例如注射井管可依据地块污染特征采用正四边形或正三角形布设，注射井管之间的井间距可为大于等于2米且小于等于5米，抽提井管可布设在正四边形或正三角形的中心处。

S2：通过水平定向钻机在土壤内施工并通过钻机连接于注射井管、抽提井管进行拉管布设，注射井管延伸至地表83连接于加热单元1且抽提井管延伸至地表83连接于处理单元；例如钻机可置于图6中出土位置82处，钻出通道7，在图6中入土位置81处连接于井管并拉管，使得井管位于通道7内并延伸至出土位置82处的地表83，使用完钻机后可移走钻机。

启动工作：

S3：开启加热单元1，产生的高温蒸汽经总注射输送管道61、分注射输送管道62进入注射井管，由筛缝94进入土壤，将土壤加热至所需温度，促进污染物的挥发。

S4：开启处理单元。具体地，开启处理单元进行间歇性抽提，使加热过程中挥发出的污染物在引风机36的作用下进入抽提井管，然后经总抽提输送管道63、分抽提输送管道64输送至尾气处理单元3经喷淋冷却、汽水分离和活性炭吸附后达标排放；以及喷淋和气液分离过程中产生的污水经混凝沉淀、过滤、高级氧化、活性炭吸附处理达标后排放，处理过程中产生的污泥定期收集后集中处置。

其中，通过处理单元进行间歇性抽提，可确保土壤被充分加热，从而可更加充分地将污染物从土壤中分离出来，获得较佳的修复效果。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种土壤修复系统，其特征在于，包括：

加热单元；

注射抽提单元，所述注射抽提单元包括注射单元和抽提单元，所述注射单元连接于所述加热单元，所述加热单元通过所述注射单元加热土壤，所述注射单元包括若干注射井管，所述注射井管包括若干注射硬井管和若干注射软井管，所述注射硬井管连接于所述注射软井管，所述注射硬井管的轴向和所述土壤的深度方向呈夹角设置；所述土壤中的污染物被抽提至所述抽提单元中，所述抽提单元包括若干抽提井管，所述抽提井管包括若干抽提硬井管和若干抽提软井管，所述抽提硬井管连接于所述抽提软井管，所述抽提硬井管的轴向和所述土壤的深度方向呈夹角设置；

处理单元，所述处理单元连接于所述抽提单元；

其中，所述注射硬井管和所述抽提硬井管均包括缠丝管和滤料，所述缠丝管包括缠丝内壁和缠丝外壁，所述缠丝内壁和所述缠丝外壁之间填充有所述滤料，所述缠丝内壁和所述缠丝外壁均形成有筛缝；所述注射软井管和所述抽提软井管均为波纹软管；所述注射软井管包括第一注射软井管和第二注射软井管，所述第一注射软井管的轴向长度小于所述第二注射软井管，两个所述注射硬井管之间设有所述第一注射软井管，所述第二注射软井管连接地表和所述注射硬井管；所述抽提软井管包括第一抽提软井管和第二抽提软井管，所述第一抽提软井管的轴向长度小于所述第二抽提软井管，两个所述抽提硬井管之间设有所述第一抽提软井管，所述第二抽提软井管连接地表和所述抽提硬井管。

2.根据权利要求1所述的一种土壤修复系统，其特征在于，多个所述注射硬井管呈正多边形设置，所述抽提硬井管设于所述正多边形的中心。

3.根据权利要求1所述的一种土壤修复系统，其特征在于，还包括若干总注射输送管道和若干分注射输送管道，所述分注射输送管道连接于所述注射井管，所述总注射输送管道连接所述加热单元和位于同层的所述分注射输送管道；还包括若干总抽提输送管道和若干分抽提输送管道，所述分抽提输送管道连接于所述抽提井管，所述总抽提输送管道连接所述处理单元和位于同层的所述分抽提输送管道。

4.根据权利要求3所述的一种土壤修复系统，其特征在于，还包括阀门开关、压力表和流量计，所述分注射输送管道、所述分抽提输送管道、所述总注射输送管道和所述总抽提输送管道分别设有所述阀门开关，所述总注射输送管道和所述总抽提输送管道分别设有所述压力表，所述总注射输送管道设有所述流量计。

5.根据权利要求1所述的一种土壤修复系统，其特征在于，所述处理单元包括尾气处理单元和污水处理单元，所述尾气处理单元连接于所述抽提单元，所述污水处理单元连接于所述尾气处理单元。

6.根据权利要求5所述的一种土壤修复系统，其特征在于，所述尾气处理单元包括气液分离装置和引风机，所述气液分离装置连接于所述抽提单元，所述引风机连接于气液分离装置，所述污水处理单元连接于所述气液分离装置。

7.一种土壤修复方法，其特征在于，其基于如权利要求1至6中任意一项所述的土壤修复系统，所述土壤修复方法包括如下步骤：

安装：组装好所述注射井管和所述抽提井管，确定所述注射井管和所述抽提井管的布设方式，通过钻机在所述土壤内施工并通过所述钻机连接于所述注射井管、所述抽提井管进行拉管布设，所述注射井管连接于所述加热单元且所述抽提井管连接于所述处理单元；

启动工作：开启所述加热单元和所述处理单元。

8.根据权利要求7所述的一种土壤修复方法，其特征在于，所述启动工作的步骤还包括，所述处理单元进行间歇性抽提。

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