土壤修複方法及其系統與流程
2023-10-25 12:20:37
本發明涉及環境保護技術領域，具體涉及一種土壤修複方法及其系統。
背景技術：
土壤不僅是人類重要的農業生產基地，也是人類賴以生存的基礎，直接關係著人們的身體健康。近年來，經濟高速發展，工業化和城鎮化進程加快，隨之也帶了嚴重的土壤汙染問題，尤其是一些工廠生產過程中產生的垃圾和汙水，嚴重汙染了周圍的土壤。加之，重金屬的礦質化肥和農藥的大量使用。這些都導致我國土壤環境總體狀況堪憂，有近1/5的土壤遭受汙染，部分地區汙染較為嚴重，嚴重影響農作物的生長和危害人們的身體健康，因此，治理土壤汙染問題，迫在眉睫。
為切實加強土壤汙染防治，逐步改善土壤環境質量，國務院發布了《土壤汙染防治行動計劃》，制定了到2020年受汙染耕地安全利用率達到90％左右、汙染地塊安全利用率達到90％以上的目標。
但是土壤修復技術較為複雜，涉及物理、化學、生物等多個領域，主要有熱脫附法、化學氧化還原法、化學淋洗法、固化/穩定化法和生物修復法，但這些方法，設備成本高、工藝流程複雜、整體投資大、處理耗時長。
當前，我國的土壤修復技術比較缺乏，工藝也不成熟，土壤修復的進展十分緩慢。以往我國對汙染土壤的處理大都採用就地掩埋封閉處理，或者移除至異地掩埋封閉處理的辦法，不但不能從根本上解決土壤汙染問題，而且投資大，耗時長，治理不徹底。
由鑑於此，本發明提出一種土壤修複方法及其系統。
技術實現要素：
本發明的一個目的在於提供一種土壤修複方法，本發明的土壤修複方法適用範圍廣泛、工藝流程簡單、投資成本低、高效節能、經濟環保。
本發明的另一目的在於提供一種土壤修復系統，本發明的土壤修復系統設備簡單、投資成本低、設備佔地面積小，並且使用和維護方便。
為實現上述目的，本發明採用的技術方案為：
一種土壤修複方法，包括以下步驟：
(1)劃區：將要修復的土壤區域等分為若干區塊，選取一塊為待處理土壤區，在待處理土壤區相鄰的地方選取一塊為泥漿沉澱區，在所述泥漿沉澱區設有泥漿沉澱設備；
(2)衝洗：衝洗液通過衝洗設備衝洗所述待處理土壤區的汙染土壤，得到泥漿；
(3)沉澱：通過泥漿運輸設備將步驟(2)中得到的泥漿送至所述泥漿沉澱設備，使泥漿沉澱為淤泥，並將汙水經汙水運輸設備送至汙水處理設備；
(4)檢測：通過步驟(3)得到的淤泥經檢測後達標，直接晾乾即可，若不達標則需再一次處理。
進一步地，所述泥漿沉澱設備為泥漿沉澱池，所述泥漿沉澱池為在所述泥漿沉澱區的底部和四周設置一隔絕汙染土壤的隔離層。
更進一步地，所述隔離層為混凝土或隔離膜。
進一步地，所述泥漿運輸設備前設有過濾裝置。
優選地，所述衝洗設備為水槍。
優選地，所述泥漿運輸設備為泥漿泵。
優選地，所述汙水運輸設備為水泵。
優選地，所述汙水處理設備包括：汙水反應池，用於對汙水進行化學處理淨化；分離機，用於分離將汙水淨化後的沉澱物和清水；烘乾機，用於烘乾汙水淨化後的沉澱物。
一種土壤修復系統，包括依次連接的衝洗設備、泥漿運輸設備、泥漿沉澱設備、汙水運輸設備和汙水處理設備。
優選地，所述衝洗設備為水槍，所述泥漿運輸設備為泥漿泵，所述泥漿沉澱設備為泥漿沉澱池，所述汙水運輸設備為水泵。
與現有技術相比，本發明的有益效果在於：
1、本發明提供的土壤修複方法適用範圍廣、工藝流程簡單、成本低、高效節能、經濟環保。
2、本發明所提供的土壤修復系統設備簡單、投資成本低、設備佔地面小、方便移動。
3、本發明提供的土壤修複方法可以在原地對被汙染的土壤進行處理，同時可以將原待處理土壤區作為新的泥漿沉澱區，在泥漿沉澱區的底部和四周設置一隔絕汙染土壤的隔離層，即可作為泥漿沉澱設備，方便實用。
4、本發明所提供的土壤修複方法中含有汙水處理系統，將汙水處理後得到清水，回收利用，用於製備衝洗液，經濟環保。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明實施例提供的土壤修複方法的工藝流程示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
圖1為本發明實施例提供的土壤修複方法的工藝流程示意圖。本發明的土壤修複方法是利用衝洗液中的化學物質與汙染土壤中的汙染物進行化學反應來除去土壤中的汙染物；再經過沉澱作用，將反應後的泥漿分成淤泥和汙水；對淤泥進行檢測，如果檢測合格，則晾乾即可，如果不合格，再重複上面的步驟。
本發明的土壤修複方法適用範圍廣泛、工藝流程簡單、投資成本低、高效節能、經濟環保，而且可以在原地對被汙染的土壤進行修復，方便實施。同時本發明所需要的土壤修復系統設備簡單、投資成本低、設備佔地面小、方便移動。
實施例1
對於鉻汙染的土壤的修復
金屬加工、電鍍、製革等行業產生了大量含鉻汙染物，進入土壤中造成了土壤的鉻汙染，其中Cr6+的毒性最大。對於鉻汙染的土壤採用如下技術方案進行修復：
先劃分區塊：將要修復的土壤區域等分為若干區塊，選取一塊為待處理土壤區，在待處理土壤區相鄰的地方選取一塊為泥漿沉澱區。
設備的布局：在泥漿沉澱區設有泥漿沉澱設備，在要修復的土壤區域周圍選擇一塊區域為設備區域，其餘設備放置在設備區。
泥漿沉澱設備為泥漿沉澱池，即將泥漿沉澱區的汙染土壤挖出，在泥漿沉澱區的底部和四周設置一隔離層，隔離層可以將處理後的土壤與未處理的汙染土壤分開，防止汙染物滲透進入處理後的土壤，造成再次汙染。
需要說明的是，隔離層既可以為混凝土，也可以為隔離膜，還可以根據需要選擇其他的材料。
衝洗：衝洗液通過衝洗設備衝洗待處理土壤區的汙染土壤，得到泥漿；衝洗設備能夠將汙染的土壤轉化為泥漿，最大限度地將泥漿中的汙染物釋放出來，將固體汙染物和有機汙染物分開，並且通過衝洗液與有機汙染物反應，除去土壤中的有機汙染物，剩餘含有固體汙染物的泥漿。
需要說明的是，衝洗設備優選為水槍，但不限於水槍。
對於重金屬鉻汙染的土壤，衝洗液為鉻還原劑的溶液，衝洗液可以將Cr6+轉化為Cr3+。六價鉻的還原在酸性條件下反應較快，一般要求pH＜4，通常pH控制在2.5-3。常用的還原劑有：焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、連二亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉、硫酸亞鐵等。優選硫酸亞鐵溶液，硫酸亞鐵來源容易，成本較低，而且除鉻的效果也很好。
將含有固體汙染物的泥漿通過泥漿運輸設備送至泥漿沉澱區，泥漿運輸設備前設有過濾裝置，這樣可以除去泥漿中的固體汙染物。
在泥漿沉澱區中，泥漿進行長時間的沉澱形成淤泥和汙水，淤泥經檢測後合格，晾乾；汙水進入汙水反應池進行下一步的處理。
對於處理含鉻的汙染土壤，經過衝洗液衝洗後變為Cr3+，經泥漿運輸設備運輸到泥漿沉澱區，經沉澱後，進入汙水中，經過汙水運輸設備到達汙水反應池中，向其中加入石灰或氫氧化鈉調節PH值至7-9後，形成氫氧化鉻沉澱析出，從而去除汙水鉻離子，經離心機分離得到清水，回收利用，用於配製衝洗液。重金屬沉澱物進入烘乾機進行烘乾，脫水後的重金屬氫氧物經烘乾機烘乾後密封包裝封存，經環保部門同意後送入指定單位再生利用。
本發明的土壤修複方法可以在原地對被汙染的土壤進行處理，同時可以將原待處理土壤區作為新的泥漿沉澱區，在泥漿沉澱區的底部和四周設置一隔離層可以作為新的泥漿沉澱設備，然後選擇一塊相鄰的區域作為新的待處理土壤區，按照上述方法，對汙染土壤進行修復。這種修複方法，將現有的區域設置為泥漿沉澱區，方便實用。
實施例2
對於有機氯汙染的土壤的修復
有機氯殺蟲劑是一類廉價並且廣泛應用的農藥，常見的有六氯苯、六六六，在全世界範圍內曾被大量生產和廣泛使用。這類農藥的使用留下了嚴重的土壤汙染問題。
先劃分區塊：將要修復的土壤區域等分為若干區塊，選取一塊為待處理土壤區，在待處理土壤區相鄰的地方選取一塊為泥漿沉澱區。
設備的布局：在泥漿沉澱區設有泥漿沉澱設備，在要修復的土壤區域周圍選擇一塊區域為設備區域，其餘設備放置在設備區。
泥漿沉澱設備為泥漿沉澱池，即將泥漿沉澱區的汙染土壤挖出，在泥漿沉澱區的底部和四周設置一隔離層，隔離層可以將處理後的土壤與未處理的汙染土壤分開，防止汙染物滲透進入處理後的土壤，造成再次汙染。
需要說明的是，隔離層既可以為混凝土，也可以為隔離膜，還可以根據需要選擇其他的材料。
衝洗：衝洗液通過衝洗設備衝洗待處理土壤區的汙染土壤，得到泥漿；衝洗設備能夠將汙染的土壤轉化為泥漿，最大限度地將泥漿中的汙染物釋放出來，將固體汙染物和有機汙染物分開，並且通過衝洗液與有機汙染物反應，除去土壤中的有機汙染物，剩餘含有固體汙染物的泥漿。
需要說明的是，衝洗設備優選為水槍，但不限於水槍。
對於有機氯汙染的土壤，衝洗液選用生物表面活性劑和水的混合物，生物表面活性劑的分子結構主要由兩部分組成：一部分是疏油親水的極性基團，如單糖、聚糖、磷酸基等；另一部分是由疏水親油的碳氫鏈組成的非極性基團，如飽和或非飽和的脂肪烴鏈段。生物表面活性劑能夠降低土壤/汙染物/水溶液的界面能，有利於有機汙染物的脫附。同時，生物表面活性劑有助於有機物汙染物分子形成膠束，從而增加有機物分子在水溶液中的溶解度，達到增溶的目標。通常選用的表面活性劑如鼠李糖脂、蔗糖酯或茶皂素等。
將含有固體汙染物的泥漿通過泥漿運輸設備送至泥漿沉澱區，泥漿運輸設備前設有過濾裝置，這樣可以除去泥漿中的固體汙染物。
在泥漿沉澱區中，泥漿進行長時間的沉澱形成淤泥和汙水，淤泥經檢測後合格，晾乾；汙水進入汙水反應池進行下一步的處理。
對於處理含有機氯的汙染土壤，經過衝洗液衝洗后土壤中的有機氯進入水中，經泥漿運輸設備運輸到泥漿沉澱區，經沉澱後，進入汙水中，經過汙水運輸設備到達汙水反應池中，向其中加入活性炭，利用活性炭的吸附作用對生物表面活性劑二次再生，進入固液分離機分離，將得到的上清液進行回收利用，加入少量的生物表面活性劑配製衝洗液，將剩餘的固體物質放入烘乾機烘乾包裝集中處理。
本發明的土壤修複方法可以在原地對被汙染的土壤進行處理，同時可以將原待處理土壤區作為新的泥漿沉澱區，在泥漿沉澱區的底部和四周設置一隔離層可以作為新的泥漿沉澱設備，然後選擇一塊相鄰的區域作為新的待處理土壤區，按照上述方法，對汙染土壤進行修復。這種修複方法，將現有的區域設置為泥漿沉澱區，方便實用。
實施例3
對於石油烴類汙染的土壤的修復
由於石油在開採、煉製、運輸和使用過程中技術限制以及處理不當，含石油類物質的廢水和廢渣進入土壤，從而對土壤造成了石油烴類汙染。對於石油烴類汙染的土壤採用如下技術方案進行修復：
先劃分區塊：將要修復的土壤區域等分為若干區塊，選取一塊為待處理土壤區，在待處理土壤區相鄰的地方選取一塊為泥漿沉澱區。
設備的布局：在泥漿沉澱區設有泥漿沉澱設備，在要修復的土壤區域周圍選擇一塊區域為設備區域，其餘設備放置在設備區。
泥漿沉澱設備為泥漿沉澱池，即將泥漿沉澱區的汙染土壤挖出，在泥漿沉澱區的底部和四周設置一隔離層，隔離層可以將處理後的土壤與未處理的汙染土壤分開，防止汙染物滲透進入處理後的土壤，造成再次汙染。
需要說明的是，隔離層既可以為混凝土，也可以為隔離膜，還可以根據需要選擇其他的材料。
衝洗：衝洗液通過衝洗設備衝洗待處理土壤區的汙染土壤，得到泥漿；衝洗設備能夠將汙染的土壤轉化為泥漿，最大限度地將泥漿中的汙染物釋放出來，將固體汙染物和有機汙染物分開，並且通過衝洗液與有機汙染物反應，除去土壤中的有機汙染物，剩餘含有固體汙染物的泥漿。
需要說明的是，衝洗設備優選為水槍，但不限於水槍。
衝洗液可以選用表面活性劑與水混合。石油汙染過土壤中的含有許多長鏈的烴類物質，它們都是高度非極性和疏水化合物，他們在水中的溶解度很低，因此，添加表面活性劑可以對疏水烴類化合物起到增溶、乳化的作用。同時，由於土壤帶負電，通常選用陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑或者兩者的復配，可選用的表面活性劑有十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基氧乙烯醚硫酸鈉、辛基苯基聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚等。
將含有固體汙染物的泥漿通過泥漿運輸設備送至泥漿沉澱區，泥漿運輸設備前設有過濾裝置，這樣可以除去泥漿中的固體汙染物。
在泥漿沉澱區中，泥漿進行長時間的沉澱形成淤泥和汙水，淤泥經檢測後合格，晾乾；汙水進入汙水反應池進行下一步的處理。
對於處理石油烴類汙染土壤，經過衝洗液衝洗后土壤中的油進入水中，經泥漿運輸設備運輸到泥漿沉澱區，經沉澱後，進入汙水中，經過汙水運輸設備到達汙水反應池中，向其中加入絮凝劑，靜置一段時間後，進入離心機離心，將得到的清水進行回收利用，配製衝洗液，將剩餘的固體物質放入烘乾機烘乾包裝集中處理。
絮凝劑通常選用無機絮凝劑，如硫酸鋁、硫酸鉀、硫酸高鐵，這類絮凝劑來源廣泛、用量少、見效快。也可以選用無機高分子絮凝劑，如聚鋁類無機高分子絮凝劑、聚鐵類無機高分子絮凝劑，這類絮凝劑效果好、用量少、後汙染小。
本發明的土壤修複方法可以在原地對被汙染的土壤進行處理，同時可以將原待處理土壤區作為新的泥漿沉澱區，在泥漿沉澱區的底部和四周設置一隔離層可以作為新的泥漿沉澱設備，然後選擇一塊相鄰的區域作為新的待處理土壤區，按照上述方法，對汙染土壤進行修復。這種修複方法，將現有的區域設置為泥漿沉澱區，方便實用。
最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。