一種衰減周期性土壤修複方法
2023-06-21 19:37:06
一種衰減周期性土壤修複方法
【專利摘要】本發明屬於土壤修複方法【技術領域】，具體涉及一種衰減周期性修複方法，包括如下步驟：選定待處理土壤區域，在待處理土壤區域設置陽極電極、陰極電極，在兩極之間近陽極電極位置設置地下施藥單元，在兩極之間近陰極電極位置設置可滲透反應牆；對待處理土壤區域依次進行水淋洗、重金屬淋洗、電動修復、有機物淋洗、電動修復，並依次重複標準修復周期3次、同時減少各步驟中的時間，每次將淋洗時間依次降為標準修復周期的80%、50%、25%；每次將打開直流電源通電時間依次降低為標準修復周期的90%、80%、70%，修復完畢。本發明的衰減周期性土壤修複方法，可有效降低資源浪費，提高修復裝置的使用價值及修復效率，各項操作緊密相連，可靠穩定，且易操作。
【專利說明】一種衰減周期性土壤修複方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於土壤修複方法【技術領域】，具體涉及一種衰減周期性修複方法。
【背景技術】
[0002]隨著城市工業化的飛速發展，城市土壤及地下水工業和農業汙染逐漸嚴重，土壤結構及生態環境遭到破壞，地下水水質惡化，這不僅導致農業發展受到影響，更對人類及生態環境帶來巨大威脅，因此土壤修復是當前亟待解決的一項重要任務。土壤中的汙染往往不是單一的一種汙染物，而是多重汙染並存的複合型汙染，尤其是工業發展較為普遍的區域，重金屬和有機物汙染均廣泛存在於土壤之中。
[0003]針對上述問題，目前已經開始了大量關於土壤修復等方面的研究，並取得了一定的進展。淋洗修復是非常普遍的化學修復技術，既可以原位修復，也可以異位修復，但有一些問題值得關注，第一，長期定量加藥，使土壤中的淋洗劑濃度處於飽和狀態，浪費了大量藥劑，且並不能提高效率，甚至使土壤中滯留過多的淋洗劑，破壞土壤結構。第二，淋洗劑往往有專一性，因此需多種淋洗劑配合修復複合汙染土壤；第三，在原位淋洗工作中，需要在汙染帶下遊建立抽提井，將淋洗後的液體抽提出來並處理。抽提的工作給淋洗修復帶來了巨大的不便，需動用一定的人力和成本，且抽提後的廢液處理工作也是一項複雜的工程。因此需要更多的技術加強並簡化淋洗的複雜和不便。
[0004]生物表面活性劑鼠李糖脂是一種陰離子表面活性劑，對難溶有機物溶解的促進主要是通過其膠束增溶作用。鼠李糖脂對六氯苯的MSR (摩爾增容比)值0.0005，與芘的MSR值為0.033，與萘、菲的MSR值分別為0.467、0.115。生物表面活性劑成本是普通表面活性劑的3?10倍，在原位土壤修復中大面積應用成本過高，因此需配合其他表面活性劑同時應用。天然螯合劑草酸可以通過鰲合反應將汙染土壤中的重金屬離子解吸出來，對重金屬離子Cu，Zn，Ni, Cr等去除均有較高的水平。草酸比人工螯合劑環保且價格實惠，是針對重金屬汙染有效淋洗劑。
[0005]可滲透反應牆技術(Permeable reactive barrier, PRB)是一種新型的原位被動修復技術，具有可持續原位處理多種汙染物、處理效果好、安裝施工方便、性價比較高等優點。PRB技術是在地下安置活性材料牆體以攔截汙染羽狀體，使汙染羽狀體通過反應介質後，汙染物能夠轉化為環境接受的另一種形式，從而降低土壤汙染水平。一般PRB反應牆可分為連續牆式或隔水漏鬥導水門式。PRB活性材料一般選擇零價鐵。零價鐵有極強的還原作用，可被零價鐵去除的重金屬汙染一般包括鉻、鈾、硒、鈷、銅、汞、砷等，同時金屬鐵也可以通過生物降解反應去除硝酸根、硫酸根等無機陰離子。在有機物去除中，FeO-PRB主要是還原性脫氯，即通過氧化還原反應將有毒的有機物(滷代烴)等降解為無毒害的物質。通常PRB技術會聯合電動修復技術，在PRB兩端施加微弱電場，可加快汙染物離子遷移，提高修復效率。但PRB技術存在一定的局限性，一是不能針對性的對土壤進行修復，二是不能保證修復的徹底。因此需配合其他技術加強修復。
[0006]由上述內容可見，目前的土壤修復技術中均存在一定的不足，在土壤修復領域存在投入較大、效率較低的問題。
【發明內容】
[0007]1.發明所要解決的技術問題
本發明的目的在提供一種衰減周期性土壤修複方法，以解決上述土壤修復中修復效果差、修復效率較低的問題。
[0008]2.技術方案
為達到上述目的，本發明的衰減周期性土壤修複方法，包括如下步驟:
步驟1、選定待處理土壤區域，在待處理土壤區域的地下水上遊方向設置陽極電極、下遊方向設置陰極電極，陽極電極、陰極電極之間連接直流電源，在兩極之間近陽極電極位置設置地下施藥單元，在兩極之間近陰極電極位置設置可滲透反應牆；
步驟2、對待處理土壤區域用水淋洗，淋洗時間1(Γ12小時；
步驟3、經地下施藥單元向待處理土壤區域注入重金屬淋洗液，進行重金屬修復淋洗，同時對待處理土壤區域施加電場，淋洗時間36?48小時後，重金屬修復淋洗完畢；
步驟4、打開直流電源，通電48?50小時後，關閉直流電源；
步驟5、經地下施藥單元向待處理土壤區域注入有機物淋洗液，進行有機物修復淋洗，同時對待處理土壤區域施加電場，淋洗時間36?48小時後,有機物修復淋洗完畢；
步驟6、打開直流電源，通電48?50小時後，關閉直流電源；
步驟7、以步驟2飛為標準修復周期，依次重複標準修復周期3次、同時減少各步驟中的時間，每次將淋洗時間依次降為標準修復周期的80%、50%、25% ;每次將打開直流電源通電時間依次降低為標準修復周期的90%、80%、70%，修復完畢。
[0009]上述的衰減周期性土壤修複方法中，所述的步驟2中，淋洗採用預噴淋系統進行，所述的預噴淋系統設置在地下施藥單元和可滲透反應牆之間。
[0010]上述的衰減周期性土壤修複方法中，所述的步驟2中，淋洗速率0.05、.10 m3/d。
[0011]上述的衰減周期性土壤修複方法中，還採用如下裝置:包括預噴淋系統、加藥系統、修復控制系統和控制模塊；
所述的修復控制系統包括設置在地面以下的陽極電極、陰極電極和可滲透反應牆，所述的可滲透反應牆設置在陽極電極和陰極電極之間近陰極電極的位置；
所述的加藥系統包括儲藥單元、地下施藥單元和輸藥單元，所述的地下施藥單元設置在陽極電極和陰極電極之間近陽極電極的位置，所述的輸藥單元可將儲藥單元中的藥液輸送到地下施藥單元進而對土地施藥；
所述的預噴淋系統設置在地下施藥單元和可滲透反應牆之間。
[0012]3.有益效果
採用本發明提供的技術方案，與現有技術相比，具有如下有益效果:
(I)本發明的衰減周期性土壤修複方法，可有效降低資源浪費，提高修復裝置的使用價值及修復效率，各項操作緊密相連，可靠穩定，且易操作。
[0013](2)淋洗劑交替使用可節省淋洗劑成本的同時擴大修復範圍，有效修復複合型汙染土壤。
[0014](3)本方法採用半橢圓形可滲透反應牆代替抽提井，充分體現了吸收和攔截淋洗劑反應物及剩餘汙染物的功能，且相比於傳統的連續牆更加有效阻攔汙染羽狀體，在同樣汙染面積下，比導水門式反應牆更加節省材料並提高了修復效率。
[0015](4)本發明裝置靈活性強，可根據汙染區域實際情況調整，若汙染濃度過高，可進行多周期循環運行；若汙染帶過長，可串聯多組進行，形成「噴淋井-PRB反應牆-噴淋井」的串聯組合裝置，從而進行徹底的修復。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明衰減周期性土壤修復裝置示意圖。
[0017]示意圖中的標號說明:1-1-陽極室、1-2-陰極室、2-1-陽極電極、2-2-陰極電極、
3-電源、4-可滲透反應牆、5-加藥井、6-噴淋孔、7-氣孔、8-高壓空氣輸送管、9-空氣壓力管、10-井蓋、11-1-第四閥門、11-2-第二閥門、12-鼓風機、13-第二單通道螺動慄、14-自動定時裝置、15-空氣壓力控制器、16-控制裝置、17-第一閥門、18-第二閥門、19-第一單通道蠕動泵、20-第二單通道蠕動泵、21-儲水槽、22-重金屬修復淋洗儲液罐、23-有機物修復淋洗儲液罐、24-加壓泵、25-藥品流動方向、26-噴淋管網、27-汙染區域。
[0018]圖2為半橢圓可滲透反應牆示意圖。
[0019]圖3為衰減周期性示意圖。
[0020]圖4為某汙染場地PCB修復效果對比。
[0021]圖5為某汙染場地重金屬修復效果對比。
【具體實施方式】
[0022]為進一步了解本發明的內容，下面結合實施例和附圖對本發明作詳細描述。
[0023]實施例1
本發明的衰減周期性土壤修複方法中，具體包括如下步驟:
步驟1、選定待處理土壤區域，在待處理土壤區域的地下水上遊方向設置陽極電極、下遊方向設置陰極電極，陽極電極、陰極電極之間連接直流電源，在兩極之間近陽極電極位置設置地下施藥單元，在兩極之間近陰極電極位置設置可滲透反應牆；
步驟2、對待處理土壤區域用水淋洗，淋洗時間1(Γ12小時；
步驟3、經地下施藥單元向待處理土壤區域注入重金屬淋洗液，進行重金屬修復淋洗，同時對待處理土壤區域施加電場，淋洗時間36?48小時後，重金屬修復淋洗完畢；
步驟4、打開直流電源，通電48?50小時後，關閉直流電源；
步驟5、經地下施藥單元向待處理土壤區域注入有機物淋洗液，進行有機物修復淋洗，同時對待處理土壤區域施加電場，淋洗時間36?48小時後,有機物修復淋洗完畢；
步驟6、打開直流電源，通電48?50小時後，關閉直流電源；
步驟7、以步驟2飛為標準修復周期，依次重複標準修復周期3次、同時減少各步驟中的時間，每次將淋洗時間依次降為標準修復周期的80%、50%、25% ;每次將打開直流電源通電時間依次降低為標準修復周期的90%、80%、70%，修復完畢。
[0024]實施例2
作為更進一步的技術方案，本發明的方法採用如下裝置，如圖1所示，所述的裝置，包括預噴淋系統、加藥系統、修復控制系統和控制模塊； 所述的修復控制系統具體為:設置在地面以下的陽極電極2-1、陰極電極2-2和可滲透反應牆4，所述的可滲透反應牆4設置在陽極電極2-1和陰極電極2-2之間近陰極電極2-2的位置；陽極電極2-1設置在陽極室1-1內，陰極電極2-2設置在陰極室1-2內，陽極電極2-1、陰極電極2-2分別連接至電源3的兩極，電源3連接至控制裝置16 ;所述的陽極電極2-1、陰極電極2-2設置在待修復土壤區域的兩端並能夠在待修復土壤區域形成微弱電場。
[0025]所述的加藥系統包括儲藥單元、地下施藥單元和輸藥單元,所述的地下施藥單元設置在陽極電極和陰極電極之間近陽極電極的位置，所述的輸藥單元可將儲藥單元中的藥液輸送到地下施藥單元進而對土地施藥，具體結構如圖1所示:儲藥單元包括重金屬修復淋洗儲液罐22和有機物修復淋洗儲液罐23，其中分別存有相應的淋洗液；地下施藥單元包括垂直設置在地下的加藥井5，所述的加藥井5側壁設置有噴淋孔6，加藥井5內還設置有空氣壓力管9，空氣壓力管9底部設置有氣孔7，高壓空氣輸送管8伸入空氣壓力管9內，所述的加藥井5上還設置有井蓋10。
[0026]輸藥單元包括藥液輸送單元和空氣輸送單元，藥液輸送單元包括第一單通道蠕動泵19、第二單通道蠕動泵20、第三閥門11-2、第二閥門18、自動定時裝置14、第三單通道蠕動泵13和第三閥門11-2，重金屬修復淋洗儲液罐22通過第一單通道蠕動泵19、第一閥門17連通至自動定時裝置14，有機物修復淋洗儲液罐23通過第二單通道蠕動泵20、第二閥門18連通至自動定時裝置14，自動定時裝置14再通過第三單通道蠕動泵13和第三閥門11-2連通至加藥井5 ;空氣輸送單元包括空氣壓力控制器15、鼓風機12和第四閥門11-1，鼓風機通過第四閥門11-1連通至高壓空氣輸送管8，空氣壓力控制器15通過鼓風機12對輸出的空氣壓力進行控制。
[0027]預噴淋系統設置在地下施藥單元和可滲透反應牆之間，具體包括儲水槽21、加壓泵24、第五閥門11-3和噴淋管網26，儲水槽21通過加壓泵24和第五閥門11_3與噴淋管網26連通，並能夠將儲水槽21中的水輸送並進行噴淋。
[0028]上述的控制模塊具體為圖1中的控制裝置16，控制裝置16分別連接第四閥門11-1、第三閥門11-2、電源3和儲水槽21，從而對整個系統進行控制。
[0029]具體布置時，陽極室1-1和加藥井5布置在地下水上遊方向，可滲透反應牆4和陰極室1-2布置在下遊方向，便於淋洗液自然流動經過可滲透反應牆4，並且能最大限度的發揮反應牆圓弧形的處理效果。
[0030]作為更進一步的實施例，上述的衰減周期性土壤修復裝置中，所述的可滲透反應牆4為圓弧形，圓弧形的圓心方向朝向陽極電極2-1，可滲透反應牆4的設計深度根據地下水水力梯度不同決定，一般要求可滲透反應牆4的下端面設置在加藥井5最大深度以下3?5米位置，可滲透反應牆4的活性材料為O價鐵(Fe°)。
[0031]實施例3
採用實施例2後，本發明的方法具體操作步驟為:
步驟1、選定待處理土壤區域，在待處理土壤區域的地下水上遊方向設置陽極電極、下遊方向設置陰極電極，在兩極之間近陽極電極位置設置地下施藥單元，在兩極之間近陰極電極位置設置可滲透反應牆；
步驟2、開啟預噴淋系統，對待處理土壤區域進行淋洗，打開第五閥門11-3，加壓泵24將儲水槽21中的淋洗液輸送到噴淋管網26進行淋洗，淋洗液主要為水。淋洗時間1(Γ12小時，淋洗速率0.05?0.10 m3/d，淋洗完畢後關閉第五閥門11-3。
[0032]步驟3、開啟加藥系統，打開第三閥門11-2和第一閥門17，第一單通道蠕動泵19開始工作，將重金屬修復淋洗儲液罐22中的重金屬淋洗液輸送至加藥井5內，同時打開第四閥門11-1，鼓風機12開始工作，將高壓空氣經高壓空氣輸送管輸送至空氣壓力管內，從而帶動加藥井5內的重金屬淋洗液從噴淋孔6中噴出，對待處理土壤區域進行重金屬修復淋洗36?48小時後,關閉第一閥門17,重金屬修復淋洗完畢。
[0033]步驟4、開啟電動修復，開啟直流電源3，進行電動修復，持續48?50小時後，關閉電源。
[0034]步驟5、打開第二閥門18，將有機物修復淋洗儲液罐23中的有機物淋洗液輸送至加藥井內，對待處理土壤區域進行有機物修復淋洗36?48小時後，關閉第二閥門18，有機物修復淋洗完畢。
[0035]步驟6、開啟電動修復，開啟直流電源3，進行電動修復，持續48?50小時後，關閉電源。
[0036]步驟7、以步驟2飛為標準處理周期，即第一處理周期，第一處理周期完畢後，重複步驟2飛，共重複3次，依次為第二、三、四處理周期，第二、三、第四、第五處理周期中的淋洗時間分別降為第一處理周期中對應的淋洗時間的80%、50%、25% ；每次將電動修復的時間依次降低為標準修復周期的90%、80%、70%。
[0037]上述四個處理周期均處理完畢後，關閉所有系統，檢測土樣，處理後的土壤pH為6?9，土壤COD小於100mg/L，土壤檢測重金屬與有機汙染物濃度達到國家土壤質量標準GB15618-1995三類土壤標準。
[0038]以上示意性的對本發明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發明的實施方式之一，實際的結構並不局限於此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬於本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種衰減周期性土壤修複方法，其特徵在於包括如下步驟: 步驟1、選定待處理土壤區域，在待處理土壤區域的地下水上遊方向設置陽極電極、下遊方向設置陰極電極，陽極電極、陰極電極之間連接直流電源，在兩極之間近陽極電極位置設置地下施藥單元，在兩極之間近陰極電極位置設置可滲透反應牆； 步驟2、對待處理土壤區域用水淋洗，淋洗時間1(Γ12小時； 步驟3、經地下施藥單元向待處理土壤區域注入重金屬淋洗液，進行重金屬修復淋洗，同時對待處理土壤區域施加電場，淋洗時間36?48小時後，重金屬修復淋洗完畢； 步驟4、打開直流電源，通電48?50小時後，關閉直流電源； 步驟5、經地下施藥單元向待處理土壤區域注入有機物淋洗液，進行有機物修復淋洗，同時對待處理土壤區域施加電場，淋洗時間36?48小時後,有機物修復淋洗完畢； 步驟6、打開直流電源，通電48?50小時後，關閉直流電源； 步驟7、以步驟2飛為標準修復周期，依次重複標準修復周期3次、同時減少各步驟中的時間，每次將淋洗時間依次降為標準修復周期的80%、50%、25%;每次將打開直流電源通電時間依次降低為標準修復周期的90%、80%、70%，修復完畢。
2.根據權利要求1所述的衰減周期性土壤修複方法，其特徵在於:所述的步驟2中，淋洗採用預噴淋系統進行，所述的預噴淋系統設置在地下施藥單元和可滲透反應牆之間。
3.根據權利要求1所述的衰減周期性土壤修複方法，其特徵在於:所述的步驟2中，淋洗速率 0.05?0.10 m3/d。
4.根據權利要求1所述的衰減周期性土壤修複方法，其特徵在於所述的方法中採用如下裝置:包括預噴淋系統、加藥系統、修復控制系統和控制模塊； 所述的修復控制系統包括設置在地面以下的陽極電極、陰極電極和可滲透反應牆，所述的可滲透反應牆設置在陽極電極和陰極電極之間近陰極電極的位置； 所述的加藥系統包括儲藥單元、地下施藥單元和輸藥單元，所述的地下施藥單元設置在陽極電極和陰極電極之間近陽極電極的位置，所述的輸藥單元可將儲藥單元中的藥液輸送到地下施藥單元進而對土地施藥； 所述的預噴淋系統設置在地下施藥單元和可滲透反應牆之間。
【文檔編號】B09C1/02GK104368593SQ201410439308
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年9月1日 優先權日:2014年9月1日
【發明者】何理, 李小萌, 盧宏瑋 申請人:華北電力大學