CN103302088A - 一种利用分层循环清洗治理土壤污染的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污染土壤原地采用工程方式治理的方法。该方法通过在地表和地下分层设置渗水/集水管网，配合地面的注水系统和污水处理系统，自上而下依次对污染土壤进行分层清洗，直至所有铺设管网的土壤全部清洗达到规定标准。如果-5米以下深土层仍有污染物需要清洗，可采用打梅花形布置的竖井承担抽取污染水，最下一层的渗水/集水管网承担灌入清水的功能。竖井的深度视需要而设，直至达到不透水层。分离出来的重金属和污染物可以回收利用或作无害化处理。本发明从根本上解决了现行的治理方法存在的弊端，且设备投资小、清洗效率高、污染物的清理更彻底，具备了很高的推广应用前景。
Description
技术领域
本发明属于环境污染治理和保护技术领域，特别是受污染土壤的修复技术，是一种利用分层循环清洗、多级分离处理治理土壤污染的工程方法。
背景技术
由于城市扩张,一些原来分布在城市外围郊区的农药厂、化肥厂、化工厂等变作城市中心区，在改变土地用途时，发现土壤被重金属和有机物严重污染而不能作为人类生活、居住和活动的场地，必须进行治理和修复才能利用。另外有些农田由于长期受到化工企业或采矿冶炼企业排出污水和废气的污染，生长有害物质超标的农作物，也必须治理才能耕种。这些土壤中含有铬、铅、汞、镉、砷等重金属和有毒有害物质，这些有害物质大都溶解于水，经过长期甚至几十年的时间渗入地下。
治理土壤污染是个世界级难题，涉及物理、化学、微生物、生物修复等多个领域，目前真正成规模利用的技术较少，而且投资巨大，耗时较长。
以往对污染土壤的处理大都采用就地掩埋封闭处理,或者移除至异地掩埋封闭处理的办法,不但不能从根本上解决土壤污染问题,而且投资大、耗时长，还造成污染转移或其他隐患。
发明内容
本发明是针对现有工程技术存在的问题，提供一种一次投入长期稳定运行的分层循环清洗、多级分离污染物治理土壤污染的方法。
本发明的一种利用分层循环清洗治理土壤污染的方法，包括
前期准备：
在地表层设置地表管网，地下沿纵深方向埋设多层地下管网，其中，地表管网包括灌溉管、喷淋管或者渗水/集水管排列组成的管网；地下管网每层由管间距8-15米的多根渗水/集水管平行排列组成，层与层间距0.5-1.5米，每层地下管网通过纵深设置的汇集管接入地上；渗水/集水管采用直径60-110mm的打孔波纹管，地下部分的渗水/集水管外包过滤层；
在地上设置注水系统和污水处理系统，其中，注水系统包括注水泵和集水池连接，污水处理系统包括抽水泵和污水处理装置，污水处理装置末端通过管线和控制阀与注水系统的集水池相连；
处理步骤：
首先，利用地表层管网作为清洗管网和注水系统连接，对污染土壤进行浇灌，利用第一层地下管网作为收集管网与污水处理系统连接，对地表层与第一层地下管网之间的污染土壤进行清洗，清洗后的污水由汇集管和抽水泵引入污水处理装置进行净化处理，净化处理后达标的水引入注水系统的集水池，进行二次利用，循环冲洗的同时监测抽取地下水的水质变化，直至水质污染物达标，经过污水处理装置净化分离的污染物进行收集；
步骤二，将第一层地下管网作为清洗管网与注水系统连接，将第二层地下管网作为收集管网与污水处理系统连接，对第一层地下管网与第二层地下管网之间的污染土壤进行清洗，清洗后的污水由汇集管和抽水泵引入污水处理装置进行净化处理，净化处理后达标的水引入注水系统的集水池，进行二次利用，循环冲洗的同时监测抽取地下水的水质变化，直至水质污染物达标，经过污水处理装置净化分离的污染物进行收集；
按照步骤二的方式，依次对以下的地层进行清洗和处理，直至所处理的污染土壤达标。
上述方案还包括：在被处理的污染土壤外围埋置隔离板或隔离膜，隔离板包括砼预制板或者塑料板、金属板的一种。埋置隔离板的方法是在隔离板上纵向排列数根高压水管，靠近隔离板底部的高压水管端连接高压水嘴，高压水管与高压水泵连接，隔离板通过吊装方式配合高压水喷射下入地层。
上述方案进一步包括：针对污染土壤深度大于5米情况下，前期准备时，在最下层的地下管网以下纵深方向均布埋设滤砂管作为竖井，竖井通过汇集管与地面抽水泵和污水处理装置连接；后续处理步骤中，在处理完最下层污染土壤后，利用最下层地下管网作为清洗管网与注水系统连接，将竖井管网作为收集管网与污水处理系统连接，对最下层地下管网以下部分的污染土壤进行清洗，清洗后的污水由竖井、汇集管和抽水泵引入污水处理装置进行净化处理，净化处理后达标的水引入注水系统的集水池，进行二次利用，循环冲洗的同时监测抽取地下水的水质变化，直至水质污染物达标，经过污水处理装置净化分离的污染物进行收集。
所述渗水的打孔密度为50-75 cm2/m，外包过滤层包括无纺布或者棕榈叶、过滤网；所述污水处理装置包括分子筛离子交换处理装置或反渗膜处理装置。
所述污水处理装置包括分子筛离子交换处理装置或反渗膜处理装置配合化学、生物处理剂及装置。
本发明的方法具有以下显著效果;
首先，特别针对污染物是随水源渗入地下的特点，通过特殊的地表、地下管网设计，配合地面注水系统和污水处理系统，对污染土壤就地分层进行净化处理，使土壤中的污染物得到快速清理，并且清理过程中特别注重废水再利用和污染物的收集，节约了水源，避免了污染物的二次污染。
其二，针对污染严重区域，提出了地下隔离措施，将污染土地与周边土地隔开，防止污水外渗造成二次污染。同时给出了砼预制板的特殊施工方法，提高施工效率。
其三，针对深层污染水（土壤-5米以下）配合竖井方式清洗，竖井深可达-10米以上，直至地下不透水层，基本实现全地层条件下的清理目标。
总之本发明从根本上解决了现行的治理方法存在的弊端，且设备投资小、清洗效率高、污染物的清理更彻底，具备了很高的推广应用前景。
具体实施方式
实施例1
施工前的准备：
在地上设置注水系统和污水处理系统，其中，注水系统包括注水泵和集水池连接，污水处理系统包括抽水泵和污水处理装置，污水处理装置末端通过管线和控制阀与注水系统的集水池相连。
在地表层设置地表管网，地下沿纵深方向埋设多层地下管网，其中，地表管网根据所需处理面积大小采用灌溉管、喷淋管或者渗水/集水管排列组成的方式；地下管网每层由多根渗水/集水管平行排列组成，根据土壤污染程度选择管水平间距在8-15米范围，层与层间距0.5-1.5米，每层地下管网通过纵深设置的汇集管接入地上；渗水/集水管采用直径60-110mm的打孔波纹管，地下部分的渗水/集水管外包过滤层。
处理步骤：
首先，利用地表层管网作为清洗管网和注水系统连接，对污染土壤进行浇灌，利用第一层地下管网作为收集管网与污水处理系统连接，对地表层与第一层地下管网之间的污染土壤进行清洗，清洗后的污水由汇集管和抽水泵引入污水处理装置进行净化处理，净化处理后达标的水引入注水系统的集水池，进行二次利用，循环冲洗的同时监测抽取地下水的水质变化，直至水质污染物达标，经过污水处理装置净化分离的污染物进行收集；
步骤二，将第一层地下管网作为清洗管网与注水系统连接，该过程可以撤离或者保留地表管网，即仅仅使用第一层地下管网作为清洗管网或者是地表管网与第一层地下管网共同作为清洗管网，将第二层地下管网作为收集管网与污水处理系统连接，对第一层地下管网与第二层地下管网之间的污染土壤进行清洗，清洗后的污水由汇集管和抽水泵引入污水处理装置进行净化处理，净化处理后达标的水引入注水系统的集水池，进行二次利用，循环冲洗的同时监测抽取地下水的水质变化，直至水质污染物达标，经过污水处理装置净化分离的污染物进行收集；
按照步骤二的方式，依次对以下的地层进行清洗和处理，直至所处理的污染土壤达标。
实施例2
针对被土壤污染严重的情形，为了避免清洗过程中对周边土壤的再污染，上述实施例1的基础上还包括：在被处理的污染土壤外围埋置隔离板或隔离膜，隔离板包括砼预制板或者塑料板、金属板的一种。埋置隔离板的方法是在隔离板上纵向排列数根高压水管，靠近隔离板底部的高压水管端连接高压水嘴，高压水管与高压水泵连接，隔离板通过吊装方式配合高压水喷射下入地层。埋置隔离膜需要挖沟埋置。埋置深度根据土壤污染深度决定。
实施例3
在实施例1和实施例2的基础上，针对污染土壤深度大于5米情况下，前期准备时，在最下层的地下管网以下纵深方向均布埋设滤砂管作为竖井，竖井通过汇集管与地面抽水泵和污水处理装置连接；后续处理步骤中，在处理完最下层污染土壤后，利用最下层地下管网作为清洗管网与注水系统连接，将竖井管网作为收集管网与污水处理系统连接，对最下层地下管网以下部分的污染土壤进行清洗，清洗后的污水由竖井、汇集管和抽水泵引入污水处理装置进行净化处理，净化处理后达标的水引入注水系统的集水池，进行二次利用，循环冲洗的同时监测抽取地下水的水质变化，直至水质污染物达标，经过污水处理装置净化分离的污染物进行收集。
上述实施例中，所述渗水的打孔密度为50-75 cm2/m，外包过滤层包括无纺布或者棕榈叶、过滤网；根据被污染土壤的污染物成分，如：针对含有重金属矿区，所述污水处理装置采用现行的分子筛离子交换处理装置或反渗膜处理装置；针对有机物（油污、化学污染）污染区域，所述污水处理装置包括现行的分子筛离子交换处理装置或反渗膜处理装置配合化学、生物处理剂及装置进行处理。
地下渗水/集水管网的铺设采用专用挖沟埋管机进行，竖井采用机械打井方式埋设。在进行清洗过程中注意分层交替渗水/集水管与注水泵的连接，以实现其在不同分层清洗时的渗水（向地下注水）和集水（收集地下水）作用。
铺设地下管网主要针对清洗0--5米地下污染土壤。对于平铺的渗水管抽不到的深层污染水（土壤-5米以下）可采用竖井方式清洗，竖井深可达-10米以上。竖井管柱的砂滤管从拟清洗的土层即波纹渗水管网之下的深度-5米开始铺设（-5米以上部分可不铺滤砂管），用于吸收渗入竖井周边的污水。平铺管网控制的土层完成清洗后，埋入地下最深一层的管网转为向地下注入清水，开启竖井水泵进行排水。如果要求清理的土壤更深，还可以加深竖井，直至地下不透水层。
清洗工程地面配套污染物处理成套装置，包括供电系统，清水供应系统，污水抽取系统，污染物分离处理及检测系统，施工保障系统等组成。这些系统根据本发明的提示都可以在现有技术装备中进行合理的搭配。
Claims (6)
1.一种利用分层循环清洗治理土壤污染的方法，其特征是包括
前期准备：
在地表层设置地表管网，地下沿纵深方向埋设多层地下管网，其中，地表管网包括灌溉管、喷淋管或者渗水/集水管排列组成的管网；地下管网每层由管间距8-15米的多根渗水/集水管平行排列组成，层与层间距0.5-1.5米，每层地下管网通过纵深设置的汇集管接入地上；渗水/集水管采用直径60-110mm的打孔波纹管，地下部分的渗水/集水管外包过滤层；
在地上设置注水系统和污水处理系统，其中，注水系统包括注水泵和集水池连接，污水处理系统包括抽水泵和污水处理装置，污水处理装置末端通过管线和控制阀与注水系统的集水池相连；
处理步骤：
首先，利用地表层管网作为清洗管网和注水系统连接，对污染土壤进行浇灌，利用第一层地下管网作为收集管网与污水处理系统连接，对地表层与第一层地下管网之间的污染土壤进行清洗，清洗后的污水由汇集管和抽水泵引入污水处理装置进行净化处理，净化处理后达标的水引入注水系统的集水池，进行二次利用，循环冲洗的同时监测抽取地下水的水质变化，直至水质污染物达标，经过污水处理装置净化分离的污染物进行收集；
步骤二，将第一层地下管网作为清洗管网与注水系统连接，将第二层地下管网作为收集管网与污水处理系统连接，对第一层地下管网与第二层地下管网之间的污染土壤进行清洗，清洗后的污水由汇集管和抽水泵引入污水处理装置进行净化处理，净化处理后达标的水引入注水系统的集水池，进行二次利用，循环冲洗的同时监测抽取地下水的水质变化，直至水质污染物达标，经过污水处理装置净化分离的污染物进行收集；
按照步骤二的方式，依次对以下的地层进行清洗和处理，直至所处理的污染土壤达标。
2.根据权利要求1所述的利用分层循环清洗治理土壤污染的方法，其特征是：在被处理的污染土壤外围埋置隔离板或隔离膜，隔离板包括砼预制板或者塑料板、金属板的一种。
3.根据权利要求2所述的利用分层循环清洗治理土壤污染的方法，其特征是：埋置隔离板的方法是在隔离板上纵向排列数根高压水管，靠近隔离板底部的高压水管端连接高压水嘴，高压水管与高压水泵连接，隔离板通过吊装方式配合高压水喷射下入地层。
4.根据权利要求1或2、3所述的利用分层循环清洗治理土壤污染的方法，其特征是：针对污染土壤深度大于5米情况下，前期准备时，在最下层的地下管网以下纵深方向均布埋设滤砂管作为竖井，竖井通过汇集管与地面抽水泵和污水处理装置连接；后续处理步骤中，在处理完最下层污染土壤后，利用最下层地下管网作为清洗管网与注水系统连接，将竖井管网作为收集管网与污水处理系统连接，对最下层地下管网以下部分的污染土壤进行清洗，清洗后的污水由竖井、汇集管和抽水泵引入污水处理装置进行净化处理，净化处理后达标的水引入注水系统的集水池，进行二次利用，循环冲洗的同时监测抽取地下水的水质变化，直至水质污染物达标，经过污水处理装置净化分离的污染物进行收集。
5.根据权利要求1或2、3所述的利用分层循环清洗治理土壤污染的方法，其特征是：所述渗水管的打孔密度为50-75cm2/m，外包过滤层包括无纺布或者棕榈叶、过滤网；所述污水处理装置包括分子筛离子交换处理装置或反渗膜处理装置。
6.根据权利要求4所述的利用分层循环清洗治理土壤污染的方法，其特征是：所述渗水管的打孔密度为50-75 cm2/m，外包过滤层包括无纺布或者棕榈叶、过滤网；所述污水处理装置包括分子筛离子交换处理装置或反渗膜处理装置配合化学、生物处理剂及装置。
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