土壤淋洗系统及土壤淋洗方法与流程

本发明涉及土壤修复领域，具体而言，涉及一种土壤淋洗系统及土壤淋洗方法。

背景技术：

土壤淋洗技术是指将可促进土壤污染物溶解或迁移的化学溶剂注入受污染土壤中，从而将污染物从土壤中溶解、分离出来并进行处理的技术。土壤淋洗修复的实现方式主要分为原位淋洗和异位淋洗，其中异位淋洗又可分为现场修复和离场修复。原位土壤淋洗修复技术是根据污染物分布的深度，让淋洗液在重力或外力作用下流过污染土壤，使污染物从土壤中迁移出来，并利用抽提井或采用挖沟的办法收集洗脱液。洗脱液中污染物经合理处置后，淋洗液可以进行回用或达标排放，处理后的土壤可以再安全利用。

传统原位土壤淋洗(如图1所示)是通过注射井1向土壤注入淋洗剂，淋洗剂渗透进入土壤，与污染点2处的污染物进行相互作用。在此过程中，淋洗剂从土壤中去除污染物，并与污染物结合，通过解吸、溶解或络合等作用，最终形成可迁移化合物；作用后的淋洗液采用提升井3收集，然后经过处理单元4的处理后再次用于配制淋洗剂。

传统原位土壤淋洗技术存在以下缺点：(1)采用注射井注液、提升井收液，在淋洗过程中容易出现断流现象，导致淋洗不均匀甚至部分污染土壤无淋洗，同时淋洗效率低，淋洗时间长。(2)淋洗液大范围淋洗，易造成土壤交叉污染。

有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种土壤淋洗系统，该系统通过采用防渗隔板作为待修复土壤的分格组件，将待修复土壤分成至少两个分格区，避免了在土壤大范围淋洗过程中产生交叉污染，并利用喷淋组件和导流管相配合，有效避免了淋洗不均匀、淋洗效率低和淋洗时间长等情况的出现。

本发明的第二目的在于提供一种土壤淋洗方法。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种土壤淋洗系统，包括：防渗隔板、喷淋组件和导流管；

防渗隔板被配置为待修复土壤的分格组件，将待修复土壤分成至少两个分格区；

喷淋组件设置于待修复土壤上方；

导流管上设置有至少两个渗流孔，导流管设置于待修复土壤底部，导流管相对地面倾斜设置。

作为进一步优选的技术方案，分格区的面积为1000-2000m2；

优选地，防渗隔板的置入深度为0.3-0.8m；

优选地，防渗隔板包括塑料板和/或金属板，塑料板优选包括pvc板，金属板优选包括钢板或不锈钢板。

作为进一步优选的技术方案，喷淋组件包括至少一根喷淋管、至少一个喷头和至少一个水泵，喷头设置于喷淋管上，水泵与喷淋管相连；

优选地，相邻两根喷淋管之间的距离为3-5m。

作为进一步优选的技术方案，喷头的高度为0.5-1m；

优选地，喷头的流量为0.1-1m3/h；

优选地，喷头的喷淋面积为4-10m2；

优选地，设置于同一喷淋管上的相邻两个喷头之间的距离为2-5m；

优选地，喷头包括360°喷水型喷头；

优选地，水泵的流量为25-35m3/h。

作为进一步优选的技术方案，导流管的坡度为0.5‰-2‰；

优选地，导流管的直径为100-300mm。

作为进一步优选的技术方案，导流管外包裹有网状材料，网状材料优选包括纱布；

优选地，网状材料的孔径为18-22目。

作为进一步优选的技术方案，渗流孔的孔径为5-30mm；

优选地，渗流孔的总孔面积为导流管表面积的1/5-1/3；

优选地，渗流孔设置于导流管中心线上方。

作为进一步优选的技术方案，导流管包括相互连接的至少一根导流主管和至少一根导流支管；

优选地，导流主管设置有至少两根，相邻两根导流主管之间的间隔为10-20m；

优选地，导流主管和导流支管之间的夹角为30-90°；

优选地，导流支管设置有至少两根，相邻两根导流支管之间的间隔为5-10m。

作为进一步优选的技术方案，导流管的尾端还与集液组件相连，集液组件优选包括集液管和/或集液巷道。

第二方面，本发明提供了一种土壤淋洗方法，采用上述土壤淋洗系统对待修复土壤进行淋洗。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的土壤淋洗系统具有以下优点：

(1)通过采用防渗隔板作为待修复土壤的分格组件，将待修复土壤分成至少两个分格区，可有效防止在土壤大范围淋洗过程中产生交叉污染，并能根据土壤的不同污染特征采取不用的淋洗剂和淋洗参数，淋洗的针对性更强，效率更高。

(2)相对于传统的注射井注液、提升井收液，该土壤淋洗系统采用喷淋组件注液并利用待修复土壤底部的导流管来优化淋洗液的渗透路径，淋洗更为均匀，所有土壤均可被淋洗，且不会出现断流现象；淋洗液通过渗流孔流入导流管中，集液速度快；导流管相对地面倾斜设置，即其相对地面具有一定的坡度，从而使淋洗液流出的速度更快，进而提高淋洗效率，有效缩短淋洗时间；导流管收液能有效提高淋洗液的回收率，提高土壤环境中污染物的去除效率，回收的淋洗液可进入后续的废水回收处理系统进行处理。

附图说明

图1为传统原位土壤淋洗系统的结构示意图；

图2为本发明实施例1中的土壤淋洗系统的俯视图；

图3为本发明实施例1中的土壤淋洗系统的正视图；

图4为图3导流管处的局部放大图；

图5为本发明实施例1中导流管的结构示意图。

图标：1-注射井；2-污染点；3-提升井；4-处理单元；5-待修复土壤；501-分格区；502-pvc板；6-喷淋组件；601-喷淋管；602-喷头；603-水泵；7-导流管；701-导流主管；702-导流支管；703-渗流孔。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。

根据本发明的一个方面，在至少一个实施例中提供了一种土壤淋洗系统，包括：防渗隔板、喷淋组件和导流管；

防渗隔板被配置为待修复土壤的分格组件，将待修复土壤分成至少两个分格区；

喷淋组件设置于待修复土壤上方；

导流管上设置有至少两个渗流孔，导流管设置于待修复土壤底部，导流管相对地面倾斜设置。

上述土壤淋洗系统具有以下优点：

(1)通过采用防渗隔板作为待修复土壤的分格组件，将待修复土壤分成至少两个分格区，可有效防止在土壤大范围淋洗过程中产生交叉污染，并能根据土壤的不同污染特征采取不用的淋洗剂和淋洗参数，淋洗的针对性更强，效率更高。

(2)相对于传统的注射井注液、提升井收液，该土壤淋洗系统采用喷淋组件注液并利用待修复土壤底部的导流管来优化淋洗液的渗透路径，淋洗更为均匀，所有土壤均可被淋洗，且不会出现断流现象；淋洗液通过渗流孔流入导流管中，集液速度快；导流管相对地面倾斜设置，即其相对地面具有一定的坡度，从而使淋洗液流出的速度更快，进而提高淋洗效率，有效缩短淋洗时间；导流管收液能有效提高淋洗液的回收率，提高土壤环境中污染物的去除效率，回收的淋洗液可进入后续的废水回收处理系统进行处理。

需要说明的是：

上述“防渗隔板”是指采用防渗材料制成的板状材料。防渗材料是指能够隔绝液体的材料。

上述“导流管相对地面倾斜设置”是指导流管不是水平放置的，首端和尾端并不在同一水平线上，如此设置可有利于导流管的淋洗液自动顺着导流管的倾斜方向流出，加快出液速度。

分格区的数量例如为2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个等。

本发明对分格区的形状不做特别限制，例如可以为正方形或长方形等。

在一种优选的实施方式中，分格区的面积为1000-2000m2。上述面积典型但非限制性的为1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900或2000m2。分格区的面积不宜过大或过小，过大则容易使同一个分格区内存在污染情况不同的土壤，防止土壤交叉污染的效果稍差；面积过小，则需要在待修复土壤内划分大量的分格区，并需要更多的防渗隔板，经济性稍差。当分格区的面积在以上范围内时，既能保证具有良好的土壤修复效果，有效避免土壤交叉污染，又能兼顾成本。

优选地，防渗隔板的置入深度为0.3-0.8m。该“置入深度”是指防渗隔板设置于待修复土壤中的深度。该置入深度例如为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7或0.8m。污染土壤的修复深度(或污染深度)一般为0.3-0.8m，因而防渗隔板的置入深度在该范围内时，能够保证不会出现交叉污染的情况，最大程度保证土壤修复效果。

优选地，防渗隔板包括塑料板和/或金属板，塑料板优选包括pvc板，金属板优选包括钢板或不锈钢板。pvc：polyvinylchloride，聚氯乙烯。塑料板和金属板的物理化学性能较为稳定，且具有良好的防止渗水渗液的效果，来源也较为广泛，易于加工。

可选地，防渗隔板之间采用柔性防水材料衔接，以防止透水。不同的防渗隔板之间需要进行连接，采用柔性的防水材料进行衔接，能有效防止透水。

在一种优选的实施方式中，喷淋组件包括至少一根喷淋管、至少一个喷头和至少一个水泵，喷头设置于喷淋管上，水泵与喷淋管相连。喷淋管、喷头和水泵构成喷淋组件，对待修复土壤喷淋药物进行修复。

喷淋管的数量例如可以为1根、2根、4根、5根、6根、10根、12根、15根、18根或20根等。喷头的数量例如可以为1个、2个、4个、5个、6个、10个、12个、15个、18个或20个等。水泵的数量例如可以为1个、2个、3个、4个或5个等。

优选地，相邻两根喷淋管之间的距离为3-5m。上述“距离”是指相邻两根喷淋管中心线之间的垂直距离。该距离例如为3、3.5、4、4.5或5m。当相邻两根喷淋管之间的距离在以上范围内时，能很好的实现喷淋剂的喷洒，使得待修复土壤区域内的土壤均能接触到喷淋剂，距离过大则会存在喷淋盲区，修复效果较差，距离过小则喷淋管的设置密度过大，浪费资源。

可选地，喷淋管设置为树状管网的形式。“树状管网”是指呈树枝状的管网，在一根主管上分支出多个支管，支管之间不连通，水不回流。

优选地，喷头的高度为0.5-1m。该高度是指喷头与待修复土壤表面之间的垂直距离。上述高度例如为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1m。

优选地，喷头的流量为0.1-1m3/h。上述喷头的流量例如为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1m3/h。

优选地，喷头的喷淋面积为4-10m2。上述喷淋面积例如为4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5或10m2。该“喷淋面积”是指喷头喷出的淋洗液落到土壤表面上的面积。

优选地，设置于同一喷淋管上的相邻两个喷头之间的距离为2-5m。该“距离”是指相邻两个喷头中心之间的距离。上述距离例如为2、2.5、3、3.5、4或5m。

当喷头的高度、流量、喷淋面积或喷头之间的距离在以上范围内时，能够达到最佳的喷淋效果，从而提高土壤修复效率。

优选地，喷头包括360°喷水型喷头。该“360°喷水型喷头”是指可实现360°喷水的喷头。

优选地，水泵的流量为25-35m3/h。上述水泵的流量例如为25、26、27、28、29、30、31、32、33、34或35m3/h。水泵的流量在上述范围内时，能为喷淋管和喷头提供充足的淋洗液。

在一种优选的实施方式中，导流管的坡度为0.5‰-2‰。上述坡度是指导流管中心线垂直落差h和水平长度l的比。上述坡度例如为0.5‰、0.8‰、1‰、1.2‰、1.4‰、1.6‰、1.8‰或2‰。当导流管的坡度在以上范围内时，能加快淋洗液的出液速度，有利于淋洗液快速排出，提高淋洗效率，坡度过小则出液速度相对较慢，坡度过大则会加大导流管的铺设难度。

优选地，导流管的直径为100-300mm。上述直径例如为100、120、140、160、180、200、220、240、260、280或300mm。

优选地，导流管外包裹有网状材料，网状材料优选包括纱布。为了避免土壤随淋洗液进入导流管内，在导流管外包裹网状材料，从而实现淋洗液顺利通过渗流孔流入导流管内而土壤被阻隔在导流管外的效果。

优选地，网状材料的孔径为18-22目。上述孔径例如为18、19、20、21或22目。当网状材料的孔径在上述范围内时，即能将土壤阻挡在网状材料外，避免其进入导流管内。

优选地，渗流孔的孔径为5-30mm。上述孔径例如为5、6、7、8、9、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28或30mm。当渗流孔的孔径在以上范围内时，有利于淋洗液的流入导流管内。

优选地，渗流孔的总孔面积为导流管表面积的1/5-1/3。渗流孔的总孔面积例如为导流管表面积的1/5、1/4或1/3。该“总孔面积”是指导流管上所有渗流孔的面积的总和。以上总孔面积的渗流孔可供更多的淋洗液流入导流管内，进一步加快导流管的集液速度，使淋洗液更快流出，提高淋洗效率。

优选地，渗流孔设置于导流管中心线上方。该“导流管中心线”也可称为导流管轴线。

优选地，导流管包括相互连接的至少一根导流主管和至少一根导流支管。导流主管的数量例如为1根、2根、3根、4根、5根、6根、7根、8根、9根或10根等。导流支管的数量例如为1根、3根、5根、8根、10根、15根、20根、25根、30根或40根等。

优选地，导流主管和导流支管之间的夹角为30-90°。导流主管和导流支管之间会形成两个夹角，一个夹角大于90°，另一个夹角不高于90°。上述“夹角”是指导流主管和导流支管之间不高于90°的那个夹角。上述夹角例如为30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85或90°。当二者之间的夹角为30-90°时，所形成的导流管网络结构较为规整合理，易于设置，夹角过小则不易设置。

优选地，导流主管设置有至少两根，相邻两根导流主管之间的间隔为10-20m。该“间隔”是指相邻两根导流主管中心线之间的垂直距离。上述间隔例如为10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20m。

优选地，导流支管设置有至少两根，相邻两根导流支管之间的间隔为5-10m。该“间隔”是指相邻两根导流支管中心线之间的垂直距离。上述间隔例如为5、6、7、8、9或10m。

当相邻两根导流主管或相邻两根导流支管之间的间隔在以上范围内时，导流管的布局更加科学，能使待修复土壤范围内的淋洗液充分渗入其中并流出。

优选地，导流管的尾端还与集液组件相连，集液组件优选包括集液管和/或集液巷道。该“尾端”是指导流管较低的一端。导流管与集液组件构成收液系统，从导流管的尾端流出的淋洗液通过集液组件流出，进入到后续的废水回收处理系统中。

根据本发明的另一方面，提供了一种土壤淋洗方法，采用上述土壤淋洗系统对待修复土壤进行淋洗。该土壤淋洗方法采用以上土壤淋洗系统对待修复土壤进行淋洗，能够有效防止土壤交叉污染，提高淋洗均匀性和淋洗效率，淋洗时间短。

应当理解的是，在采用该方法对待修复土壤进行修复时，可首先对待修复土壤进行污染调查，划定修复范围，然后再在修复范围内进行分格等设置，形成上述土壤淋洗系统，最后启动喷淋组件，将淋洗液均匀喷洒于待修复土壤中。

下面结合实施例和对比例对本发明做进一步详细的说明。

实施例1

一种土壤淋洗系统，如图2-图5所示，包括：待修复土壤5、喷淋组件6和导流管7；

待修复土壤5包括两个分格区501，每个分格区501的面积为1000m2(50×20m)，相邻两个分格区501以pvc板502隔开，pvc板502置入深度为0.8m；

喷淋组件6设置于待修复土壤5上方；喷淋组件6分为两组，每个分格区501中设置一组喷淋组件，每组喷淋组件包括5根喷淋管601，相邻两根喷淋管601之间的距离为4m，每根喷淋管601上设有12个360°喷头602，喷头602流量为0.5m3/h，喷淋面积为4m2，喷淋组件6还包括水泵603，水泵603与喷淋管601相连，水泵603流量为30m3/h；

导流管7分为两组，每组导流管均包括50m长的导流主管701一根和20m长的导流支管702五根，相邻两根导流支管702的间隔为8m，导流支管702与导流主管701相连，二者夹角为90°；导流管7的中心线上方设置有孔径为20mm渗流孔703若干，总孔面积占导流管7表面积的1/4，导流管的表面包裹有双层20目的纱布(未图示)；导流管7设置于待修复土壤5底部，导流管7相对地面倾斜设置，导流管7的坡度为2‰(由于坡度很小，无法在图中显示出来)，导流管7的直径为200mm。

实施例2

一种土壤淋洗方法，采用实施例1中的土壤淋洗系统对土壤进行淋洗，包括：

(a)对受污染土壤进行现状调查，确定修复范围为2000m2，修复土壤深度为80cm。

(b)对修复土壤范围进行分格，分成2个1000m2的分格区，规格为20m×50m，通过开挖方式放入pvc板，隔板深度80cm，pvc板连接处用柔性防水材料衔接，防止透水。

(c)在每个分格区土壤底层利用开挖方式铺设50m导流主管1根，铺设坡度为2‰，坡向排出口，设置20m导流支管5根，导流支管间隔8m，与导流主管相连；导流管中心线上部设置20mm渗流孔若干，总孔面积占导流管表面积的1/4，导流管使用20目纱布双层包裹；回填平整土壤。

(d)在每个分格区的土壤上方0.5m高布设喷淋管网，采用树状管网形式，布设5个喷淋管，间隔为4m，每根喷淋管布设12个360°喷头，喷头流量为0.5m3/h，喷淋面积为4m2，水泵流量为30m3/h。

(e)启动淋洗液喷淋系统，将淋洗液通过喷淋管网及喷头均匀喷洒至污染土壤，喷淋3h，集液3h，每日喷淋3次。

(f)将通过导流管收集的淋洗液收集进入淋洗液处理系统后回用，进行淋洗液配制，该系统淋洗液回收率达到80％，同时分格技术使淋洗更为均匀。

(g)依据《土壤环境监测技术规范》hj/t166监测淋洗土壤目标污染物，当目标污染物满足修复要求时，停止淋洗。

对比例1

一种原位土壤淋洗方法，采用如图1所示的系统对土壤进行原位淋洗，采用注射井1向土壤注入淋洗剂，淋洗剂渗透进入土壤，与污染点2处的污染物进行相互作用；作用后的淋洗液采用提升井3收集，然后经过处理单元4处理。

(a)传统淋洗剂通过注射井注入，液体流向是斜向下方向流动，部分表层土壤不能得到有效淋洗，同时布水不均匀，也会导致存在土壤淋洗不到。

(b)传统淋洗液收集采用提升井收集，收集效率低，收集率仅能50％～70％，淋洗剂淋洗后渗入到深层土壤或进入到地下水形成二次污染。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

技术特征：

1.一种土壤淋洗系统，其特征在于，包括：防渗隔板、喷淋组件和导流管；

防渗隔板被配置为待修复土壤的分格组件，将待修复土壤分成至少两个分格区；

喷淋组件设置于待修复土壤上方；

导流管上设置有至少两个渗流孔，导流管设置于待修复土壤底部，导流管相对地面倾斜设置。

2.根据权利要求1所述的土壤淋洗系统，其特征在于，每个分格区的面积为1000-2000m2；

优选地，防渗隔板的置入深度为0.3-0.8m；

优选地，防渗隔板包括塑料板和/或金属板，塑料板优选包括pvc板，金属板优选包括钢板或不锈钢板。

3.根据权利要求1所述的土壤淋洗系统，其特征在于，喷淋组件包括至少一根喷淋管、至少一个喷头和至少一个水泵，喷头设置于喷淋管上，水泵与喷淋管相连；

优选地，相邻两根喷淋管之间的距离为3-5m。

4.根据权利要求3所述的土壤淋洗系统，其特征在于，喷头的高度为0.5-1m；

优选地，喷头的流量为0.1-1m3/h；

优选地，喷头的喷淋面积为4-10m2；

优选地，设置于同一喷淋管上的相邻两个喷头之间的距离为2-5m；

优选地，喷头包括360°喷水型喷头；

优选地，水泵的流量为25-35m3/h。

5.根据权利要求1所述的土壤淋洗系统，其特征在于，导流管的坡度为0.5‰-2‰；

优选地，导流管的直径为100-300mm。

6.根据权利要求1所述的土壤淋洗系统，其特征在于，导流管外包裹有网状材料，网状材料优选包括纱布；

优选地，网状材料的孔径为18-22目。

7.根据权利要求1所述的土壤淋洗系统，其特征在于，渗流孔的孔径为5-30mm；

优选地，渗流孔的总孔面积为导流管表面积的1/5-1/3；

优选地，渗流孔设置于导流管中心线上方。

8.根据权利要求1所述的土壤淋洗系统，其特征在于，导流管包括相互连接的至少一根导流主管和至少一根导流支管；

优选地，导流主管设置有至少两根，相邻两根导流主管之间的间隔为10-20m；

优选地，导流主管和导流支管之间的夹角为30-90°；

优选地，导流支管设置有至少两根，相邻两根导流支管之间的间隔为5-10m。

9.根据权利要求1-8任一项所述的土壤淋洗系统，其特征在于，导流管的尾端还与集液组件相连，集液组件优选包括集液管和/或集液巷道。

10.一种土壤淋洗方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的土壤淋洗系统对待修复土壤进行淋洗。

技术总结

本发明涉及土壤修复领域，具体而言，提供了一种土壤淋洗系统及土壤淋洗方法。所述土壤淋洗系统包括：防渗隔板、喷淋组件和导流管；防渗隔板被配置为待修复土壤的分格组件，将待修复土壤分成至少两个分格区；喷淋组件设置于待修复土壤上方；导流管上设置有至少两个渗流孔，导流管设置于待修复土壤底部，导流管相对地面倾斜设置。该土壤淋洗系统能够有效防止土壤交叉污染，提高淋洗均匀性和淋洗效率，淋洗时间短。

技术研发人员：霍汉鑫;祝怡斌;李青;周连碧;杨晓松;赵志龙;林星杰;鞠丽萍;陈斌;陈玉福;陈谦;朱亦珺;宋爽;孟磊

受保护的技术使用者：北京矿冶科技集团有限公司

技术研发日：2019.12.25

技术公布日：2020.04.07