用于污染场地的土壤修复系统及方法与流程

1.本发明涉及土壤修复技术领域，特别是涉及一种用于污染场地的土壤修复系统及方法。


背景技术：

2.土壤原位修复技术主要包括物理修复、化学修复和生物修复三种，所谓物理修复是指通过对土层进行加热(如通入热蒸汽)，使内部的污染物挥发，并通过抽提收集，再作进一步的处理；所谓化学修复是指将化学药剂(特别是氧化药剂)注入土层内部，利用化学药剂将污染物氧化分解为小分子物质；所述生物修复是指在污染场地内种植特定的植物，利用生物富集吸收土层内部的污染物质，如重金属等。
3.原位化学氧化修复技术是土壤化学修复最主要的方法，芬顿法是其中的代表。原位化学氧化修复技术优势明显，不需要将污染土壤全部挖掘出来，而只是在污染区的不同深度钻井，将氧化剂注入土壤中，通过氧化剂与污染物的混合、反应，使污染物降解或导致形态的变化。但由于污染土壤处于地层深处，无法及时了解到污染物的含量以及处理状态，注入的药剂往往只能依靠经验判断，导致注入的药剂量过多或过少。
4.如cn206325942u公开了一种污染土壤及地下水修复装置，包括药剂搅拌箱和气动泵，修复时通过气泵将药剂注入到注药井内，另外在注药井边上设置检测井，通过检测检测井内地下水的水质，判断处理效果。该修复装置存在同样的问题，注入的药剂量比较盲目，容易造成二次污染或修复不完全的问题。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种用于污染场地的土壤修复系统，该修复系统能够实时监测土壤的理化指标，精确自动控制药剂注入量，避免二次污染或修复不完全的问题，同时可以精确控制氧化土壤温度，解决了注药过程中的喷井，高温爆炸等安全隐患。
6.一种用于污染场地的土壤修复系统，所述污染场地设置有多个注药井和检测井，所述检测井与所述注药一一对应设置，且临近所述注药井，所述土壤修复系统包括：
7.埋设于检测井内的检测装置，用于实时检测土壤的理化指标，所述理化指标为ph值、电导率、电位值和温度中的至少一种；
8.通过管路连通注药井的注药装置，所述注药装置包括药液储罐和注药泵；
9.控制装置，接收所述检测装置的检测信号，判断后控制注药装置工作。
10.药剂一般具有反应最佳的ph值，以芬顿氧化为例，反应最佳的ph值为3-5，当土壤达到该ph值，此时注入双氧水，可以达到最佳的反应效率，双氧水达到最佳利用。芬顿反应结束后，检测ph值用于控制碱的添加量。
11.电位值用来控制双氧水的添加量，例如电位预设值为500mv，双氧水加入后，电位值上升到500mv时自动关闭双氧水的控制阀。当反应结束后，通过电位值检测，可以反馈氧化反应的情况。
12.部分氧化剂有最佳的反应温度，主要用于热活化控制，例如过硫酸钠最佳的作用温度为40度左右，芬顿反应的最佳温度也是40度左右，通过温度检测，可以了解土壤的反应情况，同时根据温度场，可以反应药剂的土壤内部的流动情况，对于危险废物的氧化反应，通过温度检测网，可以避免地下发生爆炸。
13.电阻检测主要用于地下污染物的检测，药剂在土壤内部的流动，会改变电阻网的电阻，根据电阻的大小变动，可以发现让土壤发生短流或阻隔的部分。
14.以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。
15.可选的，所述注药装置包括连通多个药液储罐的混合器，所述混合器还连接清水源。
16.可选的，所述混合器由多个管式混料器串接而成，单个管式混料器通过管路连接一药液储罐。
17.可选的，所述药液储罐连接混合器的管路上设置有计量泵。
18.可选的，所述药液储罐通过两条并行的管路与混合器连接，其中一条管路为正常工作管路，另一条为备用管路。
19.可选的，所述药液储罐通过两条并行的管路与混合器连接，其中一条管路为正常工作管路，另一条为备用管路。
20.可选的，所述混合器连接清水源的管路上设置有自吸泵。
21.可选的，所述药液储罐上设置有回流管，回流管上设置有泄压阀。
22.可选的，所述药液储罐包括亚铁盐溶液罐、双氧水罐、酸液罐和碱液罐。
23.可选的，所述检测装置为ph计、电导仪、温度计或电位计中的至少一种。
24.可选的，所述控制装置为plc控制器。
25.本发明还提供了一种利用所述土壤修复系统进行土壤修复的方法，包括以下步骤：
26.将酸液混合稀释后注入注药井，实时检测检测井内的ph值，直至达到第一设定值，停止注入酸液；
27.循环间隔地将亚铁溶液和双氧水注入注药井，检测检测井内的电位值，当电位值达到设定值，反应完成，停止注入亚铁溶液和双氧水，在注入双氧水过程中，还检测检测井内的温度，如果温度达到设定值，则停止注入双氧水；
28.将碱液注入注药井，，实时检测检测井内的ph值，直至达到第二设定值，停止注入碱液。
29.本技术的用于污染场地的土壤修复系统能够实时监测土壤的理化指标，并通过控制系统集中处理，实现注药系统精确注药。
附图说明
30.图1为本技术工艺步骤示意图；
31.图2为本技术注药装置工艺步骤示意图；
32.图3为本技术检测井和注药井分布示意图；
33.图4为本技术注药装置配药工艺流程示意图；
34.图5为本技术注药装置配药工艺流程另一实施例示意图；
35.图6为本技术注药装置配药工艺流程另一实施例示意图；
36.图7为本技术注药装置工艺流程示意图。
37.图中附图标记说明如下：
38.1、检测井；2、注药井；3、污染场地；
39.10、清水进口；11、排污口；12、第一出液口；13、第二出液口；
40.22、第三出液口；23、第四出液口；32、第五出液口；33、第六出液口；
41.42、第七出液口；52、第八出液口；81、清液进口；82、注药口；
42.84、药液排污口；
43.90、第一旁路；91、第二旁路；92、第三旁路；93、第四旁路；
44.94、第五旁路；95、第六旁路；
45.100、配药装置；200、酸液配药装置；300、亚铁盐溶液配药装置；
46.400、碱液配药装置；500、双氧水溶液配药装置；
47.101、电磁阀；102、止回阀；103、药液储罐；104、液位计；105、排污阀；
48.106、母管球阀；107、排空阀；108、标定柱；109、入口阀；110、过滤器；
49.111、注药泵；112、缓冲器；113、泄压阀；114、单向阀；115、出口阀；
50.116、切换阀；198、回流管；199、根部阀；
51.800、混合器；801、清液入口阀；802、自吸泵；803、电动调节阀；
52.804、母管流量计；805、检测计；806、管式混料器；807、出药口球阀；
53.808、注药口电磁阀；809、注药口流量计；810、药剂排污阀。
具体实施方式
54.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
55.需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
56.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
57.如图3所示，本技术的一种用于污染场地的土壤修复系统，该污染场地3设置有多个注药井2和临近注药井2设置的检测井1，注药井2和检测井1的数量及布置方式依据对污染场地3的前期调研结果来设计。
58.如图1所示，本技术的土壤修复系统包括：设于检测井1内用于实时检测土壤或地下水的理化指标的检测装置，通过管路连通注药井2的注药装置，以及接收检测装置的检测
信号，判断分析后控制注药装置工作的控制装置。
59.所述理化指标为ph值、电导率、电位值和温度中的一种或多种，所述判断分析是将检测得到实测值与预设值进行比较，或者将多个实测值进行比较，得出某种规律，停用或启动相应的注药装置，或者调节药剂的流量。所述预设值一般是通过经验总结得到，并且可以进行调整。如检测到地层温度过高，存在安全隐患，此时应当停止注药；如在芬顿反应中，如检测到土壤ph值符合芬顿反应的要求，则应当停止注入酸液，改为注入双氧水。所述实时一般指周期性进行检测并传回给控制装置；再如通过比较某一区域多个检测井2的电位值，判断芬顿试剂的流向，调整个别注药井2的注药压力和流量。
60.检测装置用于获得地下水或土壤的理化指标，可采用现有的带远传的分体式检测仪器，它可以是ph计、电导仪、温度计或电位计中的至少一种。此类检测装置主要由检测探头和无线传输设备组成，检测探头设置于检测井1中，将检测信号通过无线传输的方式传送给控制装置，控制装置处理后将其显示在显示器上，并作出判断控制相应的注药装置。
61.控制装置主要用于发出控制信号，控制电控阀门或动力装置，启动或停用注药装置，或者调节药剂流量等。在其中一实施例中，控制装置为plc控制器，plc控制器预设了控制程序并设置在设备的电控箱内，电控箱和注药装置整体设置在可移动的支架上，方便转移调用。
62.注药装置是由各种阀门、罐、输送装置等化工设备集成，用于往注药井2内注入合适的药剂和流量，其主要包括药液储罐103和注药泵111。药液储罐103用于存储相应的药剂，应根据需要的药剂种类进行设置。
63.在其中一实施例中，药液储罐103包括亚铁盐溶液罐、双氧水罐、酸液罐和碱液罐，其材质根据储存的药液性质来选择，例如酸性和碱性药液的储存多采用添加了钼或其他耐腐蚀元素的不锈钢罐，双氧水药液的储存一般选用玻璃钢罐，以此达到长期储存药液的目的。
64.注药泵111用于将药液储罐103内的药液输送到相应的位置，其进口通过管路连接药液储罐103。
65.在其中一实施例中，注药装置包括连通至少部分药液储罐103的混合器800，混合器800还连接清水源。混合器800设置有清水流经的主管路和药液流入的分管路，主要作用是将药液储罐103输送而来的各种药液进行混合并用清水进行稀释，或者仅仅是稀释。在其中一实施例中，混合器800连接清水源的管路上设置有自吸泵802，自吸泵802具备一定的出口压力，保证氧化剂能够注入注药井2中。
66.如图7所示，在其中一实施例中，混合器800由多个管式混料器806串接而成，单个管式混料器806通过管路连接一药液储罐103。每个管式混料器806连接的药液相互独立，互不干涉，方便清洗。
67.如图6所示，在其中一实施例中，药液储罐103连接混合器800的管路上设置有计量泵。计量泵的进口连接药液储罐103上，出口连接至单个混料器的旁路。计量泵本身具有精确送液的性质，实现按配比要求进行送液，使药剂稀释比例准确。并且配置变频电机或电动调量结构，可实现远程调节计量泵的输出量。
68.如图4所示，在其中一实施例中，药液储罐103通过两条并行的管路与混合器连接，其中一条管路为正常工作管路，另一条为备用管路。当正常管路发生故障，启用备用管路，
保证设备正常运行。
69.如图4所示，在其中一实施例中，药液储罐103上设置有回流管198，回流管198上设置有泄压阀113。泄压阀113布置在计量泵出口管道之后，两者之间除管道外不能设置其他零部件，其设定压力预先调整好，一般为计量泵出口压力的1.5倍，当泄压阀113后端的管路发生堵塞，导致管道压力上升，超过泄压阀113设定压力后，泄压阀113工作，药液回流至药液储罐103中，释放管路压力，保护计量泵。
70.如图2和图5所示，药液储罐103通过人工或其他输送泵向罐内添加药剂，打开电磁阀101，清水通过清水进口10流入药液储罐103内对药剂进行稀释，药液储罐103一般设置有搅拌机来搅拌药剂，使其充分稀释。稀释完成后的药液通过计量泵输送至后续注药流程。如图4所示，其中计量泵的输送过程还可以是两条平行并联，一条为正常工作路，一条为备用路。
71.计量泵与药液储罐103之间依次设置有排空阀107、母管球阀106、标定柱108、根部阀199、入口阀109和过滤器110，在第一次使用设备时，打开根部阀199，用标定柱108对计量泵的送液量进行标定。后续正常使用时，打开正常路上的入口阀109和母管球阀106来保持计量泵与药液储罐103之间管道的畅通。排空阀107用于维修时，对管道内的药液进行排空。
72.计量泵的出口管道依次设置有泄压阀113、缓冲器112、单向阀114和出口阀115，泄压阀113起到管道超压力，自动泄压回流至药液储罐103中，保护管路的作用。缓冲器112起到降低计量泵脉动的作用，使得药液输出更加平顺。单向阀114防止药液倒流。如图4所示，计量泵出口管道还设置有切换阀116，用于正常工作管路和备用管路的切换。
73.注药装置还包括用于检测药液储罐103内液位高低的液位计104，液位计104还可以联锁控制其他设备，例如低液位报警并且停止注药泵111工作。药液储罐103的底部连接有排污阀105并流经排污口11进行排污。
74.如图2、图6和图7所示，注药装置包括酸液配药装置200、亚铁盐溶液配药装置300、碱液配药装置400和双氧水溶液配药装置500，其中第一出液口12与第一旁路90相连，第二出液口13与第二旁路91相连，第三出液口22与第三旁路92相连，第四出液口23与第四旁路93相连，第五出液口32连接中和池(图中未示出)，第六出液口33连接絮凝池(图中未示出)，第七出液口42与第五旁路94相连，第八出液口52与第六旁路95相连。
75.本技术的系统不仅可以用于修复土壤，也可以用于修复水体，以原位修复土壤为例，其工作原理如下：
76.通过前期的试验，设定工艺参数，包括注药井的压力和流量，检测井的ph值、温度、电位值和电阻值等。
77.打开酸液配药装置200，将清水、酸液、送入混合器800混合，稀释至设定的浓度，注入相应的注药井2内，检测装置实时监测检测井1内ph值，反馈给控制装置，控制装置将其与设定值进行比较，开始阶段注药井2的酸的注入速度较快，随着ph值接近设定值，注入速度逐渐减小。如果实测值达到设定值，则停止注入酸液。关闭酸液配药装置200，打开亚铁盐溶液配药装置300，亚铁盐溶液流入混合器800并用清水稀释到一定浓度，注入注药井2，接着打开双氧水溶液配药装置500，根据注入的亚铁盐溶液量注入相应量的双氧水溶液，双氧水溶液同样是送入混合器800被清水稀释到一定比例后，再注入注药井2。如此循环，该过程周期性检测检测井1内的电位值，如达到设定值，则停止注药。在注入双氧水溶液的过程中，还
时刻检测检测井1的温度，如果温度过高，则自动关闭双氧水溶液配药装置500，停止注入。
78.芬顿反应后土壤呈现酸性，打开碱液配药装置400，注入碱液调节其ph值，因为碱液的需求量很少，往往不需要经过混合器，可以直接注入注药井2，当其ph值落入设定范围，停止注药。
79.本技术的土壤修复系统先由检测装置对检测井1实时检测并反馈数据，传输至plc，由plc集中控制注药装置，经过注药对注药井2附近的土壤进行修复，修复过程中，检测装置实时进行检测，整个系统形成闭环，并且自动化、可视化、数字化程度高。
80.注药井、监测井和注药系统的数据通过局域网进行数据传输，注药井装有局域网控制无线控制的紧急切断阀，防止井喷事故和爆炸事故，所有的数据均输入计算机，并通过计算机系统，进行决策和控制。
81.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。不同实施例中的技术特征体现在同一附图中时，可视为该附图也同时披露了所涉及的各个实施例的组合例。
82.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。