一种土壤内水溶性污染物诱导迁移排出方法与流程

1.本发明涉及土壤净化技术领域，特别是一种土壤内水溶性污染物诱导迁移排出方法。


背景技术：

2.污染土治理是保护自然资源的重要举措。为此，工程人员和科研人员针对污染土处理方面进行了大量的研究。目前，污染土常见的处理方法主要包括：原位固化和污染物萃取两种。原位固化，即通过在土壤中添加水泥等固化物的方式，使得污染物、土体和水泥胶凝材料形成一个整体，避免了污染物的扩散。污染物萃取即通过物理化学作用，将土壤中的污染物质提取出来，使得土壤仍然具有使用价值。对比两种处理方式，固化处理后的土体是不具有农用价值的，因为土壤中含有污染物，且不存在植被生长的土壤条件。后者将土壤中的污染物提取出来，或者降低了污染物的浓度，土壤上部可以种植一直非实用性质的植被，对于土体资源的充分利用具有重要价值。因此，在可选择的情况下，工程人员倾向于采用萃取的方式减少土壤中的污染物含量。
3.污染物萃取常用的方法包括：化学溶液萃取法、板框压密萃取法、以及超临界萃取法等。化学萃取利用污染物在水和化学溶剂中溶解性的差异，将溶解于水中的污染物不停的稀释，已达到萃取的目的。板框压密，通过物理压密的方式，将土壤中的水分排出，此时污染物也随着水分被一起排出，从而达到萃取的目的。超临界萃取法是一种物理和化学联合作用的萃取方法，利用高压和高溶解性的物理化学环境，将土壤中的污染物排出。目前，土壤中污染物萃取的方法主要存在以下不足：实施过程复杂，污染物萃取必须将土壤挖出到专门的设备中进行，实时过程较为复杂；存在二次污染，污染物挖取和萃取过程中涉及其他的污染物质，处理不善会造成二次污染；处理范围小，无论是哪一种萃取方式，都无法大面积的处理污染物。


技术实现要素：

4.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
5.鉴于上述和/或现有的土壤内水溶性污染物诱导迁移排出方法中存在的问题，提出了本发明。
6.因此，本发明所要解决的问题在于如何提供一种土壤内水溶性污染物诱导迁移排出方法。
7.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种土壤内水溶性污染物诱导迁移排出方法，其包括，确定土壤净化范围，通过冻结管将边界冻结；在土壤内间隔插入注水管和冻结吸附装置；通过所述注水管向土壤内缓慢注水，通过冻结吸附装置吸附周围土壤中的液体并进行冻结，然后停止注水管的注水和冻结吸附装置的冻结，直至冻结吸附装
置上的冰层溶解；冻融循环5～10次后，拔出冻结吸附装置进行处理；所述冻结吸附装置包括冻结管和吸附层，所述吸附层环绕在所述冻结管的四周；对所述冻结吸附装置进行处理包括更换吸附层。
8.作为本发明所述土壤内水溶性污染物诱导迁移排出方法的一种优选方案，其中：在冻融循环5～10次并拔出冻结吸附装置进行处理后，将处理后的冻结吸附装置重新插入土壤内，重复之前操作1～3次。
9.作为本发明所述土壤内水溶性污染物诱导迁移排出方法的一种优选方案，其中：在土壤净化完成后，通过注水管向土壤内注入营养液。
10.作为本发明所述土壤内水溶性污染物诱导迁移排出方法的一种优选方案，其中：相邻注水管之间的距离为0.5m～1.5m，相邻冻结吸附装置之间的距离为 0.5m～1.5m。
11.作为本发明所述土壤内水溶性污染物诱导迁移排出方法的一种优选方案，其中：相邻注水管之间的距离为1m，相邻冻结吸附装置之间的距离为1m。
12.作为本发明所述土壤内水溶性污染物诱导迁移排出方法的一种优选方案，其中：所述冻结吸附装置还包括套设在所述冻结管上的盛放袋、套设在所述盛放袋上的移动套、带动所述移动套进行移动的驱动件、与所述移动套配合的推动件，以后设置于所述盛放袋两端的顶盖和底板；所述吸附层设置于所述盛放袋内，所述推动件包括设置于所述移动套侧面的连接杆、固定在所述连接杆上的半圆环，以及与所述连接杆和推动件铰接的铰接杆组件。
13.作为本发明所述土壤内水溶性污染物诱导迁移排出方法的一种优选方案，其中：所述驱动件包括与所述移动套螺纹配合的螺纹杆、带动所述螺纹杆进行转动的驱动电机，以及连接两个所述螺纹杆的传动件，所述驱动电机固定在所述顶盖上。
14.作为本发明所述土壤内水溶性污染物诱导迁移排出方法的一种优选方案，其中：所述传动件包括连接在所述螺纹杆上的第一齿轮、设置于所述第一齿轮一侧的第二齿轮，以及连接所述第一齿轮和第二齿轮的同步带。
15.作为本发明所述土壤内水溶性污染物诱导迁移排出方法的一种优选方案，其中：在所述螺纹杆同时与多个所述移动套配合，所述螺纹杆上间隔设置有第一螺纹和第二螺纹，所述第一螺纹和第二螺纹的旋向相反，每一个所述第一螺纹或第二螺纹均与一个所述移动套螺纹配合；所述铰接杆组件包括第一铰接杆和第二铰接杆，所述第一铰接杆和第二铰接杆对称设置。
16.作为本发明所述土壤内水溶性污染物诱导迁移排出方法的一种优选方案，其中：所述顶盖的直径大于所述半圆环的直径，所述底板的直径不大于所述半圆环的直径。
17.本发明有益效果为：无需将土全部挖出进行净化，实施过程简单；不存在二次污染，处理范围广泛，土壤净化效果好。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
19.图1为土壤内水溶性污染物诱导迁移排出方法的注水管和冻结吸附装置布置场景示意图。
20.图2为土壤内水溶性污染物诱导迁移排出方法的冻结吸附装置结构图。
21.图3为土壤内水溶性污染物诱导迁移排出方法的冻结吸附装置顶部结构图。
22.图4为土壤内水溶性污染物诱导迁移排出方法的推动件结构示意图。
23.图5为土壤内水溶性污染物诱导迁移排出方法的冻结吸附装置底部结构图。
具体实施方式
24.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
25.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
26.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
27.实施例1
28.参照图1，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种土壤内水溶性污染物诱导迁移排出方法，土壤内水溶性污染物诱导迁移排出方法包括如下步骤：
29.s1、确定土壤净化范围，通过冻结管将边界冻结，其采用的方法是冻结法，冻结法是利用人工制冷技术，使地层中的水结冰，把天然岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水与地下工程的联系，以便在冻结壁的保护下进行井筒或地下工程掘砌施工的特殊施工技术。
30.s2、如图1，在土壤上等距挖洞，在孔洞内间隔插入注水管100和冻结吸附装置200，需要说明的是，相邻注水管100之间的距离为0.5m～1.5m，相邻冻结吸附装置200之间的距离为0.5m～1.5m，图1中，圆形代表注水管100，圆形内带有叉号的代表冻结吸附装置200，注水管100的结构采用现有技术即可。
31.s3、通过所述注水管100向土壤内缓慢注水，通过冻结吸附装置200吸附周围土壤中的液体并进行冻结，此处同样是采用冻结法，需要指出的是，冻结法在实施过程中存在显著的“水分迁移现象”，即水分会向冻结锋面处迁移。因此，本发明利用该现象，将土壤内溶解于水中的污染物向冻结管附近迁移并凝固成冰。然后停止注水管100的注水和冻结吸附装置200的冻结，直至冻结吸附装置200上的冰层溶解，当冰层溶解后，液体中大部分的污染物质会被吸附层202吸附，残留的污染物质会随液体残留在冻结吸附装置200周围。
32.s4、冻融循环5～10次后，拔出冻结吸附装置200进行处理，冻结吸附装置 200包括冻结管201和吸附层202，所述吸附层202环绕在所述冻结管201的四周；对所述冻结吸附装置200进行处理包括更换吸附层202，本实施例中，吸附层202包括活性炭和砂砾。
33.优选的，为了能够更好的达到净化的目的，在冻融循环5～10次并拔出冻结吸附装置200进行处理后，将处理后的冻结吸附装置200重新插入土壤内，重复之前操作1～3次。
34.较佳的，在土壤净化完成后，通过注水管100向土壤内注入适用于植物的营养液。
35.为了验证本发明的有效性，在江苏省镇江市某土壤质量工程中进行以下试验，该试验采用3块试验场地，试验场地面积均为5平方米，场地中含量大流量的可溶性有机和无机污染物。试验季节处于冬季枯水期，无明显的地下水渗流。需要将污染物的浓度降低至20
‰
以下，方可种植有机植被，具体试验数据如表1所示。
36.表1 3块试验场地的具体试验数据
[0037][0038][0039]
参照表1，综合对比，相邻注水管100之间的距离为1m，相邻冻结吸附装置200之间的距离为1m为最优选项，只需循环4次即可达到污染物控制要求，能耗较低，耗时较短。
[0040]
实施例2
[0041]
参照图2～图5，为本发明第二个实施例，其不同于第一个实施例的是：冻结吸附装置200还包括套设在所述冻结管201上的盛放袋203、套设在所述盛放袋203上的移动套204、
带动所述移动套204进行移动的驱动件205、与所述移动套204配合的推动件206，以后设置于所述盛放袋203两端的顶盖207和底板 208。
[0042]
具体的，所述吸附层202设置于所述盛放袋203内，所述推动件206包括设置于所述移动套204侧面的连接杆206a、固定在所述连接杆206a上的半圆环 206c，以及与所述连接杆206a和推动件206铰接的铰接杆组件206b，所述驱动件205包括与所述移动套204螺纹配合的螺纹杆205a、带动所述螺纹杆205a进行转动的驱动电机205b，以及连接两个所述螺纹杆205a的传动件205c，所述驱动电机205b固定在所述顶盖207上。驱动电机205b优选采用伺服电机，本实施例中，盛放袋203采用麻袋。
[0043]
优选的，所述传动件205c包括连接在所述螺纹杆205a上的第一齿轮205c－1、设置于所述第一齿轮205c－1一侧的第二齿轮205c－2，以及连接所述第一齿轮 205c－1和第二齿轮205c－2的同步带205c－3，需要指出的是，第二齿轮205c－2的数量可根据需要设置多个，设置第二齿轮205c－2的主要目的是由于两根螺纹杆 205a的中间设置了冻结管201，同步带205c－3无法直接连接两个第一齿轮205c－1，故通过多设置几个同步带205c－3和几个第二齿轮205c－2的方式，使两个第一齿轮205c－1同步转动，此为现有技术，此处不做赘述。
[0044]
进一步的，在所述螺纹杆205a同时与多个所述移动套204配合，所述螺纹杆205a上间隔设置有第一螺纹a和第二螺纹b，所述第一螺纹a和第二螺纹b 的旋向相反，每一个所述第一螺纹a或第二螺纹b均与一个所述移动套204螺纹配合，所述铰接杆组件206b包括第一铰接杆206b－1和第二铰接杆206b－2，所述第一铰接杆206b－1和第二铰接杆206b－2对称设置。
[0045]
所述顶盖207的直径大于所述半圆环206c的直径，便于遮盖冻结管201周边的土地，防止冻结管201与土壤上方的空气接触，导致冻结效果变差。所述底板208的直径不大于所述半圆环206c的直径，便于将冻结吸附装置200放入提前挖好的孔洞内。
[0046]
在使用时，将活性炭和沙砾装入盛放袋203，将冻结吸附装置200插入孔洞内，打开驱动电机205b，使驱动电机205b不停的正传和反转，实现半圆环 206c的往复移动。需要说明的是，正常情况下，水在0摄氏度时会处于冰水混合状态，水的温度低于0摄氏度时就会完全结冰。而通过半圆环206c不停地再进行往复移动，实际上就是在对水做功，这会改变水体的内能，内能增加，水分子的热运动剧烈程度就会增加，表现为水体温度的上升，使半圆环206c附近的水不容易结冰，附近的水会不断的被迁移过来，与盛放袋203内的吸附层202 接触，也即半圆环206c的往复移动防止了液体还未抵达盛放袋203就已经结冰，致使周围的液体无法继续向盛放袋203进行移动，无法达到净化的效果。
[0047]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。