本實用新型涉及一種土壤及地下水固相淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)系統(tǒng)，屬于土壤及地下水修復(fù)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

土壤及地下水的重金屬、有機污染是目前典型的兩大類型污染。淺層污染土壤及地下水單獨及復(fù)合污染由于暴露途徑多，在污染場地中普遍存在。原位修復(fù)相對異位修復(fù)技術(shù)具有無二次污染、不占用額外場地的明顯優(yōu)勢。土壤及地下水修復(fù)技術(shù)主要采用物理、化學(xué)及生物技術(shù)，其中化學(xué)或生物修復(fù)工程技術(shù)首要解決的問題就是修復(fù)藥劑如何均勻加入地下環(huán)境。淺層污染土壤及地下水特點為土質(zhì)以雜填土為主，污染物分布極不均勻，尤其局部含有粘土土層的情形下采用注入技術(shù)很難達(dá)到理想的修復(fù)效果，因此，不適合采用注射及深層攪拌技術(shù)，淺層攪拌設(shè)備系統(tǒng)就顯得迫切需要。

現(xiàn)有的修復(fù)藥劑原位投加主要有兩種方式：攪拌和注入/注射，其中原位注入/注射分為：直壓式高壓注射、建井注入、深層攪拌技術(shù)、土壤及地下水高壓旋噴修復(fù)技術(shù)以及其它巖土注漿技術(shù)等?，F(xiàn)有技術(shù)無法單獨解決淺層土壤及地下水原位修復(fù)問題。

原位化學(xué)氧化(In Situ Chemical Oxidation，ISCO)技術(shù)具有可同時處理多種有機污染物，處理效率較高的優(yōu)點，同時，化學(xué)氧化一般不受污染物濃度限制。影響原位化學(xué)氧化技術(shù)的因素包括：氧化劑在土壤及地下水中的擴散、氧化劑類別、氧化劑投加量、污染物類型及濃度等。美國環(huán)境保護(hù)署最新的調(diào)查資料顯示，化學(xué)氧化技術(shù)已被成功應(yīng)用于數(shù)千個污染場地的修復(fù)，近年來的場地修復(fù)案例中，ISCO技術(shù)約占33％，并且有日益增加的趨勢，成為目前發(fā)展最迅速的土壤/地下水主導(dǎo)修復(fù)技術(shù)。

中國專利申請?zhí)枮?01410831123.X的發(fā)明專利(申請公布號為CN104624629A、申請公布日為2015年05月20日)“一種采用雙向攪拌注入法修復(fù)有機物污染場地的方法”，提到了深層攪拌工藝，適合修復(fù)深層污染，需要樁基機械作為攪拌機械，組裝相對復(fù)雜，不適應(yīng)處理淺層土壤及地下水的修復(fù)。

以上修復(fù)技術(shù)應(yīng)用過程需要一系列的原位修復(fù)系統(tǒng)，實現(xiàn)修復(fù)藥劑的投加。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有原位修復(fù)系統(tǒng)的攪拌深度過大、注射井或高壓注射難以保證淺層混合效果的問題。進(jìn)而提供一種土壤及地下水固相淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)系統(tǒng)。

本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種土壤及地下水固相淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)系統(tǒng)，包括：固相藥劑投加單元和淺層攪拌單元，所述固相藥劑投加單元包括叉車、一號挖機和裝藥鏟斗，裝藥鏟斗安裝在一號挖機的支臂前端；所述淺層攪拌單元包括二號挖機、外接挖機連接桿和回轉(zhuǎn)式攪拌頭，所述外接挖機連接桿的一端與二號挖機的支臂前端相連接，外接挖機連接桿的另一端與回轉(zhuǎn)式攪拌頭相連接。

本實用新型的有益效果是：

一、修復(fù)設(shè)備系統(tǒng)簡單，安裝快捷，攪拌頭設(shè)計合理，優(yōu)越于其它如原位加熱、熱解吸或土壤淋洗等技術(shù)需要復(fù)雜設(shè)計或尾氣或廢水處理單元等。修復(fù)成本遠(yuǎn)低于原位加熱、熱解吸等技術(shù)?？勺罴训剡_(dá)到原位體系的修復(fù)效率及污染物的去除效果。

二、回轉(zhuǎn)式淺層攪拌設(shè)備操作

可在一號挖機添加固體藥劑攪拌一遍后，采用本實用新型的回轉(zhuǎn)式攪拌頭進(jìn)行復(fù)攪，可有效解決滾筒式強力攪拌頭容易出現(xiàn)包死鉆頭打滑現(xiàn)場的問題，有助于攪拌過程打散粘土膠結(jié)塊，保證修復(fù)藥劑與污染介質(zhì)的充分混合，從而保證反應(yīng)條件。同時固體藥劑直接通過挖機添加，避免了因鉆頭管路堵塞引發(fā)安全事故的隱患。

三、相對于深層攪拌，如熱空氣吹脫深層攪拌，高壓注射技術(shù)，如Geoprobe鉆頭注射、高壓旋噴注射，需要大型的深層攪拌鉆機設(shè)備，安裝調(diào)試相對繁瑣，且設(shè)備能耗高。本實用新型采用挖機+專業(yè)攪拌頭的攪拌設(shè)備，可直接添加固體藥劑直接進(jìn)行攪拌，藥劑投加比高，可解決土壤及地下水的淺層重度污染問題。

附圖說明

圖1為本實用新型土壤及地下水固相淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)系統(tǒng)的工作原理示意圖。

圖2為回轉(zhuǎn)式攪拌頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為回轉(zhuǎn)式攪拌頭的側(cè)視圖。

圖4為回轉(zhuǎn)式攪拌頭的主視圖

圖中的附圖標(biāo)記，1為叉車，2為袋裝藥劑，3為藥劑拆裝入裝藥鏟斗，4為一號挖機，5為裝藥鏟斗，6為粉狀K藥劑加入，7為粉狀E藥劑加入，8為已破碎土壤攪拌作業(yè)區(qū)域，9為攪拌方向，11為二號挖機外接挖機連接桿，12為未破碎土壤攪拌作業(yè)區(qū)域，13為二號挖機，14為雜填土(污染層)，15為粉質(zhì)粘土(污染層)，16為粉細(xì)砂(非污染層)，17為回轉(zhuǎn)式攪拌頭，18為污染土壤及地下水與藥劑混合，19為地下水位線，21為連接桿，22為主體鋼結(jié)構(gòu)，23為主動鏈輪，24為液壓馬達(dá)，25為張緊輪，26為齒耙，27為鏈條，28為耐磨鋼片切削頭，29為被動鏈輪，30為回轉(zhuǎn)式攪拌頭原位攪拌作業(yè)時的切削回轉(zhuǎn)方向。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：本實施例在以本實用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式，但本實用新型的保護(hù)范圍不限于下述實施例。

如圖1～圖4所示，本實施例所涉及的一種土壤及地下水固相淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)系統(tǒng)，包括：固相藥劑投加單元和淺層攪拌單元，所述固相藥劑投加單元包括叉車1、一號挖機4和裝藥鏟斗5，裝藥鏟斗5安裝在一號挖機4的支臂前端；所述淺層攪拌單元包括二號挖機13、外接挖機連接桿11和回轉(zhuǎn)式攪拌頭17，所述外接挖機連接桿11的一端與二號挖機13的支臂前端相連接，外接挖機連接桿11的另一端與回轉(zhuǎn)式攪拌頭17相連接。

所述回轉(zhuǎn)式攪拌頭17包括：連接桿21、主體鋼結(jié)構(gòu)22、主動鏈輪23、液壓馬達(dá)24、張緊輪25、齒耙26、鏈條27、耐磨鋼片切削頭28和被動鏈輪29，所述主體鋼結(jié)構(gòu)22的頂端固定有連接桿21，主體鋼結(jié)構(gòu)22的上端設(shè)置有主動鏈輪23，主體鋼結(jié)構(gòu)22的下端設(shè)置有被動鏈輪29，主動鏈輪23和被動鏈輪29之間由鏈條27傳動連接，鏈條27上均布有齒耙26，齒耙26上固定有耐磨鋼片切削頭28，液壓馬達(dá)24固定在主體鋼結(jié)構(gòu)22的上部，液壓馬達(dá)24的輸出端與主動鏈輪23傳動連接，主體鋼結(jié)構(gòu)22上設(shè)有張緊輪25，張緊輪25與鏈條27轉(zhuǎn)動連接，連接桿21用于與外接挖機連接桿11相連接。

所述連接桿21與二號挖機外接挖機連接桿11通過鉸銷直接連接。

所述鏈條27上均布有6～12組齒耙26。

所述每組齒耙26上安裝有4～6個耐磨鋼片切削頭28。

使用本實施例的修復(fù)系統(tǒng)，對土壤及地下水實施固相淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)方法的具體過程包括如下步驟：

步驟一：場地平整、分區(qū)及測量放線

土壤及地下水地塊首先進(jìn)行場地平整，按5m×5m網(wǎng)格精細(xì)化分區(qū)后測量放線定位，各攪拌分區(qū)依次編號，分為已破碎土壤攪拌作業(yè)區(qū)域8和未破碎土壤攪拌作業(yè)區(qū)域12。

步驟二：表層破碎篩分、設(shè)置圍堰

一號挖機4用于破碎篩分修復(fù)區(qū)域表層混凝土地面或建筑物基礎(chǔ)，清理篩分表層后，在攪拌分區(qū)四周構(gòu)筑0.5m高度圍堰。

步驟三：淺層攪拌機械設(shè)備組裝及調(diào)試

回轉(zhuǎn)式攪拌頭上的連接桿21與二號挖機外接挖機連接桿11直接連接，構(gòu)成二號挖機+回轉(zhuǎn)式攪拌頭的淺層攪拌成套設(shè)備，通過液壓馬達(dá)驅(qū)動，回轉(zhuǎn)式攪拌頭可在垂直方向做回轉(zhuǎn)式運動。挖機在步驟一所設(shè)置圍堰外圍行駛，在其操作半徑范圍內(nèi)實現(xiàn)淺層攪拌操作。

步驟四：固相藥劑投加

叉車分別輸送袋裝25kg粉狀K藥劑及活化劑E藥劑，上述兩種藥劑人工拆除袋裝包裝后，由一號挖機鏟斗5分別添加至相應(yīng)的修復(fù)分區(qū)中。待K藥劑攪拌看不見白色粉末開始添加E藥劑。

步驟五：淺層攪拌作業(yè)

如步驟四所述，一號挖機分別添加固相的氧化劑及活化劑后，一號挖機4進(jìn)行初攪20～30min后，使用二號挖機+回轉(zhuǎn)式攪拌頭組裝的淺層攪拌設(shè)備對修復(fù)區(qū)域(雜填土14)進(jìn)行攪拌，攪拌對象為位于地下水位線19以下的雜填土(污染層)14和粉質(zhì)粘土(污染層)15飽和層。單個區(qū)塊攪拌1.5～2h，至粘土塊均打散，保證固體藥劑與飽和土壤及地下水充分?jǐn)嚢杈鶆颉嚢柰戤吽闹苡镁鋷?biāo)識。

步驟六：表層固化

完成淺層攪拌作業(yè)2～4h后，一號挖機4清洗挖斗后進(jìn)行表層固化施工，固化處理深度范圍為0～1.5m，固化材料采用抗硫酸鹽防塵水泥+粉狀膨潤土。

實施例1

本項目為南京某化工廠土壤及地下水修復(fù)工程，土壤修復(fù)工程量25.8萬方，地下水修復(fù)工程量17萬平，工期要求150天。本場地土壤淺層污染最大深度4m，主要地層為雜填土及粉質(zhì)粘土層，地下水埋藏淺(約1m左右)且豐富。淺層土壤/地下水中的目標(biāo)污染物為氯苯、苯、對/鄰硝基氯化苯等VOCs/SVOCs類有機物。

為了解決原位化學(xué)氧化修復(fù)工程中的淺層污染難題，該工程中土壤修復(fù)工程量的11％、地下水修復(fù)工程量的8％采用了淺層攪拌原位化學(xué)氧化工藝，其中淺層攪拌工藝中土壤及地下水修復(fù)工程量約13％采用了本實用新型的固相淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)系統(tǒng)。實踐表明，本實用新型可有效解決淺層土壤污染、淺層地下水中度～重度有機污染問題。

本實施例中，土壤及地下水固相淺層攪拌原位化學(xué)氧化工藝應(yīng)用情況見下表。

表1土壤及地下水固相淺層攪拌原位化學(xué)氧化工藝應(yīng)用情況統(tǒng)計

某地塊(N5-1地塊)應(yīng)用本實用新型，采用投加固體氧化劑及固體活化劑，土壤及地下水修復(fù)后均達(dá)到了修復(fù)目標(biāo)。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，這些具體實施方式都是基于本實用新型整體構(gòu)思下的不同實現(xiàn)方式，而且本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。