氰化物污染土壤异位淋洗系统的制作方法

本实用新型涉及土壤修复技术领域，特别是涉及一种氰化物污染土壤异位淋洗系统。

背景技术：

土壤污染指人类生产、生活产生的废气、废水、固体废物向土壤系统排放后，当数量超过一定限度时破坏土壤成分结构的平衡、造成土壤功能及其自净能力的损失，乃至危害人体的现象。土壤污染按照污染成分可以划分为无机物污染和有机物污染。无机物污染包括酸、碱、重金属以及砷、硒等非金属化合物造成的污染；有机物污染包括农药、酚类、氰化物、石油、合成洗涤剂等造成的污染。

土壤污染具有如下特征：(1)隐蔽性和滞后性。土壤污染从产生到出现问题通常会滞后较长时间，且需要对土壤样品进行分析化验、农作物的残留检测、对人畜健康状况影响等方式才能确定；(2)累积性和地域性。污染物在土壤中不易迁移，会不断累积超标，因此土壤污染也有较强的地域特点；(3)不可逆转性。难降解污染物进入土壤后难以自然稀释或消失，且土壤生态结构与功能以及生物体受到的危害难以恢复。

土壤修复的方法主要分为物理、化学、植物、微生物等方法。物理修复技术主要包括土壤淋洗、热脱附、蒸气浸提和异地填埋等技术；化学修复技术主要包括固定-稳定化技术、氧化还原、化学改良、表面活性剂清洗和有机质改良等；植物修复技术主要包括植物富集、固定及降解。由于土壤污染面积大，污染物质种类多，污染组合类型复杂等原因，单项修复技术往往难以达到预定修复目标，多种修复技术相结合是以后的发展方向。

国内目前已有的对含氰化物污染土壤修复技术主要包括光照法、植物修复法、生物修复法、直接化学氧化法和焚化法。从经济和环境友好角度考虑，光照法、植物修复法和生物修复法不失为很好的处理方法，但从时效性考虑，上述几种方法处理周期均较长，尤其针对含氰化物土壤，由于氰化物在中酸性环境下会缓慢分解进入大气，且氰化物易溶于水，在土壤中迁移速度快，因此上述三种方法在大规模含氰化物污染土壤的治理工程中不适宜采用。直接化学氧化法和焚化法均具有处理时间短、处理效率高等优点，但焚化法处理成本高，处理后土壤结构破坏严重，不利于土壤综合利用，直接化学氧化法需要进行水土分离，但一般水土分离很困难，且水土分离设备能力有限。

目前已有的原位土壤淋洗是指通过注射井等向土壤施加淋洗剂，使其向下渗透，穿过污染带与污染物结合，最终使其成为可迁移态化合物。该技术需要在原地搭建修复设施，包括清洗液投加系统、土壤下层淋出液收集系统和淋出液处理系统。该技术对于均质、渗透性土壤中污染物具有较高的分离与去除效率。缺点是：可能会污染地下水，无法对去除效果与持续修复时间进行预测，去除效果受制于场地地质情况等。

目前已有的异位土壤淋洗是指把污染土壤挖掘出来，通过筛分去除超大的组分并把土壤分为粗料和细料，再通过水力学方式机械地悬浮或搅动土壤颗粒，土壤颗粒尺寸的最低下限是9.5mm，大于这个尺寸的石砾和粒子才会较易由该方式将污染物从土壤中洗去。当污染土壤中砂粒与砾石含量超过50％时，异位土壤淋洗技术就会十分有效。而对于粘粒、粉粒含量超过30％～50％，或者腐殖质含量较高的污染土壤，异位土壤淋洗技术分离去除效果较差。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种氰化物污染土壤异位淋洗系统，有效改善土壤堆内的渗滤效果，同时保证处理过程中废水可以循环使用，不产生二次污染。

为此，本实用新型的技术方案如下：

一种氰化物污染土壤异位淋洗系统，包括堆土系统、淋洗系统和处理系统，

所述堆土系统包括汇水沟、地面、设置于地面上的防渗底垫、设置于所述防渗底垫上的土壤堆和防水堰；所述地面为坡面，优选坡面的坡度为5～8°；所述汇水沟设置于所述土壤堆底面最低一侧，同时，所述防水堰设置于所述土壤堆的另外三侧；

所述处理系统包括澄清池、解毒容器和沉淀池；所述澄清池与所述汇水沟相通；所述解毒容器内设有搅拌器；所述澄清池与解毒容器通过泵送装置相通；所述泵送装置用于将所述澄清池内的液体泵入解毒容器；所述解毒容器的出水口与所述沉淀池相通；

所述淋洗系统包括高位水槽和喷淋系统；所述高位水槽通过第一泵送装置与所述沉淀池相通；所述第一泵送装置用于将所述沉淀池内的上清液泵入所述高位水槽；所述高位水槽的安装位置高于所述土壤堆的高度；所述喷淋系统包括与所述高位水槽连接的主管I、设置于所述主管I上的多个分支管路I，和所述分支管路I上安装滴淋管构成，所述滴淋管上还设置有滴淋头；所述滴淋管平铺在所述土壤堆的上表面，优选各滴淋管平行设置。更优选，所述滴淋管不仅设置于所述土壤堆的上表面还埋设在所述土壤堆内部。

澄清池、沉淀池可依情况设置多个。

进一步，所述氰化物污染土壤异位淋洗系统还包括沙井渗滤系统；所述沙井渗滤系统包括与所述高位水槽连接的主管II、设置于所述主管II上的多个分支管路II，和垂直埋设在所述土壤堆内的沙井；所述分支管路II的出水口位于所述沙井的正上方；所述沙井为内部填充砂砾、侧壁打孔的管。

进一步，所述土壤堆表面积水位置还设置有沙井，所述沙井为内部填充砂砾、侧壁打孔的管。

进一步，所述防渗底垫为HDPE或PVC防渗膜，优选，所述防渗底垫在HDPE防渗膜或PVC防渗膜之上还依次铺设有粗砂层、麻包片。

优选，所述高位水槽的安装位置能保证供水至所述土壤堆上表面的压力为0.4～0.5MPa。

优选，所述土壤堆的高度为1.5～4m。

与现有的土壤淋洗技术相比，本氰化物污染土壤异位淋洗系统具有如下的特点：

1、筑堆场地内铺设了防渗底垫，可以防止对地下水造成污染；

2、设置了渗透沙井系统，有效地改善了土壤堆的渗透性；

3、设置了高位水槽，保证喷淋强度基本稳定，同时充分利用自流输送，减少了动力消耗；

4、系统中的废水可以循环使用，节约用水。

附图说明

图1为本实用新型提供的氰化物污染土壤异位淋洗系统移去从高位水槽引出管线的结构示意图；

图2为本实用新型提供的氰化物污染土壤异位淋洗系统的结构示意图；

图3为防渗底垫的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行详细描述。

如图1、2所示，一种氰化物污染土壤异位淋洗系统，包括堆土系统、淋洗系统和处理系统，

堆土系统包括汇水沟2、地面、设置于地面上的防渗底垫11、设置于防渗底垫11上的土壤堆1和防水堰7；地面为坡面，优选坡面的坡度为5～8°；汇水沟2设置于土壤堆1底面最低一侧，同时，防水堰7设置于土壤堆1的另外三侧，用于防止从土壤堆内渗出的水从侧面就出进入地下，污染地下水；防渗底垫11为HDPE或PVC防渗膜113，优选，防渗底垫11在HDPE防渗膜或PVC防渗膜之上还依次铺设有粗砂层112、麻包片111；土壤堆1的高度为1.5～4m；如图3所示；

处理系统包括澄清池3、解毒容器4和沉淀池5；澄清池3与汇水沟2相通；解毒容器4内设有搅拌器；澄清池3与解毒容器之间设有泵送装置，泵送装置用于将澄清池3内的液体泵入解毒容器4；解毒容器4的出水口与沉淀池5相通；

淋洗系统包括高位水槽6和喷淋系统9；高位水槽6通过第一泵送装置与沉淀池5相通；第一泵送装置用于将沉淀池内的上清液泵入高位水槽6；高位水槽6的安装位置高于土壤堆1的高度，具体而言，高位水槽6的安装位置能保证供水至所述土壤堆上表面的压力为0.4～0.5MPa；喷淋系统9包括与高位水槽6连接的主管I、设置于主管I上的多个分支管路I，和分支管路I上安装滴淋管构成，滴淋管上还设置有滴淋头；滴淋管平铺在土壤堆的上表面，优选各滴淋管平行设置。更优选，滴淋管不仅设置于土壤堆的上表面还埋设在土壤堆1内部。

优选，土壤堆1表面积水位置还设置有沙井10，沙井10为内部填充砂砾、侧壁打孔的管。

作为本实用新型的一个优选实施方式，氰化物污染土壤异位淋洗系统还包括沙井渗滤系统8；沙井渗滤系统包括与高位水槽6连接的主管II、设置于主管II上的多个分支管路II，和垂直埋设在土壤堆内的沙井10；分支管路II的出水口位于沙井10的正上方；沙井10为内部填充砂砾、侧壁打孔的管。

以下利用工程实例来考察本实用新型的效果：

污染土壤来自天津港“8·12”爆炸事故含氰化物污染土壤，取样分析表明土壤中总氰含量2.42～114.30mg/kg，土壤pH值8.85，水分含量19.3％。

选用该实用新型提供的氰化物污染土壤异位淋洗系统对“8·12”爆炸现场氰化物污染土壤开展了半工业试验。筑堆规模200m³；堆高1.5m；喷淋强度40-60L/m²·h；淋洗周期45天；废水处理规模200m³/d。

半工业试验场地利用“8.12”爆炸事故现场已有的废水处理池改建而成，废水处理池内铺设有双层PVC底垫作为防渗底垫11，可以防止试验过程中的废水渗漏。

沿着水池东侧筑堆，土壤总量约200m³，筑堆高度1.5米，底面为45米×4.5米，斜坡面安息角40°。

沿着土壤堆紧靠水池北墙设置澄清池、澄清池I、和沉淀池，尺寸均为：长20米、宽5米、深0.5米，中间隔断高度0.4米。3个水池内铺设一层防渗底垫。

在南北向正中间位置距离土堆直线距离3米，砌高度2米基底，放置高位水槽6。高位水槽6外形尺寸Φ1.9m×2.6m，蓄水能力约6m³。高位水池架设高度2.5米。

解毒容器选择1台Φ2000mm×2000mm搅拌槽，有效容积为6.28m³，电机功率5.5kw/台。放置在距离高位水槽6三米位置。

高位水槽6出口管路直径65mm，作为主管路，材质为PVC软管，在堆面分成3根支管，管路直径60mm。在3根支管两侧沿堆面布设Φ10mm专用滴淋管。各个滴淋软管平行排列，滴淋软管上每隔10cm设置滴淋头。

在土壤堆的堆面上每2㎡范围设置一个沙井，沙井采用Φ40mmPVC圆管，内壁布设Φ2cm透水孔，两个透水空中心间距4-6cm，沙井中充填砂砾。

滴淋管路布置及各项准备工作完成后就可以开始淋洗。淋洗前应先利用解毒容器和澄清池I配制碱性水，然后采用潜水泵将澄清池I中碱性水输送至高位水槽6，高位水槽6内的水通过PVC主管路自流至土壤堆得堆顶进行淋洗，待堆底开始出水并经汇水沟向澄清池汇集后，定期采取澄清池和堆面出水水样分析，测定其中氰化物浓度。如果浓度较低，则利用澄清池回水循环淋洗，直到回水氰化物浓度达到处理要求后，将澄清池回水输送至搅拌槽中并加入解毒药剂解毒，解毒后废水再自流进入沉淀池内澄清，然后输送至高位水槽。试验过程中澄清池I作为应急水池，也可作为澄清池使用。如此反复淋洗，直到将土壤中氰化物完全洗出。

在淋洗过程中，应根据堆面各处出水情况实时调节管路输送流量，控制好喷淋管出水量，防止堆面积水严重。同时应对堆面形成的径流及时处理，保证淋洗水可以有效渗透，必要时可在土壤堆适当位置设置沙井，促进淋洗水的渗透。

含氰废水解毒在解毒搅拌槽内进行。试验过程中每4h取样分析澄清池中总氰浓度和pH值，若澄清池中回水总氰浓度值较低则无需解毒可循环上堆喷淋，若总氰浓度达到20mg/L以上(试验过程中此指标根据实际情况调整)，则将澄清池中回水输送至解毒槽中，加入一定量配制好的解毒药剂在解毒槽中进行氧化解毒处理，解毒过程中每2h取样分析解毒后废水中总氰含量，根据解毒效果调节输送流量和药剂加入量。解毒后的废水可自流进入沉淀池中澄清，再将澄清后的上清液通过水泵输送至高位水槽上堆喷淋。

土壤淋洗结束后，取最终澄清池和沉淀池中水样分析总氰、有机物、重金属、COD、pH等值，对水样进行最后的解毒处理，保证水样中各污染物含量在国家污水综合排放标准(GB8978-1996)限值以内，达标后的废水最终可以达标排放。

根据最终验收取样结果分析，达到如下修复技术指标：(1)所有取样点总氰含量全部达标，平均值为5.57mg/kg，达到国家建设用地土壤污染风险筛选指导值住宅类用地标准小于9.86mg/kg的限制值；(2)土壤总氰浸出毒性为0.017mg/L，达到国家地下水质量标准(GB14848-93)IV类小于0.1mg/L限值；(3)最终处理后的废水水样中总氰平均值为0.05mg/L,达到国家污水综合排放标准(GB8978-1996)小于0.5mg/L要求；(4)最终废水水样中重金属、COD、pH值都在国家污水综合排放一级标准限制值以内。