一种土壤及地下水固相浅层搅拌原位化学氧化修复系统的制作方法

本实用新型涉及一种土壤及地下水固相浅层搅拌原位化学氧化修复系统，属于土壤及地下水修复系统技术领域。

背景技术：

土壤及地下水的重金属、有机污染是目前典型的两大类型污染。浅层污染土壤及地下水单独及复合污染由于暴露途径多，在污染场地中普遍存在。原位修复相对异位修复技术具有无二次污染、不占用额外场地的明显优势。土壤及地下水修复技术主要采用物理、化学及生物技术，其中化学或生物修复工程技术首要解决的问题就是修复药剂如何均匀加入地下环境。浅层污染土壤及地下水特点为土质以杂填土为主，污染物分布极不均匀，尤其局部含有粘土土层的情形下采用注入技术很难达到理想的修复效果，因此，不适合采用注射及深层搅拌技术，浅层搅拌设备系统就显得迫切需要。

现有的修复药剂原位投加主要有两种方式：搅拌和注入/注射，其中原位注入/注射分为：直压式高压注射、建井注入、深层搅拌技术、土壤及地下水高压旋喷修复技术以及其它岩土注浆技术等。现有技术无法单独解决浅层土壤及地下水原位修复问题。

原位化学氧化(In Situ Chemical Oxidation，ISCO)技术具有可同时处理多种有机污染物，处理效率较高的优点，同时，化学氧化一般不受污染物浓度限制。影响原位化学氧化技术的因素包括：氧化剂在土壤及地下水中的扩散、氧化剂类别、氧化剂投加量、污染物类型及浓度等。美国环境保护署最新的调查资料显示，化学氧化技术已被成功应用于数千个污染场地的修复，近年来的场地修复案例中，ISCO技术约占33％，并且有日益增加的趋势，成为目前发展最迅速的土壤/地下水主导修复技术。

中国专利申请号为201410831123.X的发明专利(申请公布号为CN104624629A、申请公布日为2015年05月20日)“一种采用双向搅拌注入法修复有机物污染场地的方法”，提到了深层搅拌工艺，适合修复深层污染，需要桩基机械作为搅拌机械，组装相对复杂，不适应处理浅层土壤及地下水的修复。

以上修复技术应用过程需要一系列的原位修复系统，实现修复药剂的投加。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有原位修复系统的搅拌深度过大、注射井或高压注射难以保证浅层混合效果的问题。进而提供一种土壤及地下水固相浅层搅拌原位化学氧化修复系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种土壤及地下水固相浅层搅拌原位化学氧化修复系统，包括：固相药剂投加单元和浅层搅拌单元，所述固相药剂投加单元包括叉车、一号挖机和装药铲斗，装药铲斗安装在一号挖机的支臂前端；所述浅层搅拌单元包括二号挖机、外接挖机连接杆和回转式搅拌头，所述外接挖机连接杆的一端与二号挖机的支臂前端相连接，外接挖机连接杆的另一端与回转式搅拌头相连接。

本实用新型的有益效果是：

一、修复设备系统简单，安装快捷，搅拌头设计合理，优越于其它如原位加热、热解吸或土壤淋洗等技术需要复杂设计或尾气或废水处理单元等。修复成本远低于原位加热、热解吸等技术。可最佳地达到原位体系的修复效率及污染物的去除效果。

二、回转式浅层搅拌设备操作

可在一号挖机添加固体药剂搅拌一遍后，采用本实用新型的回转式搅拌头进行复搅，可有效解决滚筒式强力搅拌头容易出现包死钻头打滑现场的问题，有助于搅拌过程打散粘土胶结块，保证修复药剂与污染介质的充分混合，从而保证反应条件。同时固体药剂直接通过挖机添加，避免了因钻头管路堵塞引发安全事故的隐患。

三、相对于深层搅拌，如热空气吹脱深层搅拌，高压注射技术，如Geoprobe钻头注射、高压旋喷注射，需要大型的深层搅拌钻机设备，安装调试相对繁琐，且设备能耗高。本实用新型采用挖机+专业搅拌头的搅拌设备，可直接添加固体药剂直接进行搅拌，药剂投加比高，可解决土壤及地下水的浅层重度污染问题。

附图说明

图1为本实用新型土壤及地下水固相浅层搅拌原位化学氧化修复系统的工作原理示意图。

图2为回转式搅拌头的结构示意图。

图3为回转式搅拌头的侧视图。

图4为回转式搅拌头的主视图

图中的附图标记，1为叉车，2为袋装药剂，3为药剂拆装入装药铲斗，4为一号挖机，5为装药铲斗，6为粉状K药剂加入，7为粉状E药剂加入，8为已破碎土壤搅拌作业区域，9为搅拌方向，11为二号挖机外接挖机连接杆，12为未破碎土壤搅拌作业区域，13为二号挖机，14为杂填土(污染层)，15为粉质粘土(污染层)，16为粉细砂(非污染层)，17为回转式搅拌头，18为污染土壤及地下水与药剂混合，19为地下水位线，21为连接杆，22为主体钢结构，23为主动链轮，24为液压马达，25为张紧轮，26为齿耙，27为链条，28为耐磨钢片切削头，29为被动链轮，30为回转式搅拌头原位搅拌作业时的切削回转方向。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做进一步的详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。

如图1～图4所示，本实施例所涉及的一种土壤及地下水固相浅层搅拌原位化学氧化修复系统，包括：固相药剂投加单元和浅层搅拌单元，所述固相药剂投加单元包括叉车1、一号挖机4和装药铲斗5，装药铲斗5安装在一号挖机4的支臂前端；所述浅层搅拌单元包括二号挖机13、外接挖机连接杆11和回转式搅拌头17，所述外接挖机连接杆11的一端与二号挖机13的支臂前端相连接，外接挖机连接杆11的另一端与回转式搅拌头17相连接。

所述回转式搅拌头17包括：连接杆21、主体钢结构22、主动链轮23、液压马达24、张紧轮25、齿耙26、链条27、耐磨钢片切削头28和被动链轮29，所述主体钢结构22的顶端固定有连接杆21，主体钢结构22的上端设置有主动链轮23，主体钢结构22的下端设置有被动链轮29，主动链轮23和被动链轮29之间由链条27传动连接，链条27上均布有齿耙26，齿耙26上固定有耐磨钢片切削头28，液压马达24固定在主体钢结构22的上部，液压马达24的输出端与主动链轮23传动连接，主体钢结构22上设有张紧轮25，张紧轮25与链条27转动连接，连接杆21用于与外接挖机连接杆11相连接。

所述连接杆21与二号挖机外接挖机连接杆11通过铰销直接连接。

所述链条27上均布有6～12组齿耙26。

所述每组齿耙26上安装有4～6个耐磨钢片切削头28。

使用本实施例的修复系统，对土壤及地下水实施固相浅层搅拌原位化学氧化修复方法的具体过程包括如下步骤：

步骤一：场地平整、分区及测量放线

土壤及地下水地块首先进行场地平整，按5m×5m网格精细化分区后测量放线定位，各搅拌分区依次编号，分为已破碎土壤搅拌作业区域8和未破碎土壤搅拌作业区域12。

步骤二：表层破碎筛分、设置围堰

一号挖机4用于破碎筛分修复区域表层混凝土地面或建筑物基础，清理筛分表层后，在搅拌分区四周构筑0.5m高度围堰。

步骤三：浅层搅拌机械设备组装及调试

回转式搅拌头上的连接杆21与二号挖机外接挖机连接杆11直接连接，构成二号挖机+回转式搅拌头的浅层搅拌成套设备，通过液压马达驱动，回转式搅拌头可在垂直方向做回转式运动。挖机在步骤一所设置围堰外围行驶，在其操作半径范围内实现浅层搅拌操作。

步骤四：固相药剂投加

叉车分别输送袋装25kg粉状K药剂及活化剂E药剂，上述两种药剂人工拆除袋装包装后，由一号挖机铲斗5分别添加至相应的修复分区中。待K药剂搅拌看不见白色粉末开始添加E药剂。

步骤五：浅层搅拌作业

如步骤四所述，一号挖机分别添加固相的氧化剂及活化剂后，一号挖机4进行初搅20～30min后，使用二号挖机+回转式搅拌头组装的浅层搅拌设备对修复区域(杂填土14)进行搅拌，搅拌对象为位于地下水位线19以下的杂填土(污染层)14和粉质粘土(污染层)15饱和层。单个区块搅拌1.5～2h，至粘土块均打散，保证固体药剂与饱和土壤及地下水充分搅拌均匀。搅拌完毕四周用警戒带标识。

步骤六：表层固化

完成浅层搅拌作业2～4h后，一号挖机4清洗挖斗后进行表层固化施工，固化处理深度范围为0～1.5m，固化材料采用抗硫酸盐防尘水泥+粉状膨润土。

实施例1

本项目为南京某化工厂土壤及地下水修复工程，土壤修复工程量25.8万方，地下水修复工程量17万平，工期要求150天。本场地土壤浅层污染最大深度4m，主要地层为杂填土及粉质粘土层，地下水埋藏浅(约1m左右)且丰富。浅层土壤/地下水中的目标污染物为氯苯、苯、对/邻硝基氯化苯等VOCs/SVOCs类有机物。

为了解决原位化学氧化修复工程中的浅层污染难题，该工程中土壤修复工程量的11％、地下水修复工程量的8％采用了浅层搅拌原位化学氧化工艺，其中浅层搅拌工艺中土壤及地下水修复工程量约13％采用了本实用新型的固相浅层搅拌原位化学氧化修复系统。实践表明，本实用新型可有效解决浅层土壤污染、浅层地下水中度～重度有机污染问题。

本实施例中，土壤及地下水固相浅层搅拌原位化学氧化工艺应用情况见下表。

表1土壤及地下水固相浅层搅拌原位化学氧化工艺应用情况统计

某地块(N5-1地块)应用本实用新型，采用投加固体氧化剂及固体活化剂，土壤及地下水修复后均达到了修复目标。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本实用新型整体构思下的不同实现方式，而且本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。