一种土壤修复药剂高压射流注入系统及方法与流程

本发明涉及一种土壤修复药剂高压射流注入系统及方法，属于土壤原位修复技术领域。

背景技术：

污染土壤的修复通常包括异位修复和原位修复两种操作方式。其中，原位修复不需要挖掘和输送土壤，施工简单，成本较低，对环境的扰动较小，是场地治理技术发展的必然趋势。

比较典型的原位修复技术有原位化学氧化修复技术、原位气相抽提技术、原位生物修复技术、原位土壤淋洗技术、原位电磁波频率加热技术、原位玻璃化技术等。有机污染土壤的原位化学氧化修复技术因修复周期短、效果好且成本低廉而广受关注。

成功的原位化学氧化修复技术不仅取决于选取合适的氧化剂，还要配以恰当的药剂投加与分散技术。目前，经济技术可行的药剂投加与分散技术主要包括直压式注射法、注射井法、土壤置换法和高压-旋喷注射法。

直压式注射法，将氧化剂以一定压力（注浆泵提供高压脉冲的压力为0.5~18mpa）通过注射管道（单管注射）注入污染土壤中，因其长度方向上根据土壤污染深度分层设置扩散孔，可使药剂在水平方向上形成药剂层，再纵向渗透迁移扩散，互相交汇扩散后以覆盖整个污染区域，但该方法不适用于地下岩石较多或管路复杂的区域，且氧化剂注射完成后，需拔出注射管道，形成的注射孔用混凝土或膨润土填充，以免引起氧化剂回流富集而影响修复效果。

采用注射井法，选用外筛管固定在土壤层，形成竖井空间，并与抽注管联用，实现原位化学氧化修复技术在低渗透性土壤中的应用。但注射井法需要大量的辅助设施，工艺相对复杂，费用较高。

土壤置换法，将挖出的污染土壤置换以固态的氧化剂，或将污染土壤与氧化剂搅拌混合，回填后形成氧化剂的扩散柱或扩散墙，以完成该地区的污染治理。该法的特殊性决定了土壤置换法，只适用于稳态氧化剂和污染较浅的场地。

高压-旋喷注射法使用钻孔方式代替注射井，利用高压注浆泵注射压力（25~30mpa）灌入药剂，并辅以高压空气射流作用切割掺搅土壤，完成药剂的注入。

但是土壤原位修复技术应用过程均需设备侵入污染土壤，一定程度上破坏土壤结构，耗时耗力，且修复药剂的注入难以保证均匀有效。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术存在的问题，提供一种土壤修复药剂高压射流注入系统及方法，本发明利用“无针注射”技术即在进行药物注射时，不借助针头，使用高压射流原理，使药液形成液体流，穿透皮肤到达皮下的技术设计土壤修复药剂高压射流注入系统，本发明的土壤修复药剂高压射流注入系统可不侵入污染土壤，通过高压可使修复药剂穿透土壤，达到待修复位置；本发明采用注液压力为100~500mpa的调速高压注液泵将土壤修复药剂迅速注入污染土壤，使得土壤修复药剂在污染土壤中弥散分布，起效时间更快，修复效率高。

本发明为解决其技术问题而采用的技术方案是：

一种土壤修复药剂高压射流注入系统，包括依次连通的配药系统、压力供给系统和液流喷射系统，配药系统为配药站1，配药站1的药物出口固定设置有不锈钢快速接头2，不锈钢快速接头2与配药站1的内腔连通；压力供给系统为调速高压注液泵4，调速高压注液泵4的液体进口端通过输液管道ⅰ与不锈钢快速接头2连通，输液管道ⅰ上设置有高压注液泵进口阀门3，调速高压注液泵4的液体出口端设置有与调速高压注液泵4连通的高压注液管6，高压注液管6上设置有高压注液泵出口阀门5，液流喷射系统包括高压喷射管8和高压喷射喷头9，高压注液管6通过高压水接头7与高压喷射管8连通，高压喷射管8的另一端与高压喷射喷头9连通；

进一步地，所述高压喷射喷头9的出口端设置有高压喷射喷板10，高压喷射喷板10上均匀开始有若干个喷射微孔11；

进一步地，所述喷射微孔11的直径为1~100μm；

所述调速高压注液泵4上设置有压力表；

进一步地，所述高压喷射喷头9为微喇型结构；

进一步地，所述调速高压注液泵4的注液压力为100~500mpa。

本发明利用高压水射流原理和“无针注射”技术，经高压和液流喷射系统处理，修复药剂穿透土壤且设备不侵入污染土壤，修复药剂注入均匀有效，处理后的修复药剂注入效率达90%~98%，污染土壤修复率达80%~99%，而且操作方便。

本发明的另一目的是公开一种土壤修复药剂高压射流注入方法，采用土壤修复药剂高压射流注入系统，具体步骤为：

（1）根据土壤污染情况和土壤性质选择土壤修复剂，按土壤修复剂和水的质量比为1:(1~100)的比例将土壤修复剂和水配制成土壤修复药剂，并将土壤修复药剂加入到配药系统的配药站中；

（2）根据土壤污染情况和土壤性质设置调速高压注液泵的注液压力值使土壤修复药剂注入深度为修复深度的50%~100%；

（3）污染土壤注入修复：打开高压注液泵进口阀门、高压注液泵出口阀门，并开启调速高压注液泵，使配药站中的土壤修复药剂通过调速高压注液泵加压加速后从液流喷射系统的喷射微孔喷出形成土壤修复药剂流，土壤修复药剂流穿透污染土壤，对污染土壤进行修复。

进一步地，所述土壤修复剂为一种土壤修复剂或多种复合土壤修复剂；

进一步地，所述步骤（3）污染土壤注入修复次数为1~5次。

本发明的有益效果：

（1）本发明的土壤修复药剂高压射流注入系统利用高压水射流和“无针注射”技术，经高压和液流喷射系统处理，修复药剂穿透土壤且设备不侵入污染土壤，修复药剂注入均匀有效，修复药剂注入效率达90%~98%，污染土壤修复率达80%~99%，而且操作方便；

（2）本发明的土壤修复药剂高压射流注入系统根据污染土壤性质、土壤污染程度以及土壤实际情况等因素设置压力值，保证药剂扩散深度范围内全部覆盖修复区域，适应不同类型不同污染程度的土壤修复，土壤修复针对性更强，适用范围更广；

（3）本发明的土壤修复药剂高压射流注入系统注入的修复药剂以较细的直径高速、直线喷出,其自身的动能，可以使得药物直接进入土壤,液体药物进入土壤后沿土壤颗粒的间隙弥散分布,进入过程对土壤破坏极小,同时药剂分布弥散,利于污染土壤的吸收和反应；

（4）本发明的土壤修复药剂高压射流注入系统设计简单、移动方便，优越于其他如直压式注射、注射井、土壤置换、高压-旋喷注射等技术需要复杂的设计或特殊的设备，如必要的注射井系统或钻机系统。修复成本低于直压式注射、注射井、土壤置换、高压-旋喷注射等技术,可最佳地达到原位体系的修复效率及污染物的去除效果；

（5）本发明的土壤修复药剂高压射流注入系统无需形成注射井和注入孔，不仅节约了建井和钻孔的成本，而且修复后场地不存在pvc井或注射孔等后续待解决的问题，完成药剂注射施工后不用清理现场即可投入土地使用；

（6）本发明的土壤修复药剂高压射流注入系统不侵入污染土壤，不破坏土壤结构，可避免早期设备与土壤接触而引起的设备堵塞。

附图说明

图1为土壤修复药剂高压射流注入系统的结构示意图；

图2为a处放大示意图；

其中：1-配药站、2-不锈钢快速接头、3-高压注液泵进口阀门、4-调速高压注液泵、5-高压注液泵出口阀门、6-高压注液管、7-高压水接头、8-高压喷射管、9-高压喷射喷头、10-高压喷射喷板、11-喷射微孔。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1：如图1所示，一种土壤修复药剂高压射流注入系统，包括依次连通的配药系统、压力供给系统和液流喷射系统，配药系统为配药站1，配药站1的药物出口固定设置有不锈钢快速接头2，不锈钢快速接头2与配药站1的内腔连通；压力供给系统为调速高压注液泵4，调速高压注液泵4的液体进口端通过输液管道ⅰ与不锈钢快速接头2连通，输液管道ⅰ上设置有高压注液泵进口阀门3，调速高压注液泵4的液体出口端设置有与调速高压注液泵4连通的高压注液管6，高压注液管6上设置有高压注液泵出口阀门5，液流喷射系统包括高压喷射管8和高压喷射喷头9，高压注液管6通过高压水接头7与高压喷射管8连通，高压喷射管8的另一端与高压喷射喷头9连通。

实施例2：如图1所示，一种土壤修复药剂高压射流注入系统，包括依次连通的配药系统、压力供给系统和液流喷射系统，配药系统为配药站1，配药站1的药物出口固定设置有不锈钢快速接头2，不锈钢快速接头2与配药站1的内腔连通；压力供给系统为调速高压注液泵4，调速高压注液泵4的液体进口端通过输液管道ⅰ与不锈钢快速接头2连通，输液管道ⅰ上设置有高压注液泵进口阀门3，调速高压注液泵4的液体出口端设置有与调速高压注液泵4连通的高压注液管6，高压注液管6上设置有高压注液泵出口阀门5，液流喷射系统包括高压喷射管8和高压喷射喷头9，高压注液管6通过高压水接头7与高压喷射管8连通，高压喷射管8的另一端与高压喷射喷头9连通；

如图2所示，高压喷射喷头9的出口端设置有高压喷射喷板10，高压喷射喷板10上均匀开始有若干个喷射微孔11；

喷射微孔11的直径为1μm；

调速高压注液泵4上设置有压力表；

高压喷射喷头9为微喇型结构；

调速高压注液泵4的注液压力为100~500mpa；

本发明利用高压水射流原理和“无针注射”技术，经高压和液流喷射系统处理，修复药剂穿透土壤且设备不侵入污染土壤，修复药剂注入均匀有效，处理后的修复药剂注入效率达90%~98%，污染土壤修复率达80%~99%，而且操作方便；

土壤修复药剂高压射流注入方法：

（1）根据土壤污染情况和土壤性质选择土壤修复剂，按土壤修复剂和水的质量比为1:(1~100)的比例将土壤修复剂和水配制成土壤修复药剂，并将土壤修复药剂加入到配药系统的配药站中；

（2）根据土壤污染情况和土壤性质设置调速高压注液泵的注液压力值使土壤修复药剂注入深度为修复深度的50%~100%；

（3）污染土壤注入修复：打开高压注液泵进口阀门、高压注液泵出口阀门，并开启调速高压注液泵，使配药站中的土壤修复药剂通过调速高压注液泵加压加速后从液流喷射系统的喷射微孔喷出形成土壤修复药剂流，土壤修复药剂流穿透污染土壤，对污染土壤进行修复。

土壤修复剂为一种土壤修复剂或多种复合土壤修复剂；

污染土壤注入修复次数为1~5次。

实施例3：本实施例土壤修复药剂高压射流注入系统的结构与实施例2土壤修复药剂高压射流注入系统基本一致，不同之处在于：喷射微孔11的直径为5μm；

土壤修复药剂高压射流注入方法：

（1）按土壤修复剂和水的质量比为1:50的比例将土壤修复剂（土壤修复剂为fenton试剂）和水配制成土壤修复药剂，并将土壤修复药剂加入到配药系统的配药站中；

（2）根据土壤污染情况和土壤性质设置调速高压注液泵的注液压力值为200mpa使土壤修复药剂注入深度为修复深度的100%；

（3）污染土壤注入修复：打开高压注液泵进口阀门、高压注液泵出口阀门，并开启调速高压注液泵，使配药站中的土壤修复药剂通过调速高压注液泵加压加速后从液流喷射系统的喷射微孔喷出形成土壤修复药剂流，土壤修复药剂流穿透污染土壤，对污染土壤进行修复。

污染土壤注入修复次数为2次；

本实施例修复药剂注入效率达95%，污染土壤修复率达98%。

实施例4：本实施例土壤修复药剂高压射流注入系统的结构与实施例2土壤修复药剂高压射流注入系统基本一致，不同之处在于：喷射微孔11的直径为40μm；

土壤修复药剂高压射流注入方法：

（1）按土壤修复剂和水的质量比为1:20的比例将土壤修复剂（土壤修复剂为过硫酸盐）和水配制成土壤修复药剂，并将土壤修复药剂加入到配药系统的配药站中；

（2）根据土壤污染情况和土壤性质设置调速高压注液泵的注液压力值为300mpa使土壤修复药剂注入深度为修复深度的98%；

（3）污染土壤注入修复：打开高压注液泵进口阀门、高压注液泵出口阀门，并开启调速高压注液泵，使配药站中的土壤修复药剂通过调速高压注液泵加压加速后从液流喷射系统的喷射微孔喷出形成土壤修复药剂流，土壤修复药剂流穿透污染土壤，对污染土壤进行修复。

污染土壤注入修复次数为4次；

本实施例修复药剂注入效率达97%，污染土壤修复率达96.5%。

实施例5：本实施例土壤修复药剂高压射流注入系统的结构与实施例2土壤修复药剂高压射流注入系统基本一致，不同之处在于：喷射微孔11的直径为90μm；

土壤修复药剂高压射流注入方法：

（1）按土壤修复剂和水的质量比为1:100的比例将土壤修复剂（土壤修复剂为高锰酸盐）和水配制成土壤修复药剂，并将土壤修复药剂加入到配药系统的配药站中；

（2）根据土壤污染情况和土壤性质设置调速高压注液泵的注液压力值为300mpa使土壤修复药剂注入深度为修复深度的96%；

（3）污染土壤注入修复：打开高压注液泵进口阀门、高压注液泵出口阀门，并开启调速高压注液泵，使配药站中的土壤修复药剂通过调速高压注液泵加压加速后从液流喷射系统的喷射微孔喷出形成土壤修复药剂流，土壤修复药剂流穿透污染土壤，对污染土壤进行修复。

污染土壤注入修复次数为5次；

本实施例修复药剂注入效率达92%，污染土壤修复率达98.5%。

上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。