一种有机污染土壤修复用生物堆装置的制作方法

本实用新型涉及污染土壤修复技术领域，特别涉及一种有机污染土壤修复用生物堆装置。

背景技术：

随着社会和工业发展，土壤及地下水工业和农业污染逐渐严重，土壤结构及生态环境遭到严重破坏，地下水水质恶化，这不仅导致农业生产受到影响，更对人类及生态环境带来巨大威胁，因此土壤修复是当前亟待解决的一项重要任务。我国土壤普遍遭受污染，部分地区土壤污染严重，首要污染为重金属污染、其次为有机物污染。

我国土壤有机污染物的主要种类包括：石油烃类污染物、卤代烃类污染物，农药类污染物、多环芳烃、多氯联苯、二噁英、邻苯二甲酸酯等有机污染物。其中，土壤多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）污染已成为一个普遍问题，PAHs主要来源于煤炭气化、木材保存以及石油制品的生产过程，因其具有致癌性、致畸性、致突变性，美国环保局已把16种PAHs列入优先控制有毒有机污染物黑名单中。截至目前，我国因各种原因关停的焦化企业超过1000家，对这类以PAHs为主要污染场地的修复已引起越来越多人的关注。

目前，对于这类污染场地的修复，主要包括物理、化学及生物修复技术。其中，生物修复技术因其修复成本低、不破坏植物生长所需的土壤环境等优点已成为当前的研究热点。生物堆工艺由于通过机械强制通风（或抽气）为土壤中微生物提供氧气，系统氧气供应充足，易于调控，单个单元处理规模较大，对于处理体积较大的污染土壤，具备一定的优势。但是，国内关于工业规模下采用生物堆技术对焦化类PAHs污染土壤进行修复的研究报道较少。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种有机污染土壤修复用生物堆装置，其实现了工业规模下对焦化类多环芳烃污染土壤进行高效率修复。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种有机污染土壤修复用生物堆装置，其特征在于，包括土壤堆放地基，所述土壤堆放地基由下至上铺设有防渗层、多孔材料层和有机污染土壤堆体；

所述多孔材料层内预设有抽气管，所述抽气管的一端延伸出所述多孔材料层，所述抽气管于位于所述多孔材料层内的一端开设有若干抽气孔，所述抽气管延伸出所述多孔材料层外的一端连通有主管，所述主管通过管道顺次串联连通有气液分离器、抽气泵、尾气净化装置、排气管；

所述有机污染土壤堆体的外表面预铺设有营养液添加管，所述营养液添加管通过管道顺次串联连通有第一水泵、配药罐，所述有机污染土壤堆体内设置有通风管，所述通风管的一端位于有机污染土壤堆体内、另一端位于有机污染土壤堆体外；

所述有机污染土壤堆体的外表面覆盖有防雨层，所述通风管(9)贯穿所述防雨层。

通过采用上述技术方案，开启抽气泵，开始对有机污染土壤堆体进行抽风，实现了污染土壤内的气体流通，即空气通过通气管进入有机污染土壤堆体，携带污染物的空气经过抽风管进入主管，然后经过气液分离器进行气液分离，后经抽气泵进入尾气净化装置将携带污染物的空气进行净化，净化后的空气经排气管排放。同时，开启第一水泵，第一水泵将配药罐内的营养液泵送至营养液添加管，营养液添加管将营养液添加至有机污染土壤堆体上，在抽气泵的作用下，营养液经过抽气管进入主管，然后经过气液分离器进行气液分离后留至气液分离器内，加快了营养液在有机污染土壤堆体上的渗透效率以及对营养液进行换液，提高营养液对有机污染土壤堆体的分解效率。因此，本实用新型提高了有机污染土壤堆体修复效率，实现了工业规模下对焦化类多环芳烃污染土壤进行高效率修复。

本实用新型进一步设置为：所述抽气管为多根，所述抽气管沿主管的径向水平方向设置，多根所述抽气管沿主管的轴向方向顺次排布且多根所述抽气管位于所述主管的同侧。

通过采用上述技术方案，增大抽风面积，增强污染土壤内的气体流通速率，增强营养液的渗透效率，同时可保证营养液的渗透的均匀性，保证有机污染土壤堆体内各部位修复效果的一致性。

本实用新型进一步设置为：所述通风管呈竖直设置。

通过采用上述技术方案，保证抽风顺畅。

本实用新型进一步设置为：所述配药罐和所述气液分离器通过管道相连通，位于所述配药罐和所述气液分离器之间的管道上安装有用于将气液分离器内的水泵送至配药泵内的第二水泵。

通过采用上述技术方案，第二水泵可将气液分离器内的收集水泵送至配药泵内，实现对水资源的重复利用。并且，气液分离器内的收集水可能含有营养液，对营养液实现充分利用，节约资源。

本实用新型进一步设置为：所述有机污染土壤堆体的外围设置有渗滤液收集系统。

通过采用上述技术方案，以便有机污染土壤堆体中原有的水分或后期雨水通过渗滤液收集系统将水分及时收集并排出。

本实用新型进一步设置为：所述渗滤液收集系统包括阻水台和排水槽，所述阻水台和排水槽构成位于有机污染土壤堆体外围的闭合路径，所述排水槽连通有集水池。

通过采用上述技术方案，阻水台将有机污染土壤堆体中原有的水分或后期雨水进行阻隔，被阻隔的水分或雨水进入排水槽，并通过排水槽排出，然后流入集水池中进行收集，最后对收集的水进行净化处理，防止携带污染物的水直接排入外界环境中而导致对土壤产生二次污染的情况发生。

本实用新型进一步设置为：所述防渗层为第一HDPE土工膜。

通过采用上述技术方案，HDPE土工膜全称“高密度聚乙烯膜”，具有优良的耐环境应力开裂性能，抗低温、抗老化、耐腐蚀性能，以及较大的使用温度范围(-60℃至+60℃)和较长的使用寿命 (50年)，可广泛应用于防渗工程。因此，防渗层为第一HDPE土工膜，可实现防渗层的防渗目的。

本实用新型进一步设置为：所述防雨层为第二HDPE土工膜。

通过采用上述技术方案，HDPE土工膜全称“高密度聚乙烯膜”，具有优良的耐环境应力开裂性能，抗低温、抗老化、耐腐蚀性能，以及较大的使用温度范围(-60℃至+60℃)和较长的使用寿命 (50年)，可广泛应用于防渗工程。因此，防雨层为第二HDPE土工膜，可实现防雨层的防雨目的。

本实用新型进一步设置为：位于所述气液分离器和抽气泵之间的管道设置有流量计或/和压力表。

通过采用上述技术方案，流量计用于实时监测经过位于气液分离器和抽气泵之间管道流体的流量，防止由于流体流量过大而导致尾气净化装置对携带污染物的空气的不完全净化。压力表用于实时监测经过位于气液分离器和抽气泵之间管道的压力情况，防止由于压力过大而导致管道的爆炸，预防压力过小而未能及时发现管道的漏气，一旦发生漏气现象，携带污染物的空气会不经过尾气净化装置进行净化而直接进入到空气，发生二次污染。

本实用新型进一步设置为：所述尾气净化装置包括活性炭吸附罐。

通过采用上述技术方案，活性炭吸附罐是利用活性炭固体表面的吸附功能，携带污染物的空气与多孔性吸附剂表面相接触，空气中的污染物被吸附在固体表面上，使污染物与空气分离，净化后的空气排放。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：开启抽气泵，开始对有机污染土壤堆体进行抽风，实现了污染土壤内的气体流通，即空气通过通气管进入有机污染土壤堆体，携带污染物的空气经过抽风管进入主管，然后经过气液分离器进行气液分离，后经抽气泵进入尾气净化装置将携带污染物的空气进行净化，净化后的空气经排气管排放。同时，开启第一水泵，第一水泵将配药罐内的营养液泵送至营养液添加管，营养液添加管将营养液添加至有机污染土壤堆体上，在抽气泵的作用下，营养液经过抽气管进入主管，然后经过气液分离器进行气液分离后留至气液分离器内，加快了营养液在有机污染土壤堆体上的渗透效率以及对营养液进行换液，提高营养液对有机污染土壤堆体的分解效率。因此，本实用新型提高了有机污染土壤堆体修复效率，实现了工业规模下对焦化类多环芳烃污染土壤进行高效率修复。

附图说明

图1是实施例的结构示意图。

图中，1、土壤堆放地基；2、防渗层；3、多孔材料层；4、有机污染土壤堆体；5、防雨层；6、配药罐；7、第一水泵；8、营养液添加管；9、通风管；10、抽气管；11、主管；12、气液分离器；13、流量计；14、压力表；15、抽气泵；16、尾气净化装置；17、排气管；18、第二水泵；19、阻水台；20、排水槽。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例

一种有机污染土壤修复用生物堆装置，如图1所示，包括土壤堆放地基1，土壤堆放地基1由下至上铺设有防渗层2、多孔材料层3和有机污染土壤堆体4，有机污染土壤堆体4的外表面覆盖有防雨层5。具体地，土壤堆放地基1为混凝土堆放地基，防渗层2为第一HDPE土工膜，多孔材料层3为碎石层，防雨层5为第二HDPE土工膜。

多孔材料层3内预设有多根抽气管10，具体抽气管10的数量根据有机污染土壤堆体4的大小而定。抽气管10的一端延伸出所述多孔材料层3，抽气管10位于多孔材料层3内的一端均布有抽气孔（抽气孔在图中未示出），多根抽气管10延伸出多孔材料层3外的一端连通有一根主管11，抽气管10沿主管11的径向水平方向设置，多根抽气管10沿主管11的轴向方向顺次排布且多根抽气管10位于主管11的同侧。主管11通过管道顺次串联连通有气液分离器12、抽气泵15、尾气净化装置16、排气管17。其中，位于气液分离器12和抽气泵15之间的管道安装有流量计13和压力表14，尾气净化装置16设置为活性炭吸附罐。

有机污染土壤堆体4的外表面预铺设有营养液添加管8，营养液添加管8通过管道顺次串联连通有第一水泵7、配药罐6和第二水泵18，第二水泵18通过管道连通于气液分离器12上，有机污染土壤堆体4内设置有通风管9，具体通风管9的数量根据有机污染土壤堆体4的大小而定。通风管9呈竖直设置，通风管9的一端位于有机污染土壤堆体4内、另一端位于有机污染土壤堆体4外，相应地，防雨层5开设有供通风管9穿过的过孔（过孔在图中未示出）。

有机污染土壤堆体4的外围设置有渗滤液收集系统。渗滤液收集系统包括阻水台19和排水槽20，阻水台19和排水槽20构成位于有机污染土壤堆体4外围的闭合路径，排水槽20连通有集水池，其中，集水池开挖于有机污染土壤堆体4的外围且采用非透水混凝土挂抹集水池的内壁。

有机污染土壤堆体4的具体搭建方式如下：在土壤堆放地基1上预铺防渗层2，之后再均匀预铺有五根4米长的抽气管10，相邻抽气管10之间的间隔为0.8米，五根抽气管10连接于主管11上，使用碎石将抽气管10包裹，防止有机污染土壤堆体4的土壤堵塞抽气孔。之后，将有机污染土壤堆体4进行预处理，将大颗粒进行筛分破碎，然后堆建成四棱台形的有机污染土壤堆体4（底面为6米×4米，顶面为3米×1米，高1.5米），有机污染土壤堆体4的外表面铺设营养液添加管8，具体地，营养液添加管8为内径D12mm的PVC软管，之后，在有机污染土壤堆体4的顶面均匀插入三根通风管9，然后铺设防雨层5。

该有机污染土壤堆体修复用生物堆装置的使用原理如下：开启抽气泵15，开始对有机污染土壤堆体4进行抽风，实现了污染土壤内的气体流通，即空气通过通气管进入有机污染土壤堆体4，携带污染物的空气经过抽风管进入主管11，然后经过气液分离器12进行气液分离，后经抽气泵15进入尾气净化装置16将携带污染物的空气进行净化，净化后的空气经排气管17排放。同时，开启第一水泵7，第一水泵7将配药罐6内的营养液泵送至营养液添加管8，营养液添加管8将营养液添加至有机污染土壤堆体4上，在抽气泵15的作用下，营养液经过抽气管10进入主管11，然后经过气液分离器12进行气液分离后留至气液分离器12内，加快了营养液在有机污染土壤堆体4上的渗透效率以及对营养液进行换液，提高营养液对有机污染土壤堆体4的分解效率。每10天采集一次土样，用土钻从有机污染土壤堆体4顶部、侧面随机采集表层（0.5m）和深层（1.0m）土样各3个采样点，将土样相同深度混合均匀后测定其中土壤因子（氨氮、硝态氮、有效磷含量）和PAHs总残留浓度。同时收集排气管17的尾气和多孔材料层3的渗滤液，检测其中PAHs 浓度，避免二次污染。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。