本實(shí)用新型涉及一種土壤及地下水雙液淺層攪拌原位化學(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)：

土壤及地下水中的揮發(fā)性/半揮發(fā)性的有機(jī)污染是我國(guó)工業(yè)污染場(chǎng)地的主要污染形式之一。淺層污染土壤及地下水的有機(jī)污染普遍存在，異位修復(fù)技術(shù)由于開挖和運(yùn)輸容易造成二次污染，因此，原位修復(fù)技術(shù)逐步得到應(yīng)用。

土壤及地下水的有機(jī)污染目前主要采用物理、化學(xué)及生物或組合技術(shù)，工程修復(fù)中首要解決的問題是如何有效地添加修復(fù)藥劑至土壤及地下水環(huán)境。攪拌和注入/注射是目前修復(fù)藥劑原位投加的主要方式。淺層污染的水文地質(zhì)條件及污染特性為：土質(zhì)以雜填土為主，污染物分布極不均勻，土層組成復(fù)雜，局部含有基礎(chǔ)、建筑垃圾及粘土夾層等。因此，注射及深層攪拌技術(shù)在治理淺層污染領(lǐng)域應(yīng)用受限。

美國(guó)環(huán)境保護(hù)署(EPA)最新的調(diào)查資料顯示，原位化學(xué)氧化(In Situ Chemical Oxidation，ISCO)技術(shù)已被成功應(yīng)用于數(shù)千個(gè)污染場(chǎng)地的修復(fù)，近年來的場(chǎng)地修復(fù)案例中，ISCO技術(shù)約占33％，并且有日益增加的趨勢(shì)，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)。國(guó)內(nèi)近年來也逐步開展了ISCO工程實(shí)踐，該技術(shù)可同時(shí)修復(fù)土壤及地下水中的多種有機(jī)物，處理效果高。

專利號(hào)為US 2008/0174571A1的美國(guó)專利中公開了一種化學(xué)氧化原位注入井修復(fù)技術(shù)，該修復(fù)系統(tǒng)通過注入井向地下注入過氧化氫、臭氧及壓縮空氣氧化修復(fù)污染土壤和地下水。專利號(hào)為ZL201410387735.4(申請(qǐng)公布號(hào)CN104174643A、申請(qǐng)公布日2014年12月3日)的中國(guó)發(fā)明專利公開了“一種有機(jī)污染土壤和地下水原位修復(fù)裝置及修復(fù)方法”，該系統(tǒng)通過PVC井注入過硫酸鹽氧化劑。注射井技術(shù)對(duì)于淺層污染土質(zhì)以雜填土為主的場(chǎng)地，存在滲漏嚴(yán)重，藥劑注射不均勻的缺陷。

專利號(hào)為ZL201510108244.6(申請(qǐng)公布號(hào)CN104624634A、申請(qǐng)公布日2015年5月20日)的發(fā)明專利公開了“一種有機(jī)污染土壤的化學(xué)氧化修復(fù)方法”及申請(qǐng)?zhí)枮?01410831123.X(申請(qǐng)公布號(hào)CN104624629A、申請(qǐng)公布日2015年5月20日)的發(fā)明專利申請(qǐng)公開了“一種采用雙向攪拌注入法修復(fù)有機(jī)物污染場(chǎng)地的方法”等專利技術(shù)，通過鉆桿添加氧化劑和催化劑等藥劑，實(shí)質(zhì)為深層攪拌技術(shù)，對(duì)于淺層污染土壤及地下水存在布孔密度過大、不適宜鉆頭攪拌等缺陷。專利號(hào)為ZL201620630167.0(授權(quán)公告號(hào)CN205762952U、授權(quán)公告日2016年12月7日)的實(shí)用新型專利“一種土壤及地下水原位化學(xué)氧化高壓旋噴注射修復(fù)系統(tǒng)”，提到了高壓旋噴注射系統(tǒng)，適合修復(fù)深層污染，需要樁基機(jī)械作為攪拌機(jī)械，組裝相對(duì)復(fù)雜，不適于淺層土壤及地下水的修復(fù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)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。針對(duì)淺層地下水污染輕度，土水復(fù)合污染或單獨(dú)土壤污染(非飽和及飽和)情形，進(jìn)而提供一種土壤及地下水雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種土壤及地下水雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)系統(tǒng)，包括：一號(hào)配藥站、二號(hào)配藥站、二號(hào)支架、鍍鋅管接頭、一號(hào)支架、第一挖機(jī)、第二挖機(jī)連接桿、回轉(zhuǎn)式攪拌頭和第二挖機(jī)；

所述一號(hào)配藥站包括35％濃度C藥劑罐、一號(hào)閥門、水表、一號(hào)配藥罐、一號(hào)配藥罐清水進(jìn)水管路、二號(hào)閥門、一號(hào)防腐泵、三號(hào)閥門、一號(hào)三通和一號(hào)輸出管路，35％濃度C藥劑罐和一號(hào)配藥罐之間由管路相連通，管路上依次串接有一號(hào)閥門和水表，一號(hào)配藥罐的上部設(shè)有一號(hào)配藥罐清水進(jìn)水管路，二號(hào)閥門的一端與一號(hào)配藥罐的下部相連通，二號(hào)閥門的另一端與一號(hào)防腐泵的入口相連通，三號(hào)閥門的一端與一號(hào)防腐泵的出口相連通，三號(hào)閥門的另一端與一號(hào)三通的第一端相連通，一號(hào)三通的第二端通過管路與一號(hào)配藥罐的上部相連通，一號(hào)三通的第三端與一號(hào)輸出管路的一端相連通，一號(hào)輸出管路的另一端與鍍鋅管接頭相連通，鍍鋅管接頭設(shè)置在一號(hào)支架上；

所述二號(hào)配藥站包括F、N1、N2藥劑混合溶液進(jìn)藥管路、二號(hào)配藥罐清水進(jìn)水管路、二號(hào)配藥罐、四號(hào)閥門、二號(hào)防腐泵、五號(hào)閥門、二號(hào)三通和二號(hào)輸出管路，二號(hào)配藥罐的上部分別設(shè)有F、N1、N2藥劑混合溶液進(jìn)藥管路和二號(hào)配藥罐清水進(jìn)水管路，四號(hào)閥門的一端與二號(hào)配藥罐的下部相連通，四號(hào)閥門的另一端與二號(hào)防腐泵的入口相連通，五號(hào)閥門的一端與二號(hào)防腐泵的出口相連通，五號(hào)閥門的另一端與二號(hào)三通的第一端相連通，二號(hào)三通的第二端通過管路與二號(hào)配藥罐的上部相連通，二號(hào)三通的第三端與二號(hào)輸出管路的一端相連通，二號(hào)輸出管路的另一端與鍍鋅管接頭相連通，鍍鋅管接頭設(shè)置在二號(hào)支架上；

回轉(zhuǎn)式攪拌頭與第二挖機(jī)上的第二挖機(jī)連接桿相連接。

本實(shí)用新型的有益效果是：

一、修復(fù)設(shè)備系統(tǒng)簡(jiǎn)單，安裝快捷，攪拌頭設(shè)計(jì)巧妙，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(jì)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、本實(shí)用新型所采用的雙液藥劑體系設(shè)計(jì)合理、安全，一號(hào)配藥站為強(qiáng)還原劑體系、二號(hào)配藥站為催化劑+緩釋劑+pH調(diào)節(jié)劑溶液體系，一號(hào)配藥站、二號(hào)配藥站設(shè)置有安全距離，兩配藥站均采用循環(huán)回流使得修復(fù)藥劑充分混合均勻。一號(hào)配藥站通過水表對(duì)氧化劑C藥劑用量進(jìn)行精確計(jì)量，而稀釋后的C藥劑用量及催化劑+緩釋劑+pH調(diào)節(jié)劑混合溶液用量則通過配藥罐刻度直接讀取，一號(hào)配藥站、二號(hào)配藥站雙液配置好分別通過各自管路注入修復(fù)區(qū)塊，操作簡(jiǎn)單。

三、回轉(zhuǎn)式淺層攪拌設(shè)備操作可在第一挖機(jī)添加固體藥劑后攪拌一遍后，采用本實(shí)用新型的專業(yè)攪拌頭設(shè)備進(jìn)行復(fù)攪，可有效解決粘土質(zhì)土層采用滾筒式強(qiáng)力攪拌頭容易出現(xiàn)包死鉆頭打滑現(xiàn)場(chǎng)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)的充分混合效果，從而保證反應(yīng)條件。同時(shí)固體藥劑直接通過挖機(jī)添加，避免了存在因鉆頭管路堵塞引發(fā)安全事故的隱患。

四、相對(duì)于深層攪拌、Geoprobe鉆頭高壓注射、高壓旋噴注射，需要鉆機(jī)設(shè)備，安裝調(diào)試相對(duì)繁瑣，且設(shè)備能耗高。本實(shí)用新型采用挖機(jī)+專業(yè)攪拌頭的攪拌設(shè)備及雙液配藥系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)藥劑溶液添加同時(shí)進(jìn)行原位攪拌，反應(yīng)周期短，可解決土壤及地下水的淺層污染問題。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型土壤及地下水雙液淺層攪拌原位化學(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28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為一號(hào)配藥站、2為35％濃度C藥劑罐、3為一號(hào)閥門、4為水表、5為一號(hào)配藥罐、6為一號(hào)配藥罐清水進(jìn)水管路、7為二號(hào)閥門、8為一號(hào)防腐泵、9為三號(hào)閥門、10為一號(hào)三通、11為一號(hào)輸出管路、12為二號(hào)配藥站、13為F、N1、N2藥劑混合溶液進(jìn)藥管路、14為二號(hào)配藥罐清水進(jìn)水管路、15為二號(hào)配藥罐、16為四號(hào)閥門、17為二號(hào)防腐泵、18為五號(hào)閥門、19為二號(hào)三通、20為二號(hào)輸出管路、21為二號(hào)支架、22為鍍鋅管接頭、23為二號(hào)藥劑注入污染地塊、24為一號(hào)支架、25為一號(hào)藥劑注入污染地塊、26為第一挖機(jī)(帶鏟斗)、27為第二挖機(jī)連接桿、28為回轉(zhuǎn)式攪拌頭、29為地下水位線、30為已破碎土壤作業(yè)區(qū)域、31為未破碎土壤作業(yè)區(qū)域、32為第二挖機(jī)、33為雜填土(污染層)、34為粉質(zhì)粘土(污染層)、35為粉細(xì)砂(非污染層)、36為污染土壤及地下水與藥劑混合、41為連接桿、42為主體鋼結(jié)構(gòu)、43為主動(dòng)鏈輪、44為液壓馬達(dá)、45為張緊輪、46為齒耙、47為鏈條、48為耐磨鋼片切削頭、49為被動(dòng)鏈輪、50為攪拌方向。

具體實(shí)施方式

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

如圖1～圖4所示，本實(shí)施例所涉及的一種土壤及地下水雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)系統(tǒng)，包括：一號(hào)配藥站1、二號(hào)配藥站12、二號(hào)支架21、鍍鋅管接頭22、一號(hào)支架24、第一挖機(jī)26、第二挖機(jī)連接桿27、回轉(zhuǎn)式攪拌頭28和第二挖機(jī)32；

所述一號(hào)配藥站1包括35％濃度C藥劑罐2、一號(hào)閥門3、水表4、一號(hào)配藥罐5、一號(hào)配藥罐清水進(jìn)水管路6、二號(hào)閥門7、一號(hào)防腐泵8、三號(hào)閥門9、一號(hào)三通10和一號(hào)輸出管路11，35％濃度C藥劑罐2和一號(hào)配藥罐5之間由管路相連通，管路上依次串接有一號(hào)閥門3和水表4，一號(hào)配藥罐5的上部設(shè)有一號(hào)配藥罐清水進(jìn)水管路6，二號(hào)閥門7的一端與一號(hào)配藥罐5的下部相連通，二號(hào)閥門7的另一端與一號(hào)防腐泵8的入口相連通，三號(hào)閥門9的一端與一號(hào)防腐泵8的出口相連通，三號(hào)閥門9的另一端與一號(hào)三通10的第一端相連通，一號(hào)三通10的第二端通過管路與一號(hào)配藥罐5的上部相連通，一號(hào)三通10的第三端與一號(hào)輸出管路11的一端相連通，一號(hào)輸出管路11的另一端與鍍鋅管接頭22相連通，鍍鋅管接頭22設(shè)置在一號(hào)支架24上；

所述二號(hào)配藥站12包括F、N1、N2藥劑混合溶液進(jìn)藥管路13、二號(hào)配藥罐清水進(jìn)水管路14、二號(hào)配藥罐15、四號(hào)閥門16、二號(hào)防腐泵17、五號(hào)閥門18、二號(hào)三通19和二號(hào)輸出管路20，二號(hào)配藥罐15的上部分別設(shè)有F、N1、N2藥劑混合溶液進(jìn)藥管路13和二號(hào)配藥罐清水進(jìn)水管路14，四號(hào)閥門16的一端與二號(hào)配藥罐15的下部相連通，四號(hào)閥門16的另一端與二號(hào)防腐泵17的入口相連通，五號(hào)閥門18的一端與二號(hào)防腐泵17的出口相連通，五號(hào)閥門18的另一端與二號(hào)三通19的第一端相連通，二號(hào)三通19的第二端通過管路與二號(hào)配藥罐15的上部相連通，二號(hào)三通19的第三端與二號(hào)輸出管路20的一端相連通，二號(hào)輸出管路20的另一端與鍍鋅管接頭22相連通，鍍鋅管接頭22設(shè)置在二號(hào)支架21上；

回轉(zhuǎn)式攪拌頭28與第二挖機(jī)32上的第二挖機(jī)連接桿27相連接。

所述回轉(zhuǎn)式攪拌頭28包括：連接桿41、主體鋼結(jié)構(gòu)42、主動(dòng)鏈輪43、液壓馬達(dá)44、張緊輪45、齒耙46、鏈條47、耐磨鋼片切削頭48和被動(dòng)鏈輪49，所述主體鋼結(jié)構(gòu)42的頂端固定有連接桿41，主體鋼結(jié)構(gòu)42的上端設(shè)置有主動(dòng)鏈輪43，主體鋼結(jié)構(gòu)42的下端設(shè)置有被動(dòng)鏈輪49，主動(dòng)鏈輪43和被動(dòng)鏈輪49之間由鏈條47傳動(dòng)連接，鏈條47上均布有齒耙46，齒耙46上固定有耐磨鋼片切削頭48，液壓馬達(dá)44固定在主體鋼結(jié)構(gòu)42的上部，液壓馬達(dá)44的輸出端與主動(dòng)鏈輪43傳動(dòng)連接，主體鋼結(jié)構(gòu)42上設(shè)有張緊輪45，張緊輪45與鏈條47轉(zhuǎn)動(dòng)連接，連接桿41用于與第二挖機(jī)連接桿27相連接。

所述連接桿41與第二挖機(jī)連接桿27通過鉸銷直接連接。

所述鏈條47上均布有6～12組齒耙46。

所述每組齒耙46上安裝有4～6個(gè)耐磨鋼片切削頭48。

所述一號(hào)配藥罐5和二號(hào)配藥罐15的有效容積均為5m³。

所述第一防腐泵8和第二防腐泵17的流量均為10～15m³/h。

所述第一防腐泵8和第二防腐泵17均為防腐真空泵或離心泵。

使用本實(shí)施例所涉及的一種有機(jī)污染土壤及地下水雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)系統(tǒng)，修復(fù)過程通過以下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟一：場(chǎng)地平整、分區(qū)及測(cè)量放線

土壤/地下水地塊進(jìn)行場(chǎng)地平整，按5m×5m網(wǎng)格精細(xì)化分區(qū)后測(cè)量放線定位，各攪拌分區(qū)依次編號(hào)，分為已破碎土壤攪拌作業(yè)區(qū)域30和未破碎土壤攪拌作業(yè)區(qū)域31。

步驟二：表層破碎篩分、設(shè)置圍堰

第一挖機(jī)26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0.8m高度圍堰，防止原位攪拌過程中藥劑及泥漿外流，待區(qū)塊內(nèi)部攪拌結(jié)束時(shí)，對(duì)圍堰進(jìn)行挖除攪拌處理。

步驟三：淺層攪拌機(jī)械設(shè)備組裝及調(diào)試

第二挖機(jī)連接桿27與回轉(zhuǎn)式攪拌頭28直接連接，構(gòu)成第二挖機(jī)32+回轉(zhuǎn)式攪拌頭28的淺層攪拌成套設(shè)備，通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，回轉(zhuǎn)式攪拌頭可在垂直方向做回轉(zhuǎn)式運(yùn)動(dòng)。挖機(jī)在步驟二所設(shè)置圍堰外圍行駛，在其操作半徑范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)淺層攪拌操作。

優(yōu)選回轉(zhuǎn)式攪拌頭作為粘土為主地層的攪拌作業(yè)。

步驟四：雙液藥劑配置

本實(shí)施例的雙液藥劑組成及配置要求如下，

a)一號(hào)配藥站藥劑溶液配置：優(yōu)選35％濃度的C藥劑(雙氧水)作為入場(chǎng)氧化劑，現(xiàn)場(chǎng)稀釋配置10％～15％的濃度；配置過程記錄，配置每罐(優(yōu)選5方)配藥罐的C藥劑(35％)用量(L)，并計(jì)算所配置5方配藥罐的C藥劑稀釋濃度(％)。

b)二號(hào)配藥站藥劑溶液配置：優(yōu)選七水硫酸亞鐵(F藥劑)、二水檬酸鈉(N1藥劑)及一水檸檬酸(N2藥劑)溶配成混合溶液，配置濃度上限為20％～40％。配置過程記錄，配置每罐(優(yōu)選2方)配藥罐所用的F、N1、N2藥劑的實(shí)際用量(kg)。

現(xiàn)場(chǎng)工程施工中一號(hào)配藥站和二號(hào)配藥站設(shè)置安全距離＞10m。

步驟五：雙液藥劑投加及淺層攪拌作業(yè)

如步驟二所述，第一挖機(jī)26對(duì)所施工區(qū)塊破碎及設(shè)置圍堰后，通過泵送投加二號(hào)配藥站藥劑溶液的同時(shí)，使用第二挖機(jī)32+回轉(zhuǎn)式攪拌頭28組裝的淺層攪拌設(shè)備進(jìn)行攪拌，單個(gè)區(qū)塊攪拌0.5～1.0h，至粘土塊基本打散，開始泵送一號(hào)配藥站藥劑溶液，淺層攪拌設(shè)備繼續(xù)攪拌1.0～1.5h，至充分?jǐn)嚢杈鶆?。每個(gè)區(qū)塊原位攪拌完成后，記錄一號(hào)配藥站、二號(hào)配藥站實(shí)際用量(L)。

攪拌完畢四周用警戒帶標(biāo)識(shí)。

步驟六：表層固化

完成淺層攪拌作業(yè)4～8h后，第一挖機(jī)清洗挖斗后進(jìn)行表層固化施工，固化深度范圍為0～1.5m，固化材料采用普通硅酸鹽防塵水泥+粉狀膨潤(rùn)土，普通硅酸鹽防塵水泥投加量為5％～10％(土壤濕重)，粉狀膨潤(rùn)土投加量為5％～10％(土壤濕重)。

實(shí)施例1

本項(xiàng)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(chǎng)地土壤淺層污染最大深度4m，主要分布有雜填土及粉質(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(duì)/鄰硝基氯化苯等VOCs/SVOCs類有機(jī)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87％采用了本實(shí)用新型的雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)系統(tǒng)。實(shí)踐表明，本實(shí)施例可有效解決淺層土壤污染、淺層地下水輕度有機(jī)污染問題。

系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)：

(1)修復(fù)深度范圍：適用于0～3m、0～4m、1～2m、1～3m、1～4m、2～3m、2～4m諸多淺層污染，人工回填土或原始土層非飽和及飽和區(qū)域情形，最大修復(fù)深度不宜超過4m；

(2)修復(fù)周期短：氧化劑采用C藥劑及緩釋藥劑，SOD值較高，但反應(yīng)周期較短，一輪攪拌不超過2周反應(yīng)時(shí)間，對(duì)土壤及地下水中的苯、氯苯、苯胺、氯苯、對(duì)/鄰硝基等VOCs/SVOCs具有高效性。

(4)機(jī)械施工效率高：本實(shí)施例的單套淺層攪拌設(shè)備處理能力：土壤修復(fù)為400～800m³，地下水修復(fù)為100～200m²，最大修復(fù)深度4m。

本實(shí)施例中，土壤及地下水雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化工藝系統(tǒng)應(yīng)用情況見下表。

表1土壤及地下水雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化工藝系統(tǒng)應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)

注：表中具體應(yīng)用地塊均為土壤/地下水復(fù)合污染，同時(shí)修復(fù)。

以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式，這些具體實(shí)施方式都是基于本實(shí)用新型整體構(gòu)思下的不同實(shí)現(xiàn)方式，而且本實(shí)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(shí)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(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)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)。