本實用新型涉及一種土壤及地下水固相淺層攪拌原位化學氧化修復系統(tǒng)，屬于土壤及地下水修復系統(tǒng)技術領域。

背景技術：

土壤及地下水的重金屬、有機污染是目前典型的兩大類型污染。淺層污染土壤及地下水單獨及復合污染由于暴露途徑多，在污染場地中普遍存在。原位修復相對異位修復技術具有無二次污染、不占用額外場地的明顯優(yōu)勢。土壤及地下水修復技術主要采用物理、化學及生物技術，其中化學或生物修復工程技術首要解決的問題就是修復藥劑如何均勻加入地下環(huán)境。淺層污染土壤及地下水特點為土質以雜填土為主，污染物分布極不均勻，尤其局部含有粘土土層的情形下采用注入技術很難達到理想的修復效果，因此，不適合采用注射及深層攪拌技術，淺層攪拌設備系統(tǒng)就顯得迫切需要。

現(xiàn)有的修復藥劑原位投加主要有兩種方式：攪拌和注入/注射，其中原位注入/注射分為：直壓式高壓注射、建井注入、深層攪拌技術、土壤及地下水高壓旋噴修復技術以及其它巖土注漿技術等?，F(xiàn)有技術無法單獨解決淺層土壤及地下水原位修復問題。

原位化學氧化(In Situ Chemical Oxidation，ISCO)技術具有可同時處理多種有機污染物，處理效率較高的優(yōu)點，同時，化學氧化一般不受污染物濃度限制。影響原位化學氧化技術的因素包括：氧化劑在土壤及地下水中的擴散、氧化劑類別、氧化劑投加量、污染物類型及濃度等。美國環(huán)境保護署最新的調查資料顯示，化學氧化技術已被成功應用于數(shù)千個污染場地的修復，近年來的場地修復案例中，ISCO技術約占33％，并且有日益增加的趨勢，成為目前發(fā)展最迅速的土壤/地下水主導修復技術。

中國專利申請?zhí)枮?01410831123.X的發(fā)明專利(申請公布號為CN104624629A、申請公布日為2015年05月20日)“一種采用雙向攪拌注入法修復有機物污染場地的方法”，提到了深層攪拌工藝，適合修復深層污染，需要樁基機械作為攪拌機械，組裝相對復雜，不適應處理淺層土壤及地下水的修復。

以上修復技術應用過程需要一系列的原位修復系統(tǒng)，實現(xiàn)修復藥劑的投加。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有原位修復系統(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。進而提供一種土壤及地下水固相淺層攪拌原位化學氧化修復系統(tǒng)。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種土壤及地下水固相淺層攪拌原位化學氧化修復系統(tǒng)，包括：固相藥劑投加單元和淺層攪拌單元，所述固相藥劑投加單元包括叉車、一號挖機和裝藥鏟斗，裝藥鏟斗安裝在一號挖機的支臂前端；所述淺層攪拌單元包括二號挖機、外接挖機連接桿和回轉式攪拌頭，所述外接挖機連接桿的一端與二號挖機的支臂前端相連接，外接挖機連接桿的另一端與回轉式攪拌頭相連接。

本實用新型的有益效果是：

一、修復設備系統(tǒng)簡單，安裝快捷，攪拌頭設計合理，優(yōu)越于其它如原位加熱、熱解吸或土壤淋洗等技術需要復雜設計或尾氣或廢水處理單元等。修復成本遠低于原位加熱、熱解吸等技術。可最佳地達到原位體系的修復效率及污染物的去除效果。

二、回轉式淺層攪拌設備操作

可在一號挖機添加固體藥劑攪拌一遍后，采用本實用新型的回轉式攪拌頭進行復攪，可有效解決滾筒式強力攪拌頭容易出現(xiàn)包死鉆頭打滑現(xiàn)場的問題，有助于攪拌過程打散粘土膠結塊，保證修復藥劑與污染介質的充分混合，從而保證反應條件。同時固體藥劑直接通過挖機添加，避免了因鉆頭管路堵塞引發(fā)安全事故的隱患。

三、相對于深層攪拌，如熱空氣吹脫深層攪拌，高壓注射技術，如Geoprobe鉆頭注射、高壓旋噴注射，需要大型的深層攪拌鉆機設備，安裝調試相對繁瑣，且設備能耗高。本實用新型采用挖機+專業(yè)攪拌頭的攪拌設備，可直接添加固體藥劑直接進行攪拌，藥劑投加比高，可解決土壤及地下水的淺層重度污染問題。

附圖說明

圖1為本實用新型土壤及地下水固相淺層攪拌原位化學氧化修復系統(tǒng)的工作原理示意圖。

圖2為回轉式攪拌頭的結構示意圖。

圖3為回轉式攪拌頭的側視圖。

圖4為回轉式攪拌頭的主視圖

圖中的附圖標記，1為叉車，2為袋裝藥劑，3為藥劑拆裝入裝藥鏟斗，4為一號挖機，5為裝藥鏟斗，6為粉狀K藥劑加入，7為粉狀E藥劑加入，8為已破碎土壤攪拌作業(yè)區(qū)域，9為攪拌方向，11為二號挖機外接挖機連接桿，12為未破碎土壤攪拌作業(yè)區(qū)域，13為二號挖機，14為雜填土(污染層)，15為粉質粘土(污染層)，16為粉細砂(非污染層)，17為回轉式攪拌頭，18為污染土壤及地下水與藥劑混合，19為地下水位線，21為連接桿，22為主體鋼結構，23為主動鏈輪，24為液壓馬達，25為張緊輪，26為齒耙，27為鏈條，28為耐磨鋼片切削頭，29為被動鏈輪，30為回轉式攪拌頭原位攪拌作業(yè)時的切削回轉方向。

具體實施方式

下面將結合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明：本實施例在以本實用新型技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式，但本實用新型的保護范圍不限于下述實施例。

如圖1～圖4所示，本實施例所涉及的一種土壤及地下水固相淺層攪拌原位化學氧化修復系統(tǒng)，包括：固相藥劑投加單元和淺層攪拌單元，所述固相藥劑投加單元包括叉車1、一號挖機4和裝藥鏟斗5，裝藥鏟斗5安裝在一號挖機4的支臂前端；所述淺層攪拌單元包括二號挖機13、外接挖機連接桿11和回轉式攪拌頭17，所述外接挖機連接桿11的一端與二號挖機13的支臂前端相連接，外接挖機連接桿11的另一端與回轉式攪拌頭17相連接。

所述回轉式攪拌頭17包括：連接桿21、主體鋼結構22、主動鏈輪23、液壓馬達24、張緊輪25、齒耙26、鏈條27、耐磨鋼片切削頭28和被動鏈輪29，所述主體鋼結構22的頂端固定有連接桿21，主體鋼結構22的上端設置有主動鏈輪23，主體鋼結構22的下端設置有被動鏈輪29，主動鏈輪23和被動鏈輪29之間由鏈條27傳動連接，鏈條27上均布有齒耙26，齒耙26上固定有耐磨鋼片切削頭28，液壓馬達24固定在主體鋼結構22的上部，液壓馬達24的輸出端與主動鏈輪23傳動連接，主體鋼結構22上設有張緊輪25，張緊輪25與鏈條27轉動連接，連接桿21用于與外接挖機連接桿11相連接。

所述連接桿21與二號挖機外接挖機連接桿11通過鉸銷直接連接。

所述鏈條27上均布有6～12組齒耙26。

所述每組齒耙26上安裝有4～6個耐磨鋼片切削頭28。

使用本實施例的修復系統(tǒng)，對土壤及地下水實施固相淺層攪拌原位化學氧化修復方法的具體過程包括如下步驟：

步驟一：場地平整、分區(qū)及測量放線

土壤及地下水地塊首先進行場地平整，按5m×5m網(wǎng)格精細化分區(qū)后測量放線定位，各攪拌分區(qū)依次編號，分為已破碎土壤攪拌作業(yè)區(qū)域8和未破碎土壤攪拌作業(yè)區(qū)域12。

步驟二：表層破碎篩分、設置圍堰

一號挖機4用于破碎篩分修復區(qū)域表層混凝土地面或建筑物基礎，清理篩分表層后，在攪拌分區(qū)四周構筑0.5m高度圍堰。

步驟三：淺層攪拌機械設備組裝及調試

回轉式攪拌頭上的連接桿21與二號挖機外接挖機連接桿11直接連接，構成二號挖機+回轉式攪拌頭的淺層攪拌成套設備，通過液壓馬達驅動，回轉式攪拌頭可在垂直方向做回轉式運動。挖機在步驟一所設置圍堰外圍行駛，在其操作半徑范圍內實現(xiàn)淺層攪拌操作。

步驟四：固相藥劑投加

叉車分別輸送袋裝25kg粉狀K藥劑及活化劑E藥劑，上述兩種藥劑人工拆除袋裝包裝后，由一號挖機鏟斗5分別添加至相應的修復分區(qū)中。待K藥劑攪拌看不見白色粉末開始添加E藥劑。

步驟五：淺層攪拌作業(yè)

如步驟四所述，一號挖機分別添加固相的氧化劑及活化劑后，一號挖機4進行初攪20～30min后，使用二號挖機+回轉式攪拌頭組裝的淺層攪拌設備對修復區(qū)域(雜填土14)進行攪拌，攪拌對象為位于地下水位線19以下的雜填土(污染層)14和粉質粘土(污染層)15飽和層。單個區(qū)塊攪拌1.5～2h，至粘土塊均打散，保證固體藥劑與飽和土壤及地下水充分攪拌均勻。攪拌完畢四周用警戒帶標識。

步驟六：表層固化

完成淺層攪拌作業(yè)2～4h后，一號挖機4清洗挖斗后進行表層固化施工，固化處理深度范圍為0～1.5m，固化材料采用抗硫酸鹽防塵水泥+粉狀膨潤土。

實施例1

本項目為南京某化工廠土壤及地下水修復工程，土壤修復工程量25.8萬方，地下水修復工程量17萬平，工期要求150天。本場地土壤淺層污染最大深度4m，主要地層為雜填土及粉質粘土層，地下水埋藏淺(約1m左右)且豐富。淺層土壤/地下水中的目標污染物為氯苯、苯、對/鄰硝基氯化苯等VOCs/SVOCs類有機物。

為了解決原位化學氧化修復工程中的淺層污染難題，該工程中土壤修復工程量的11％、地下水修復工程量的8％采用了淺層攪拌原位化學氧化工藝，其中淺層攪拌工藝中土壤及地下水修復工程量約13％采用了本實用新型的固相淺層攪拌原位化學氧化修復系統(tǒng)。實踐表明，本實用新型可有效解決淺層土壤污染、淺層地下水中度～重度有機污染問題。

本實施例中，土壤及地下水固相淺層攪拌原位化學氧化工藝應用情況見下表。

表1土壤及地下水固相淺層攪拌原位化學氧化工藝應用情況統(tǒng)計

某地塊(N5-1地塊)應用本實用新型，采用投加固體氧化劑及固體活化劑，土壤及地下水修復后均達到了修復目標。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，這些具體實施方式都是基于本實用新型整體構思下的不同實現(xiàn)方式，而且本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。