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土壤修复
目前土壤污染问题日益严重,工业遗留污染问题日益紧迫,造成土壤污染,大气污染,地下水污染,环境污染等,其中以重金属和有机物对土壤的污染危害最大。
当前,已针对受污染的土壤提出了多种修复方法。比较常见土壤修复方法包括:工程治理措施和物理化学修复两大类。工程治理措施主要包括:客土、换土、去表土和深耕翻土等措施;物理化学修复主要包括:固化/稳定化、电动修复、络合淋洗、蒸汽浸提、氧化还原、农业修复、生物修复等。
根据本申请的一个方面,土壤修复系统包括:多个进气钻杆,用于钻入待修复土壤,并向所述待修复土壤通入加热气体;多个气提钻杆,用于钻入所述待修复土壤,并与所述多个进气钻杆交替分布;以及真空泵,与所述多个气提钻杆连通,并用于通过所述多个气提钻杆,从所述待修复土壤中抽取与所述加热气体热交换后挥发的污染气体。
根据一个实施方式,所述多个进气钻杆和所述多个气提钻杆中的每个均具有钻头和中空腔,在所述钻头的外壁上具有与所述中空腔连通的气孔。
根据一个实施方式,土壤修复系统还包括:多个超声波发生器,用于分别置入所述进气钻杆和所述气提钻杆之间的待修复土壤中,以向所述待修复土壤施加超声波振动。
根据一个实施方式,土壤修复系统还包括:密封遮盖部,用于遮盖在所述待修复土壤之上,以密封所述待修复土壤之上的气体。
根据一个实施方式,土壤修复系统还包括:加热气体源,用于通过所述多个进气钻杆向所述待修复土壤输送加热气体。
根据一个实施方式,所述加热气体源通过所述多个进气钻杆向所述待修复土壤输送压强为0.5至3.0mpa、温度为200至400℃的加热气体。
根据一个实施方式,土壤修复系统还包括:温度调节器,与所述加热气体源连通,用于调节所述加热气体源输送的加热气体的温度;以及压强调节器,与所述加热气体源连通,用于调节所述加热气体源输送的加热气体的压强。
根据一个实施方式,土壤修复系统还包括:过滤器,置于所述气提钻杆的气孔处,以阻挡土壤颗粒吸入所述气提钻杆。
根据本申请的另一方面,土壤修复方法包括:在多个第一位置,以预定深度向待修复土壤通入加热气体;以及在多个第二位置,以所述预定深度从所述待修复土壤中抽取与所述加热气体热交换后挥发的污染气体,其中所述多个第一位置与所述多个第二位置交替分布。
根据一个实施方式,土壤修复方法还包括:将多个进气钻杆分别在所述多个第一位置钻入所述待修复土壤所述预定深度;以及将多个气提钻杆分别在所述多个第二位置钻入所述待修复土壤所述预定深度,其中所述多个进气钻杆和所述多个气提钻杆中的每个均具有钻头和中空腔,在所述钻头的外壁上具有与所述中空腔连通的气孔。
根据一个实施方式,土壤修复方法还包括:将多个超声波发生器分别置入所述多个第一位置和所述多个第二位置之间的待修复土壤中。
根据一个实施方式,土壤修复方法还包括:在所述待修复土壤之上遮盖密封遮盖部,以密封所述待修复土壤之上的气体。
根据一个实施方式,在多个第一位置,以预定深度向待修复土壤通入加热气体包括:向所述待修复土壤输送压强为0.5至3.0mpa、温度为200至400℃的加热气体。
根据一个实施方式,土壤修复方法还包括:根据所述待修复土壤的土质和/或污染物的沸点调节向待修复土壤通入的加热气体的温度和压强。
根据一个实施方式,土壤修复方法还包括:对从所述待修复土壤中抽取的与所述加热气体热交换后挥发的污染气体进行过滤。
根据一个实施方式,相邻的所述第一位置与所述第二位置之间的间隔为10cm至5m。
由此,当通过进气钻杆向受污染的土壤中通入加热气体时,土壤中的污染物将与高温气体进行热交换,从而易于从土壤中挥发出来。利用真空泵,可对污染气体进行回收处理,以避免其挥发到大气中造成空气污染。
以下参照附图对本申请的实施方式进行详细描述。应注意,以下描述仅仅是示例性的,而并不旨在限制本申请。此外,在以下描述中,将采用相同的附图标号表示不同附图中的相同或相似的部件。在以下描述的不同实施方式中的不同特征,可彼此结合,以形成本申请范围内的其他实施方式。
图1示出了根据本申请一个实施方式的土壤修复系统的示意图。如图1所示,土壤修复系统100包括多个进气钻杆110、多个气提钻杆120和线中仅示出了一个进气钻杆110和一个气提钻杆120,以作为示意。
进气钻杆110可用于钻入待修复土壤200,并向待修复土壤200通入加热气体。气提钻杆120可用于钻入待修复土壤200,并与进气钻杆110交替分布。
在操作中,可将进气钻杆110和气提钻杆120钻入待修复土壤200适当的深度,例如,钻入的深度可略大于受污染土壤的深度,以达到较好的土壤修复效果。
线连通,并可通过气提钻杆120从待修复土壤200中抽取与加热气体热交换后挥发的污染气体。由此,当通过进气钻杆向受污染的土壤中通入加热气体时,土壤中的污染物将与高温气体进行热交换,从而易于从土壤中挥发出来。利用真空泵,可对污染气体进行回收处理,以避免其挥发到大气中造成空气污染。
根据本申请的一个实施方式,进气钻杆110和气提钻杆120中的每个均具有钻头(图1中所示111和121)和中空腔(图1中虚线),每根钻杆可通过钻头钻入待修复土壤中。在钻头111和121的外壁上均具有与中空腔112和122连通的气孔(图1中未示出),以从钻杆向土壤排放气体或从土壤抽取气体。
本领域技术人员可以理解,每个钻头上可以设置一个或多个气孔。根据一个实施例,每个钻头上可均匀分布有多个气孔,从而达到较好的气提效果。另外,钻头上的气孔可以是任何适当的形状,例如孔洞形或裂缝形。
图2示出了根据另一实施方式的土壤修复系统的示意图。如图2所示,除了进气钻杆110、气提钻杆120和线还包括多个超声波发生器140。为了清楚起见,在图2中仅示出了一个超声波发生器140,以作为示意。为了简要起见,以下将仅描述图2所示的实施方式与图1的不同之处,并将略去其相同之处的详细描述。
超声波发生器140可置入进气钻杆110和气提钻杆120之间的待修复土壤200中,以向待修复土壤200施加超声波振动。由此,在通入加热气体的同时,向待修复土壤施加超声波振动,在超声波发生器的空穴作用下,土壤中的污染物在进行热分解的同时加速了加热气体和污染物的热交换。本领域技术人员可以理解,可利用钻杆或其他任何适当的钻土设备,在进气钻杆和气提钻杆之间向受污染土壤中钻入预定的深度,然后将超声波发生器置于所钻的洞内,以向待修复土壤施加超声波振动。
根据一个实施例,超声波发生器140为防爆型超声波发生器。由于在某些受污染土壤中,主要污染物为易燃物质,因此在土壤修复的操作过程中,有局部甚至大面积起火的可能性。因此,采用防爆型超声波发生器更加有利于设备的安全。
图3示出了根据另一实施方式的土壤修复系统的示意图。如图3所示,除了进气钻杆110、气提钻杆120和线。为了简要起见,以下将仅描述图3所示的实施方式与图1的不同之处,并将略去其相同之处的详细描述。
密封遮盖部150可遮盖在待修复土壤200之上,以密封待修复土壤200之上的气体。由此,可对整个受污染场地进行密封遮盖,从而在负压作用下,从土壤中挥发的污染物不会泄露扩散到大气中。根据一个实施例,密封遮盖部150可以为耐热薄膜、金属板或塑料板。
图4示出了根据另一实施方式的土壤修复系统的示意图。如图4所示,除了进气钻杆110、气提钻杆120和线。为了简要起见,以下将仅描述图4所示的实施方式与图1的不同之处,并将略去其相同之处的详细描述。
加热气体源160与进气钻杆110连通,从而可通过进气钻杆110向待修复土壤200输送加热气体。根据一个实施例,加热气体可以为水蒸气或氮气。
根据一个实施方式,加热气体源可通过进气钻杆110向待修复土壤200输送压强为0.5至3.0mpa、温度为200至400℃的加热气体。加热气体作为热源,又作为压力源,可把土壤层压裂,以便于加热气体与污染物进行充分热交换,汽提出污染物。过热的水蒸气或氮气既可避免汽提过程中正常热损失后凝结成水,又可阻碍污染物在汽提时被溶解到水里而渗漏到更深的地层和地下水中。
根据一个实施方式,土壤修复系统100还可包括温度调节器和压强调节器(未示出)。温度调节器和压强调节器可与加热气体源160连通,以调节加热气体源160输送的加热气体的温度和压强。
根据一个实施方式,土壤修复系统100还可包括过滤器(未示出)。过滤器可置于气提钻杆120的气孔处,以阻挡土壤颗粒吸入气提钻杆120。根据一个实施例,过滤器可以为滤网。
采用本申请提供的土壤修复系统,可对受污染的土壤进行修复处理,尤其适用于主要污染物为经热交换后可挥发的物质(例如,有机物),其处理速度快,污染物去除率高,施工期短,不受场地限制。
图5示出了根据本申请一个实施方式的土壤修复方法的流程图。如图5所示,该方法300包括步骤s310和s320。
在步骤s310中,在多个第一位置,以预定深度向待修复土壤通入加热气体。在步骤s320中,在多个第二位置,以预定深度从待修复土壤中抽取与加热气体热交换后挥发的污染气体。其中,多个第一位置与多个第二位置交替分布。
图6示出了根据另一实施方式的土壤修复方法的流程图。如图6所示,除了步骤s310和s320之外,该方法300’还包括步骤s330和步骤s340。为了简要起见,以下将仅描述图6所示的实施方式与图5的不同之处,并将略去其相同之处的详细描述。
在步骤s330中,将多个进气钻杆分别在多个第一位置钻入待修复土壤预定深度。在步骤s340中,将多个气提钻杆分别在多个第二位置钻入待修复土壤预定深度。其中,多个进气钻杆和多个气提钻杆中的每个均具有钻头和中空腔,在钻头的外壁上具有与中空腔连通的气孔。
根据一个实施方式,该土壤修复方法还包括:将多个超声波发生器分别置入多个第一位置和多个第二位置之间的待修复土壤中。根据一个实施例,超声波发生器可以为防爆型超声波发生器。
根据一个实施方式,该土壤修复方法还包括:在待修复土壤之上遮盖密封遮盖部,以密封待修复土壤之上的气体。根据一个实施例,密封遮盖部可以为耐热薄膜、金属板或塑料板。
根据一个实施方式,上述步骤s310可包括:向待修复土壤输送压强为0.5至3.0mpa、温度为200至400℃的加热气体。
根据一个实施方式,该土壤修复方法还包括:根据待修复土壤的土质和/或污染物的沸点调节向待修复土壤通入的加热气体的温度和压强。例如,如果待修复土壤的土质较硬,则可适当增大通入的加热气体的压强和/或温度;反之,如果待修复土壤的土质较疏松,则可适当减小通入的加热气体的压强和/或温度。另外,如果主要污染物的沸点较高,则可适当增大通入的加热气体的压强和/或温度;反之,如果主要污染物的沸点较低,则可适当减小通入的加热气体的压强和/或温度。如此,既可保证去除污染物的效果,又能够节约能源。
根据一个实施方式,该土壤修复方法还包括:对从待修复土壤中抽取的与加热气体热交换后挥发的污染气体进行过滤。该过滤操作可由设置在气提钻杆钻头的气孔处的过滤器来实现,以阻挡土壤颗粒吸入气提钻杆。
根据一个实施方式,相邻的第一位置与第二位置之间的间隔为10cm至5m。本领域技术人员可以理解,可根据待修复土壤场地的大小、土壤的污染物质及受污染程度以及加热气体的压强及温度等条件在该范围内适当地选择钻入进气钻杆的位置与钻入气提钻杆的位置之间的间隔,从而获得较好的修复效果。
需要注意的是,上述各方法流程图中各步骤的发生顺序仅仅是示例性的。在一些可替代性实施例中,各步骤的执行顺序可以调换,或同时执行。
虽然以上的描述包括很多特定设置和操作,但需要注意的是,这些特定设置和操作仅仅用于说明本申请的一个实施方式。这不应该作为对本申请范围的限制。本领域技术人员可以理解,在不脱离本申请范围和精神的情况下,可对其进行各种修改、增加和替换。因此,本申请的范围应该基于所述权利要求来解释。
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1.环境污染控制:环境污染物的高级氧化去除及转化机制 2.环境计算化学:典型污染物的环境相关物性参数预测及构效关系研究
主要从事海洋生物医药及海洋污染物的微生物修复研究。 (1)海洋微生物中筛选免疫活性物质,用于抗氧化保健品以及抗肿瘤药物的开发。 (2)开展石油烃降解菌的基因组学、转录组以及代谢组和关键酶基因研究,分析其降解石油烃途径。利用分子生物学和生物信息学技术开展与海洋环境污染治理和修复相关的微生物分子数据