[发明专利]用于原位化学修复土壤的注射装置及其布设系统

说明书

技术领域

本发明属于被污染土壤的修复领域，具体涉及一种用于原位化学氧化/还原修复土壤的装置。

背景技术

近年来，由于产业结构与城市布局的变化与调整，政府主导将部分化工、农药、医药、冶金等污染大户企业纷纷搬迁，在城里城外遗留了一些污染场地和土壤。

一方面，政府考虑到没有处理的污染场地将会对可持续发展造成难以估量的影响，另一方面，由于经济发展过程中对土地的需求日益旺盛，因此政府近年来高度重视对土壤污染的预防和污染土壤修复，以期再次合理利用开发修复后的土壤。

20世纪80年代以来，世界上许多国家特别是发达国家均制定并开展了污染土壤治理与修复计划。美国在20世纪90年代用于污染土壤修复方面的投资有近1000亿美元。污染土壤修复的理论与技术已成为整个环境科学与技术研究的前沿。土壤的修复的过程相当漫长，当前解决土壤污染问题，需要有不同学科的科学家如土壤学、农学、生态学、生物地球化学、海洋科学以及涉及农业、林业、渔业等有关的生产单位和政府决策者的共同努力。

目前，国内的土壤修复尚处于起步阶段，我国土壤污染防治的各项基础性工作进展缓慢，存在土壤环境监督管理体系不健全、法律法规严重缺失、监管监测能力薄弱、土壤污染防治投入不足、土壤治理修复的科技支撑能力较低等问题。土壤修复技术有待规范，存在成本高，效率低，除污不彻底，同时还破坏了土壤结构，修复过程中出现二次污染等问题。

在“寸土寸金”的苏州古城区南面的黄金地带，面积达６００余亩的苏州化工厂原址地块因土壤遭农药污染，土壤中存在着苯、甲苯、石油类等污染物而面临开发难题，已闲置近６年。苏州市领导多次会议提出要治理开发，均因技术不成熟、代价太高而搁浅（据说，三年前地方政府与德国人成立专题组对该地块修复进行研究，历经两年时间，最终报价19亿元人民币，具体方法不得而知）。近日，地方勘探与科研机构又进行采样分析，研究修复土壤方案，分析表明：主要污染物苯、甲苯、石油类分布深（18m深处仍能检测到污染物），污染物在土壤内部的分布情况复杂，土壤以粉质粘土、粉土和粘土为主，水平方向的渗透系数主要处于10E-6~10E-8 cm/s范围内，垂直方向的渗透系数主要处于10E-5~10E-7 cm/s范围内，渗透率较低。

针对以上污染场地的表征结果，结合现有技术中各种土壤修复的技术的适用范围及特点，例如：挖掘、稳定/固化、化学淋洗、气提、热处理、原位化学氧化、原位生物修复等，考虑到：1. 如果全部挖掘十八米深移位处理，工作量太大，而且挖掘时的有机污染挥发，污染周围居民的意见也是施工所要考虑的重点问题；2. 气提法不适用于低渗透性污染土壤，对设备要求较高；最终筛选原位化学氧化作为最优选的修复方法。

原位化学氧化是针对土壤/地下水污染物的性质，在明确表征场地污染特征的基础上，将适宜的氧化剂和相关的试剂注入地下，使其与污染物充分接触、并将污染物氧化成无毒无害的物质。在化学氧化反应过程中，氧化剂从苯、氯苯等有机污染物获得电子被还原成环境中固有的无机物质，苯、氯苯等有机污染物失去电子被氧化成CO2和水。目前原位化学氧化技术已作为成熟技术广泛应用于苯、甲苯、二甲苯、氯苯等挥发性、半挥发性有机污染，多环芳烃、农药、炸药等污染土壤和地下水的原位治理，并在美国、欧洲、澳洲等十几个国家和地区进行成功示范案例，如美国griffith（IN）化工厂、Albert储油库、Florida、Kenten(DE)、Bound Brook汽油站、rock Hill工业用地、south Carolina 空军基地、澳大利亚油气站、以及焦化厂等场地苯、甲苯、乙苯、二甲苯、氯苯、苯酚、有机杀虫剂与除草剂等有机污染土壤的治理。

现有技术中，原位化学氧化修复工程中为了在污染土壤中布设氧化剂注射井，其中一种常用的布设注射井的技术为直推式钻孔技术（Direct push drilling），该技术具有以下缺点：1. 费用高（钻孔费用280元/米），钻孔速度慢（一天只钻三个孔）；2. 钻后维持时间不长，因钻孔时，孔周围土壤呼吸空隙被粘死，水出不来，蓄积到极致后冲破粘结层连泥带水一起垮塌，挤死孔间，最终淤实，注入药剂达不到原钻孔深度，除污不能彻底。