一種可代替翻堆的有機污染土壤異位生物修復裝置制造方法
【專利摘要】一種可代替翻堆的有機污染土壤異位生物修復裝置，包括用于堆放生物堆且能夠防止土壤滲濾液往下滲透的防滲透層，防滲透層上方具有布設于生物堆土壤中的軟性曝氣管，軟性曝氣管具有支撐骨架，支撐骨架外包裹有可透氣的織物，軟性曝氣管的尾端伸出堆體外并通過連接管接有三通接頭，三通管接頭的一路連接鼓風機，另一路連接供水管。本土壤修復裝置采用鼓風機向軟性曝氣管鼓風，對生物堆進行全方位曝氣，整體連續(xù)性好，曝氣效果十分理想；軟性曝氣管尾端還連接有供水管，可利用軟性曝氣管對堆體土壤補水，實現(xiàn)一管兩用，無需另外鋪設補水管，降低了成本；使用本裝置處理堆置規(guī)模不大的生物堆時，無需進行翻堆操作即可確保有機污染物的快速、均勻降解。
【專利說明】一種可代替翻堆的有機污染土壤異位生物修復裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種降解土壤有機污染物的裝置，特別是一種可代替翻堆的有機污染土壤異位生物修復裝置，屬于污染土壤修復【技術領域】。
【背景技術】
[0002]土壤是地球表面巖石風化后形成的疏松表層，是地球上動植物賴以生存的基礎，是生命活動不可缺少的重要物質(zhì)。土壤污染是指人類活動中的廢物直接或間接排放到土壤系統(tǒng)，導致土壤中某些有害物質(zhì)超出正常含量，引起土壤成分、結構和功能退化的現(xiàn)象。
[0003]中國土壤污染簡單分為耕地污染、工業(yè)場地污染、礦山污染。隨著工業(yè)化城市化進程加快，城市“退二進三”戰(zhàn)略的實施，搬遷企業(yè)主要包括化工、鋼鐵、有色冶金、機械制造、輕工等行業(yè)企業(yè)。這些企業(yè)廠區(qū)土壤、地下水環(huán)境受工業(yè)活動和“三廢”的污染影響相當嚴重，須在風險評估后對污染土壤進行修復治理達到降低風險，以滿足改變土地利用性質(zhì)的需要。近年來，城市建設開發(fā)市場規(guī)模急劇膨脹，目前城市土地資源日趨緊缺。這些置換出來的工業(yè)用地及有可能被改變土地利用性質(zhì)，變成商業(yè)和居住用地等環(huán)境質(zhì)量要求較高的用地進行開發(fā)建設?？梢?，城市土地資源重新規(guī)劃后工業(yè)用地面臨轉型，污染土壤的治理成為一種緊迫和必須的任務。
[0004]污染土壤的修復技術大致可分為物理、化學和生物三種方法。生物修復方法可分為植物修復、動物修復和微生物修復。作為一種經(jīng)濟高效的土壤修復技術，生物修復技術大量用于有機物污染的土壤修復處理。該技術是二十世紀末美國環(huán)保署推薦使用的治理土壤有機污染物的方法之一。生物法修復污染土壤是利用生物的生命代謝活動減少土壤環(huán)境中的有毒有害物的濃度或使其完全無害化，從而使被污染的土壤環(huán)境能夠部分或完全地恢復到原初狀態(tài)。異位生物修復是將污染土壤挖掘出，置于一定的設備中，通過改善土壤微生態(tài)環(huán)境，提高微生物數(shù)量和活性，利用微生物代謝功能降解土壤有機污染物的技術。
[0005]生物堆處理有機污染土壤屬于土壤異位生物修復技術，是傳統(tǒng)堆肥和生物治理技術的結合，在對污染土壤理化性質(zhì)和微生物數(shù)量研究的基礎上，通過添加一定量的N、P等營養(yǎng)物質(zhì)；調(diào)節(jié)適宜的PH值、水份，并鼓入適量空氣充氧，滿足微生物所需氧氣。與此同時，接種高效微生物菌的菌種，提高微生物數(shù)量和活性。土壤保持定期翻動，使微生物與污染物充分接觸，利用微生物代謝功能降解土壤中有機物。與在自然界中降解相比，生物堆技術可以大大提高土壤中有機物降解速率。
[0006]目前，國內(nèi)對于土壤有機污染物的生物修復技術進行了一系列的研究。但仍未能有可供商業(yè)化應用且成本低廉、操作方便的土壤異位生物修復方法，更未有成熟的可供工業(yè)化應用的設備問世。
[0007]針對上述問題， 申請人:于2012年08月17日申請了實用新型專利“一種用于降解土壤有機污染物的裝置”，專利號:ZL 201220408937.9。其設置有用于堆放土壤的基座，基座內(nèi)縱橫交錯的設置有曝氣管，利用曝氣管對生物堆進行曝氣。使用該裝置進行土壤修復時，為了確保土壤中有機污染物被降解得更快速更均勻，需要定期進行翻堆操作，因此需要投入的人力較大；并且修建基座也需耗費人力物力，增加了修復成本。
實用新型內(nèi)容
[0008]本實用新型要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術不足，提出一種可代替翻堆的有機污染土壤異位生物修復裝置，通過添加結構性物質(zhì)提高生物堆土壤的疏松性以及布設軟性曝氣管改善生物堆體內(nèi)部的通氣性能，改善土壤微生態(tài)環(huán)境；其效果在于中、小規(guī)模生物堆運行時可以免翻堆，并且根據(jù)實際情況需要，也能很方便實施土壤翻堆，操作靈活性強。
[0009]本實用新型為解決上述技術問題提出的技術方案是:一種可代替翻堆的有機污染土壤異位生物修復裝置，包括用于堆放生物堆且能夠防止土壤滲濾液往下滲透的防滲透層，所述防滲透層上方具有布設于生物堆土壤中的軟性曝氣管，所述軟性曝氣管具有支撐骨架，所述支撐骨架外包裹有可透氣的織物，所述軟性曝氣管的尾端伸出堆體外并通過連接管接有三通接頭，三通管接頭的一路連接鼓風機，另一路連接供水管。
[0010]本實用新型技術方案的進一步改進如下:
[0011]1、所述軟性曝氣管的支撐骨架為高強力彈簧硬鋼絲；所述包裹于支撐骨架外的可透氣織物為高強力尼龍紗織物。
[0012]2、所述生物堆的堆體表面鋪設防止有機污染物揮發(fā)的覆蓋膜。
[0013]3、所述生物堆的土壤中混入有經(jīng)破碎的改善土壤結構性的物質(zhì):秸桿和菇渣。
[0014]4、所述軟性曝氣管分為三層，分別置于生物堆體底層、中層和上層。
[0015]5、所述生物堆的高度為1.5m-2m,寬度為3_5米；長度為5m_10m ;所述生物堆堆體底層的軟性曝氣管高出防滲透層0.2m,中層的軟性曝氣管高出防滲透層0.7-0.9m，上層的軟性曝氣管高出防滲透層1.2-1.4m。
[0016]6、生物堆的堆體內(nèi)橫向插入有首尾與大氣相通的兩排主動曝氣管，所述主動曝氣管與軟性曝氣管結構相同，第一排主動曝氣管高出防滲透層0.4-0.5m，第二排主動曝氣管高出防滲透層0.8-1.0m。
[0017]7、本裝置還包括生物堆體外部用于保持土壤濕潤的噴水裝置。
[0018]8、本裝置還包括用于監(jiān)測堆體運行情況的監(jiān)測系統(tǒng)，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括用于監(jiān)測土壤含水量的一號探頭、用于監(jiān)測土壤CO2及O2含量的二號探頭、用于監(jiān)測土壤溫度的三號探頭，所述一號探頭、二號探頭、三號探頭均插入堆體中部土壤中離防滲透層40Cm、90Cm、130cm處，分別用于監(jiān)測堆體不同深度的土壤含水量、土壤CO2及O2含量、土壤溫度。
[0019]9、本裝置還包括作為土壤以及菇渣破碎裝置的微型旋耕松土機、作為秸桿破碎裝置的小型秸桿鍘草機。
[0020]利用本實用新型進行有機污染土壤生物修復時，先將土壤、秸桿、菇渣進行破碎，并加入肥料后按比例混合，堆放于防滲透層上，完成建堆；建堆過程中在堆體內(nèi)不同高度位置布設軟性曝氣管和主動曝氣管；由于軟性曝氣管的尾端通過三通接頭分別連接有鼓風機和供水管，因此可用軟性曝氣管進行被動曝氣和補水；并堆體表面鋪設覆蓋膜，避免生物堆運行過程中的有機污染物揮發(fā)造成的二次污染；建堆完成后在根據(jù)生物堆的運行情況進行主動曝氣和補水，使得生物堆內(nèi)的有機污染物得到快速降解。
[0021]本實用新型的有益效果是:
[0022]首先，本土壤修復裝置采用軟性曝氣管對生物堆土壤進行曝氣，由于軟性曝氣管的特殊結構，其外包裹的被覆材料表面具有密集的小孔，且能夠全方位透氣，整體連續(xù)性好，曝氣效果十分理想；其次，軟性曝氣管尾端還連接有供水管，因此可利用軟性曝氣管對堆體補水，實現(xiàn)一管兩用，無需另外鋪設補水管，降低了成本；然后，軟性曝氣管分層設置于生物堆體內(nèi)，使得曝氣更均勻，并且設置有主動曝氣管，提高曝氣效果；再者，生物堆內(nèi)混合有調(diào)節(jié)土壤結構的秸桿、菇渣，增加了生物堆土壤的疏松度，進一步提高了整體生物堆曝氣效果，供養(yǎng)更加充分，有利于提高微生物代謝活性，從而促進土壤微生物對有機污染物的分解。
[0023]使用本裝置處理堆置規(guī)模不大的生物堆時，無需進行翻堆操作即可確保有機物的快速、均勻降解；若處理規(guī)模較大的生物堆，則可根據(jù)實際情況，將堆體上層和中層的軟性曝氣管移出，后進行翻堆操作，翻堆結束后可再次將軟性曝氣管重新鋪設于生物堆體內(nèi)。由于軟性曝氣管可以彎曲和適當拉伸，移動很方便，只要表面包裹的被覆材料沒有嚴重破損，便可以重復使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]下面結合附圖對本實用新型的作進一步說明。
[0025]圖1是本實用新型實施例結構示意圖。
[0026]圖2是軟性曝氣管的支撐骨架結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]如圖1所示，本實施例可代替翻堆的有機污染土壤異位生物修復裝置，包括用于堆放生物堆8且能夠防止土壤滲濾液往下滲透的防滲透層1，防滲透層I上方具有布設于生物堆土壤中的軟性曝氣管2，如圖2所示，軟性曝氣管2具有支撐骨架3 (由高強力彈簧硬鋼絲制成)，支撐骨架3外包裹有可透氣的高強力尼龍紗織物(圖2中未畫出)，軟性曝氣管2的尾端通過連接管4 (硬質(zhì)的PVC管)伸出堆體外并接有三通接頭5，三通管接頭5的一路連接鼓風機6，另一路連接供水管7，生物堆的堆體表面鋪設防止有機污染物揮發(fā)的覆蓋膜(圖中未畫出)。本例中，防滲透層選用聚乙烯土工膜，軟性曝氣管選用農(nóng)業(yè)灌溉用軟式透水管，覆蓋膜為聚乙烯土工膜。
[0028]本實施例中，生物堆的土壤中混入有經(jīng)破碎、改善土壤結構性的物質(zhì):秸桿和菇渣。秸桿可以提高土壤的疏松度，提高曝氣效果，保證土壤中好氧微生物有優(yōu)良的供氧環(huán)境，菇渣提供大量碳源，也起到一定改善土壤結構的作用，有利于對土壤中的有機污染物進行降解。
[0029]本生物堆的高度為1.5mm，寬度為4米；長度為8m。了達到更好的曝氣效果，本實施例軟性曝氣管2分為三層，分別置于生物堆體底層、中層和上層。生物堆堆體底部的軟性曝氣管高出防滲透層0.2m,中部的軟性曝氣管高出防滲透層0.7m，上部的軟性曝氣管高出防滲透層1.2m。如圖1所示，本實施例的生物堆8的堆體內(nèi)橫向插入有首尾與大氣相通的兩排(每排3根)主動曝氣管，主動曝氣管與軟性曝氣管結構相同，第一排主動曝氣管91高出防滲透層0.5m，第二排主動曝氣管92高出防滲透層0.9m。
[0030]為了檢測生物堆的運行狀態(tài)，本裝置還包括用于監(jiān)測堆體運行情況的監(jiān)測系統(tǒng)(圖中未畫出)，監(jiān)測系統(tǒng)包括用于監(jiān)測土壤含水量的一號探頭、用于監(jiān)測土壤CO2及O2含量的二號探頭、用于監(jiān)測土壤溫度的三號探頭，所述一號探頭、二號探頭、三號探頭均插入堆體中部土壤中高出防滲透層40cm、100cm處，分別用于監(jiān)測堆體不同深度的土壤含水量、土壤CO2及O2含星、土壤溫度。
[0031]實際使用時，首先將土壤和料渣(秸桿和菇渣)分別破碎，然后將破碎后的土壤和料渣(秸桿和菇渣)按照一定比例混合，以便于土壤中的微生物充分與料渣接觸。建堆后每天用鼓風機6向生物堆間歇鼓風共約20小時，以保證生物堆中氧氣含量充裕，以提高土堆中好氧微生物的代謝水平和數(shù)量，促進微生物對土壤有機污染物的分解。每天用灑水裝置向生物堆體表面灑水I次。根據(jù)氣溫狀況每周利用軟性曝氣管對堆體內(nèi)部土壤進行補水，以保持土壤含水量為一定水平。根據(jù)CO2含量數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)變化情況綜合判斷堆體運行進程。
[0032]本實用新型不局限于上述實施例。凡采用等同替換形成的技術方案，均落在本實用新型要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種可代替翻堆的有機污染土壤異位生物修復裝置，包括用于堆放生物堆且能夠防止土壤滲濾液往下滲透的防滲透層，所述防滲透層上方具有布設于生物堆土壤中的軟性曝氣管，所述軟性曝氣管具有支撐骨架，所述支撐骨架外包裹有可透氣的織物，所述軟性曝氣管的尾端伸出堆體外并通過連接管接有三通接頭，三通管接頭的一路連接鼓風機，另一路連接供水管。
2.根據(jù)權利要求1所述可代替翻堆的有機污染土壤異位生物修復裝置，其特征在于:所述軟性曝氣管的支撐骨架為高強力彈簧硬鋼絲；所述包裹于支撐骨架外的可透氣織物為高強力尼龍紗織物。
3.根據(jù)權利要求1所述可代替翻堆的有機污染土壤異位生物修復裝置，其特征在于:所述生物堆的堆體表面鋪設防止有機污染物揮發(fā)的覆蓋膜。
4.根據(jù)權利要求1所述可代替翻堆的有機污染土壤異位生物修復裝置，其特征在于:所述生物堆的土壤中混入有經(jīng)破碎的改善土壤結構性的物質(zhì):秸桿和菇渣。
5.根據(jù)權利要求1所述可代替翻堆的有機污染土壤異位生物修復裝置，其特征在于:所述軟性曝氣管分為三層，分別置于生物堆體底層、中層和上層。
6.根據(jù)權利要求1所述可代替翻堆的有機污染土壤異位生物修復裝置，其特征在于:所述生物堆的高度為1.5m-2m,寬度為3_5米；長度為5m_10m ;所述生物堆堆體底層的軟性曝氣管高出防滲透層0.2m,中層的軟性曝氣管高出防滲透層0.7-0.9m，上層的軟性曝氣管高出防滲透層1.2-1.4m。
7.根據(jù)權利要求1所述可代替翻堆的有機污染土壤異位生物修復裝置，其特征在于:生物堆的堆體內(nèi)橫向插入有首尾與大氣相通的兩排主動曝氣管，所述主動曝氣管與軟性曝氣管結構相同，第一排主動曝氣管高出防滲透層0.4-0.5m，第二排主動曝氣管高出防滲透層 0.8~1.0m0
8.根據(jù)權利要求1所述可代替翻堆的有機污染土壤異位生物修復裝置，其特征在于:本裝置還包括生物堆體外部用于保持土壤濕潤的噴水裝置。
9.根據(jù)權利要求1所述可代替翻堆的有機污染土壤異位生物修復裝置，其特征在于:本裝置還包括用于監(jiān)測堆體運行情況的監(jiān)測系統(tǒng)，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括用于監(jiān)測土壤含水量的一號探頭、用于監(jiān)測土壤CO2及O2含量的二號探頭、用于監(jiān)測土壤溫度的三號探頭，所述一號探頭、二號探頭、三號探頭均插入堆體中部土壤中離防滲透層40cm、90cm、130cm處，分別用于監(jiān)測堆體不同深度的土壤含水量、土壤CO2及O2含量、土壤溫度。
10.根據(jù)權利要求1所述可代替翻堆的有機污染土壤異位生物修復裝置，其特征在于:本裝置還包括作為土壤以及菇渣破碎裝置的微型旋耕松土機、作為秸桿破碎裝置的小型秸桿鍘草機。
【文檔編號】B09C1/10GK203484407SQ201320568574
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權日:2013年9月13日
【發(fā)明者】展漫軍, 張磊, 杭靜, 李婧, 卜現(xiàn)亭 申請人:南京市環(huán)境保護科學研究院