一种重金属污染土壤修复方法和装置
技术领域
本申请涉及土壤修复的领域，尤其是涉及一种重金属污染土壤修复方法和装置。
背景技术
随着科技和社会的发展，人们生活水平提高的同时，人类的活动也对大自然造成了各种污染，其中土壤污染和水污染，是现如今比较严重的两种污染。
土壤污染大致可分为无机污染物和有机污染物两大类。无机污染物主要包括酸、碱、重金属，盐类、放射性元素铯、锶的化合物、含砷、硒、氟的化合物等。有机污染物主要包括有机农药、酚类、氰化物、石油、合成洗涤剂、3，4-苯并芘以及由城市污水、污泥及厩肥带来的有害微生物等。土壤受到污染后，有害物质会以植物为媒介进入到人体中，因此土壤污染不仅会对自然环境产生危害，也会对人体产生危害，因此，必须要对污染的土壤进行修复。
土壤修复是使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术措施，主要利用物理、化学和生物的方法，转移、吸收、降解和转化土壤中的污染物，使其浓度降低到可接受水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质。
现有申请号为CN201711016999.9的中国专利，公开了一种重金属污染土壤修复方法和装置，在被污染土壤原位对被污染土壤进行隔离，形成隔离区，无需转移被污染土壤；采用淋洗剂对隔离出的被污染土壤进行淋洗，定期检测淋出液内重金属的含量，当含量到达设定值后将淋出液从隔离区中抽出，淋洗过程中定期采集土样进行检测，检测合格后停止淋洗，从而将重金属污染土壤在原位进行初步处理和净化；停止淋洗后，对隔离区土壤添加改良剂，在添加改良剂后的土壤上种植修复植物，利用修复植物进行生态修复，以进一步修复净化。
但是，上述专利存在以下缺陷：由于上述专利是利用在隔离区域的上方进行淋洗液喷洒，使得淋洗液向下逐渐渗透到隔离区域中的土壤，从而对受到污染的土壤进行重金属污染物去除；然而，淋洗液在向地下进行渗透的时候，土壤会对淋洗液产生过滤的作用，使得淋洗液中的有效药物成分被截留在土壤上方的位置；从而越向下，淋洗液带入土壤中的有效药物成分越少，淋洗液中的有效药物成分不能均匀地分布在土壤中，影响土壤修复效果。
发明内容
为了使得淋洗液中的有效药物成分均分地分布在土壤体系中，从而提高土壤修复的效果，本申请提供一种重金属污染土壤修复方法和装置。
本申请提供的一种重金属污染土壤修复方法和装置，采用如下的技术方案：
一种重金属污染土壤修复方法，包括以下步骤：
S1：在修复区域外周侧开设基坑，然后在基坑的内侧壁搭设围挡墙，再在围挡墙的相对侧贯穿开设施工通槽；
S2：在基坑位于施工通槽的位置开设贯穿修复区域的放药腔道，放药腔道沿竖直方向排列，并在修复区域内安装抽提井，抽提井远离放药腔道；
S3：在放药腔道中放入固体淋洗药品，向基坑内填入回填土；
S4：向修复区域喷洒初始淋洗液，对修复区域进行淋洗，然后从抽提井中将废旧淋洗液抽出；
S5：定期采集土样进行检测，检测合格后停止淋洗。
通过采取上述技术方案，基坑的设置，为放药腔道和围挡墙的建设提供施工空间；围挡墙的设置主要是对修复区域和其他区域进行隔离，使得有效药品成分主要作用于修复区域，提高修复效果的同时，减少有效药物成分对其他区域中土壤的影响；同时，在本申请中，还设置了放药腔道，而且放药腔道沿竖直方向排列，并在放药腔道中加入了固体淋洗药品；最后利用向修复区域喷散初始淋洗液，使得初始淋洗液在渗入土壤中，初始淋洗液对上层土壤进行淋洗的同时，随着初始淋洗液不断地向下渗入，初始淋洗液接触到固体淋洗药品，从而初始淋洗液对固体淋洗药品进行溶解而形成新的淋洗液，使得不同深度处的土壤都有对应的淋洗液进行作用，有效药品成分可以均匀地分布在土壤的各个位置，使得不同高度的土壤都可以被充分地淋洗，从而本申请可以大大提高修复效果；同时本申请在建设好围挡墙之后，再开设放药腔道，可以减少修复区域土壤的塌陷。
本发明的另一目的在于提供一种重金属污染土壤修复装置，包括设置在修复区域外周侧的围挡墙和设置在修复区域的抽提井，所述围挡墙的相对侧壁间贯穿设置有施工通槽，所述施工通槽沿竖直方向排列，修复区域内开设有放药腔道，所述放药腔道的两端贯穿端与施工通槽相对，修复区域位于所述放药腔道中设置有放药组件，修复区域上方还设置有喷洒件。
通过采取上述技术方案，围挡墙将修复区域和其他区域的土壤进行隔离，同时围挡墙可以对修复区域的土壤进行撑护，减少修复区域土壤的塌陷；施工通槽的设置则是为放药腔道的开设提供了施工空间；放药腔道的设置则是在不同深度的土壤中，为固体淋洗药品提供放置空间，放药组件将固体淋洗药品放入放药腔道中；然后喷洒件只要向修复区域喷洒初始淋洗液，初始淋洗液渗透进入到土壤内后，可以对上层土壤进行淋洗，然后随着初始淋洗液的渗入，初始淋洗液在遇到固体淋洗药品后，即可与固体药品形成新的淋洗液，使得有效药物成分均匀地分布在土壤中，大大提高修复效果；最后利用抽提井将淋洗液从修复区域抽出即可。
本发明的进一步设置为，所述放药组件包括放药管、药包和连索，所述放药管通过穿设在放药腔道中而穿设在修复区域内，所述放药管周壁上贯穿设置有透水孔，所述连索穿设在放药管内，所述药包排列设置在连索上，所述药包位于放药管内。
通过采取上述技术方案，放药管撑护在放药腔道中，为固体淋洗药品提供放置空间的同时，减少了放药腔道的塌陷；从而在透水孔的作用下，初始淋洗液可以渗入到放药管中，并与放置在药包中的固体淋洗药品相遇而形成淋洗液，然后新的淋洗液在通过透水孔进入到下方的土壤；而且在将药包放入到放药管内的过程中，主要将药包塞入到放药管中，然后在放药管的两端拉动连索，使得连索平直穿设在放药管中，即可而将与连索相连的药包均匀地放置在放药管中。
本发明的进一步设置为，所述放药管的外周壁上包裹有土工布，所述土工布的外侧套设有撑护管，所述撑护管周壁上贯穿设置有通水孔。
通过采取上述技术方案，土工布可以减少泥土向放药管中的渗入，减少透水孔的堵塞；撑护管则可以在放药管的周侧形成支撑，从而提高放药管的长期抗压强度。
本发明的进一步设置为，所述药包外周壁上设置有防护网罩。
通过采取上述技术方案，由于在拉动连索的连索的过程中，药包在放药管内侧壁上滑动，因此设置防护网罩，在不影响初始淋洗液与药包中固体淋洗药品的融合的同时，可以减少药包受到的磨损，从而减少固定淋洗药品从药包中的泄漏。
本发明的进一步设置为，所述围挡墙位于施工通槽底端槽壁处设置有第一支杆，所述第一支杆远离施工通槽的一端转动设置有第一导向轮，所述连索绕过第一导向轮后固定在基坑内。
通过采取上述技术方案，第一导向轮可以对连索进行支撑和导向，从而更加顺畅地拉动连索，同时也减少了连索的磨损。
本发明的进一步设置为，基坑位于一侧竖向排列的施工通槽处设置有弧形围桩，所述弧形围桩的周向两端连接在围挡墙侧壁上，所述弧形围桩的周向开口端与施工通槽相对，所述弧形围桩内不填入回填土；所述第一支杆和第一导向轮位于对应放药腔道的下方，所述弧形围桩内设置有拉杆，所述连索靠近弧形围桩的一端固定在拉杆上，所述连索远离弧形围桩的一端轻固定在基坑上。
通过采取上述技术方案，弧形围桩在施工通槽处形成隔离，从而当修复区域中的土壤修复结束后，可以拉动拉杆，在拉杆的拉力作用下，连索经由弧形围桩逐渐离开放药腔道，同时，连索远离拉杆的一端从基坑上解除固定，从而随着连索的拉出，药包也逐渐被带离放药腔道和修复区域，减少固体淋洗药品对健康土壤的影响。
本发明的进一步设置为，基坑位于施工通槽的上方设置有第二支杆，所述第二支杆远离施工通槽的一端转动设置有第二导向轮，所述第一导向轮和第二导向轮沿竖直方向相对。
通过采取上述技术方案，在向上拉动拉杆的时候，连索的端壁也会向上移动，因此连索可以抵住第二导向轮，从而可以提高对连索拉动的顺畅性。
本发明的进一步设置为，所述放药管包括若干放药段管，相邻所述放药段管间设置有连管件。
通过采取上述技术方案，放药管分成放药段管，从而可以分段插入到放药腔道中，放药段管占用的空间更小，从而可以减少基坑的容积，降低施工难度。
本发明的进一步设置为，所述连管件包括设置在放药段管一端的定位插头，所述放药段管的另一端设置有定位插槽，相邻所述放药段管上的定位插头与定位插槽插接，所述连管件还包括螺纹连接在相邻放药段管间的连接螺环，所述放药段管的两端凹陷设置有连接环槽，所述放药段管一端的所述连接环槽轴向长度大于连接螺环的轴向长度，另一端的所述连接环槽轴向长度小于连接螺环的轴向长度，所述连接螺环螺纹连接在两相邻放药段管上的两连接环槽上。
通过采用上述技术方案，在插入一个放药段管后，将新的放药段管上的定位插头插入到已插入的放药段管上的定位插槽中，然后将长连接环槽上的连接螺环朝向短连接环槽转动，使得连接螺环螺纹连接在两个放药段管上的两个连接环槽间，即可实现相邻放药段管之间的连接，从而可以逐步将整个放药管插入到放药腔道中。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.本发明通过设置放药腔道，在不同深度处的土壤中放置固体淋洗药品，然后通过喷洒初始淋洗液，在初始淋洗液对上层土壤进行淋洗后，在初始淋洗液向下渗透而遇到固体淋洗药品后形成新的淋洗液，可以使得淋洗液中的有效药物成分可以均匀地分布在土壤中，从而可以大大提高对土壤的修复效果；
2.本申请的修复装置中，还设置了弧形围桩和拉杆，当修复区域中的土壤修复结束后，可以拉动拉杆，在拉杆的拉力作用下，连索经由弧形围桩逐渐离开放药腔道，药包也逐渐被带离放药腔道和修复区域，可以减少固体淋洗药品对健康土壤的影响。
附图说明
图1是本申请的结构示意图。
图2是用以体现本申请结构的剖视图。
图3是图2中A处的放大图。
图4是图2中B处的放大图。
附图标记说明：1、修复区域；2、基坑；3、围挡墙；31、施工通槽；4、抽提井；5、放药腔道；6、放药组件；61、放药管；611、放药段管；612、连管件；6121、定位插头；6122、定位插槽；6123、连接螺环；6124、连接环槽；613、透水孔；614、土工布；615、撑护管；6151、通水孔；6152、撑护段管；62、药包；621、防护网罩；63、连索；7、喷洒件；71、支架；72、喷淋管；73、压力泵；74、原料箱；8、第一支杆；81、第一导向轮；9、弧形围桩；91、拉杆；92、第二支杆；921、第二导向轮。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。
实施例一：
本申请公开了一种重金属污染土壤修复装置，如图1和图2所示，包括围设在修复区域1外周侧的围挡墙3以及开设在修复区域1的抽提井4，在建设围挡墙3的时候，预先在修复区域1周侧挖设基坑2，围挡墙3呈矩形框形布设在基坑2的内竖直侧壁上，并将修复区域1与四周其他区域的土壤隔离开来；同时，围挡墙3的一相对侧壁间贯穿开设有施工通槽31，施工通槽31沿竖直方向排列有三行，每行施工通槽31沿水平方向排列有三个；同时，修复区域1内开设有放药腔道5，每个放药腔道5与两个相对的施工通槽31对应，因此，本实施例中的放药腔道5呈三排三列穿设在修复区域1中，放药腔道5的两端与施工通槽31相通；修复区域1位于放药腔道5中还设置有放药组件6，而且修复区域1上方还架设有喷洒件7。
如图1和图2所示，修复装置搭设好之后，放药组件6可以将固体淋洗药品放置在放药腔道5中，本实施例中的固体淋洗药品可以为柠檬酸钠粉，而且在本实施例中，最上方的放药腔道5与地表距离五米，三个竖向排列的放药腔道5间隔相同，而且由上向下，放药腔道5中的固体淋洗药品量逐渐减少；在修复过程中，首先利用喷洒件7朝向修复区域1喷洒初始淋洗液，本实施例中的喷洒件7可以为架设在修复区域1上方的支架71、架设在支架71上的喷淋管72以及连接在喷淋管72进水端的压力泵73和原料箱74；启动压力泵73，即可将原料箱74中的初始喷淋液经由喷淋管72朝向修复区域1喷洒，使得初始淋洗液伸入到修复区域1的土壤中；初始淋洗液主要对最上方放药腔道5上方的土壤进行淋洗，然后初始淋洗液逐渐向下渗透，初始淋洗液每次接触到放药腔道5中的固体淋洗药品后，会形成新的淋洗液，然后继续对土壤进行淋洗；在淋洗过程中，不断从抽提井4中将废旧的淋洗液抽出，直至土壤试样的检测符合标准。
如图2和图3所示，在本实施例中，放药组件6包括放药管61、药包62和连索63，在放药腔道5开设好之后，将放药管61插入到放药腔道5中，从而放药管61通过放药腔道5穿设在修复区域1内，而且放药管61周壁上贯穿开设有透水孔613，连索63穿设在放药管61内且两端伸出放药管61，药包62则排列安装在连索63上，固体淋洗药品即放置在药包62内，为了提高药包62放置的稳定性，连索63的两端固定在放药管61两端的基坑2上。穿设放药管61的时候，为了方便对药包62的安装，可以预先将药包62堆放到放药管61中，并且使得连索63的两端分别伸出放药管61的两端，将放药管61穿设在修复区域1内后，在放药管61的两端拉动连索63，使得连索63趋向平直，此时药包62即可随着连索63移动而均匀地布设在放药管61中，然后利用回填土将连索63固定在基坑2的侧壁上即可。
如图3所示，为了减少泥土向放药管61中的渗入，在本实施例中，放药管61的外周壁上包裹有土工布614；而且土工布614的外侧套设有撑护管615，撑护管615周壁上贯穿设置有通水孔6151；在安装放药管61的时候，可以预先将撑护管615插入到放药腔道5中，然后将包裹有土工布614的放药管61插入到撑护管615中，可以提高放药管61的长期抗压强度。
如图3所示，在本实施例中，药包62外周壁上包裹有防护网罩621，从而在拉动连索63而布设药包62的时候，可以减少药包62的磨损，从而减少固体淋洗药品的泄露。
如图3所示，为了方便放药管61和撑护管615的安装，放药管61包括若干个放药段管611，撑护管615也包括若干个撑护段管6152，并且相邻放药段管611间和相邻撑护段管6152间均设置有连管件612。因此，在穿设放药管61或撑护管615的时候，可以一段一段地放入放药段管611或撑护段管6152，然后在安装新的放药段管611或撑护段管6152的时候，利用连管件612加工新的放药段管611或撑护段管6152分别与已插入的放药段管611或撑护段管6152连接，即可逐步将整个放药管61和撑护管615插入到放药腔道5中。
如图3所示，对于撑护管615，连管件612包括一体连接在撑护段管6152一端的定位插头6121，同时撑护段管6152的另一端凹陷开设有定位插槽6122，相邻撑护段管6152上的定位插头6121与定位插槽6122插接；连管件612还包括螺纹连接在相邻撑护段管6152间的连接螺环6123，同时，撑护段管6152的两端均凹陷有连接环槽6124，并且撑护段管6152一端的连接环槽6124轴向长度大于连接螺环6123的轴向长度，另一端的连接环槽6124轴向长度小于连接螺环6123的轴向长度。在穿设撑护段管6152的时候，首先将一个撑护段管6152插入到放药腔道中，同时使得撑护段管6152带有短连接环槽6124的一端朝向施工人员，然后此时的连接螺环6123套在另一未穿设的撑护段管6152的长连接环槽6124上，然后将未穿设的撑护段管6152的长连接环槽6124端与已穿设的撑护段管6152的短连接环槽6124端相对，并使得定位插头6121与定位插槽6122插接，然后转动连接螺环6123，使得连接螺环6123同时螺纹连接在两个撑护段管6152的连接环槽6124上即可。
如图3所示，对于放药管61，连管件612包括一体连接在放药段管611一端的定位插头6121，同时放药段管611的另一端凹陷开设有定位插槽6122，相邻放药段管611上的定位插头6121与定位插槽6122插接；连管件612还包括螺纹连接在相邻放药段管611间的连接螺环6123，同时，放药段管611的两端均凹陷有连接环槽6124，并且放药段管611一端的连接环槽6124轴向长度大于连接螺环6123的轴向长度，另一端的连接环槽6124轴向长度小于连接螺环6123的轴向长度。在穿设放药段管611的时候，首先将一个放药段管611插入到撑护管615中，同时使得放药段管611带有短连接环槽6124的一端朝向施工人员，然后此时的连接螺环6123套在另一未穿设的放药段管611的长连接环槽6124上，然后将未穿设的放药段管611的长连接环槽6124端与已穿设的放药段管611的短连接环槽6124端相对，并使得定位插头6121与定位插槽6122插接，然后转动连接螺环6123，使得连接螺环6123同时螺纹连接在两个放药段管611的连接环槽6124上即可。
如图4所示，为了方便拉动连索63，本实施例中，围挡墙3位于施工通槽31底端槽壁处设置有第一支杆8，第一支杆8远离施工通槽31的一端向下伸入基坑2内，而且第一转杆伸入基坑2内的一端转动设置有第一导向轮81，连索63绕过第一导向轮81后固定在基坑2内。在拉动连索63的时候，连索63搭在第一导向轮81上，然后施工人员向下拉动连索63，便于施工人员的施力，而且可以提高拉动的顺畅性。
如图1和图4所示，围挡墙3的外侧，即基坑2中，安装有弧形围桩9，而且弧形围桩9的周向两端连接在围挡墙3侧壁上，弧形围桩9的周向开口端与竖向排列的施工通槽31相对，弧形围桩9内不填入回填土；同时，弧形围桩9内设置有拉杆91，连索63靠近弧形围桩9的一端固定在拉杆91上，连索63远离弧形围桩9的一端轻固定在基坑2上；并且基坑2位于施工通槽31的上方设置有第二支杆92，第二支杆92远离施工通槽31的一端转动设置有第二导向轮921，第一导向轮81和第二导向轮921沿竖直方向相对。在修复结束后，向上拉动拉杆91，使得连索63抵在第二导向轮921上，从而随着拉动拉杆91，连索63被向上拉动，随着连索63通过弧形围桩9被拉离修复区域1，药包62也被带离修复其余，从而剩余的固体淋洗药品不会对已修复的土壤产生影响。
实施例二：
利用实施例一中的修复装置，本实施例提供了一种重金属污染土壤修复方法，包括以下步骤：
S1：在修复区域1外周侧开设深度为20米的基坑2，然后在基坑2的内侧壁搭设围挡墙3，围挡墙3深度也为20米，再在围挡墙3的相对侧贯穿开设施工通槽31。
S2：在基坑2位于施工通槽31的位置开设贯穿修复区域1的放药腔道5，放药腔道5沿竖直方向排列三行，每行沿水平方向有三个；同时，最上方的放药腔道5距离地表5米，相邻放药腔道5相距5米；然后在修复区域1内安装抽提井4，并使得抽提井4远离放药腔道5。
S3：在放药腔道5中放入固体淋洗药品，具体操作如下：
安装撑护管615：首先将一个撑护段管6152插入到放药腔道5中，同时使得撑护段管6152带有短连接环槽6124的一端朝向施工人员，然后此时的连接螺环6123套在另一未穿设的撑护段管6152的长连接环槽6124上，然后将未穿设的撑护段管6152的长连接环槽6124端与已穿设的撑护段管6152的短连接环槽6124端相对，并使得定位插头6121与定位插槽6122插接，然后转动连接螺环6123，使得连接螺环6123同时螺纹连接在两个撑护段管6152的连接环槽6124上即可；
安装放药管61：首先将一个放药段管611插入到撑护管615中，同时使得放药段管611带有短连接环槽6124的一端朝向施工人员，并且将连索63的一端穿过此放药段管611，并将连索63的端壁固定在此放药段管611的长连接环槽6124一侧。此时的连接螺环6123套在另一未穿设的放药段管611的长连接环槽6124上，然后将未穿设的放药段管611的长连接环槽6124端与已穿设的放药段管611的短连接环槽6124端相对，并使得定位插头6121与定位插槽6122插接，然后转动连接螺环6123，使得连接螺环6123同时螺纹连接在两个放药段管611的连接环槽6124上，此过程中，逐步将药包62塞入放药段管611中，并在连接放药段管611的时候，在放药段管611的外周壁逐渐包裹上土工布614；
导向轮安装：在基坑2的侧壁上安装好第一导向轮81和第二导向轮921；
药包62安置：在放药管61两端，将连索63搭在第一导向轮81上，向下拉动连索63，使得连索63处于绷直趋势，然后将连索63的一端塞入到基坑2的土层中；
弧形围桩9安装：在远离连索63塞入基坑2土层内一端的基坑2中放置弧形围桩9，使得弧形围桩9的周向两端抵在围挡墙3上，且弧形围桩9的开口端与竖直方向上的三个施工通槽31相对，然后在弧形围桩9内立设一个拉杆91，并将连索63靠近弧形围桩9的一端固定在拉杆91上；
最后向基坑2内填入回填土，注意，弧形围桩9中不填入回填土。
S4：开启压力泵73，通过喷淋管72向修复区域1喷洒初始淋洗液，对修复区域1进行淋洗，然后从抽提井4中将废旧淋洗液抽出；
S5：定期采集土样进行检测，检测合格后停止淋洗，最后拉动拉杆91，将药包62取出即可。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
