一种可代替翻堆的有机污染土壤异位生物修复装置制造方法
【专利摘要】一种可代替翻堆的有机污染土壤异位生物修复装置，包括用于堆放生物堆且能够防止土壤渗滤液往下渗透的防渗透层，防渗透层上方具有布设于生物堆土壤中的软性曝气管，软性曝气管具有支撑骨架，支撑骨架外包裹有可透气的织物，软性曝气管的尾端伸出堆体外并通过连接管接有三通接头，三通管接头的一路连接鼓风机，另一路连接供水管。本土壤修复装置采用鼓风机向软性曝气管鼓风，对生物堆进行全方位曝气，整体连续性好，曝气效果十分理想；软性曝气管尾端还连接有供水管，可利用软性曝气管对堆体土壤补水，实现一管两用，无需另外铺设补水管，降低了成本；使用本装置处理堆置规模不大的生物堆时，无需进行翻堆操作即可确保有机污染物的快速、均匀降解。
【专利说明】一种可代替翻堆的有机污染土壤异位生物修复装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种降解土壤有机污染物的装置，特别是一种可代替翻堆的有机污染土壤异位生物修复装置，属于污染土壤修复【技术领域】。
【背景技术】
[0002]土壤是地球表面岩石风化后形成的疏松表层，是地球上动植物赖以生存的基础，是生命活动不可缺少的重要物质。土壤污染是指人类活动中的废物直接或间接排放到土壤系统，导致土壤中某些有害物质超出正常含量，引起土壤成分、结构和功能退化的现象。
[0003]中国土壤污染简单分为耕地污染、工业场地污染、矿山污染。随着工业化城市化进程加快，城市“退二进三”战略的实施，搬迁企业主要包括化工、钢铁、有色冶金、机械制造、轻工等行业企业。这些企业厂区土壤、地下水环境受工业活动和“三废”的污染影响相当严重，须在风险评估后对污染土壤进行修复治理达到降低风险，以满足改变土地利用性质的需要。近年来，城市建设开发市场规模急剧膨胀，目前城市土地资源日趋紧缺。这些置换出来的工业用地及有可能被改变土地利用性质，变成商业和居住用地等环境质量要求较高的用地进行开发建设。可见，城市土地资源重新规划后工业用地面临转型，污染土壤的治理成为一种紧迫和必须的任务。
[0004]污染土壤的修复技术大致可分为物理、化学和生物三种方法。生物修复方法可分为植物修复、动物修复和微生物修复。作为一种经济高效的土壤修复技术，生物修复技术大量用于有机物污染的土壤修复处理。该技术是二十世纪末美国环保署推荐使用的治理土壤有机污染物的方法之一。生物法修复污染土壤是利用生物的生命代谢活动减少土壤环境中的有毒有害物的浓度或使其完全无害化，从而使被污染的土壤环境能够部分或完全地恢复到原初状态。异位生物修复是将污染土壤挖掘出，置于一定的设备中，通过改善土壤微生态环境，提高微生物数量和活性，利用微生物代谢功能降解土壤有机污染物的技术。
[0005]生物堆处理有机污染土壤属于土壤异位生物修复技术，是传统堆肥和生物治理技术的结合，在对污染土壤理化性质和微生物数量研究的基础上，通过添加一定量的N、P等营养物质；调节适宜的PH值、水份，并鼓入适量空气充氧，满足微生物所需氧气。与此同时，接种高效微生物菌的菌种，提高微生物数量和活性。土壤保持定期翻动，使微生物与污染物充分接触，利用微生物代谢功能降解土壤中有机物。与在自然界中降解相比，生物堆技术可以大大提高土壤中有机物降解速率。
[0006]目前，国内对于土壤有机污染物的生物修复技术进行了一系列的研究。但仍未能有可供商业化应用且成本低廉、操作方便的土壤异位生物修复方法，更未有成熟的可供工业化应用的设备问世。
[0007]针对上述问题， 申请人:于2012年08月17日申请了实用新型专利“一种用于降解土壤有机污染物的装置”，专利号:ZL 201220408937.9。其设置有用于堆放土壤的基座，基座内纵横交错的设置有曝气管，利用曝气管对生物堆进行曝气。使用该装置进行土壤修复时，为了确保土壤中有机污染物被降解得更快速更均匀，需要定期进行翻堆操作，因此需要投入的人力较大；并且修建基座也需耗费人力物力，增加了修复成本。
实用新型内容
[0008]本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术不足，提出一种可代替翻堆的有机污染土壤异位生物修复装置，通过添加结构性物质提高生物堆土壤的疏松性以及布设软性曝气管改善生物堆体内部的通气性能，改善土壤微生态环境；其效果在于中、小规模生物堆运行时可以免翻堆，并且根据实际情况需要，也能很方便实施土壤翻堆，操作灵活性强。
[0009]本实用新型为解决上述技术问题提出的技术方案是:一种可代替翻堆的有机污染土壤异位生物修复装置，包括用于堆放生物堆且能够防止土壤渗滤液往下渗透的防渗透层，所述防渗透层上方具有布设于生物堆土壤中的软性曝气管，所述软性曝气管具有支撑骨架，所述支撑骨架外包裹有可透气的织物，所述软性曝气管的尾端伸出堆体外并通过连接管接有三通接头，三通管接头的一路连接鼓风机，另一路连接供水管。
[0010]本实用新型技术方案的进一步改进如下:
[0011]1、所述软性曝气管的支撑骨架为高强力弹簧硬钢丝；所述包裹于支撑骨架外的可透气织物为高强力尼龙纱织物。
[0012]2、所述生物堆的堆体表面铺设防止有机污染物挥发的覆盖膜。
[0013]3、所述生物堆的土壤中混入有经破碎的改善土壤结构性的物质:秸杆和菇渣。
[0014]4、所述软性曝气管分为三层，分别置于生物堆体底层、中层和上层。
[0015]5、所述生物堆的高度为1.5m-2m,宽度为3_5米；长度为5m_10m ;所述生物堆堆体底层的软性曝气管高出防渗透层0.2m,中层的软性曝气管高出防渗透层0.7-0.9m，上层的软性曝气管高出防渗透层1.2-1.4m。
[0016]6、生物堆的堆体内横向插入有首尾与大气相通的两排主动曝气管，所述主动曝气管与软性曝气管结构相同，第一排主动曝气管高出防渗透层0.4-0.5m，第二排主动曝气管高出防渗透层0.8-1.0m。
[0017]7、本装置还包括生物堆体外部用于保持土壤湿润的喷水装置。
[0018]8、本装置还包括用于监测堆体运行情况的监测系统，所述监测系统包括用于监测土壤含水量的一号探头、用于监测土壤CO2及O2含量的二号探头、用于监测土壤温度的三号探头，所述一号探头、二号探头、三号探头均插入堆体中部土壤中离防渗透层40Cm、90Cm、130cm处，分别用于监测堆体不同深度的土壤含水量、土壤CO2及O2含量、土壤温度。
[0019]9、本装置还包括作为土壤以及菇渣破碎装置的微型旋耕松土机、作为秸杆破碎装置的小型秸杆铡草机。
[0020]利用本实用新型进行有机污染土壤生物修复时，先将土壤、秸杆、菇渣进行破碎，并加入肥料后按比例混合，堆放于防渗透层上，完成建堆；建堆过程中在堆体内不同高度位置布设软性曝气管和主动曝气管；由于软性曝气管的尾端通过三通接头分别连接有鼓风机和供水管，因此可用软性曝气管进行被动曝气和补水；并堆体表面铺设覆盖膜，避免生物堆运行过程中的有机污染物挥发造成的二次污染；建堆完成后在根据生物堆的运行情况进行主动曝气和补水，使得生物堆内的有机污染物得到快速降解。
[0021]本实用新型的有益效果是:
[0022]首先，本土壤修复装置采用软性曝气管对生物堆土壤进行曝气，由于软性曝气管的特殊结构，其外包裹的被覆材料表面具有密集的小孔，且能够全方位透气，整体连续性好，曝气效果十分理想；其次，软性曝气管尾端还连接有供水管，因此可利用软性曝气管对堆体补水，实现一管两用，无需另外铺设补水管，降低了成本；然后，软性曝气管分层设置于生物堆体内，使得曝气更均匀，并且设置有主动曝气管，提高曝气效果；再者，生物堆内混合有调节土壤结构的秸杆、菇渣，增加了生物堆土壤的疏松度，进一步提高了整体生物堆曝气效果，供养更加充分，有利于提高微生物代谢活性，从而促进土壤微生物对有机污染物的分解。
[0023]使用本装置处理堆置规模不大的生物堆时，无需进行翻堆操作即可确保有机物的快速、均匀降解；若处理规模较大的生物堆，则可根据实际情况，将堆体上层和中层的软性曝气管移出，后进行翻堆操作，翻堆结束后可再次将软性曝气管重新铺设于生物堆体内。由于软性曝气管可以弯曲和适当拉伸，移动很方便，只要表面包裹的被覆材料没有严重破损，便可以重复使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]下面结合附图对本实用新型的作进一步说明。
[0025]图1是本实用新型实施例结构示意图。
[0026]图2是软性曝气管的支撑骨架结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]如图1所示，本实施例可代替翻堆的有机污染土壤异位生物修复装置，包括用于堆放生物堆8且能够防止土壤渗滤液往下渗透的防渗透层1，防渗透层I上方具有布设于生物堆土壤中的软性曝气管2，如图2所示，软性曝气管2具有支撑骨架3 (由高强力弹簧硬钢丝制成)，支撑骨架3外包裹有可透气的高强力尼龙纱织物(图2中未画出)，软性曝气管2的尾端通过连接管4 (硬质的PVC管)伸出堆体外并接有三通接头5，三通管接头5的一路连接鼓风机6，另一路连接供水管7，生物堆的堆体表面铺设防止有机污染物挥发的覆盖膜(图中未画出)。本例中，防渗透层选用聚乙烯土工膜，软性曝气管选用农业灌溉用软式透水管，覆盖膜为聚乙烯土工膜。
[0028]本实施例中，生物堆的土壤中混入有经破碎、改善土壤结构性的物质:秸杆和菇渣。秸杆可以提高土壤的疏松度，提高曝气效果，保证土壤中好氧微生物有优良的供氧环境，菇渣提供大量碳源，也起到一定改善土壤结构的作用，有利于对土壤中的有机污染物进行降解。
[0029]本生物堆的高度为1.5mm，宽度为4米；长度为8m。了达到更好的曝气效果，本实施例软性曝气管2分为三层，分别置于生物堆体底层、中层和上层。生物堆堆体底部的软性曝气管高出防渗透层0.2m,中部的软性曝气管高出防渗透层0.7m，上部的软性曝气管高出防渗透层1.2m。如图1所示，本实施例的生物堆8的堆体内横向插入有首尾与大气相通的两排(每排3根)主动曝气管，主动曝气管与软性曝气管结构相同，第一排主动曝气管91高出防渗透层0.5m，第二排主动曝气管92高出防渗透层0.9m。
[0030]为了检测生物堆的运行状态，本装置还包括用于监测堆体运行情况的监测系统(图中未画出)，监测系统包括用于监测土壤含水量的一号探头、用于监测土壤CO2及O2含量的二号探头、用于监测土壤温度的三号探头，所述一号探头、二号探头、三号探头均插入堆体中部土壤中高出防渗透层40cm、100cm处，分别用于监测堆体不同深度的土壤含水量、土壤CO2及O2含星、土壤温度。
[0031]实际使用时，首先将土壤和料渣(秸杆和菇渣)分别破碎，然后将破碎后的土壤和料渣(秸杆和菇渣)按照一定比例混合，以便于土壤中的微生物充分与料渣接触。建堆后每天用鼓风机6向生物堆间歇鼓风共约20小时，以保证生物堆中氧气含量充裕，以提高土堆中好氧微生物的代谢水平和数量，促进微生物对土壤有机污染物的分解。每天用洒水装置向生物堆体表面洒水I次。根据气温状况每周利用软性曝气管对堆体内部土壤进行补水，以保持土壤含水量为一定水平。根据CO2含量数据和温度数据变化情况综合判断堆体运行进程。
[0032]本实用新型不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种可代替翻堆的有机污染土壤异位生物修复装置，包括用于堆放生物堆且能够防止土壤渗滤液往下渗透的防渗透层，所述防渗透层上方具有布设于生物堆土壤中的软性曝气管，所述软性曝气管具有支撑骨架，所述支撑骨架外包裹有可透气的织物，所述软性曝气管的尾端伸出堆体外并通过连接管接有三通接头，三通管接头的一路连接鼓风机，另一路连接供水管。
2.根据权利要求1所述可代替翻堆的有机污染土壤异位生物修复装置，其特征在于:所述软性曝气管的支撑骨架为高强力弹簧硬钢丝；所述包裹于支撑骨架外的可透气织物为高强力尼龙纱织物。
3.根据权利要求1所述可代替翻堆的有机污染土壤异位生物修复装置，其特征在于:所述生物堆的堆体表面铺设防止有机污染物挥发的覆盖膜。
4.根据权利要求1所述可代替翻堆的有机污染土壤异位生物修复装置，其特征在于:所述生物堆的土壤中混入有经破碎的改善土壤结构性的物质:秸杆和菇渣。
5.根据权利要求1所述可代替翻堆的有机污染土壤异位生物修复装置，其特征在于:所述软性曝气管分为三层，分别置于生物堆体底层、中层和上层。
6.根据权利要求1所述可代替翻堆的有机污染土壤异位生物修复装置，其特征在于:所述生物堆的高度为1.5m-2m,宽度为3_5米；长度为5m_10m ;所述生物堆堆体底层的软性曝气管高出防渗透层0.2m,中层的软性曝气管高出防渗透层0.7-0.9m，上层的软性曝气管高出防渗透层1.2-1.4m。
7.根据权利要求1所述可代替翻堆的有机污染土壤异位生物修复装置，其特征在于:生物堆的堆体内横向插入有首尾与大气相通的两排主动曝气管，所述主动曝气管与软性曝气管结构相同，第一排主动曝气管高出防渗透层0.4-0.5m，第二排主动曝气管高出防渗透层 0.8~1.0m0
8.根据权利要求1所述可代替翻堆的有机污染土壤异位生物修复装置，其特征在于:本装置还包括生物堆体外部用于保持土壤湿润的喷水装置。
9.根据权利要求1所述可代替翻堆的有机污染土壤异位生物修复装置，其特征在于:本装置还包括用于监测堆体运行情况的监测系统，所述监测系统包括用于监测土壤含水量的一号探头、用于监测土壤CO2及O2含量的二号探头、用于监测土壤温度的三号探头，所述一号探头、二号探头、三号探头均插入堆体中部土壤中离防渗透层40cm、90cm、130cm处，分别用于监测堆体不同深度的土壤含水量、土壤CO2及O2含量、土壤温度。
10.根据权利要求1所述可代替翻堆的有机污染土壤异位生物修复装置，其特征在于:本装置还包括作为土壤以及菇渣破碎装置的微型旋耕松土机、作为秸杆破碎装置的小型秸杆铡草机。
【文档编号】B09C1/10GK203484407SQ201320568574
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】展漫军, 张磊, 杭静, 李婧, 卜现亭 申请人:南京市环境保护科学研究院