一种有机污染土壤管控处置系统及其应用的制作方法

1.本发明属于有机污染土壤原位管控与安全保障技术领域，特别涉及一种有机污染土壤管控处置系统及其应用。


背景技术：

2.石油化工行业的蓬勃发展有力的推动了我国经济和现代化建设，然而，由于石油化工行业涉及多种有机化合物的生产加工，在作业过程中难免产生泄露、遗漏等问题，特别是在产业发展早期，还存在废弃物随意倾倒堆积等错误处置操作，从而造成了生产场地内存在挥发、半挥发及石油烃等有机物的土壤污染问题。随着我国城市化进程的不断加速，城市内寸土寸金的形式愈发凸显，使得历史遗留的石化行业生产厂区不断搬迁出城，而遗留下来的原厂区地块则成为亟待开发与再利用的土地珍贵资源。但场地的污染问题显著制约了土地资源的迅速开发与功能规划。在已有的城市中心污染场地处置案例中，由于场地周边已被城区商业与居住区包围，而污染场地内的污染因子又包含有挥发性有机物，难以进行直接清挖处置，建设常温解吸大棚的方法又使得成本大幅增加，故而直接影响的场地的开发进度，甚至在开发建设后，由于存在阻隔管控后污染物二次暴露的风险，使得地块开发后的商业住宅与公园绿地建设等商业价值大打折扣。
3.针对上述城市内含挥发性、半挥发性及石油烃等有机物污染的场地开发利用等问题，现有的主流处置方法仍是采用原位气相抽提结合阻隔管控的办法，但并没有进一步的管控保障措施实施，这使得在一般阻隔管控后的场地内进行建筑物建设，特别是地下室建设的时候，由于长期的自然降水侵蚀等作用，难免对房屋室内环境，乃至建筑物周边室外空气产生潜在的二次污染暴露的威胁，危害人体健康。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种有机污染土壤管控处置系统及其应用，以解决通过现有技术管控处置后，场地内仍有潜在污染物二次暴露威胁，以确保消除吸入室内空气中来自下层土壤的气态污染物以及消除吸入室外空气中来自下层土壤的气态污染物，保障消除拟建建筑物内的人体健康风险。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
6.一种有机污染土壤管控处置系统，包括负压导气层、动力操作室及至少一组负压导气系统，其中负压导气层设置于场地上部拟建建筑物的底部；
7.所述负压导气系统包括负压动力系统和负压导气管网系统；
8.所述负压导气管网系统铺设于所述负压导气层内；
9.所述负压动力系统设置于所述动力操作室内，且与所述负压导气管网系统连接，所述负压动力系统用于为所述负压导气管网系统提供负压动力，通过所述负压导气管网系统将进入负压导气层内的挥发、半挥发性污染气体进行强制抽提导出。
10.所述负压导气管网系统包括至少一层负压导气管网，所述负压导气管网由多个负
压导气管路纵横排列且依次连通而成；所述负压导气管路的侧壁上布设有多个导气孔。
11.所述负压导气管路的外侧包覆有纤维透气层。
12.所述负压导气层铺设于污染土壤原位阻隔层的上方；
13.所述负压导气层内设有碎石基质，所述负压导气管网系统埋设于所述碎石基质内。
14.所述负压动力系统包括尾气总排放管及设置于所述尾气总排放管上的动力风机，所述尾气总排放管的末端为尾气排放口。
15.所述负压动力系统还包括设置于所述尾气总排放管上的活性炭吸附罐和压力表；
16.所述压力表设置于所述动力风机的进气口端；
17.所述活性炭吸附罐位于所述动力风机和所述尾气排放口之间。
18.所述动力操作室设置于地表下0.5-1m的空间内，所述动力操作室的上表面由可开启的金属透气盖子覆盖。
19.一种如上所述的有机污染土壤管控处置系统的应用，在场地上部拟建建筑物的底部构建负压导气层，在负压导气层内铺设的负压导气管网系统，负压导气管网系统与设置于动动力操作室内的负压动力系统连接；
20.负压动力系统为负压导气管网系统提供负压动力，通过负压导气管网系统将潜在土壤中的挥发性、半挥发性有机污染物进行收集并彻底从场地内清除，保障场地上部拟建建筑物内及周边室外空气无二次污染风险。
21.所述负压导气层位于污染土壤原位阻隔层和场地上部拟建建筑物之间，所述负压导气层的覆盖范围完全包含场地上部拟建建筑物的底部范围，且所述负压导气层面积为所述场地上部拟建建筑物的拟建建筑物底板面积的120％-130％；
22.所述负压导气层的厚度为30-100cm。
23.所述负压导气管网系统内气压低于0.1-0.2mpa时，则需通过所述负压动力系统对所述负压导气管网系统进行反向注气，进行所述负压导气管网系统的清理。
24.本发明所具有的优点及有益效果是：
25.1.本发明中所述的有机污染土壤负压导气层设计，可在任意周期内针对建筑物底板之下的土壤区域内的土壤气进行强制抽提导气，有效保障了在土壤修复处置或管控处置后因潜在的修复不彻底或长期阻隔管控过程中可能出现的“跑冒漏”等现象而引起场地上方建筑物室内及建筑物周边室外的污染物二次污染等问题，特别是在按照用地规划设计进行场地开发的条件下，必要性地消除了住宅、商业活动及广场休闲等功能建筑内的人体健康风险，意义重大；
26.2.本发明中所述的负压导气层管路由行列交错互通的导气管组呈多组排列构成，且根据原始污染土壤的污染程度、污染方量及潜在二次污染风险大小进行一至多层的导气管路设计，且导气管路横切面内呈“八向开孔”结构，更加利于彻底地去除来自地下层的土壤中可能逸出的挥发、半挥发性污染气体，使得进入负压导气层内的气体无死角地被吸收导出负压导气层，保障地上部分无污染；
27.3.本发明所述的负压导气系统由抽气风机提供负压动力，并由活性炭吸附罐完成尾气净化，抽气风机和活性炭吸附罐布设在近地表下的操作室内，并由可开启的透气金属盖覆盖，便于进行设备维护，且整洁美观；此外，在长期负压抽气作业后，可方便进行气路变
更，转而对导气层进行短暂曝气，促进导气管路外层纤维透气层内的清灰疏通，以便更通畅地进行负压导气，保障潜在污染气体不拥堵四散，顺利实现对污染气体分子的清除；
28.4.本发明所述的负压导气层内由碎石进行基质填充，并将导气管路全部埋入碎石基质内，有效实现针对逸散污染物的全角度导流，促进对污染物的捕获；
29.5.本发明所述的负压导气管路，其外表面由透气纤维层包裹，在保障具有良好透气性的前提下，更加起到防止土壤颗粒堵塞导气孔径的作用。
附图说明
30.图1为本发明实施例提供的一种有机污染土壤管控处置系统的立体示意图；
31.图2为本发明实施例提供的一种有机污染土壤管控处置系统的主视图；
32.图3为本发明实施例提供的一种有机污染土壤管控处置系统的俯视图；
33.图4为本发明实施例提供的负压导气管路的横截面示意图；
34.图中：1为拟建建筑物底板，2为施工区毗邻的场地地表，3为施工区毗邻的场地土体，4为负压导气层，5为负压导气管路，6为导气孔，7为动力风机，8为活性炭吸附罐，9为尾气排放口，10为动力操作室，11为场地上部拟建建筑物，12为纤维透气层，13为污染土壤原位阻隔层，14为碎石基质，15为压力表，16为尾气总排放管。
具体实施方式
35.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
36.如图1-3所示，本发明的实施例中提供一种有机污染土壤管控处置系统，包括负压导气层4、动力操作室10及至少一组负压导气系统，其中负压导气层4设置于场地上部拟建建筑物11的底部；负压导气系统包括负压动力系统和负压导气管网系统，负压导气管网系统铺设于负压导气层4内，负压动力系统设置于动力操作室10内，且与负压导气管网系统连接，用于为负压导气管网系统提供负压动力，通过负压导气管网系统将进入负压导气层4内的挥发、半挥发性污染气体进行强制抽提导出。
37.如图1、图2所示，本发明的实施例中，负压导气层4铺设于污染土壤原位阻隔层13的上方；负压导气层4内设有碎石基质14，负压导气管网系统埋设于碎石基质14内。负压导气管网系统包括至少一层负压导气管网，负压导气管网由多个负压导气管路5纵横排列且依次连通而成；负压导气管路5的侧壁上布设有多个导气孔6。
38.进一步地，如图4所示，负压导气管路5的外侧包覆有纤维透气层12，纤维透气层12具有透气与防止土壤颗粒堵塞导气孔6的功能。
39.如图1、图2所示，本发明的实施例中，负压动力系统包括尾气总排放管16及设置于尾气总排放管16上的动力风机7，尾气总排放管16的末端为尾气排放口9。
40.进一步地，负压动力系统还包括设置于尾气总排放管16上的活性炭吸附罐8和压力表15，压力表15设置于动力风机7的进气口端，用于监测负压导气管路5内压力变化情况。活性炭吸附罐8位于动力风机7和尾气排放口9之间，所导出的气体最终经活性炭吸附罐8末端连接的尾气排放口9排出。当压力表15监测的管路内气压显示低于0.1-0.2mpa时，则需对负压导气管路5进行反向注气，执行负压导气管路5的导气孔6的清理。
41.进一步地，动力风机7和活性炭吸附罐8设置于动力操作室10内，动力操作室10设置于地表下0.5-1m的空间内，动力操作室10的上表面由可开启的金属透气盖子覆盖，可导出净化后的尾气。
42.如图2所示，本发明的实施例中，负压导气管网系统包括两层负压导气管网，两层负压导气管网的末端汇总在一个排气管路内。通过上下多层负压导气管网的设置，能提高压导气管网系统的工作效率。
43.如图3所示，本发明实施例提供的一种有机污染土壤管控处置系统，包括三组负压导气系统，从而提高负压导气层4的工作面积。
44.一种如上任意实施例中的有机污染土壤管控处置系统的应用，具体可应用于污染土壤治理后或经初始管控措施处置后的深度安全保障过程，特别适用于污染场地处置后的建筑物开发与再利用，将该管控处置技术工艺建设于场地上部拟建建筑物11的拟建建筑物底板1之下，有效避免挥发与半挥发性有机物逸散至室内或地表空气中，避免二次污染。
45.具体地，在场地上部拟建建筑物11的底部构建负压导气层4，在负压导气层4内铺设的负压导气管网系统，负压导气管网系统与设置于动动力操作室10内的负压动力系统连接；负压动力系统为负压导气管网系统提供负压动力，通过负压导气管网系统将潜在土壤中的挥发性、半挥发性有机污染物进行收集并彻底从场地内清除，保障场地上部拟建建筑物11内及周边室外空气无二次污染风险。
46.进一步地，负压导气层4位于污染土壤原位阻隔层13和场地上部拟建建筑物11之间，负压导气层4的覆盖范围完全包含场地上部拟建建筑物11的底部范围，且负压导气层4的面积为场地上部拟建建筑物11的拟建建筑物底板1的面积的120％-130％；负压导气层4的厚度为30-100cm。
47.当负压导气管网系统内气压低于0.1-0.2mpa时，则需通过负压动力系统对负压导气管网系统进行反向注气，进行负压导气管网系统的清理。
48.本发明的实施例中，每组负压导气管网由负压导气管路5采用3-5行+n列的方式组成，每行与每列负压导气管路5相互连通，相邻两行管与相邻两列管间距均为1-3m，行管与列管间可通过四通接头连接，每组负压导气管网一端汇总至一个总管。当负压导气层4内设置多组负压导气系统时，同一层内相邻负压导气管网的间距为1-3m；当负压导气层4内设有多层负压导气管网时，相邻两层负压导气管网的间距为30-50cm。进一步地，负压导气管路5采用pvc硬塑管，外径为30-70mm。负压导气管路5上沿轴向相邻两导气孔6间距为20-30cm，导气孔6的开孔直径为5-10mm。
49.本发明的实施例中，通过建设负压导气层4的方法构建具有消除污染物扩散的功能的安全屏障，保障场地上部拟建建筑物11的室内环境无污染与人体健康安全；通过构建具有消除污染物扩散的功能的安全屏障，即将负压导气层4设置于场地上部拟建建筑物11的底层楼板下，位于污染土壤原位阻隔层13与底层楼板之间，负压导气层4具有阻止污染物向上方的场地上部拟建建筑物11的室内环境中扩散的功能。负压导气层4以部分可能穿过污染土壤原位阻隔层13的挥发性、半挥发性有机污染物为处置对象，是对阻隔管控条件下场地上部拟建建筑物11的室内及周边室外环境安全的深度保障。
50.本发明实施例提供的一种有机污染土壤管控处置系统已在我国北方地区某个老化工厂的搬迁后原厂区地块处置中得到应用，下面结合实施例以该场地的有机污染土壤管
控处置系统的建设与运行加以说明，系统阐述相关构筑物的建设、参数设定及处置后场地的使用情况。
51.实施例
52.采用本发明实施例提供的一种有机污染土壤管控处置系统进行某化工厂原厂区地块治理应用
53.该老化工厂原厂区位于我国北方地区某工业城市的市区内，该地块原为城乡结合处，随着城市化进程的不断发展，现已被纳入城市中心区域内；随着化工厂的外迁，原厂区地块遗留下来，亟待开发应用，缓解城市人口密集所产生的住房压力。根据市政规划，该原厂区地块被规划为住宅用地，属于一类建筑用地。
54.根据前期的场地调查与风险评估结果表明，该场地地下8m深度范围内存在1,2-二氯丙烷、氯乙烯、三氯乙烯、氯苯等挥发性有机污染物，对标一类建筑用地筛选值，在地下6m深度以上土壤中存在明显污染物超标现象，6-8m范围内存在个别点位超标，通过风险评估计算确定目标控制值后，本着“安全修复、经济处置”的原则，避免过度修复带来修复成本的激增，确定针对地下6m深度以上的污染土壤进行彻底清挖并进行异位处置，而针对地下6-8m深度范围的污染土壤进行原位生物淋洗与阻隔管控联合处置。在完成清挖异位处置及6-8m范围内的原位生物淋洗与黏土层阻隔处置建设后，拟直接进行住宅楼体建设。根据建筑图纸设计，建筑物地下层为地下室，为了避免原位生物淋洗处置后可能存在的挥发性有机污染物消除不彻底而穿透黏土阻隔层并进入地下建筑物室内，从而产生人体健康风险，在场地内划出一块物业建筑地块作为示范，拟采用本发明所提供的管控处置技术，在黏土阻隔层与地下室底板间建设负压导气层4，以求强化避免潜在挥发性污染物向建筑物内的逸散。
55.场地清挖基坑内拟建设的地下室底板占地面积为375m2，设计负压导气层4的建设面积为450m2，鉴于地下室底板尺寸为长22m
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宽17m，则设计的负压导气层规格为长25m
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宽18m，负压导气层4面积完全包含地下室底板的占地范围。拟建负压导气层4的厚度为60cm，负压导气层4内由碎石基质14作为填充基质，碎石基质14平均直径为2-5cm，碎石基质14内埋入负压导气管网，负压导气管网为双层铺设结构，如图2所示。从上至下两层负压导气管网埋深分别为距负压导气层4顶部20cm和40cm处，每层负压导气管网由三组负压导气管路5构成，相邻两组负压导气管路5的间距为2m，每一组负压导气管路5呈五行六列布设，行管与列管间通过接头连接，相邻两行负压导气管路5的间距为2m，相邻两列负压导气管路5的间距为3m。负压导气管路5的材质为pvc硬塑管，外径为60mm，每个负压导气管路5的表面沿横截面呈“八向等距”开导气孔6，沿负压导气管路5轴向相邻两导气孔6的间距为30cm，开孔直径为8mm；负压导气管路5外表面分段包裹外包纱布的透气纤维层12，以防止土壤颗粒堵塞导气孔6，每组负压导气管路的一端汇总至一个总管，总管末端与尾气总排放管16连接。抽气动力风机7和活性炭吸附罐8依次连接在尾气总排放管16上，抽气动力风机7和活性炭吸附罐8均置于基坑旁侧地表下70cm深处的动力操作室10内，动力操作室10规格为长1.5m
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宽1m，动力操作室10上部由可开启的透气金属盖覆盖，可用于将抽提净化后的尾气排出。
56.该负压导气系统建成后完成楼体建筑物建设，动力风机7在特定周期启动进行负压抽气外排，处置频率设计为每两周进行60min抽提，每半年进行一次室内总挥发性有机物
检测，截止到目前，在对该示范区域的地下室室内进行的多次总挥发性有机污染物的检测中，还未发现有任何污染因子超标的情况，负压导气层抽气系统运行稳定，压力表15在系统运行过程中的示数稳定在0.4-0.5mpa的水平。由此表明，本发明所提供的一种有机污染土壤管控处置系统性能良好，运行稳定，效果显著，可持续保障污染土壤区域在修复处置或一般阻隔管控处置后的无二次污染的威胁，该技术在保障污染场地的开发利用中具有广阔的应用前景。
57.以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。