一种利用太阳能的原位土壤修复装置及其构建方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用太阳能的原位土壤修复装置及其构建方法，该装置由多个独立安装单元拼接构成，整个装置靠近地面部分为黑色；所述的独立安装单元包括合围的充气腔体，充气腔体与地面锚定连接，充气腔体底部与铺设于地面并带有网格开口的黑色塑料布相连接，顶部与带有网格开口的透明塑料布相连接。本发明专利技术能够最大化的吸收太阳能，并对构造中的空气加热。基于构造中的“烟囱效应”以及构造顶端水平气流造成的“伯努利效应”，构造中形成向上的气流，并带动浅层土壤中向上的气流，从而造成土壤中有机污染物的相间非平衡态迁移，及有机污染物向土壤气中的扩散；充分利用太阳能和大气压差能，对土壤和浅层地下水中的污染物进行有效的去除。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于土壤修复
，涉及一种利用太阳能的原位土壤修复装置及其构建方法。
技术介绍
近年来，随着社会、经济的快速发展，我国工农业技术的不断进步，环境问题愈发凸显。我国的土壤污染日益严重，其中有机物的污染尤其严重并且危害性相对较大。土壤中有机污染物可以造成众多的危害，包括对土壤生态系统中动植物和微生物的抑制作用，对人体健康的危害作用等等。当人体直接接触被污染的土壤后，可引起感官和生理机能的不良反应、降低机体抵抗力并伴有慢性疾病的发病率和死亡率的增多，一些有机物更是会破坏人类内分泌系统的平衡。因此，我国亟需通过提高土壤修复技术，特别是针对被有机物污染土壤的修复，来维持工农业可持续发展、改善人类赖以生存的生态系统，这就需要投入大量的资金和人力来治理。目前我国大多数土壤修复方式为异位修复，包括异位的固化稳定化、水泥窑焚烧等。但异位修复技术普遍工程复杂、能耗和施工成本较高，且部分技术对污染土壤要求高，例如热修复技术只适用于含水率较低的土壤。相比之下，原位修复的方式不需要开挖污染场地、不破坏土壤结构、设备操作简单并且能够节省成本和能耗。原位修复可以在现场条件下直接修复污染土壤，如土壤气相抽提(Soil Vapor Extraction,SVE)、生物通风法(Bioventing)等。在处理有机物污染物的过程中，SVE利用真空泵产生压力推动空气流经被污染的土壤孔隙，形成对流迁移而解吸并夹带挥发性有机组分，抽提出的气体经过除水汽和碳吸附最终处理，达到清洁土壤的目的。SVE可操作性强、修复污染物范围广、不破坏土壤内部平衡，修复包气带复、污染土壤比较有效，但是由于需要架设机械管道和处理设施，成本仍然较高。太阳能是一种具有代表性的新型可再生能源，具有清洁无污染、资源成本低、普遍存在且取之无尽，用之不竭的优势。目前，太阳能的应用领域非常广阔，如太阳能热发电技术、太阳能制冷技术、太阳能热水器等。在土壤修复中，利用太阳能作为能源来进行土壤修复的技术比较少。但是，通过开发太阳能来对污染土壤进行有效的修复，不仅可以降低成本，而且可以降低能耗和碳排放，实现绿色与可持续的修复。中国专利CN 102000693A公开了一种太阳能异位修复挥发性有机物污染土的装置，该装置包括太阳能供汽系统、土壤修复仓、水循环系统和连接管道。该装置利用太阳能辐射、通过聚光获取热量，加热吸热管中的水分以提供土壤修复用热蒸汽，水循环系统提供所需水分。该系统能够用于处理污染土壤重的有机污染物，并且达到节能的目的。但是，该专利只能用于异位处理，因而必须把污染土壤挖掘出来后处理，相应的施工成本较高。此外，该系统使用水作为导热介质，由于水的比热容很大，在有限面积的阳光照射下，升温效果有限，因此对有机污染物的加热和挥发效果也不会太好，导致处理效果较差。中国专利CN 105478468A公开了一种太阳能热风系统强化原位生物通风土壤修复系统，该系统包括太阳能空气集热系统、通风系统、污染物真空抽提系统和气体净化装置。该系统以太阳能为热源，加热空气注入土壤预埋散热管中，调节土壤温度，促进土壤微生物菌群的生长和对有机污染物的降解，达到节能减排的效果。但是，该系统需要预埋通风管道，因而建设成本较高。此外，该系统需要加注营养液，因而运行成本较高。中国专利CN 204107979U公开了一种利用太阳能的深层土壤加热修复设备，该系统包括基板电热丝、立柱、金属网、基板、太阳能电池板、气泵、蓄电池、隔热垫、挡块和空心管。该专利使用太阳能电池进行电阻加热。由于太阳能电池的电转换效率较低，在电热转换的过程中又有进一步的能耗，该系统的能量效率很低。要达成大面积的土壤修复工作，需要大量的太阳能电池板，建设成本过高。中国专利CN 204294616U公开了一种太阳能热脱附的污染土壤修复系统，该系统包括污染物真空抽吸系统、太阳能集热系统和气体加注系统，具体包括加热扩散井、抽气井、混凝土硬化地面、气体加注管道、空气压缩机、抽取井、混凝土硬化地面、气体加注管道、空气压缩机、输气管道、槽式太阳能集热器列阵、鼓风机、活性炭吸附装置、真空泵、空气过滤器。该系统采用槽式太阳能集热装置收集太阳能作为热源对污染土壤进行加热，适用于修复治理收到苯系物、卤代烃类和石油类的挥发性和半挥发性有机物污染的土壤。该系统可以有效的利用太阳能转化的热能，但是该系统需要建造大量的加热扩散井，成本高昂。此外，该系统需要利用空气压缩机持续通气，因而运行成本也较高。综上所述我国土壤污染严重，其中有机污染物尤其严重。传统的修复方式以及上述引用的几种基于太阳能的修复技术有如下缺点：1.使用最普遍的异位修复方式，需要将污染土壤挖掘出来之后再进行处理，这种方式一般施工成本高昂。2.对于异位的修复方式，挖掘出来的污染土壤进行管理有难度，容易造成二次污染。3.异位的修复方式一般涉及到化学和生物的处理，试剂费用高昂。有一些处理方式采用加热的方式，相应的能耗成本高昂。在上述引用中有用太阳能来异位加热进行修复的，但是热脱附所需能耗很高，如果使用太阳能来达到这一目的，需要非常大面积的太阳能板，成本将非常高昂。4.使用原位的修复方式能够节省挖掘施工的成本，但是大多数的原位修复方式需要持续的通电或者其他能源输入，因此运行成本较高。5.大多数的原位修复方式都需要建造一些永久的设施，譬如作业的水泥地面，安装的泵机和管道等，相应的成本较高。6.大多数的原位土壤修复方式都需要钻孔和建造抽气井，成本很高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题在于提供一种利用太阳能的原位土壤修复装置及其构建方法，本装置是基于土壤现场原位修复，结合有机污染物的对流和弥散迁移，并充分利用太阳能和大气压差能，对土壤和浅层地下水中的污染物进行有效的去除。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种利用太阳能的原位土壤修复装置，由多个独立安装单元拼接构成，整个装置靠近地面部分为黑色；所述的独立安装单元包括合围的充气腔体，充气腔体与地面锚定连接，充气腔体底部与铺设于地面并带有网格开口的黑色塑料布相连接，顶部与带有网格开口的透明塑料布相连接；相邻的两个安装单元共享充气式腔体，最外缘的充气腔体的朝外侧还设有锚定塑料布，锚定塑料布一端与充气腔体的顶部相连接，另一端与地面锚定连接。所述的充气腔体通过固定绳与地面锚定连接，固定绳一端与充气腔体中间部位连接，一端与地面固定连接；充气腔体在靠近地面的部分设有充气/排气用的阀门。所述的锚定塑料布与地面的连接为：锚定塑料布的一端埋入距离最外侧充气腔体1米以上的壕沟内；所述的锚定塑料布为不透气的塑料布，相邻的锚定塑料布通过拉链密封连接。所述的充气腔体顶部两侧、底部两侧均设有拉链，分别与设于充气腔体两侧的顶部透明塑料布、底部黑色塑料布通过拉链相连；相邻的锚定塑料布通过拉链密封连接。所述的透明塑料布中间部分为网格开口，开口率为15～25％；底部的黑色塑料布的中间部分为网格开口，开口率为25～35％；充气腔体宽为0.5～1米，在充气之后高度为2～6米。所述的独立安装单元由四个充气腔体合围而成，由独立安装单元拼接成充气式构造，覆盖于含有机物污染的土壤/地下水的区域上；增加充气腔体的高度能够有效的增加充气式构造内的空气对流。所述的充气腔体的底部和每个独立安装单元的底部塑料布都是黑色本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用太阳能的原位土壤修复装置，其特征在于，由多个独立安装单元拼接构成，整个装置靠近地面部分为黑色；所述的独立安装单元包括合围的充气腔体，充气腔体与地面锚定连接，充气腔体底部与铺设于地面并带有网格开口的黑色塑料布相连接，顶部与带有网格开口的透明塑料布相连接；相邻的两个独立安装单元共享充气式腔体，最外缘的充气腔体的朝外侧还设有锚定塑料布，锚定塑料布一端与充气腔体的顶部相连接，另一端与地面锚定连接。

【技术特征摘要】
1.一种利用太阳能的原位土壤修复装置，其特征在于，由多个独立安装单元拼接构成，整个装置靠近地面部分为黑色；所述的独立安装单元包括合围的充气腔体，充气腔体与地面锚定连接，充气腔体底部与铺设于地面并带有网格开口的黑色塑料布相连接，顶部与带有网格开口的透明塑料布相连接；相邻的两个独立安装单元共享充气式腔体，最外缘的充气腔体的朝外侧还设有锚定塑料布，锚定塑料布一端与充气腔体的顶部相连接，另一端与地面锚定连接。2.如权利要求1所述的利用太阳能的原位土壤修复装置，其特征在于，所述的充气腔体通过固定绳与地面锚定连接，固定绳一端与充气腔体中间部位连接，一端与地面固定连接；充气腔体在靠近地面的部分设有充气/排气用的阀门。3.如权利要求1所述的利用太阳能的原位土壤修复装置，其特征在于，所述的锚定塑料布与地面的连接为：锚定塑料布的一端埋入距离最外侧充气腔体1米以上的锚定壕沟内；所述的锚定塑料布为不透气的塑料布，相邻的锚定塑料布通过拉链密封连接。4.如权利要求1所述的利用太阳能的原位土壤修复装置，其特征在于，所述的充气腔体顶部两侧、底部两侧均设有拉链，分别与设于充气腔体两侧的顶部透明塑料布、底部黑色塑料布通过拉链相连。5.如权利要求1所述的利用太阳能的原位土壤修复装置，其特征在于，所述的透明塑料布中间部分为网格开口，开口率为15～25％；底部的黑色塑料布的中间部分为网格开口，开口率为25～35％；充气腔体宽为0.5～1米，在充气之后高度为2～6米。6.如权利要求1或5所述的利用太阳能的原位土壤修复装置，其特征在于，所述的独立安装单元由四个充气腔体合围而成，由独立安装单元拼接成充气式构造，覆盖于含有机物污染的土壤/地下水的区域上；增加充气腔体的高度能够有效的增加充气式构造内的空气对流。7.如权利要求1所述的利用太阳能的原位土壤修复装置，其特征在于，所述的充气腔体的底部和每个独立安装单元的底部塑料布都是黑色，充气腔体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯德义，李广贺，张旭，张芳，李淼，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11