一种基于重金属污染土壤安全利用的修复系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于重金属污染土壤安全利用的修复系统，系统包括监测模块、药剂模块、均混模块、评估模块、设备模块、数据模块。本发明专利技术基于多要素关联与反馈，构建了快速监测

【技术实现步骤摘要】
一种基于重金属污染土壤安全利用的修复系统


[0001]本专利技术涉及重金属污染土壤修复的
，具体说是一种基于重金属污染土壤安全利用的修复系统。

技术介绍

[0002]重金属污染土壤修复分为两类，一类是对土壤中重金属总量进行削减，降低到毒害水平以下，另一种是控制土壤中重金属的有效态含量，实现安全利用的目的。而稳定化具有原理简单、操作方便等优点，在实际修复工程中应用广泛。稳定化原理是向土壤中添加药剂，通过将土壤中重金属有害组分转化为其它物理或化学形式，以消除或者减小重金属的危险性质。2020年EPA发布的第十六版《Superfund Remedy Report》给出，1982年到2017年之间的2633个污染场地修复项目中，有478个场地修复使用了稳定化技术。
[0003]由于稳定化后土壤中重金属浸出量可以受到严格控制，达到安全利用的目的，因此，国内外对污染土壤中重金属稳定化研究较多。研究主要集中在稳定化材料的研发(202010078926.8，2021112191974，2021109588536，2021109867962，ZL 2018102098248)、工艺设计(2020114446102，ZL 2018111093192，ZL 2020100844246)、装置开发(ZL 2020104987268)等方面。
[0004]由于污染土壤的异质性，重金属含量差异较大。通常稳定化过程中，根据国家相关效果评估规范，通常选择每500m3土方抽测一个样品，抽样检测结果代表500m3污染土壤的重金属含量。但事实上，国内外市场现有稳定化均混设备的批处理负荷是1～3m3/次，两者之间存在数量级的差异，难以保证最终安全利用效率的稳定性。因此，亟需建立基于安全利用的精准稳定化技术系统。
[0005]由此可见，在已有单项技术研发和因素相互影响的基础上，构建以重金属稳定化为核心的安全利用技术系统，有助于精准修复、提高效能、保证效率，对重金属污染土壤的安全利用具有重要的技术意义。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种基于重金属污染土壤安全利用的修复系统，包括前端设备组和后端重金属污染土壤稳定化修复控制后台；
[0008]所述前端设备组，包括重金属快速检测设备、加药设备、均混设备，其运行参数由控制后台依据运行结果输出控制量；
[0009]所述后端重金属污染土壤稳定化修复控制后台，调用以下程序模块，根据重金属污染土壤的安全利用目标、设备处理负荷，实现分批次对污染土壤进行稳定化，并每批次处理完成后，系统参数重新回到初始状态进行下一批次迭代修复：
[0010]所述监测模块(D)，用于接收设备模块的重金属快速检测设备监测的重金属总量数据，同步接收数据模块数据，将重金属浸出量数据发送给所述药剂模块和均混模块；
[0011]所述药剂模块(A)，用于接收监测模块数据，将药剂施加量的初始设定值，发送给设备模块加药设备，使其向污染土壤施加稳定化药剂；
[0012]所述均混模块(U)，用于接收药剂模块和数据模块数据，发送机械均混次数指令控制设备模块的均混设备，使其完成污染土壤与药剂混合；计算稳定化后土壤重金属浸出量，并发送给所述评估模块；
[0013]所述评估模块(E)，用于接收均混模块数据，判别稳定化结果是否达标，若达标，发送数据给数据模块，并保持设备模块运行；若不达标，发送指令优化药剂模块和均混模块的的控制指令参数，并暂定设备模块运行，直到达标；
[0014]所述数据模块(K)，根据梯度试验结果，拟合得到浸出量系数、稳定化系数、均混系数，并分别发送给监测模块、药剂模块和机械模块用于计算控制指令参数。
[0015]所述监测模块(D)包括重金属监测单元(D
M
)、浸出量计算单元(D
L
)；
[0016]所述重金属监测单元(D
M
)，用于接收快速检测设备上传的土壤重金属总量的监测数据，发送给浸出量计算单元；
[0017]所述浸出量计算单元(D
L
)，用于根据重金属监测单元和数据模块中浸出量系数单元数据，计算稳定化前土壤重金属的浸出量，并发送给药剂模块。
[0018]所述浸出量的计算公式如下：
[0019]C
DL
＝C
DT
×
K
L
ꢀꢀꢀ
(公式1)
[0020]式中，C
DL
为稳定化前重金属浸出量，mg/kg；C
DT
为快速检测设备采集的重金属总量，mg/kg；K
L
为浸出量系数，无量纲。
[0021]所述药剂模块(A)包括药剂量单元(A
M
)、药剂施加单元(A
I
)；
[0022]所述药剂量单元(A
M
)，用于根据监测模块中浸出量计算单元(D
L
)的数据，根据梯度实验结果，确定药剂施加量的初始设定值，将其发送给药剂施加单元和数据模块中稳定化系数单元；
[0023]所述药剂施加单元(A
I
)，用于根据药剂施加量、待处理土壤质量、单次加药设备施药量确定加药次数，将加药次数指令发送给机械模块中加药设备。
[0024]所述均混模块(U)包括机械均混单元(U
M
)、浸出量结果单元(U
L
)；
[0025]所述机械均混单元(U
M
)，用于接收药剂模块中药剂施加单元数据，确定均混次数的初始设定值，将其发送给浸出量结果单元和设备模块中均混设备；
[0026]所述浸出量结果单元(U
L
)，用于接收稳定化系数单元、均混系数单元的数据，计算稳定化后土壤重金属浸出量，并发送给所述评估模块。
[0027]所述稳定化后土壤重金属浸出量结果的计算公式如下：
[0028]C
UL
＝C
DL
×
(1
‑
K
S
×
K
V
)
ꢀꢀꢀ
(公式2)
[0029]式中，C
UL
为稳定化后重金属浸出量，mg/kg；C
DL
为稳定化前重金属浸出量，mg/kg；K
S
为接收的稳定化系数，无量纲；K
V
为接收的均混系数，无量纲。
[0030]所述评估模块(E)包括达标判别单元(E
T
)、参数调控单元(E
J
)；
[0031]所述达标判别单元(E
T
)，用于接收均混模块中浸出量结果单元数据C
UL
，与安全利用目标进行比对，若判定达标，则向数据模块中结果数据单元发送浸出量数据C
UL
，并向设备模块发送继续运行指令；若判定不达标，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于重金属污染土壤安全利用的修复系统，其特征在于，包括前端设备组和后端重金属污染土壤稳定化修复控制后台；所述前端设备组，包括重金属快速检测设备、加药设备、均混设备，其运行参数由控制后台依据运行结果输出控制量；所述后端重金属污染土壤稳定化修复控制后台，调用以下程序模块，根据重金属污染土壤的安全利用目标、设备处理负荷，实现分批次对污染土壤进行稳定化，并每批次处理完成后，系统参数重新回到初始状态进行下一批次迭代修复：所述监测模块(D)，用于接收设备模块的重金属快速检测设备监测的重金属总量数据，同步接收数据模块数据，将重金属浸出量数据发送给所述药剂模块和均混模块；所述药剂模块(A)，用于接收监测模块数据，将药剂施加量的初始设定值，发送给设备模块加药设备，使其向污染土壤施加稳定化药剂；所述均混模块(U)，用于接收药剂模块和数据模块数据，发送机械均混次数指令控制设备模块的均混设备，使其完成污染土壤与药剂混合；计算稳定化后土壤重金属浸出量，并发送给所述评估模块；所述评估模块(E)，用于接收均混模块数据，判别稳定化结果是否达标，若达标，发送数据给数据模块，并保持设备模块运行；若不达标，发送指令优化药剂模块和均混模块的的控制指令参数，并暂定设备模块运行，直到达标；所述数据模块(K)，根据梯度试验结果，拟合得到浸出量系数、稳定化系数、均混系数，并分别发送给监测模块、药剂模块和机械模块用于计算控制指令参数。2.按照权利要求1所述的一种基于重金属污染土壤安全利用的修复系统，其特征在于，所述监测模块(D)包括重金属监测单元(D
M
)、浸出量计算单元(D
L
)；所述重金属监测单元(D
M
)，用于接收快速检测设备上传的土壤重金属总量的监测数据，发送给浸出量计算单元；所述浸出量计算单元(D
L
)，用于根据重金属监测单元和数据模块中浸出量系数单元数据，计算稳定化前土壤重金属的浸出量，并发送给药剂模块。3.按照权利要求2所述的一种基于重金属污染土壤安全利用的修复系统，其特征在于，所述浸出量的计算公式如下：C
DL
＝C
DT
×
K
L
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(公式1)式中，C
DL
为稳定化前重金属浸出量，mg/kg；C
DT
为快速检测设备采集的重金属总量，mg/kg；K
L
为浸出量系数，无量纲。4.按照权利要求1所述的一种基于重金属污染土壤安全利用的修复系统，其特征在于，所述药剂模块(A)包括药剂量单元(A
M
)、药剂施加单元(A
I
)；所述药剂量单元(A
M
)，用于根据监测模块中浸出量计算单元(D
L
)的数据，根据梯度实验结果，确定药剂施加量的初始设定值，将其发送给药剂施加单元和数据模块中稳定化系数单元；所述药剂施加单元(A
I
)，用于根据药剂施加量、待处理土壤质量、单次加药设备施药量确定加药次数，将加药次数指令发送给机械模块中加药设备。5.按照权利要求1所述的一种基于重金属污染土壤安全利用的修复系统，其特征在于，所述均混模块(U)包括机械均混单元(U
M
)、浸出量结果单元(U
L
)；
所述机械均混单元(U
M
)，用于接收药剂模块中药剂施加单元数据，确定均混次数的初始设定值，将其发送给浸出量结果单元和设备模块中均混设备；所述浸出量结果单元(U
L
)，用于接收稳定化系数单元、均混系数单元的数据，计算稳定化后土壤重金属浸出量，并发送给所述评估模块。6.按照权利要求5所述的一种基于重金属污染土壤安全利用的修复系统，其特征在于，所述稳定化后土壤重金属浸出量结果的计算公式如下：C
UL
＝C
DL
×
(1
‑
K
S
×
K
V
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(公式2)式中，C
UL
为稳定化后重金属浸出量，mg/kg；C
DL
为稳定化前重金属浸出量，mg/kg；K
S
为接收的稳定化系数，无量纲；K
V
为接收的均混系数，无量纲。7.按照权利要求1所述的一种基于重金属污染土壤...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴波，郭书海，程凤莲，张云龙，张猛，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳应用生态研究所，
类型：发明
国别省市：