污染场地的模块化水平阻隔装置、阻隔系统及其阻隔方法

摘要

本发明的污染场地的模块化水平阻隔装置、阻隔系统及其阻隔方法属于污染土壤治理技术领域，包括阻隔模块和封闭模块，阻隔模块可进行模块化组装，模块均采用工厂批量加工，便于运输，铺设简单，适用场合较多。在需要进行污染管控的场地内使用该阻隔装置，一方面可以利用阻隔装置将污染场地进行污染管控，减少污染场地的污染；另一方面，通过模块化组装的过程，可以减少其他阻隔措施施工过程中带来的二次污染问题。模块的材质为稳定性极强的高强度塑料，可长期保证阻隔层的阻隔性能。阻隔模块铺设后模块内部为中空结构，可配合其他风险管控措施共同使用，后期维护时可通过临时拆除部分阻隔模块实现局部维护，有利于风险管控场地的长期运行维护。

说明书

技术领域

本发明属于污染土壤治理技术领域，具体为一种污染场地的模块化水平阻隔装置、阻隔系统及其阻隔方法。

背景技术

污染土壤治理目前主要包括污染预防、风险管控和污染修复三种治理措施。随着我国资金的投入和技术的逐渐发展，我国目前土壤修复技术日趋完备，逐渐发展出原位和异位两大类修复技术，用以治理修复包括有机污染、重金属污染及两种污染物复合形成的土壤污染。其中异位修复技术涉及到土方开挖、倒运、修复、暂存等流程，资金投入规模普遍较大，另外由于需要土方的倒运，修复环节中对二次污染防控要求较高，否则可能会导致二次环境污染。原位修复技术对地表环境扰动相对较小，但仍然需要应用大量修复药剂和多种修复设备，整体而言修复成本依然较高。

对于很多污染程度较低的场地，根据污染物种类、污染源分布、污染物暴露途径、环境敏感受体与场地未来开发规划开展风险评估后，可能整体环境风险较低。如采用整体修复策略，场地修复成本、修复时间以及人力物力投入规模均会较高，对于缺乏资金的污染场地可实施性较低。针对此类的污染场地，可以选用风险管控方式，在降低场地环境风险至可接受水平的前提下，控制人员、物料与资金投入。

随着我国土壤修复政策和法规的逐渐完善，可以看出预防与保护优先一直是我国土壤防治的总体思路。风险管控技术主要是指在环境风险超过可接受水平的污染场地上实施风险管控措施，切断污染物的传播与暴露途径，使场地达到风险可接受水平。风险管控措施主要包括制度管控和措施管控两种方式。目前措施管控主要以阻隔技术为主。阻隔技术是指通过铺设阻隔层切断土壤或地下水介质中污染物迁移扩散的途径，避免污染物对人体或者周围环境造成危害。阻隔技术主要能够实现三种不同的功能：（1）阻断污染土壤或者污染地下水挥发出的气体扩散；（2）阻止受污染地下水迁移扩散；（3）阻断污染土壤与人体的直接接触。

目前已公开的跟本发明接近的专利有以下几项。

CN107497837A发明了适用于挥发性有机物污染土壤的泡沫阻隔材料，这种阻隔材料主要由蛋白类物质10-20份、无机盐类物质2-10份、小分子有机物1-5份、淀粉类物质2-10份、增稠剂1-2份以及去离子水53-84份组成。

CN109702000A发明了一种复合污染土壤的隔离修复方法，主要是通过铺设不同厚度的隔离层、净土层和耕土层将污染土壤隔绝。其中，隔离层用于阻隔污染土壤中的有害污染物向上部环境迁移，防止其污染干净土壤；净土层则作为隔离层和耕土层之间的缓冲层，一方面能够继续阻止隔离层中吸附的污染物向上部迁移，另一方面具有保水保肥的作用，保障作物生长。

CN110820457A发明了一种适用于污染场地水平阻隔系统的废弃网球复合保温层。主要内容为由废弃网球与填充材料组成的保温层，在保温层以下设置压实黏土层，保温层以上设置保护层，解决了部分保温材料保温效果不足的问题。

CN110845191A 发明了一种用于污染地块风险管控的水平阻隔材料及制备方法。该发明使用质量比为1:20:17的改性天然短纤维、粉料和液料制备一种水平阻隔材料，用于阻断污染介质向周边环境的迁移。具有生产成本低、力学性能强、抗老化、环保的特点。

现有公开技术中，相关材料与水平阻隔工艺的使用有如下几项缺点：

（1）现有公开发明中，水平阻隔层一般为涂刷方式的阻隔材料（CN107497837A、CN110845191A），阻隔材料一般需要在进行阻隔的污染场地进行现场复配，配置后需在有限时间内使用，影响涂料使用的便利性和成本。涂刷过程中对操作人员熟练度要求较高，如果地表粗糙起伏（如自然土质地表），可能存在阻隔材料涂刷不均情形而影响阻隔效果。此外，阻隔涂料需要在地表状态相对稳定情形下才能发挥较好的阻隔效果，如地面发生缓慢沉降、或外界扰动导致涂层出现裂隙，则会削弱阻隔效果。

（2）复合水平隔离层相关的发明中，CN110820457A发明的废弃网球复合保温层重点针对阻隔层以上的保温性能进行提升，主体阻隔层为其下的黏土层；CN109702000A发明的复合污染土壤的隔离修复方法中，主体阻隔措施主要为压实的复合土层，阻隔效果受限于污染物挥发性与场地性质，并且在部分场合中使用受限（如室内或地下水室环境）。

（3）目前发明的阻隔材料不具备较强的抗老化性能，在长期使用过程中可能因自然环境侵蚀而老化破损，经过阻隔管控后的污染场地无法进行二次利用，严重制约了修复场地的发展。

（4）目前阻隔材料难以与其他工艺配合使用，如在阻隔层下布设其他设施施工复杂程度较高，且后续无法在不破坏阻隔层的情况下开展维护。

发明内容

本发明的目的在于提供一种污染场地的模块化水平阻隔装置、阻隔系统及其阻隔方法，以解决上述技术问题。

为此，本发明提供一种污染场地的模块化水平阻隔装置，其特征在于包括：

依次连接的多个阻隔模块，所述阻隔模块包括多个支腿和设置在支腿顶部之间的一个顶板，所述顶板的边缘与相邻两个支腿之间形成门形连接口，所述门形连接口与相邻的阻隔模块的门形连接口配合连接并密封；

封闭模块，为封闭的中空结构，所述封闭模块的一侧与门形连接口连接，进而将最外侧的阻隔模块的门形连接口封堵。

优选地，还包括抽气管道，所述抽气管道一端与尾气处理装置连接，另一端穿过封闭模块并伸入阻隔模块内，所述抽气管道上开设有透气孔。

优选地，所述门形连接口的边缘连接有与相邻的阻隔模块的门形连接口配合的拱形拼接接口，所述拱形拼接接口的边缘钩住相邻的阻隔模块的拱形拼接接口，进而将相邻两个阻隔模块铆合连接。

优选地，所述支腿的底部连接有水平底板，所述水平底板的边缘连接有底座，所述水平底板的边缘与相邻的阻隔模块的水平底板的边缘平齐贴合设置，紧固螺丝穿过相邻的阻隔模块的底座，进而将相邻两个阻隔模块可拆卸连接。

优选地，所述顶板呈拱形并且顶板与支腿的过渡部位设有竖向凹槽。

优选地，所述封闭模块为强化塑料制成的波纹形构件并且封闭模块可嵌套设置在门形连接口内。

另外，本发明还提供一种阻隔系统，设置在污染源上方，由下至上依次包括压实层、如上所述的污染场地的模块化水平阻隔装置、以及设置在污染场地的模块化水平阻隔装置顶部的覆盖层，所述抽气管道穿过覆盖层并与尾气处理装置连接。

另外，本发明还提供一种如上所述的阻隔系统的阻隔方法，包括以下步骤：

步骤一、清理需要铺设如上所述的污染场地的模块化水平阻隔装置的场地，形成压实层；

步骤二、根据厂区规划需要，选择合理尺寸的阻隔模块，在场地进行现场拼接，保证相邻的阻隔模块之间紧密拼接；

步骤三、阻隔模块全部铺设完成后，在最外侧的阻隔模块开口处使用封闭模块封闭开口，使阻隔模块和封闭模块、压实层形成一个完整的封闭空间；

步骤四、在阻隔模块顶部设置覆盖层。

优选地，在步骤四之后，在铺设了阻隔模块的污染场地内铺设抽气管道，抽气管道的一端与尾气处理装置连接，另一端穿过覆盖层和封闭模块，并伸入阻隔模块内部。

优选地，步骤四中覆盖层的铺设分为两次，第一次铺设为在安装抽气管道之前铺设钢筋网或细砂，第二次铺设为在安装抽气管道之后铺设其他建筑材料。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果为：

（1）本发明设计了一种污染场地的模块化水平阻隔装置，其中阻隔模块可进行模块化组装，阻隔模块和封闭模块均采用工厂批量加工，便于运输，可以直接在需要进行风险管控的修复场地中进行铺设，铺设简单，适用场合较多。在需要进行污染管控的场地内使用该阻隔装置，一方面可以利用阻隔装置将污染场地进行污染管控，减少污染场地的污染；另一方面，通过模块化组装的过程，可以减少其他阻隔措施施工过程中带来的二次污染问题。

（2）本发明的阻隔模块和封闭模块的材质为稳定性极强的高强度塑料，可长期保证阻隔层的阻隔性能。阻隔模块铺设后模块内部为中空结构，可配合其他风险管控措施共同使用，后期维护时可通过临时拆除部分阻隔模块实现局部维护，有利于风险管控场地的长期运行维护。

附图说明

图1为阻隔模块的平面布置示意图。

图2为相邻阻隔模块的连接示意图。

图3为图2中A部分放大示意图。

图4为阻隔模块和封闭模块的连接示意图。

图5为阻隔模块的示意图。

图6为阻隔模块的主视结构示意图。

图7为阻隔模块的俯视结构示意图。

图8为封闭模块的示意图。

图9为封闭模块的俯视结构示意图。

图10为封闭模块的主视结构示意图。

图11为阻隔系统的示意图。

附图标注：1-阻隔模块、11-支腿、12-顶板、13-门形连接口、14-拱形拼接接口、15-水平底板、16-底座、17-竖向凹槽、2-封闭模块、3-抽气管道、4-污染源、5-压实层、6-覆盖层。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步说明。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

根据当前修复技术和市场需要，本发明为需要进行风险管控的污染场地提供了一种污染场地的模块化水平阻隔装置。如图1-10所示，一种污染场地的模块化水平阻隔装置包括：阻隔模块1和封闭模块2，阻隔模块1为多个并依次连接。阻隔模块1之间为相互拼接，单个阻隔模块1为拱形结构，内部中空，具备较强的承压性能。阻隔模块1内部中空结构，在拼接时可相互连通形成整体空腔。具体以某阻隔模块1为例，阻隔模块1的基本尺寸为100cm×100cm×高70cm。

阻隔模块1为一体成型，包括多个支腿11和设置在支腿11顶部之间的一个顶板12。顶板12呈拱形并且顶板12与支腿11的过渡部位设有竖向凹槽17。顶板12呈拱形，能够分散顶部受力，增强承重作用，保证构件在进行场区铺设后，顶部仍能够负载较大载荷的硬化地面、常规交通工具、低层建筑物（如钢结构厂房等）。顶板12设置铺设方向标识箭头，方便现场施工布设。竖向凹槽17有利于强化阻隔模块1的承重性能，并且还能减轻自重，节约材料。顶板12的边缘与相邻两个支腿11之间形成门形连接口13，门形连接口13与相邻的阻隔模块1的门形连接口13配合连接并密封。具体地，门形连接口13的边缘连接有与相邻的阻隔模块1的门形连接口13配合的拱形拼接接口14，拱形拼接接口14的边缘钩住相邻的阻隔模块1的拱形拼接接口14，进而将相邻两个阻隔模块1铆合连接。安装时将拱形拼接接口14置于相邻的阻隔模块1的拱形拼接接口14上方，将该拱形拼接接口14钩住相邻的阻隔模块1的拱形拼接接口14，最终实现两个拱形拼接接口14互相铆合，完成拼接。支腿11的底部连接有水平底板15，水平底板15的边缘连接有底座16，水平底板15的边缘与相邻的阻隔模块1的水平底板15的边缘平齐贴合设置，紧固螺丝穿过相邻的阻隔模块1的底座16，进而将相邻两个阻隔模块1可拆卸连接，并强化阻隔模块1拼接后的整体稳定性。

封闭模块2为封闭的中空结构，封闭模块2的一侧与门形连接口13连接，进而将最外侧的阻隔模块1的门形连接口13封堵，从而使阻隔模块1和封闭模块2形成一个仅有阻隔模块1的底部开口的封闭空间。具体地，封闭模块2为强化塑料制成的波纹形构件，封闭完成后如需布设抽气管道3，可在封闭模块2的侧壁开孔用于横穿抽气管道3。封闭模块2可嵌套设置在门形连接口13内。封闭模块2的横向尺寸与阻隔模块1的门形连接口13的内径配合。可根据边界外延距离需求，灵活选择嵌套深度，调整封闭模块2的外露长度。封闭模块2的波纹圈尺寸与阻隔模块1的门形连接口13一致，可保证组合后接缝处的密闭效果，必要时可在接缝处使用胶粘剂进行彻底密封。具体以某封闭模块2为例，封闭模块2的长宽高尺寸为60cm×60cm×63cm。

对于下层污染物挥发性较强或浓度较高的场地，，还可以结合气相抽提技术设置抽气管道3，抽气管道3一端与尾气处理装置连接，另一端穿过封闭模块2并伸入阻隔模块1内，抽气管道3上开设有透气孔。

本发明的污染场地的模块化水平阻隔装置适用于室外或室内的水平阻隔场景，可应用于室外裸露地面、基坑底部或具有硬化地面的地下室等场景。

如图11所示为一种阻隔系统，设置在污染源4上方，由下至上依次包括压实层5、如上的污染场地的模块化水平阻隔装置、以及设置在污染场地的模块化水平阻隔装置顶部的覆盖层6，抽气管道3穿过覆盖层6并与尾气处理装置连接。

本发明将阻隔模块1通过拼接等安装方式，形成具备地表覆盖功能的水平阻隔层，对气相污染的向上迁移途径进行阻隔。阻隔模块铺设形成阻隔层，阻隔层内部为空腔体，可配合抽提设备在阻隔层内进行气相污染抽出，进一步加强阻隔效果。在具有潜在风险的污染场地进行实施风险管控措施。

上述阻隔系统的阻隔方法包括以下步骤：

步骤一、清理需要铺设如上的污染场地的模块化水平阻隔装置的场地，形成压实层5。如场地为原土层则进行夯实、整平，如场地为硬化地面则可直接进行模块铺设。

步骤二、根据厂区规划需要，选择合理尺寸的阻隔模块1，在场地进行现场拼接，保证相邻的阻隔模块1之间紧密拼接。阻隔模块1在四角位置采用紧固螺丝将底座16连接，保证阻隔模块1之间的紧密拼接。

步骤三、阻隔模块1全部铺设完成后，在最外侧的阻隔模块1开口处使用封闭模块2封闭开口，使阻隔模块1和封闭模块2、压实层5形成一个完整的封闭空间。

步骤四、在阻隔模块1顶部设置覆盖层6。

根据场地需要，可以视情况结合气相抽提技术，在步骤四之后，在铺设了阻隔模块1的污染场地内铺设抽气管道3，抽气管道3的一端与尾气处理装置连接，另一端穿过覆盖层6和封闭模块2，并伸入阻隔模块1内部，将场地中的VOCs和SVOCs进行去除。

另外，步骤四中覆盖层6的铺设分为两次，第一次铺设为在安装抽气管道3之前铺设钢筋网或细砂，具体地，阻隔模块1上方如果有承重要求，可铺设钢筋网，然后在其上铺设5-10cm左右厚度的水泥，整平。如果没有承重要求，可将细沙倒入阻隔模块1上，并平整、密实，铺设高度为5-20cm为宜，完成第一次铺设。第二次铺设为在安装抽气管道3之后铺设其他建筑材料，并整平、夯实。本发明设计的阻隔方法通过阻隔模块1的拼接铺设，形成连接紧密的水平阻隔层，有效阻断地下挥发性污染物的向上迁移途径。水平阻隔层铺设时以阻隔模块1尺寸为单元面积，可根据阻隔区域面积与形状灵活布设。水平阻隔层布设完成后，阻隔层内部形成连通的整体空腔，可进一步与其他污染控制措施联合使用，如布设抽气管道3，配合抽提系统在空腔体内产生负压环境，强化水平阻隔效果。

在需要进行污染管控的场地内使用本发明的模块化水平阻隔装置，一方面可以利用阻隔模块1将污染场地进行污染管控，减少污染场地的污染；另一方面，通过模块化组装的过程，可以减少其他阻隔措施施工过程中带来的二次污染问题。除了能够实现污染管控的目的之外，还可以对污染场地实现二次开发与利用，实现房屋开发和铺设道路等其他功能用途。

以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。