本发明涉及土壤污染修复技术领域，特别是涉及一种用于污染土壤异位清洗的筑堆装置。
背景技术：
近年来土壤和地下水污染问题日益突出，重金属及有机物污染修复方面是国内外研究的共同热点，带动了土壤修复技术应用和绿色修复产业化发展。20年来，我国在修复技术、装备及规模化应用上与先进国家的距离在加快缩短。
其中，筑堆淋洗因操作简单，成本低，适合于大规模土壤污染的处理而受到关注。有研究表明，筑堆淋洗成本要低，且处理量更大，但仍面临污染土壤增渗的技术难点。筑堆-淋洗技术首先需要将污染土壤按一定要求堆积，本专利主要完善说明了筑堆方法及其结构示意图，克服现有技术的不足，解决污染土壤渗透性低的问题，进一步提高堆积淋洗效率。
目前，异位土壤清洗修复的技术中，堆积淋洗被众多学者证实了其操作简单，成本低，适合于大规模土壤污染的处理等特点。有研究表明，尽管柱淋洗有较好的淋洗效果，但堆积淋洗有更快的淋洗动力学，且成本低，处理量大。因此堆积淋洗的污染土壤修复受到众多关注。
贵大伟等提供了一种污染土壤筑堆循环淋洗修复装置，其堆土设置呈现为土壤筑堆槽，即四周壁面铺设防渗膜，截面呈倒梯形是指坑洞呈上大下小的形状，其具体可以是梯形槽也可以是漏斗状等合适形式，其内壁形式可以是自然放坡，土壤筑堆槽顶部是指该坑洞开口的上方。
张汝壮等提到了一种污染土壤筑堆抽-注结合修复装置，包括用于设置在污染土壤中的集水管、抽提泵、注药泵及药剂容器等，通过在污染土壤堆体中将土壤淋洗液抽出和注入，达到高效淋洗土壤、去除污染物的目的，减少淋洗设备投资等。目前国内的筑堆方法大都侧重于修复工艺的整体设计，而基于土壤筑堆本身的设计鲜有详细报道。
筑堆技术，广泛应用于采矿业，有多堆堆矿法、多层堆矿法、斜坡堆矿法、吊装堆矿法、爆破筑堆法等方法；因矿物性质，筑堆后渗透性好，有利于浸出作业；且可以减小单位面积上的压强，或松动矿堆表面，均有利于浸出的进行。而在污染土壤的筑堆实践中，因污染土壤性质差异，渗透性不同，筑堆后淋洗液传输效率低，因此需要针对污染土壤设计土壤的堆土方法。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种用于污染土壤异位清洗的筑堆装置，主要解决污染土壤渗透性低、淋洗液传输效率低等问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于污染土壤异位清洗的筑堆装置，包括若干竖直设置的支撑柱和若干水平设置的增渗层，若干所述增渗层呈上下位置设置，整体组成金字塔状，若干所述支撑柱从增渗层所设插孔内穿过，所述支撑柱和增渗层位于污染土壤筑堆形成的堆体内；
所述支撑柱为柱状圆筒，所述支撑柱的侧壁上布设有若干透水孔，所述增渗层包括顶层和底层，所述顶层和底层均为网状结构，所述顶层和底层间相离形成夹层结构。
进一步地，所述支撑柱包括主支撑柱和若干侧支撑柱，所述主支撑柱位于堆体中心处，若干所述侧支撑柱位于堆体四周，沿堆体中心均匀分布。
进一步地，所述支撑柱和增渗层内均填充有增渗用的填料。
进一步地，所述填料包括但不限于石英砂、透水石或鹅卵石中的一种或几种；
进一步地，所述填料内加入若干种吸附性材料，和/或加入若干种固化/稳定化药剂材料。
进一步地，所述支撑柱的顶端和底端均装配固定有端盖。
进一步地，所述增渗层的底层边沿处设有挡板，所述挡板为网状结构，所述挡板与底层间通过合页结构转动连接，所述挡板远离底层的侧边处垂直固设有第二插板；
所述增渗层的顶层向外延伸设有若干第一插板，所述第一插板和第二插板上设有位置相对的通孔，所述挡板通过插接的螺杆固定位置。
一种用于污染土壤异位清洗的筑堆方法，包括如下步骤：
s1：将支撑柱按照增渗层的插孔位置进行布设，主支撑柱位于堆土位置中心处，8根侧支撑柱按照五点法分布在主支撑柱的四周；
s2：铺设第一层污染土壤，堆高达0.6m左右，堆土底部为10m×10m的正方形；
s3：架设增渗层的底层不锈钢网，增渗层所设通孔穿过支撑柱向下平移，直至平铺在土堆上方；
s4：将一定规格的填料铺洒在底层上，架设增渗层的顶层不锈钢网，并通过挡板封闭增渗层侧边开口，将填充材料封存在两层钢网内；
s5：按照步骤s2～s4，即继续堆高0.6m左右的污染土壤，然后加设增渗层；
s6：继续铺设污染土壤，堆高0.5m，堆土顶部为3m×3m的小正方形，完成污染土壤的筑堆，筑堆完成的堆土呈方正的半金字塔形。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：
(1)该用于污染土壤异位清洗的筑堆装置，污染土壤渗透性高，且淋洗液传输效率高，有效解决污染土壤淋洗不到位及淋洗堆积结块等问题。
(2)该用于污染土壤异位清洗的筑堆装置，为装配式筑堆设备，可以重复利用，且基于设备的特点可以搭配其他修复工艺进行复合修复治理。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明所述的一种用于污染土壤异位清洗的筑堆装置整体结构示意图；
图2为本发明所述的一种用于污染土壤异位清洗的筑堆装置俯视结构示意图；
图3为本发明所述的一种用于污染土壤异位清洗的筑堆装置侧视结构示意图；
图4为本发明所述的一种用于污染土壤异位清洗的筑堆装置主支撑柱结构示意图；
图5为本发明所述的一种用于污染土壤异位清洗的筑堆装置侧支撑柱结构示意图；
图6为本发明所述的一种用于污染土壤异位清洗的筑堆装置挡板结构示意图。
附图标记说明：
1-污染土壤；2-第一增渗层；3-第二增渗层；4-侧支撑柱；5-主支撑柱；6-填料；71-顶层；711-第一插板；72-底层；73-挡板；731-第二插板；74-螺杆；741-螺帽；8-透水孔。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
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”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明：
如图1-图6所示，一种用于污染土壤异位清洗的筑堆装置，包括支撑柱和增渗层，支撑柱和增渗层均位于污染土壤1筑堆形成的堆体内；
其中，支撑柱为柱状圆筒，由不锈钢板材料制成，支撑柱内填充有填料6，支撑柱的侧壁上布满透水孔8，支撑柱的顶端和底端均旋有端盖；
为便于组装，增渗层包括顶层71和底层72，顶层71和底层72均由不锈钢网制成，不锈钢网根据筑堆的土壤粒径分，一般在10目以下，顶层71和底层72间相离形成夹层结构，增渗层夹层厚度为15cm，顶层71和底层72之间填充有填料6；
该填料6包括但不限于石英砂、透水石或鹅卵石中的一种或几种，用于增加堆土的渗透性，且填料6内可加入若干种吸附性材料，如生物炭、活性炭等，用于吸附有害物质，也可加入若干种固化/稳定化药剂材料，如海泡石、碳酸钙、镁基矿物材料等，用于增加增渗层的附加功能；
支撑柱包括1根主支撑柱5和8根侧支撑柱4，主支撑柱5为外径150cm、内径145cm、高2m的圆环管，主支撑柱5位于堆体中心处；侧支撑住为外径100cm、内径95cm、高度为1.6m的圆环管，8根侧支撑柱4位于堆体四周，沿堆体中心均匀分布；
增渗层包括第一增渗层2和第二增渗层3，增渗层水平设置，第一增渗层2位于第二增渗层3的上方，为便于筑堆，第一增渗层2的尺寸小于第二增渗层3的尺寸，且第一增渗层2和第二增渗层3的尺寸和筑堆的堆土尺寸相匹配，在一些实施例中，第一增渗层2尺寸为5m×5m，第二增渗层3的尺寸为8m×8m，支撑柱从增渗层所设插孔内穿过，支撑柱和插孔的尺寸相匹配，以使得支撑柱对增渗层起到支撑作用，防止增渗层倾斜；
为了防止填料6掉落，增渗层的底层72边沿处设有挡板73，该挡板73为不锈钢网，该挡板73与底层72间通过合页结构转动连接，挡板73远离底层72的侧边处垂直固设有第二插板731；
增渗层的顶层71向外延伸设有若干第一插板711，向顶板侧转动挡板73至二者垂直，第一插板711和第二插板731上所设通孔位置相对，向通孔内插入螺杆74，以固定挡板73位置；
增渗层和支撑柱的主要作用是提高污染土壤的渗透性，促进淋洗药剂的传质，提高淋洗效率。
一种用于污染土壤异位清洗的筑堆方法，包括如下步骤：
s1：将支撑柱按照增渗层的插孔位置进行布设，主支撑柱5位于堆土位置中心处，8根侧支撑柱4按照五点法分布在主支撑柱5的四周；
施工过程中，在指定修复场所，依据《工程测量规范》(gb50026-2007)及设计要求，通过经纬仪、水准仪、50m及30m的卷尺及10kg拉力器等仪器进行精准测量定位；
s2：铺设第一层污染土壤1，堆高达0.6m左右，堆土底部为10m×10m的正方形；
s3：架设增渗层的底层72不锈钢网，增渗层所设通孔穿过支撑柱向下平移，直至平铺在土堆上方；
s4：将一定规格的填料6铺洒在底层72上，架设增渗层的顶层71不锈钢网，并通过挡板73封闭增渗层侧边开口，将填料6封存在两层不锈钢网内，为了使增渗层形成一体式构造，可以在螺杆74的下端旋入螺母；
s5：按照步骤s2～s4，即继续堆高0.6m左右的污染土壤1，然后加设增渗层；
s6：继续铺设污染土壤1，堆高0.5m，堆土顶部为3m×3m的小正方形，完成污染土壤1的筑堆，筑堆完成的堆土呈方正的半金字塔形。
完成后的堆土堆高2m，该设计参数依据《建筑边坡工程技术规范》gb50330-2013中边坡稳定性安全系数的规范标准，满足一般工况安全系数(§＝1.35)。
使用过程中，为促进淋洗药剂的传质，提高淋洗效率，可根据工艺实施情况，在支撑柱顶部和增渗层侧边处加设药剂喷淋管道，通过向支撑柱和增渗层内喷射药剂，进一步提升药剂输送效率；或加设鼓风机，通过支撑柱和增渗层鼓风曝气，提高污染土壤1的溶氧率，为淋洗反应提供需氧量。
实验例：
本专利设计过程的小试实验，设置了对照组和实验组，污染土壤1取自天津某蓄电池厂，铅含量高达3879mg/kg，除筑堆结构不同外，二者其他实验条件保持一致；
其中，对照组污染土壤1无支撑柱和增渗层，堆体为污染土壤1堆体成方正的半金字塔形，底部为100cm×100cm的正方形，顶部为30cm×30cm的小正方形，堆高为20cm；
实验组按照上述筑堆方法，对污染土壤1进行分层筑堆，筑堆污染土壤1量约为100dm3，污染土壤1堆体成方正的半金字塔形，其底部为100cm×100cm的正方形，顶部为30cm×30cm的小正方形，堆高为20cm；
试验用第一增渗层2尺寸为50cm×50cm，试验用第二增渗层3尺寸为80cm×80cm，试验用第一增渗层2内部的增渗材料为石英砂、鹅卵石混合材料，按照一定配比均匀分撒在增渗层；第二增渗层3内部的增渗材料为石英砂、生物炭，按照特定配比均匀分撒在增渗层夹层内部；
试验用支撑柱装置采用pvc材质，主支撑柱5为外径1.5cm、内径1.3cm、高20cm的圆环管，管壁均匀布设了透水孔8，侧支撑住为外径1.0cm、内径0.8cm、高度为15cm的圆环管，管壁均匀布设了透水孔8，按照五点法分布在主支撑柱5四周；
支撑柱内填充了增渗材料石英砂、吸附材料生物炭，按照3:2的比例进行充柱；
实验过程中，污染土壤1底部设置有防渗垫，且分别配置有20l的玻璃皿；在对照组和实验组筑堆稳固后，污染顶部铺设一层滤纸，采用0.2mol/l的乙二胺四乙酸二钠淋洗药剂，通过同样数量的喷淋管，经同样流速的蠕动泵喷洒在堆体上方，每隔两小时记录堆体内污染土壤1的湿润程度及玻璃皿内渗滤液，并采集一定量样品分析测试土壤和渗滤液中重金属含量。
实验结果表明：
第一次淋洗过程中，实验组污染土壤1在4h内被淋洗液浸润穿透，且玻璃皿内开始有渗滤液，对照组4h内底部污染土壤1还未完全湿润，在继续喷洒2h后底部污染土壤1开始浸润，底部玻璃皿无渗滤液；
第二次淋洗，实验组污染土壤1在增渗层及支撑柱的防护下，污染土壤1堆体结构完善，无明显集块沉积现象，而对照组污染土壤1开始有渗滤液，颜色较深，且堆体上部由于淋洗液传质路径，污染土壤1集块沉积与干裂区差异明显；
第三次淋洗结束后，即相同时间内，对照组污染土壤1铅去除率仅68.75％，而实验组铅去除率达80.12％。
以上实验结果说明实验组采用本专利的筑堆方法确实有利于提高淋洗液传质效率，促进淋洗液与污染土壤1螯合反应，从而提高清洗效率。
注：文中所述固定连接方式，如果未进行特殊说明，选用螺纹连接、焊接、粘接等现有的固定连接方式。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种用于污染土壤异位清洗的筑堆装置，其特征在于，包括若干竖直设置的支撑柱和若干水平设置的增渗层，若干所述增渗层呈上下位置设置，整体组成金字塔状，若干所述支撑柱从增渗层所设插孔内穿过，所述支撑柱和增渗层位于污染土壤(1)筑堆形成的堆体内；
所述支撑柱为柱状圆筒，所述支撑柱的侧壁上布设有若干透水孔(8)，所述增渗层包括顶层(71)和底层(72)，所述顶层(71)和底层(72)均为网状结构，所述顶层(71)和底层(72)间相离形成夹层结构。
2.根据权利要求1所述的一种用于污染土壤异位清洗的筑堆装置，其特征在于：所述支撑柱包括主支撑柱(5)和若干侧支撑柱(4)，所述主支撑柱(5)位于堆体中心处，若干所述侧支撑柱(4)位于堆体四周，沿堆体中心均匀分布。
3.根据权利要求1所述的一种用于污染土壤异位清洗的筑堆装置，其特征在于：所述支撑柱和增渗层内均填充有增渗用的填料(6)。
4.根据权利要求3所述的一种用于污染土壤异位清洗的筑堆装置，其特征在于：所述填料(6)包括但不限于石英砂、透水石或鹅卵石中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的一种用于污染土壤异位清洗的筑堆装置，其特征在于：所述填料(6)内加入若干种吸附性材料，和/或加入若干种固化/稳定化药剂材料。
6.根据权利要求1所述的一种用于污染土壤异位清洗的筑堆装置，其特征在于：所述支撑柱的顶端和底端均装配固定有端盖。
7.根据权利要求1所述的一种用于污染土壤异位清洗的筑堆装置，其特征在于：所述增渗层的底层(72)边沿处设有挡板(73)，所述挡板(73)为网状结构，所述挡板(73)与底层(72)间通过合页结构转动连接，所述挡板(73)远离底层(72)的侧边处垂直固设有第二插板(731)；
所述增渗层的顶层(71)向外延伸设有若干第一插板(711)，所述第一插板(711)和第二插板(731)上设有位置相对的通孔，所述挡板(73)通过插接的螺杆(74)固定位置。
8.一种用于污染土壤异位清洗的筑堆方法，其特征在于，包括如下步骤：
s1：将支撑柱按照增渗层的插孔位置进行布设，主支撑柱(5)位于堆土位置中心处，8根侧支撑柱(4)按照五点法分布在主支撑柱(5)的四周；
s2：铺设第一层污染土壤(1)，堆高达0.6m左右，堆土底部为10m×10m的正方形；
s3：架设增渗层的底层(72)不锈钢网，增渗层所设通孔穿过支撑柱向下平移，直至平铺在土堆上方；
s4：将一定规格的填料(6)铺洒在底层(72)上，架设增渗层的顶层(71)不锈钢网，并通过挡板(73)封闭增渗层侧边开口，将填充材料封存在两层钢网内；
s5：按照步骤s2～s4，即继续堆高0.6m左右的污染土壤(1)，然后加设增渗层；
s6：继续铺设污染土壤(1)，堆高0.5m，堆土顶部为3m×3m的小正方形，完成污染土壤(1)的筑堆，筑堆完成的堆土呈方正的半金字塔形。
技术总结
本发明提供了一种用于污染土壤异位清洗的筑堆装置，包括若干竖直设置的支撑柱和若干水平设置的增渗层，若干所述增渗层呈上下位置设置，整体组成金字塔状，若干所述支撑柱从增渗层所设插孔内穿过，所述支撑柱和增渗层位于污染土壤筑堆形成的堆体内；所述支撑柱为柱状圆筒，所述支撑柱的侧壁上布设有若干透水孔；所述增渗层包括顶层和底层，所述顶层和底层均为网状结构，所述顶层和底层间相离形成夹层结构。该种用于污染土壤异位清洗的筑堆装置，污染土壤渗透性高，且淋洗液传输效率高，有效解决污染土壤淋洗不到位及淋洗堆积结块等问题；为装配式筑堆设备，可以重复利用，且基于设备的特点可以搭配其他修复工艺进行复合修复治理。
技术开发人、权利持有人：曹文庆;白鹤;陈志国;宋景鹏;刘艺芸;邱沙;王秀梅;张荣;贾新昆;余世磊;陈泽锋;赵信刚
