CN101787691B - 真空电动力学复合强化土壤修复方法 - Google Patents

Abstract

一种真空电动力学复合强化土壤修复方法，它包括以下工艺步骤：(1)、按次序施工小围堰、布置真空水流循环糸统、电渗系统、防污染物反弹糸统、密封补水糸统、污水排放糸统；(2)、真空及密封补水系统自重联合作用下对污染场地作一次修复；(3)、真空联合电动力学复合强化作用下对污染场地作二次修复，当土样经检测达到设计标准，施工结束。本发明引入了具有场地密封补水系统的真空电动力学复合强化土壤修复方法对场地修复，大大延长了有效净化土壤的时间，使被处理的场地净化度高而且不会反弹。

Description

真空电动力学复合强化土壤修复方法

技术领域

本发明涉及一种被受重金属、有机化合物污染场地或盐碱地的修复方法，尤其是一种能避免发生污染物二次反弹的土壤原位修复方法，具体地说是一种真空电动力学复合强化土壤修复方法。

背景技术

电动力学土壤修复方法是近年来开发的一种新型土壤原位修复方法，但该方法还存在以下缺点和不足，使该方法不能得到广泛的推广和应用。

1、电动力学净化土壤的有效时间不长，使土壤的净化度不高。

当被处理场地土的含水量不高，使场地土在电迁移、电渗析和电泳等电动力学强化修复过程中所需要的循环水提供不足，使电动力学净化修复工作无法进行；即使原场地土的含水量较高，但随着土壤电动力学土壤净化的进行，大量带有污染物的离子水被排出，场地土的含水量不断下降，导致电动力学现象因无外水补充而被削弱甚至无法进行，电动力学净化土壤的有效净化时间不长，使土壤的净化度不高。

2、经电动力学净化修复的场地土，由于受外界条件的影响，易发生污染物的二次反弹，严重影响处理效果的持久性。

3、现有工法能耗大、效率较低。

发明内容

本发明的目的是针对电动力学净化土壤修复方法需不断补充水源，而现有的被污染场地水源往往无法得到补充的问题，提供一种复合高效、性价比高且经修复后的场地能避免发生污染物的二次反弹的真空电动力学复合强化土壤修复方法。

本发明的技术方案是：

一种真空电动力学复合强化土壤修复方法，其特征是它包括真空自载联合作用下对被修复污染场地的一次修复和真空电动力学复合强化土壤修复方法对被修复污染场地的二次修复；具体步骤包括：

A、在被修复污染场地外缘修筑小围堰4，并在修筑小围堰4的同时在其下部安装四周密闭的防污染物反弹系统10；

B、在所述的小围堰4外开挖排水渠道11并使排水渠道11与污水贮藏库相连通；

C、在被修复污染场地上竖插竖向水流循环系统2并铺设与之相通的水平向水流循环系统3，使水平水流循环系统3与真空系统5相连；

D、在被修复污染场地竖向水流循环系统2的内侧竖插电渗系统6并使电渗系统6与智能电渗仪7相连；

E、向小围堰内吹填场地密封补水系统8至设定的高度；

F、启动真空系统5，抽真空开始，使被修复场地在真空系统5的真空和密封补水系统8的自载联合作用下完成真空自载联合作用下对被修复污染场地的一次修复；

G、在一次修复30-50天后，在真空系统5工作的同时启动智能电渗仪7，通过真空系统5和智能电渗仪7的双重作用再加上密封补水系统8的及时补水实现真空电动力学复合强化土壤修复方法对被修复污染场地的二次修复，二次修复时间为30-40天。

所述的场地密封补水系统8为含水量超过150％，渗透系数k≈10^-4～10^-5cm/s，厚度≥2m的泥浆。所述的场地密封补水系统8的主要功能是：

a.在真空自载联合作用下对污染场地一次修复时，本系统有二个功能，其一是真空密封作用，其二也是自载预压荷载；

b.污染场地在电动力学修复过程中，为保证强化离子传递，最终达到强化电动力学修复的作用，需要有足够的外米循环水的补给，而本系统即是一个良好的补水系统。

所述的电渗系统6由直径为Φ25～Φ30钢筋或Φ32钢管组成，它们竖插在竖向水流循环系统2的内侧，并常采用矩形布置，作为电渗管使用的钢筋或钢管之间用导电性能良好的铝棒相连，并与智能电渗仪7相连形成直流回路。

所述的防污染物反弹系统10由厚度为0.3-0.4mm的高强抗老化聚乙烯塑料膜或高强抗老化复合土工膜组成，施工时应沿场地四周竖向密封插设，插设深度一般应超过被修复污染场地污染层以下1米；当污染层下有连贯透水层时，所述的高强抗老化聚乙烯塑料膜或高强抗老化复合土工膜还必须贯穿透水层以下1m。

在被修复污染场地上设有污染物检测孔9。

所述的竖向水流循环系统3为塑料排水板，其布置方式为正三角形，其间距为0.8m-1.2m，其下端应贯穿被修复污染场地的污染层，若污染层下有连通的透气层，则塑料排水板的下端应插至透气层以上至少1m以防漏气。

在启动智能电渗仪对被修复污染场进行二次修复的过程中应将智能电渗仪7的的正负极对调若干次，以防止电解反应使电动力学对场地的复合强化修复功能的减弱，具体对调时间是：每次出水口排污流量/同一出水口最大排污流量＜25％时即可将电渗仪正负极对调，直至当污染物检测口现场钻孔取土样经检测当污染物含量已达到正常使用标准时，二次修复结束。

在真空电动力学进行二次修复时对智能电渗仪7采用间歇通电的方法，即每次连续通电20-24小时后断电3-4小时左右，以保证电渗效率的提高。

若被处理场地除了须对场地有修复净化要求外，被处理场地还有强度和变形的要求时，则需在场地得到修复净化后还需采用真空电渗降水和低能量强夯综合加固软土地基的方法对密封补水系统进行快速加固，以满足场地对变形和承载力的要求。

本发明的有益效果：

本发明和现有的电动力学土壤修复方相比具有以下突出优点：

(1)、本发明引入了具有场地密封补水系统的真空电动力学复合强化土壤修复方法对场地修复，大大延长了有效净化土壤的时间，使被处理的场地净化度高。

(2)、本发明引入了真空电动力学复合强化的净化方法，真正达到了1+1＞2的目的，大大缩短了污染土壤的修复净化时间。

(3)本发明引入了防污染物反弹系统，保证了处理效果的持久牲。

附图说明

图1是本发明的修复系统原理示意图。

图2是本发明的电渗系统与竖向水流循环系统布置平面图。

图中：1被修复场地；2竖向水流循环糸统；3水平向水流循环系统；4小围堰；5真空系统；6电渗系统；7智能电渗仪；8场地密封补水系统；9污染物检测孔；10污染物防反弹系统；11污水排放系统。

○表示电渗管，×表示竖向水流循环系统中的塑料排水板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1、2所示。

一种真空电动力学复合强化土壤修复方法，它包括以下工艺步骤：

(1)、按次序施工小围堰、布置真空水流循环糸统、电渗系统、防污染物反弹糸统、密封补水糸统、污水排放糸统；如图1所示。

(2)、真空及密封补水系统自重联合作用下对污染场地作一次修复；

(3)、真空联合电动力学复合强化作用下对污染场地作二次修复，当土样经检测达到设计标准，施工结束。

一、在真空负压和补水系统自重压力共同作用下对污染场作一次修复。

参见图1。平整场地，修筑小围堰4，在堰下沿四周施工连续封闭的防污染物反弹系统10，在堰外开挖排水渠道及污染水贮藏库11，竖插竖向水流循环系统2、铺设水平向水流循环系统3，安装真空系统5后即可向堰内吹填场地密封补水系统8，抽真空开始。图1中内的真空系统即在场地铺设水平向水流循环干管和支管，将竖向水流循环系统和支管相连，支管和干管相连，干管和集水井(内含水泵)相连，集水井和真空泵连接。一次修复所需抽真空时间一般30-50天左右，当染污场地污染严重或场地土是以粘粒等细颗粒为主的重粘性土时，抽真空时间宜适当延长。

二、真空电动力学复合强化土壤修复方法对污染场地二次修复。

在竖向水流循环系统2的内侧竖插电渗管6，安装智能电渗仪7及污染物检测孔9。电渗系统由电渗管(材料为Φ30左右的钢筋或Φ32钢管)，电渗管之间用铝棒相连后和智能电渗仪的正负极相连以形成直流回路，接通电源后真空电动力学复合强化土壤二次修复开始。二次修复时由于在电极表面发生电解反应，使阴极表面呈酸性，阳极表面呈碱性，这种情况且呈持续增长的趋势，若不加以控制将使电渗析流减弱，最终使电动力学对场地的复合强化修复功能大大减弱。本发明解决以上问题的方法是：在二次修复过程中将电渗仪的正负极对调若干次，直至当污染物检测口9处现场钻孔取土样经检测，当污染物含量已达到正常使用标准时，二次修复工作停止。二次修复时间一般为30-40天。

详述如下：

一种真空电动力学复合强化土壤修复方法，它包括真空自载联合作用下对被修复污染场地的一次修复和真空电动力学复合强化土壤修复方法对被修复污染场地的二次修复；具体步骤包括：

A、在被修复污染场地外缘修筑小围堰4，并在修筑小围堰4的同时在其下部安装四周密宯的防污染物反弹系统10；防污染物反弹系统10的材料为0.3-0.4mm的高强抗老化聚乙烯塑料膜或高强抗老化复合土工膜，施工时应沿场地四周竖向密封插设，插设深度一般应超过处理层以下1米左右；若处理层范围有连贯透水层时，本系统必须贯穿透水层并进入以下不透水层1m。

B、在所述的小围堰4外开挖排水渠道11并使排水渠道11与污水贮藏库相连通以便废水的贮藏和处理回收利用；

C、在被修复污染场地上竖插竖向水流循环系统2并铺设与之相连的水平向水流循环系统3，使水平水流循环系统3与真空系统5相连；竖向水流循环系统3可采用塑料排水板，其布置方式为正三角形，如图2所示，其间距为0.8m-1.2m，其下端应贯穿被修复污染场地的污染层，若污染层下有连通的透气层，则塑料排水板的下端应插至透气层以上至少1m，以防漏气。

D、在被修复污染场地竖向水流循环系统2的内侧竖插电渗系统6并使电渗系统6与智能电渗仪7相连；电渗系统6由直径为Φ25～Φ30钢筋或Φ32钢管组成，电渗系统6常采用矩形布置，如图2所示，作为电渗管使用的钢筋或钢管之间用导电性能良好的铝棒相连，并与智能电渗仪7相连形成直流回路。

E、向小围堰内吹填场地密封补水系统8至设定的高度(可为小围堰高度的60-95％)；场地密封补水系统8为含水量超过150％，渗透系数k≈10^-4～10^-5cm/s，厚度≥2m的泥浆。所述的场地密封补水系统8的主要功能是：

a.在真空自载联合作用下对污染场地一次修复时，本系统有二个功能，其一是真空密封作用，其二是自载预压荷载；

b.污染场地在电动力学修复过程中，为保证强化离子传递，最终达到强化电动力学修复的作用，需要有足够连续的外来循环水的补给，而本系统即是一个良好的补水系统。

F、启动真空系统5，抽真空开始，使被修复场地在真空系统5的真空和密封补水系统8的自载联合作用下完成真空自载联合作用下对被修复污染场地的一次修复；

G、在一次修复30-50天后，在真空系统5工作的同时启动智能电渗仪7，通过真空系统5和智能电渗仪7的双重作用再加上密封补水系统8的及时补水实现真空电动力学复合强化土壤修复方法对污染场地的二次修复，二次修复时间为30-40天。

在启动智能电渗仪对被修复污染场进行二次修复的过程中应将智能电渗仪7的的正负极对调若干次，以防止电解反应使电动力学对场地的复合强化修复功能的减弱，具体对调时间是：每次出水口排污流量/同一出水口最大排污流量＜25％时即可将电渗仪正负极对调(一般为4-5天对调一次)，直至当污染物检测口现场钻孔取土样经检测当污染物含量已达到正常使用标准时，二次修复结束。具体实施时还可对智能电渗仪7采用间歇通电的方法，即每次连续能电20-24小时后断电3-4小时左右，以保证电渗效率的提高。

此外，根据被修复场地的最终用途的不同，还可根据需要对围堰中软土进行固化处理。即对被处理场地为有特殊要求的场地(如在被污染场地上建高尔夫球场)，在处理该场地上不但要使场地污染物得到净化，且被处理场地还有强度和变形的要求，则在原场地得到修复净化后，还需用真空电渗降水和低能量强夯综合加固软土地基的方法(如中国专利20061008834.8)对密封补水系统进行快速加固，以满足场地对变形和承载力的要求。

本发明的修复净化原理是：

(1)首先，被修复污染场地上的场地土在超过80kPa的真空负压和场地密封补水系统的自重压力的共同作用下，将靠近竖向水循环糸统周边附近带有污染物离子的部分自由水经竖向、水平向水循环系统排出，土壤得到一次修复，其次由于场地补水系统的存在，使场地在得到一次修复后仍有足够水循环水补给，使场地土始终保持较高含水量状态，从而保证了二次修复的进行。

(2)经一次修复后，继而在包括电迁移、电渗析和电泳在内的电动力学的作用下进行了土壤的二次修复，这时由于真空吸力的加入，极大地强化了电动力学对场地的复合强化修复作用，从而使绝大部分以离子状态的污染物随着孔隙水经竖向、水平向水循环系统排出，土壤达到终极修复。

(3)、本发明引入了污染物防反弹系统，且该防反弹簧系统可长期保存在场地土下，使场地被重新二次污染的可能降到最低限度，保证了处理效果的持久性。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (8)

1.一种真空电动力学复合强化土壤修复方法，其特征是它包括真空自载联合作用下对被修复污染场地的一次修复和真空电动力学复合强化土壤修复方法对被修复污染场地的二次修复；具体步骤包括：

A、在被修复污染场地外缘修筑小围堰(4)，并在修筑小围堰(4)的同时在其下部安装四周密闭的防污染物反弹系统(10)；

B、在所述的小围堰(4)外开挖排水渠道(11)并使排水渠道(11)与污水贮藏库相连通；

C、在被修复污染场地上竖插竖向水流循环系统(2)、铺设与之相通的水平向水流循环系统(3)，使水平水流循环系统(3)与真空系统(5)相连；

D、在被修复污染场地竖向水流循环系统(2)的内侧竖插电渗系统(6)并使电渗系统(6)与智能电渗仪(7)相连；

E、向小围堰内吹填场地密封补水系统(8)至设定的高度；所述的场地密封补水系统(8)为含水量超过150％，渗透系数k≈10^-4～10^-5cm/s，厚度≥2m的泥浆；

F、启动真空系统(5)，抽真空开始，使被修复场地在真空系统(5)的真空和密封补水系统(8)的自载联合作用下完成真空自载联合作用下对被修复污染场地的一次修复；

G、在一次修复30-50天后，在真空系统(5)工作的同时再同时启动智能电渗仪(7)，通过真空系统(5)和智能电渗仪(7)的双重作用再加上密封补水系统(8)的及时补水实现真空电动力学复合强化土壤修复方法对被修复污染场地的二次修复，二次修复时间为30-40天。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的电渗系统(6)由直径为Φ25～Φ30钢筋或Φ32钢管组成，它们竖插在竖向水流循环系统(2)的内侧，并采用矩形布置，作为电渗管使用的钢筋或钢管之间用导电性能良好的铝棒相连，并与智能电渗仪(7)相连形成直流回路。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的防污染物反弹系统(10)由厚度为0.3-0.4mm的高强抗老化聚乙烯塑料膜或高强抗老化复合土工膜组成，施工时应沿场地四周竖向密封插设，插设深度应超过被修复污染场地污染层以下1米；当污染层下有连贯透水层时，所述的高强抗老化聚乙烯塑料膜或高强抗老化复合土工膜还必须贯穿透水层以下1m。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是在被修复污染场地上设有污染物检测孔(9)。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的竖向水流循环系统(3)为塑料排水板，其布置方式为正三角形，其间距为0.8m-1.2m，其下端应贯穿被修复污染场地的污染层，若污染层下有连通的透气层，则塑料排水板的下端应插至透气层以上至少1m以防漏气。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是在启动智能电渗仪对被修复污染场进行二次修复的过程中应将智能电渗仪(7)的正负极对调若干次，以防止电解反应使电动力学对场地的复合强化修复功能的减弱，具体对调时间是：每次出水口排污流量/同一出水口最大排污流量＜25％时将电渗仪正负极对调。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在真空电动力学进行二次修复时对智能电渗仪(7)采用间歇通电的方法，即每次连续通电20-24小时后断电3-4小时，以保证电渗效率的提高。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征是若被处理场地除了须对场地有修复净化要求外，被处理场地还有强度和变形的要求时，则需在场地得到修复净化后还需采用真空电渗降水和低能量强夯综合加固软土地基的方法对密封补水系统进行快速加固，以满足场地对变形和承载力的要求。

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