CN102352621B - 缺水污染场地的三维循环补水修复方法 - Google Patents

缺水污染场地的三维循环补水修复方法 Download PDF

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Abstract

一种缺水污染场地的三维循环补水修复方法，其特征是它包括：（1）按次序施工围堰，真空出水系统、电渗系统、三维循环补水系统、密封系统、场地土含水量检测系统、污染物检测系统，一切就绪，启动补水系统以满足场地土有较高的含水量；（2）真空负压及面层密封补水系统联合预压下对污染物场地作一次修复；（3）真空负压联合电动力学对污染场地作二次修复，直至当检测达到设计标准，施工结束。本发明的适用范围大大扩大，即工法不但适用于南方场地含水量高的工况，也适用于北方或干旱地区场地含水量低的土壤修复工程；由于三维循环水补给系统的建立，使场地土始终处于均匀的高含水量状态，故被处理场地的净化度、均匀度较高。

Description

缺水污染场地的三维循环补水修复方法
技术领域
本发明涉及一种受重金属、有机化合物污染或盐碱化的场地的修复方法，尤其是一种场地含水量低、电动力学净化修复工作无法正常进行的污染场地的修复方法，具体地说是一种缺水污染场地的三维循环补水修复方法。
背景技术
目前，电动力学土壤修复方法是近年来开发的一种新型的土壤原位修复方法，特别是有一种“真空电动力学复合强化土壤修复方法（专利号为2010101175128）”，该工法在南方场地土含水量高的工况下具有净化时间短、土壤净化度高等优点。但该工法还存在以下缺点和不足，致使该工法无法在北方干燥地区、场地土含水量低的情况下推广和应用。
上述工法虽然也设置了（在面层）一层高水量高泥封层作为密封补水系统，这对南方地区场地土含水量较高时已能满足电动力学对场地净化的要求；然而，对于北方干旱地区，因被净化场地含水量太低，而该层密封补水系统只能对浅层土层的含水量补给发挥作用，而对于亟待需要净化的场地深处将因始终处于低含水量状态，导致电动力学现象几无外水补给而无法进行，工法将归于失败。
发明内容
本发明的目的是针对现有的电动力学复合强化土壤修复方法不能对干旱地区场地深处进行修复的问题，发明一种针对缺水干旱地区深层土壤修复的方法。
本发明的技术方案是：
一种缺水污染场地的三维循环补水修复方法，其特征是它包括以下步骤：
首先，在被修复污染场地上建立三维补水系统；
其次，利用真空自载联合预压对场地进行一次修复；
最后，利用真空电动力学对土壤进行复合强化二次修复；
所述的建立三维补水系统的具体步骤包括：
a. 在被修复污染场地1上修筑围堰2、竖插竖向排水系统（即塑料排水板）3、铺设水平排水系统（即真空水平管网）4、安装真空泵5，形成真空系统；
b. 在竖向排水系统3的两侧竖插电渗管8（可兼作竖水系统）、安装智能电渗仪9，形成电渗系统；
c. 将电渗管的负极管、供水横干管10和水泵11相连形成竖向补水系统，至此即可向围堰2内吹填泥浆6并在其上覆水7以形成面层密封补水系统，至此三维循环补水系统形成；
所述的一次修复是指：启动水泵11，被修复污染场地土在三维循环补水系统工作下，其含水量不断上升，直至当被修复污染场地土含水量检测仪测定到其含水量＞电动力学正常工作的含水量时，即可启动真空泵5，在真空负压和面层密封补水系统自重压力共同作用下对被修复场地进行真空自载联合预压一次修复；一次修复时间为12~15天左右；
所述的二次修复是指在一次修复结束后，再重新启动水泵11，使被修复污染场地土含水量＞电动力学正常工作的含水量时，启动真空泵5工作的同时启动智能电渗仪9，通过真空系统、电渗系统的双重作用再加上水泵11的及时补水实现真空电动力学复合土壤修复方法对被修复污染场地的二次修复，二次修复时间约40~50天。
 所述的面层密封补水系统为吹填泥浆组成，上覆水0.6~1.0m左右；泥浆要求：a.含水量w＞150%；b.厚度δ≥1.5m，c.渗透系数k≤10-5cm/s；d.本身泥浆的污染物已达标；电渗管的负极管由电渗仪不断的正负极对调来控制，电渗管为φ32钢盲管外包反滤布，它们竖插在塑料排水板两侧，其布置方式为等腰三角形布置，间距为1.0~1.2m，电渗管伸入泥浆6的部分需套上绝缘塑料套以减少电渗管耗电量，节省用电。
在整个土壤修复过程中，水泵11（包括竖向补水系统）是间歇工作的，其开启工作的时间由场地土含水量检测仪控制，即当场地含水量w＜电动力学正常工作含水量w正时，水泵11启动工作，反之当w≥w正时水泵11即停止工作。
在启动电渗仪对被修复污染场地进行二次修复的过程中应将电渗仪正、负极对调，以便于极性改变后，作为竖向进水管的负极电渗管位置发生改变，从而使处理场地的含水量处于均匀、较高状态；同时防止电解反应使电动力学对场地修复功能的减弱，具体对调时间是：当                                                
Figure 561459DEST_PATH_IMAGE001
时将电渗仪正负极对调。
在真空电动力学进行二次修复时对电渗仪采用间歇通电的方法，即当电渗仪正常工作5~7天后即按每次连续通电20~24小时后断电3~4小时，以保证电动力学工作的效率。
对竖向排水系统3中的塑料排水板上包裹二层不同孔径的反滤布，使被处理场地土的颗粒分布和反滤布的有效孔径相匹配，从而减少塑料排水板被涂抹的可能性，延长有效抽真空时间。
本发明的有益效果：
1. 本发明的适用范围大大扩大，即工法不但适用于南方场地含水量高的工况，也适用于北方或干旱地区场地含水量低的土壤修复工程；
2. 本发明由于三维循环水补给系统的建立，使场地土始终处于均匀的高含水量状态，故被处理场地的净化度、均匀度较高。
附图说明
图1是本发明的软土地基横断面示意图。
图1中：1-污染场地；2-围堰；3-竖向排水系统；4-水平排水系统；5-真空泵；6-泥浆；7-水；8-电渗管（兼竖向进水系统）；9-电渗仪；10-供水横干管；11-水泵；12-场地土含水量检测仪；13-污染物检测孔。
图2是本发明电渗管与塑料排水板的布置结构的俯视示意图。
图2中：○ 表示电渗管（兼竖向补水系统），× 表示塑料排水板。
图3是本发明的电渗管（竖向补水系统）的结构示意图。
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。
如附图1、2、3所示。
一种缺水污染场地的三维循环补水修复方法，它包括以下步骤：
首先，在被修复污染场地上建立三维补水系统；
其次，利用真空自载联合预压对场地进行一次修复；
最后，利用真空电动力学对土壤进行复合强化二次修复。
具体步骤如下：
1. 在处理场地1上筑围堰2、竖插竖向排水系统3（即塑料排水板）、铺设水平排水系统（真空水平管网，它由干管和支管组成）4、安装真空泵5，以上几部分连接后，真空系统组成。如图1所示。
2．在竖向排水系统的两侧3竖插电渗管（兼作竖向补水系统）8，如图2所示。铺设补水横干管10、安装供水水泵11。图中的地下补水系统即由电渗管（竖向补水系统）的负极用螺旋型透明呢绒管和横干管10相连；干管和总管相连，总管和水泵11相连，以形成地下竖向补水通道。
3. 电渗管8材料为Φ32钢管（详见图3，它们之间用铝棒相连后和电渗仪9的正负极相连，以形成直流回路。电渗管的负极管由电渗仪不断的正负极对调来控制，电渗管为φ32钢盲管外包反滤布，它们竖插在塑料排水板两侧，其布置方式为等腰三角形布置，如图2所示，间距为1.0~1.2m，电渗管伸入泥浆6的部分需套上绝缘塑料套以减少电渗管耗电量，节省用电，如图3所示。
4. 将吹填泥浆吹入围堰2一定厚度，结束后即在其上覆一定厚度的水，以形成面层密封补水系统。泥浆要求：a.含水量w＞150%；b.厚度δ≥1.5m，c.渗透系数k≤10-5cm/s；d.本身泥浆的污染物已达标；吹填泥浆上的上覆水层要达到0.6~1.0m左右；
5. 三维循环补水系统形成，它分别由面层密封补水系统和地下竖向补水系统组成。至此，开启水泵，将外水通过补水横干管10，竖向补水系统8（可由电渗管负极代替）注入地下土中，而面层补水系统的水“滋润”场地面层土层，这样场地土在三维立体补水系统作用下其含水量w迅速达到电动力学正常工作的含水量（由埋设在场地中的场地土含水量检测仪12测定）。
6.当场地含水量≥电动力学正常工作含水量w正时，即可启动真空泵5，至此，真空负压和面层补水系统自重压力共同作用下对污染场地一次修复开始。一次修复时间约12~15天左右。
7．污染场地的一次修复结束，即可接通智能电渗仪，真空电动力学土壤二次修复开始。为防止在土壤修复中由于电解反应使电动力学对场地的修复功能的减弱，在修复过程中必须做以下工作。
a. 将电渗仪9的正负极按一定的时间间隔对调一次，具体对调时间是：
当
Figure 478599DEST_PATH_IMAGE002
即可正、负极对调，同时必须遵循电渗管的负极和横干管相连的原则，以达到被处理场地的w始终处于较均匀状态，对调的目的之一是：由于极性改变后，作为竖向进水管的负极电渗管位置发生改变，从而使处理场地的含水量处于均匀、较高状态；目的之二是：防止电解反应使电动力学对场地修复功能的减弱。
8. 当污染物检测孔13处取土样后经检测，当污染物含量已达到正常使用标准时，土壤修复停止，土壤修复时间一般40~50天。
具体实施时本发明的竖向排水系统3（即塑料排水板）的设计除了要按传统方法来确定其型号、长度、布置方式和间距外，为保证塑料排水板在排污过程中不易被细颗粒因涂抹造成排污（水）不畅乃至不出水，影响到被处理场地的一次、二次效果，为此应对组成塑料排水板的二层反滤布作最佳反滤梯度设计：即使被处理场地土的颗粒分析和反滤布的有效孔径相匹配，从而使板被涂抹的可能减小，有效抽真空时间延长，此方法对以超细颗粒为主导的重粘性土场地尤为奏效。
此外，具体实施时为了提高真空电动力学修复的效率，在真空电动力学进行二次修复时还可通过对电渗仪采用间歇通电的方法来提高修复效率，即当电渗正常工作5~7天后按每次连续通电20~24小时后断电3~4小时的规律进行间歇通电，以保证电动力学工作的效率。
本发明的修复净化原理是：
1．为使污染土壤在包括电迁移、电渗和电泳在内的电动力学的作用下进行高效而净化度高的土壤修复，必须使场地从浅层到深层在修复过程中始终保持较高的含水量，为此先行建立由面层补水系统和竖向补水系统在内的三维循环补水系统。
2. 三维循环补水系统建立并开始工作后，土壤修复开始：
a．首先场地在超过80kPa的真空负压和场地面层补水系统自重压力的共同作用下，将靠近竖向出水系统周边附近带有污染物离子的部分自由水经竖向、水平向出水系统排出，土壤得到一次修复。一次修复时间约12~15天左右；
b．土壤经一次修复后即可在电动力学的加入下作二次修复。由于电动力学和真空吸力两者的有机组合，极大地强化了电动力学对污染场地的修复作用，从而使大量的以离子状态的污染物随着孔隙水经竖向、水平向出水系统排出；
c．随着二次修复的进行，场地土含水量不断降低，当场地土含水量检测仪测得场地土含水量已低于电动力学最佳工作状态，即可启动竖向进水系统给场地补水，从而使处理场地始终处在较高状态，保证场地达到终极修复。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用ZL2010101175128所公开的技术加以实现。

Claims (6)

1.一种缺水污染场地的三维循环补水修复方法，其特征是它包括以下步骤：
首先，在被修复污染场地上建立三维补水系统；
其次，利用真空自载联合预压对场地进行一次修复；
最后，利用真空电动力学对土壤进行复合强化二次修复；
所述的建立三维补水系统的具体步骤包括：
a. 在被修复污染场地（1）上修筑围堰（2）、竖插竖向排水系统（3）、铺设水平排水系统（4）、安装真空泵（5），形成真空系统；
b. 在竖向排水系统（3）的两侧竖插电渗管（8）、安装智能电渗仪（9），形成电渗系统；
c. 将电渗管的负极管、供水横干管(10)和水泵（11）相连形成竖向补水系统，至此即可向围堰（2）内吹填泥浆（6）并在其上覆水（7）以形成面层密封补水系统，至此三维循环补水系统形成；
所述的一次修复是指：启动水泵（11），被修复污染场地土在三维循环补水系统工作下，其含水量不断上升，直至当被修复污染场地土含水量检测仪测定到其含水量＞电动力学正常工作的含水量时，即可启动真空泵（5），在真空负压和面层密封补水系统自重压力共同作用下对被修复场地进行真空自载联合预压一次修复；一次修复时间为12~15天左右；
所述的二次修复是指在一次修复结束后，再重新启动水泵（11），使被修复污染场地土含水量＞电动力学正常工作的含水量时，启动真空泵（5）工作的同时启动智能电渗仪（9），通过真空系统、电渗系统的双重作用再加上水泵（11）的及时补水实现真空电动力学复合土壤修复方法对被修复污染场地的二次修复，二次修复时间约40~50天。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的面层密封补水系统为吹填泥浆组成，上覆水0.6~1.0m左右；泥浆要求：a.含水量w＞150%；b.厚度δ≥1.5m，c.渗透系数k≤10-5cm/s；d.本身泥浆的污染物已达标；电渗管的负极管由电渗仪不断的正负极对调来控制，电渗管为φ32钢盲管外包反滤布，它们竖插在塑料排水板两侧，其布置方式为等腰三角形布置，间距为1.0~1.2m，电渗管伸入泥浆（6）的部分需套上绝缘塑料套以减少电渗管耗电量，节省用电。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是在整个土壤修复过程中，水泵（11）是间歇工作的，其开启工作的时间由场地土含水量检测仪控制，即当场地含水量w＜电动力学正常工作含水量w正时，水泵（11）启动工作，反之当w≥w正时水泵（11）即停止工作。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是在启动电渗仪对被修复污染场地进行二次修复的过程中应将电渗仪正、负极对调，以便于极性改变后，作为竖向进水管的负极电渗管位置发生改变，从而使处理场地的含水量处于均匀、较高状态；同时防止电解反应使电动力学对场地修复功能的减弱，具体对调时间是：当                                                
Figure 647732DEST_PATH_IMAGE001
时将电渗仪正负极对调。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是在真空电动力学进行二次修复时对电渗仪采用间歇通电的方法，即当电渗仪正常工作5~7天后即按每次连续通电20~24小时后断电3~4小时，以保证电动力学工作的效率。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是对竖向排水系统（3）中的塑料排水板上包裹二层不同孔径的反滤布，使被处理场地土的颗粒分布和反滤布的有效孔径相匹配，从而减少塑料排水板被涂抹的可能性，延长有效抽真空时间。
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