CN102652956B - 一种铬污染土壤原位淋洗处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种铬污染土壤原位淋洗处理方法，在需要淋洗处理的土壤区域周边安装多个地下水抽提井，通过地表洒水淋洗污染土壤，含六价铬的淋洗水进入地下水，通过地下水流场控制将含六价铬的地下水抽到地表进行水处理后再回用地表洒水淋洗。本发明处理过后的土壤中含六价铬能够从1000mg/kg降至100mg/kg以下。
Description
技术领域
本发明属于污染土壤修复治理技术领域，特别涉及铬污染土壤的原位淋洗处理方法。
背景技术
历史上我国曾经存在过70多家铬盐生产企业，现有铬盐生产企业14家。由于我国的铬盐生产企业普遍规模小、生产工艺落后、环境污染大，导致这些关闭的铬盐厂遗留场地存在很大的环境污染问题。某些污染场地的土壤六价铬含量达到上万mg/kg；地下水中Cr(VI)浓度达到1000mg/L以上，远远超过地下水环境质量(GB/T14848-93)III类水质标准要求的0.05mg/L，对人类健康带来重大威胁。铬污染场地的修复治理工作已经刻不容缓。《铬渣污染综合整治规划》中已经明确提出2010年前完成历史积存铬渣的治理，2010年后要开展铬污染场地的修复治理工作。
我国对铬污染土壤的治理已经有一段时间的历史，并已有多篇公开技术文献报道。主要集中在植物修复、化学还原/稳定化修复、微生物修复、异位洗涤修复方面。在已经公开的现有技术中，已报道(公开号1810397A，公开号1736142A)铬污染修复技术中描述了采用种植植物(如双穗雀稗)修复铬污染土壤和利用下游渗滤池收集受污染地下水。该技术方法主要是一种被动修复技术，所需要的时间工期很长。也有采用药剂进行还原稳定化异位修复技术工艺(申请公开号CN102189099A、申请公开号CN101708501A)，采用FeSO4或Na2SO3进行还原稳定化，该技术工期较短，但需要工程动土，能耗和成本较高，较适合污染严重、污染深度较浅的区域。其他技术主要集中在微生物修复技术方面(公开号CN101602060A、申请公开号CN101829674A、公开号CN201815540U)，但工期很长，往往需要好几年的时间。
土壤原位淋洗技术具有不需要工程动土和动力消耗小与处理成本低、可彻底去除六价铬、修复后的土壤可以直接再利用等优点，是铬污染场地土壤修复治理的重要技术之一。但原位淋洗过程通过地表洒水将六价铬洗到地下水中，再通过该场地的流场控制，将受污染的地下水抽提到地表进行处理。因此，需要详细探测研究该场地的地下水流场和污染状况，并合理布置地下水抽提井的数量、位置与抽提水量。根据场地的流场情况研究并合理布置地下水抽提井的数量、位置与抽提水量是本发明的研究核心。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铬污染土壤原位淋洗处理方法，使处理后的土壤能够达到六价铬浓度＜100mg/kg的要求。
为实现上述目的，本发明提供的铬污染土壤原位淋洗处理方法，在需要淋洗处理的土壤区域周边安装多个地下水抽提井，通过地表洒水淋洗污染土壤，含六价铬的淋洗水进入地下水，通过地下水流场将含六价铬的地下水抽到地表进行水处理，处理后达到地表水3类水质标准要求的废水再回用地表洒水淋洗。
所述的处理方法，其中，地下水抽提井的深度至土壤隔水层之上。
所述的处理方法，其中，需要淋洗处理的土壤区域是指土壤包气带无缺失层、上层滞水隔水层、水流短路通道，土壤渗透系数＞10-4的场地。
所述的处理方法，其中，抽提井外围设置有观测井，观察并防止地下水污染泄露，同时可用作备用抽提井。
本发明的有益效果在于：
(1)不需要进行土壤挖掘动土工程，动力消耗较低；不需要药剂，处理成本较低。总体处理成本低于异位洗涤、异位药剂稳定化等工艺技术。
(2)本发明采用的设备没有特殊要求，流程简单，运行简便、可靠。
(3)本发明处理过后的土壤能够从六价铬浓度1000mg/kg降至100mg/kg以下。
附图说明
附图1是本发明工艺的流程示意图：
具体实施方式
本发明的技术方案是：
1)对具体场地进行污染状况探测，掌握场地的地质构造特性、土壤污染状况、地下水流场分布、地下水污染状况。场地地质构造简单、包气带无缺失层、无上层滞水隔水层、无水流短路通道，土壤渗透系数＞10-4的场地可采用原位淋洗技术工艺；
2)根据土壤污染状况和土壤渗透特性，进行地表洒水，保证地表洒水量和土壤渗透水量达到平衡，将土壤中的六价铬淋洗到地下水中；
3)根据场地的地下水流场分布和地下水污染状况，在土壤地表淋洗区域的四周布置地下水抽提井；
4)根据地下水单井涌水量设定抽提井的抽提水量，根据抽提井的有效间距布置抽提井数量；
5)抽提井外围再布置一圈地下水观测井，同时防止地下水污染泄露，观测井同时可用作抽提井；
6)抽提到地表的含铬废水进入含铬废水处理设施，处理达到地表水3类水质标准要求的六价铬浓度小于0.05mg/L后再用于地表漫灌洒水。
本发明的特点在于：
(1)根据场地的地质特性、污染特性、地下水流场分布，布置地下水抽提井，实现将污染土壤进行淋洗，污染物淋洗到地下水，将污染的地下水抽提到地表进行水处理，处理后的废水再回用地表洒水，实现水的循环利用。
(2)该技术对场地的地质特性要求很高，适用于包气带无缺失层、无上层滞水隔水层、无水流短路通道，土壤渗透系数＞10-4的场地。
下面结合实施案例及附图详细说明本处理铬污染土壤的工艺的具体实施方式。
需要说明的是，本发明的技术方案中涉及的含铬废水处理设施可以采用任何一种能够处理含铬废水的公知技术，因此，本以下的描述中对含铬废水处理设施不作详细介绍，也不推荐附图。
实施例1
以治理青海海北铬盐化工厂遗留铬污染厂房为例。该化工厂1988年投产，1989年因污染严重被迫关闭。该厂浸出车间(厂房面积150m×40m)污染严重，从地表直至地下水位(18米深)土壤均受到严重污染。其中表层0-3米土壤中六价铬浓度在3000-14000mg/kg之间，3-18米土壤六价铬在2000mg/kg左右，若采用异位治理的技术则土石方工程量巨大。该场地土壤构造简单，无缺失层和隔水层，也无短流通道。土壤0-3米是黄土状土，渗透系数2.5×10-3cm/s，3米以下直至地下水位为砾石层，渗透系数0.243cm/s，适合采用原位淋洗的技术方法。该场地地下水六价铬浓度为1147mg/L，已经受到严重污染。
按下述步骤进行处理：
1)在海北铬盐厂浸出车间内挖了一块12m×4m×5m的坑(图1中的受污染土壤区域)，作为原位淋洗工程的示范工程。
2)在该坑里面布置12口花洒，喷水总量1.2m3水/小时，在地表均匀洒水进行土壤原位淋洗。
3)在该淋洗坑周边地下水流场下游处布置6口地下水提抽井，该场地单井涌水量为257m3/天，单井抽水量为20m3/小时。
4)在地下水提抽井外围布置8口地下水观测井，这些观测井同时兼备抽水井的作用，以防出现污染泄露，临时作为抽水井使用。
5)抽上来的地下水进入到废水处理设施，处理达到地表水3类水质标准要求的0.05mg/L后再进入花洒进行喷淋。
6)连续运行1年后土壤中六价铬从2000mg/kg降至80mg/kg左右，实现了土壤达到＜100mg/kg的目标。且运行过程中下游观测井监测的地下水六价铬浓度在逐渐降低，没有出现污染泄露的情况。
测试结果：
对原位淋洗示范基地土壤淋洗前后进行土壤总铬和六价铬含量分析测试，结果见表1所示。
实施例2
以治理青岛红星化工厂铬渣堆放场地污染土壤为例。该厂1959年投入生产，1991年因环保问题停止了铬盐的生产。原铬渣堆放场位于娄山河边，占地约600m×200m。由于多年的铬渣堆放，导致该场地严重受到铬的污染。其中表层土中六价铬浓度达到142～9759mg/kg，场地地下水六价铬浓度达到200mg/L，远远超过地下水3类水质标准要求的0.05mg/L的要求。整个区域强风化花岗岩层上主要由杂填土、粉质粘土和粗砂三层构成。
按下述步骤进行处理：
1)在青岛红星化工厂铬渣堆放场地内挖了一块6m×4m×1m的坑，作为原位淋洗工程的示范工程。
2)在该坑里面布置6口花洒，喷水量0.3m3水/小时，进行土壤原位淋洗。
3)在该淋洗坑周边地下水流场下游处布置3口地下水提抽井，该场地单井涌水量为53m3/天，单井抽水量为4m3/小时。
4)在地下水提抽井外围布置8口地下水观测井，这些观测井同时兼备抽水井的作用，以防出现污染泄露，临时作为抽水井使用。
5)抽屉上来的地下水进入到废水处理设施，处理达到地表水3类水质标准要求的0.05mg/L后再进入花洒进行喷淋。
6)连续运行3年后土壤中六价铬降至95mg/kg左右，实现了土壤达到＜100mg/kg的目标。且运行过程中下游观测井监测的地下水六价铬浓度在逐渐降低，没有出现污染泄露的情况。
测试结果：
对原位淋洗示范基地土壤淋洗前后进行土壤总铬和六价铬含量分析测试，结果见表2所示。
表1：青海原位淋洗基地土壤淋洗前后总铬和六价铬含量变化
表2：青岛原位淋洗基地土壤淋洗前后总铬和六价铬含量变化
Claims (3)
1.一种铬污染土壤原位淋洗处理方法，在需要淋洗处理的土壤区域周边安装多个地下水抽提井，通过地表洒水淋洗污染土壤，含六价铬的淋洗水进入地下水，通过地下水流场控制将含六价铬的地下水抽到地表进行水处理后再回用地表洒水淋洗；
需要淋洗处理的土壤区域是指土壤包气带无缺失层、上层滞水隔水层、水流短路通道，土壤渗透系数＞10-4的场地；
抽提井外围设置有观测井，观测井的构造与抽提井相同，同时在出现污染泄漏时用作抽提井。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其中，地下水抽提井的深度至土壤隔水层之上。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其中，处理后的水达到地表水3类水质标准要求后再回用地表洒水淋洗。
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