CN102728609A - 一种污染土有组织渗流原位强制净化方法 - Google Patents

一种污染土有组织渗流原位强制净化方法 Download PDF

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胡竹云
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Abstract

一种污染土有组织渗流原位强制净化方法，包括在污染场地周边设置垂直止水帷幕的隔离防渗、渗流渠的开挖、集水井的开挖、淋洗溶液的配制、对污染土的淋洗，该方法采用渗流明渠划分污染场地淋洗单元，克服了大面积污染场地土质差异性大的而造成淋洗效果不稳定的缺陷；采用主明渠、支明渠和集水渠分层开挖，缩减淋洗溶液垂直渗流距离，减少了工程中污染场地土壤的开挖量；淋洗液分层淹没浸泡及渗流淋洗，促进了淋洗溶液与污染物之间充分反应和通过后续的淋洗对之前淋洗后残留在土层中的污染物再次净化，从而极大的降低了污染物在土壤中的残留量，提高了淋洗效果，操作便捷，污染物可控性强和实际工程量小。

Description

一种污染土有组织渗流原位强制净化方法
技术领域
一种污染土有组织渗流原位强制净化方法，属于污染场地修复技术领域。
背景技术
在我国持续的城市化进程中，各大城市进行战略布局的重新规划，大量原来位于城区边缘或近郊的工厂(尤其是化工、农药、冶金等高污染、高能耗工厂)搬迁，新城区建设面对企业迁移遗留的许多被污染的场地，土地利用受到较大限制并存在极大潜在威胁。污染场地的土壤污染物主要分为三大类：有机污染物、重金属污染物和放射性污染物。
我国在2006年才开始全国土壤污染系统调查，土壤污染治理的经验严重不足，相关的法律规范匮乏，检测、修复技术和设备落后。目前的污染土壤治理技术和治理工程经验显示，仍然存在治理成本较高和周期较长等主要问题。而在众多的污染场地土壤修复技术中，原位淋洗修复技术作为污染物控制效果较优的一项技术，在英国、美国等地一定程度得到大力推广和应用，而在我国则尚未开展应用。
现有的原位淋洗技术在污染场地淋洗时，渗流渠仅单次开挖、形状常规且全部连通，淋洗液主要依赖地势高程而分布，导致通过污染场地不同渗透系数的土壤的淋洗溶液量分布差异性大，淋洗溶液对污染场地的淋洗覆盖面积小，污染场地存在漏淋洗的区域较多，从而造成淋洗效果较差。集水井设置采用一次成孔，主要依赖井点间的渗流来淋洗污染物，受土壤渗透性分布特征影响较大，且容易造成渗流空白区域，漏淋洗现象严重。
发明内容
针对上述存在问题，本发明的目的在于提供一种污染土有组织渗流原位强制净化方法，采用渗流明渠划分污染场地淋洗单元，主明渠、支明渠和集水渠分层开挖，淋洗液分层淹没浸泡及渗流淋洗的方法，减少了污染场地的淋洗遗漏区，提高了污染场地淋洗效率，增强了污染场地污染物淋洗净化效果。具体的发明内容如下：
一种污染土有组织渗流原位强制净化方法，包括在污染场地周边设置垂直止水帷幕的隔离防渗、渗流渠的开挖、集水井的开挖、淋洗溶液的配制、对污染土的淋洗。
所述的渗流渠的开挖包括在污染场地内的待修复污染土上分层开挖主明渠、支明渠和集水渠，主明渠沿止水帷幕内侧和将污染场地划分为单元淋洗区域开挖，主明渠宽0.4～0.5米，深0.3～0.4米，支明渠的一端与主明渠连通，支明渠的另一端呈封闭锥形并指向集水渠，支明渠的封闭端到集水渠的距离是0.1～0.3米，集水渠设置在单元淋洗区域内且两端封闭，宽0.4～0.6米，集水渠的深度大于主明渠和支明渠的深度；
所述的集水井的开挖是指在集水渠内竖直开挖两个以上的集水井，集水井的深度大于污染场地内的待修复污染土的厚度；
所述的淋洗溶液的配制是指由表面活性剂、重金属螯合剂配制成水溶液，表面活性剂在1立方水中的添加量为0.02～0.2千克，重金属螯合剂在1立方水中的添加量为0.05～0.5千克；
所述的对污染土的淋洗是指采用淋洗溶液分层淋洗污染场地内的待修复污染土；
所述的表面活性剂是鼠李糖脂或十二烷基苯磺酸钠中一种或两种的组合，所述的重金属螯合剂是EDTA、DTPA、TMT15中的一种或两种的组合。
所述的主明渠、支明渠和集水渠的分层开挖是指对淋洗净化后的主明渠、支明渠和集水渠的底部向下延伸开挖，开挖的深度为0.4～0.5米。
所述的分层淋洗是指将淋洗溶液泵入分层开挖的主明渠和支明渠中至淹没需淋洗土壤层，浸泡10～30分钟后，再采用水泵从集水井中泵出淋洗液，且同时泵入配制好的淋洗溶液到主明渠，持续时间3～4小时。
由于采用了以上技术方案，本发明的一种污染土有组织渗流原位强制净化方法克服了现有技术缺陷，该方法采用渗流明渠划分污染场地淋洗单元，减小淋洗处理的污染场地的面积，保障了各处理单元面积内土质的近似性，克服了大面积污染场地土质差异性大的而造成淋洗效果不稳定的缺陷；采用主明渠、支明渠和集水渠分层开挖，缩减淋洗溶液垂直渗流距离，缩短了各处理单元的淋洗时间，减少了工程中污染场地土壤的开挖量。采用锥形封闭渗流渠和抽吸淋洗方法，实现了淋洗溶液的有组织强制渗流，提高了待修复污染土壤淋洗修复效果的可控性；淋洗液分层淹没浸泡及渗流淋洗，实现了污染场地土壤的饱和浸泡，从而促进淋洗溶液与污染物之间充分反应，而且在淋洗过程中，通过后续的淋洗可实现对之前淋洗后残留在土层中的污染物再次净化，从而极大的降低了污染物在土壤中的残留量，提高了淋洗效果。因此，本发明具有淋洗效果高、淋洗时间短，操作便捷，污染物可控性强和实际工程量小等特点。
附图说明
图1矩形污染场地污染土有组织渗流原位强制净化布置示意图。
图2圆形污染场地污染土有组织渗流原位强制净化布置示意图。
具体实施方式
一种污染土有组织渗流原位强制净化方法，包括在污染场地周边设置垂直止水帷幕的隔离防渗、渗流渠的开挖、集水井的开挖、淋洗溶液的配制、对污染土的淋洗。
①设置垂直止水帷幕的隔离防渗
在污染场地周边设置单层或双层垂直止水帷幕1，隔离污染场地与周边环境，防止淋洗溶液渗流到周边环境而造成二次污染。止水帷幕1高出污染场地0.3～0.5米。
②渗流渠的开挖
在污染场地内的待修复污染土上开挖主明渠2、支明渠3和集水渠4，主明渠2沿止水帷幕1内侧并将污染场地划分为单元淋洗区域，当污染场地区域长宽比小于2时，主明渠2将污染场地划分为环形淋洗单元；当污染场地区域长宽比大于2时，主明渠2将污染场地划分为矩形淋洗单元。
主明渠2宽0.4～0.5米，深0.2～0.3米。支明渠3的一端与主明渠2连通，支明渠3的另一端呈封闭锥形并指向集水渠4，支明渠3的封闭端到集水渠4的距离是0.1～0.3米。
集水渠4位于单元淋洗区域内且两端封闭，宽0.4～0.5米，集水渠4的深度大于主明渠2和支明渠3的深度。
当主明渠2、支明渠3和集水渠4的开挖总深度大于2米时，需要放坡或支护。
③集水井的开挖
在集水渠4内竖直开挖两个以上的集水井5，集水井5的深度大于污染场地内待修复污染土的厚度；集水井5内设置抽水泵，并管道连接到污水净化处理设施。
④淋洗溶液的配制
向每立方水中添加0.02～0.2千克的鼠李糖脂、十二烷基苯磺酸钠中一种或两种组合的表面活性剂、0.05～0.5千克的EDTA、DTPA、TMT15中的一种或两种组合的重金属螯合剂，配制成污染土壤淋洗溶液待用。
⑤对污染土的淋洗
将④中配好的淋洗溶液泵入②中开挖的主明渠2和支明渠3中至完全淹没，浸泡10～30分钟后，再采用水泵从③中的集水井5中泵出淋洗溶液，且同时泵入④中配好的淋洗溶液到主明渠2，泵入主明渠的淋洗溶液量持平或略低于从集水井5中泵出的淋洗溶液的量，持续时间3～4小时；
⑥待步骤⑤完成后，重复步骤②～⑤，在重复步骤②～⑤时，对主明渠2和支明渠3的底部向下延伸开挖，开挖的深度为0.4～0.5米。
淋洗溶液应完全淹没分层开挖的主明渠2和支明渠3，至全部污染场地淋洗修复工程完成，达到预期效果。
具体实施例1
某铅污染场地，长435m，宽128.5m，土壤中重金属含量见表1，污染土壤需淋洗深度为2.8m。
表1 铅污染场地土壤中重金属含量(单位：mg/kg)
  元素   Pb   Zn   Cr   Cu
  含量   29775.6   4907.1   239.4   1875.9
该污染场地采用矩形分区单元，单位淋洗面积约50m*30m，选择十二烷基苯磺酸钠为表面活性剂，淋洗溶液表面活性剂浓度0.05kg/m3，EDTA为重金属螯合剂，淋洗溶液重金属螯合剂浓度0.2kg/m3，分层厚度0.4m。淋洗修复后污染场地土壤的重金属浓度见表2。
表2 铅污染场地淋洗修复土壤中重金属含量(单位：mg/kg)
  元素   Pb   Zn   Cr   Cu
  含量   434.2   737.6   102.7   175.5
该污染场地采用矩形分区单元，单位淋洗面积约50m*30m，选择十二烷基苯磺酸钠∶鼠李糖脂为2∶1的混合溶液为表面活性剂，淋洗溶液表面活性剂浓度0.05kg/m3，质量EDTA∶TMT15＝1∶1为重金属螯合剂，淋洗溶液重金属螯合剂浓度0.2kg/m3，分层厚度0.4m。淋洗修复后污染场地土壤的重金属浓度见表3。
表3 铅污染场地淋洗修复土壤中重金属含量(单位：mg/kg)
  元素   Pb   Zn   Cr   Cu
  含量   205.1   375.9   80.6   49.1
具体实施例2
某电镀镍厂的污染场地，长283m，宽204m，工程素填土，土壤中重金属含量见表4，污染土壤需淋洗深度为1.2m。
表4 铅污染场地土壤中重金属含量(单位：mg/kg)
  元素   Ni   Cu   Cr   Cd
  含量   4319.0   2572.1   789.2   60.3
该污染场地采用圆形分区单元，圆环宽度2.5m，选择鼠李糖脂为表面活性剂，淋洗溶液表面活性剂浓度0.2kg/m3，DTPA为重金属螯合剂，淋洗溶液重金属螯合剂浓度0.5kg/m3，分层厚度0.3m。淋洗修复后污染场地土壤的重金属浓度见表5。
表5 铅污染场地土壤中重金属含量(单位：mg/kg)
  元素   Ni   Cu   Cr   Cd
  含量   223.2   97.5   79.3   11.0
该污染场地采用圆形分区单元，圆环宽度3m，选择鼠李糖脂∶十二烷基苯磺酸钠为1∶4的混合溶液为表面活性剂，淋洗溶液表面活性剂浓度0.15kg/m3，质量DTPA∶EDTA∶TMT15＝1∶1∶1的混合物为重金属螯合剂，淋洗溶液重金属螯合剂浓度0.5kg/m3，分层厚度0.3m。淋洗修复后污染场地土壤的重金属浓度见表6。
表6 铅污染场地土壤中重金属含量(单位：mg/kg)
  元素   Ni   Cu   Cr   Cd
  含量   33.9   22.8   33.4   5.4

Claims (4)

1.一种污染土有组织渗流原位强制净化方法，包括在污染场地周边设置垂直止水帷幕的隔离防渗、渗流渠的开挖、集水井的开挖、淋洗溶液的配制、对污染土的淋洗，其特征在于：
所述的渗流渠的开挖包括在污染场地内的待修复污染土上分层开挖主明渠(2)、支明渠(3)和集水渠4)，主明渠(2)沿止水帷幕(1)内侧和将污染场地划分为单元淋洗区域开挖，主明渠(2)宽0.4～0.5米，深0.3～0.4米，支明渠(3)的一端与主明渠(2)连通，支明渠3)的另一端呈封闭锥形并指向集水渠(4)，支明渠(3)的封闭端到集水渠(4)的距离是0.1～0.3米，集水渠(4)设置在单元淋洗区域内且两端封闭，宽0.4～0.6米，集水渠(4)的深度大于主明渠(2)和支明渠(3)的深度；
所述的集水井5)的开挖是指在集水渠(4)内竖直开挖两个以上的集水井(5)，集水井(5)的深度大于污染场地内的待修复污染土的厚度；
所述的淋洗溶液的配制是指由表面活性剂、重金属螯合剂配制成水溶液，表面活性剂在1立方水中的添加量为0.02～0.2千克，重金属螯合剂在1立方水中的添加量为0.05～0.5千克；
所述的对污染土的淋洗是指采用淋洗溶液分层淋洗污染场地内的待修复污染土。
2.如权利要求1所述的一种污染土有组织渗流原位强制净化方法，其特征在于：所述的表面活性剂是鼠李糖脂或十二烷基苯磺酸钠中一种或两种的组合，所述的重金属螯合剂是EDTA、DTPA、TMT15中的一种或两种的组合。
3.如权利要求1所述的一种污染土有组织渗流原位强制净化方法，其特征在于：所述的主明渠(2)、支明渠(3)和集水渠(4)的分层开挖是指对淋洗净化后的主明渠(2)、支明渠(3)和集水渠(4)的底部向下延伸开挖，开挖的深度为0.4～0.5米。
4.如权利要求1所述的一种污染土有组织渗流原位强制净化方法，其特征在于：所述的分层淋洗是指将淋洗溶液泵入分层开挖的主明渠(2)和支明渠(3)中至淹没需淋洗土壤层，浸泡10～30分钟后，再采用水泵从集水井中泵出淋洗液，且同时泵入配制好的淋洗溶液到主明渠(2)，持续时间3～4小时。 
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