CN104275344A - 微爆炸法土壤修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境技术领域。本发明提供一种微爆炸法土壤修复方法，能够使土壤修复剂快速充分分散到污染土壤中。常用的土壤修复化学品有氧化剂和还原剂，例如高锰酸钾、低浓度过氧化氢、Fenton试剂、铁粉、表面活性剂以及多种组合修复剂等。微爆炸法土壤修复方法的目的提高化学品在土壤中分散的充分性和分散速度，使化学品能够快速充分分散到污染土壤中，分散程度高。这种修复方法尤其适用于有条件的原位土壤修复工程。
Description
技术领域
本发明属于环境技术领域。
背景技术
土壤修复需要清除受到污染的土壤中的污染物。根据修复处理时土壤的位置不同，有原位修复和异位修复两种方式。具体的土壤修复技术有很多种，从基本原理来看，有物理、化学和生物等土壤修复技术。
其中化学修复技术需要经常使用化学品，即土壤修复剂；通过土壤修复剂与土壤中的污染物质进行化学反应，使污染物质发生变化，分解和破坏化学物质、使污染物质的毒性消失或降低、消减污染物质的迁移扩散活性。常用的土壤修复化学品有氧化剂和还原剂，例如高锰酸钾、低浓度过氧化氢、Fenton试剂、铁粉、表面活性剂以及多种组合修复剂等。
为了达到好的修复效果，需要使土壤修复剂尽可能快速和充分分散到需要修复的土壤中。土壤修复剂快速和充分地分散到土壤中不仅可以保证修复效果，而且可以降低修复的成本。但是目前的分散技术手段均比较有限，常用的土壤修复剂地下注入方法需要将大量、高浓度的化学品，利用高压，通过注射井注射到地下有土壤污染的区域。一方面由于土壤渗透性有限，注射化学品的有效影响范围很小；另一方面为了达到修复效果，需要很高的浓度梯度，因此需要注入很高浓度的化学品。这些使得化学修复成本很高。微爆炸法土壤修复方法的目的是提高化学品在土壤中分散的充分性和分散速度，使化学品能够快速充分分散到污染土壤中。这种修复方法尤其适用于有条件的原位土壤修复工程。
发明内容
本发明提供一种土壤修复剂快速充分分散到污染土壤中的微爆炸法土壤修复方法。
本发明解决关键技术问题所采用的技术方案是：
将经过计算的安全用量的炸药预先封装成炸药包(1)，也可以使用非炸药爆炸源，几个炸药包放入到封装容器，并填充土壤修复剂(2)；炸药和土壤修复剂封装完成后，采取几何布局，分散布置于污染土壤(3)中；通过连续引爆，爆炸源膨胀爆炸产生连续爆炸冲击波，使土壤在大范围内产生适当的松动和破裂，土壤修复剂会在冲击波的作用下通过短时蓬松的土壤迅速扩散到以爆炸源为中心的球形范围内，形成与污染土壤最大程度的混合。
该微爆炸法土壤修复方法可以根据场地土壤的特性、污染物的特点和土壤修复剂的特点灵活运用，以达到土壤修复的目的。
附图说明
图1是本发明的爆炸药包、土壤修复剂封装示意图；图2是本发明的污染土壤中爆炸药包和土壤修复剂封装的几何分布示意图；图3是本发明的炸药爆炸模拟示意图。
图中：爆炸药包(1)、土壤修复剂(2)、污染土壤(3)、爆炸药包和土壤修复剂封装后所在土壤中的位置几何分布(4)、爆炸药包半径(5)、爆炸成腔半径(6)、爆炸对土体的影响半径(7)。
具体实施方式
土壤属于多孔介质，由固体颗粒、水和气体三部分组成的。在受到污染的土壤中，固体颗粒、水和气体均可能吸附或含有污染物。在土壤修复的过程中，使用土壤修复剂与固体颗粒、水和气体中含有的污染物接触，与其发生物理、化学的耦合反应，达到土壤修复的目的。
将经过计算的安全用量的炸药预先封装成炸药包(1)，也可以使用非炸药爆炸源，几个炸药包放入封装容器，并填充土壤修复剂(2)；炸药和土壤修复剂封装完成后，采取几何布局，分散布置于污染土壤(3)中；炸药和土壤修复剂封装容器布置于污染土壤后，其竖井应采取措施密封压实，避免爆炸突破竖井井口。通过引爆，爆炸源膨胀爆炸产生爆炸波，爆炸引起的冲击波、爆炸波和弹性波，把修复剂迅速传送到土壤中。因此土壤修复剂将会随爆炸波向球形空间扩散，迅速与污染土壤在很大范围内混合。该微爆炸法土壤修复方法可以根据场地土壤的特性、污染物的特点和土壤修复剂的特点灵活运用，以达到土壤修复的目的。
土壤在炸药作用下与修复剂混合的物理过程：
炸药爆炸，其爆炸波冲击爆炸腔体外壁，土壤修复剂与外壁土壤向外运动，压迫外围土壤，在土壤中形成冲击波；在此冲击波的作用下，首先形成爆炸腔体，周围土壤被撕裂或粉碎，修复剂与被撕裂、震碎而蓬松的土壤充分混合，形成充分粉碎混合圈。
爆炸腔体扩大，腔体内压力降低，土壤向外运动受到外侧土壤阻挡，运动速度减慢，当土壤中的压力大于腔体壁上的压力时，土壤单元体受力方向朝向腔体，使土壤运动的减速和反向，产生径向拉应力。腔体周围的松散土壤向腔体中心运动，又促使修复剂楔入径向裂缝(拉伸缝)、剪切裂缝、环向裂缝和土壤中原有裂隙，使其扩大，形成裂隙圈。
在裂隙区，在应力波作用下，形成与爆炸腔体相贯通的径向裂隙。同时，在爆生气体夹带修复剂的挤入作用下，使径向裂隙继续延伸和扩展。在裂隙圈之外，应力波能量还可引起土壤质点发生弹性振动。这种弹性震动，也有助于修复剂与土壤的混合。
炸药在土壤中爆炸，爆炸成腔半径(6)与土壤的物理性质以及所用炸药的种类和装药深度等参数有关。土体中爆炸成腔半径(6)与药包的装药半径(5)成正比，比例系数可以取10；试验结果表明，爆炸作用对土体的影响半径-裂隙半径(7)是爆炸成腔半径(6)的4～6倍。
爆炸波安全距离：
需要注意的是，为防止人员伤害，以及周边建(构)筑物受到破坏，应对药包中的装药量和爆炸波的安全距离进行计算，禁止装药超量。参考计算公式如下：
(1)安全距离R(m)
R＝(k/v)1/αQ1/3
(2)计算震速v(cm/s)
v＝k(Q1/3/R)α
(3)允许安全药量Q(kg)
Q＝R3v3/α/k3/α
式中：k、α-与爆破场地及地形有关的系数，此处k取250，α取1.8
v-安全上允许的振动速度，cm/s
Q-装药量，kg
爆炸波安全距离计算见表1。
表1爆炸波安全距离计算表
Claims (1)
1.一种微爆炸法土壤修复方法，其特征为，将经过计算的安全用量的炸药预先封装成炸药包(1)，也可以使用非炸药爆炸源，几个炸药包放入到封装容器，并填充土壤修复剂(2)；炸药和土壤修复剂封装完成后，采取几何布局，分散布置于污染土壤(3)中；通过连续引爆，爆炸源膨胀爆炸产生连续爆炸冲击波，使土壤在大范围内产生适当的松动和破裂，土壤修复剂会在冲击波的作用下通过短时蓬松的土壤迅速扩散到以爆炸源为中心的球形范围内，形成与污染土壤最大程度的混合。
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