CN104671385B - 一种硫酸盐污染场地地下水污染治理和土壤修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硫酸盐污染场地地下水污染治理与土壤修复方法，主要步骤包括：（1）在场地与污染源之间设置隔离墙；（2）采用水力截获技术进行污染治理；（3）抽水‑注水‑停止抽注，往复运行3次，通过水质监测，达到了地下水污染治理和土壤修复的目的。本发明是将防渗隔污墙、水动力截获技术和混凝沉淀法结合形成的一种地下水硫酸盐污染综合治理方法，可有效去除污染地下水中的硫酸根离子。本发明中的水动力截获技术采用水动力控制方法来逐渐消除遭受污染的地下水体，该系统利用内环层抽出的地下水体积较小，保证污染羽不致超出隔离带的同时，降低了处理费用。
Description
技术领域
本发明属于地下水污染治理和土壤修复，具体涉及一种硫酸盐污染场地地下水污染治理和土壤修复方法。
背景技术
水是人类赖以生存的重要资源，天然水体中普遍存在硫酸盐离子，主要来自于地层中的矿物质。但随着日用化工行业的迅速发展，硫酸盐的污染问题越来越严重。由于工业生产过程中不恰当排放，使高浓度硫酸盐废水长期渗入到土壤及地下含水层中，破坏土壤结构，降低土壤肥力，对饮用水安全及生态环境构成威胁。硫酸盐侵蚀还是钢筋混凝土结构病害劣化的主要原因之一，高浓度硫酸盐会对地面建筑物及地下设施造成破坏，因此对硫酸盐污染场地地下水的有效治理，对保护地下水饮用水安全和水工混凝土建筑非常重要。然而，现有的处理系统中存在运行费用高，结构复杂，处理效率低的特点，并且针对场地污染地下水中硫酸盐的治理涉及较少。
发明内容
本发明的目的是提供一种一种硫酸盐污染场地地下水污染治理和土壤修复方法。
本发明提出的一种硫酸盐污染场地地下水污染治理和土壤修复方法，具体步骤如下：
（1）设置防渗隔污墙：在被污染场地与污染源之间设置隔离墙，控制隔离墙墙体深度为12-14 m，隔离墙墙体底部插入到隔水的粘土层之中，阻断污染源与被污染场地之间的联系；
（2）采用水力截获方法进行地下水污染治理与土壤修复，采用抽水井和注水井交替布置，使抽水井和其相邻的两个注水井之间产生一个环形的水力截获带，所述抽水井位于环形水力截获带的中心，将污染羽包围于其中；在控制污染羽扩散之后，开始对污染羽处的地下水进行治理；首先用抽水井抽出污染羽处的地下水，对其进行混凝沉淀净化处理；然后将清水从注水井注入含水层和土壤中；具体操作如下：
（2.1）先测定抽水井中地下水水位，然后在抽水井中进行抽水，测定单井流量大小，判定地层的实际渗透能力；
（2.2）经过1天时间的抽水后，抽水泵停止运行，开始对注水井实施注水，观测抽水井中水位的恢复能力；
（2.3）经过步骤(2.2)后，实施抽水和注水同时进行，一旦抽水井中水供应不上时停止抽水，但注水井要保持运行，当抽水井中水位恢复后继续进行抽水；抽水和注水同时进行重复四个阶段；
（2.4）将抽水井抽出的地下水集中通过2个石灰水池，经过二次沉淀，降低硫酸根离子的含量后排放，消除其对周围环境的影响，以免造成二次污染；
其中：注水井设计深度为8.0-13.0m，井径为90-130 mm；抽水井设计深度为12.0-15.0 m，井径为350-450 mm；抽水采用流量为8-12吨/小时的潜水泵，潜水泵放置于距离孔底0.3-0.7 m深的位置，可以根据第1口抽水井单位涌水量选择适当流量的潜水泵。
本发明中，每口抽水井都有一个水力截获带，水力截获带内的水流都会流向抽水井内；水力截获带是以抽水井为中心，截获区域延伸到降落漏斗边缘，对于地下水流场天然水力坡度小、流速小的均质地层，其水力截获带是一个径向轴对称区域。
本发明中，对略大于污染羽范围内的地下水污染进行治理，采取干扰井群抽水和排水系统（三点型和五点型相结合的方法）来加快和优化治理。通过抽水或向含水层中注水，加大注水井与抽水井之间及周围流场的水力坡度，可以使流向抽水井的水流速度加大，从而提高污染治理的效率。
本发明中，所述注水井的注水孔顶部高出地面1.0 m，始终保持注水孔中的水位高于地面，注水井地面2.5 m以下采用带孔的滤水管，外包土工布；抽水井位于地面以下4.0 m，采用带孔的水泥管，上部为死管，外填砂砾石，砾石直径为1.0-5.0 mm，砾石上部采用粘土封井。注水井和抽水井管底部均封闭，防治泥沙从井孔底部进入井孔中造成堵塞，降低治理效果。
本发明中，抽水井抽出的受污染的地下水通过石灰水池，经过二次沉淀后硫酸根离子浓度低于200 mg/L。
本发明中，步骤（2.4）中抽水和注水同时进行重复四个阶段，每个阶段为3-20天。前三阶段注水井注入清水，第四阶段注水井注入石灰水。
本发明中，步骤（2.3）过程中，每周要对抽水井中抽出来的地下水进行一次硫酸根离子含量的测定，如果硫酸根离子含量低于300 mg/L时停止抽水，但注水仍需要进行，待抽水井中水位稳定后采用单向阀门采集深度为4.0-8.0 m处的水样进行检测，如果其含量均未超过300 mg/L，采用搅拌的石灰水注入一周时间即可停止注水。
本发明中，在治理完毕后场地抽水井要填埋，但需要在重点污染部位保留2口井用于地下水治理效果的长期观测，一般1-2个月取样一次，如果在2次取样均未超过300 mg/L，即认为完全达到了治理的目的。
本发明的有益效果：
本发明的硫酸盐污染场地地下水污染治理方法是将防渗隔污墙、水动力截获技术和混凝沉淀法结合形成的一种地下水硫酸盐污染综合治理方法，有效的去除污染地下水中的硫酸根离子。本发明中的水动力截获技术采用水动力控制方法来逐渐消除遭受污染的地下水体，该系统利用内环层抽出的地下水体积较小，保证污染羽不致超出隔离带的同时，降低了处理费用。
附图说明
图1为单对抽-注水井水动力控制已受污染地下水平面图（双口型）；
图2为本发明的注水井和抽水井管井结构示意图；(a)为注水井，(b)为抽水井；
图3为本发明的地下水污染治理抽水—注水处理系统剖面图；
图4为注水井-抽水井-注水井工作断面图；
图中标号：1为注水井，2为抽水井，3为地面，4为井管，5为注水孔，6为抽水井，7为处理室。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明：
实施例1：山东东营市某废弃化工场地地下水硫酸盐污染治理
由于该化工厂原来排放的污水中硫酸根离子含量严重超标，而排水沟底部及两侧未做隔水或防渗处理，致使污染物经排水沟渗漏进入土壤及地下含水层中，重点地段地下水中硫酸根离子含量超过10000mg/L，对土壤和地下水已造成了严重污染。具体治理步骤如下：
（1）设置防渗隔污墙。
由于最直接的污染源位于场地南侧，尽管该化工厂污染源已经关闭多年，但场地南部的污染仍然非常严重，为了防止场地以外的污染物继续通过地下水的运移和扩散源源不断地污染场地，在场地南侧与污染源之间以及东侧设置一道“L”型“隔离墙”，墙体深度12-14米，墙体底部插入到隔水的粘土层之中。东侧的隔离墙是为了防止场地污染与东面的池塘水体发生水力联系，以免造成更大范围的污染。
（2）采用水力截获技术进行地下水污染治理。
采用水力截获技术即水动力控制法进行污染治理，如图1所示，利用一个抽水井（井深13.0m，井径为380mm）和一个注水井（井深11.0m，井径为110mm），可以产生一个水力隔离带，将污染羽包围于其中。抽水井和注水井的结构示意图见图2所示，抽水—注水处理系统剖面图见图3所示。经过一定时间的反复注水与抽水后，使场地地下水中的硫酸根离子含量不超过300 mg/L。具体步骤如下：
a. 先测定抽水井中地下水水位，然后在抽水井中进行抽水，测定单井流量大小为9.5吨/小时，判定地层的实际渗透能力。
b. 经过1天时间的抽水后，抽水泵停止运行，观测抽水井中水位的恢复能力，大约3天时间。
c. 抽水井先运行1天，然后抽水和注水同时进行，一旦抽水井中水供应不上时停止抽水，但注水井要保持运行，当抽水井中水位恢复一定时间继续进行抽水。抽注水15天后，停止抽水和注水，待水位恢复7天左右，取水样测定SO4 2-含量，完成本流程大约23天。
d抽水进行过程中，每个周期对抽水井中抽出来的地下水进行一次硫酸根离子含量的测定，如果硫酸根离子含量低于300 mg/L时停止抽水，注水工作仍需要进行，待抽水井中水位稳定后采用单向阀门采集深度为6.0m处的水样进行检测，如果其含量均未超过300 mg/L，采用搅拌的石灰水注入约7天时间后即可停止注水，然后水位恢复取样检测，SO4 2-含量均低于200 mg/L.
e. 抽水井抽出的地下水集中通过2个石灰水池，经过二次沉淀，降低硫酸根离子的含量后排放，消除其对周围环境的影响，以免造成二次污染。
经过治理后场地内所有监测点地下水中硫酸根离子含量均不超过300mg/L，已达到了预期治理效果。
f. 经过治理后对保留的2个监测孔进行长期监测，地下水中硫酸根离子含量均在200mg/L左右，说明已经达到了地下水污染治理和土壤修复的目的。
Claims (8)
1.一种硫酸盐污染场地地下水污染治理和土壤修复方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）设置防渗隔污墙：在被污染场地与污染源之间设置隔离墙，控制隔离墙墙体深度为12-14 m，隔离墙墙体底部插入到隔水的粘土层之中，阻断污染源与被污染场地之间的联系；
（2）采用水力截获方法进行地下水污染治理与土壤修复，采用抽水井和注水井交替布置，使抽水井和其相邻的两个注水井之间产生一个环形的水力截获带，所述抽水井位于环形水力截获带的中心，将污染羽包围于其中；在控制污染羽扩散之后，开始对污染羽处的地下水进行治理；首先用抽水井抽出污染羽处的地下水，对其进行混凝沉淀净化处理；然后将清水从注水井注入含水层和土壤中；具体操作如下：
（2.1）先测定抽水井中地下水水位，然后在抽水井中进行抽水，测定单井流量大小，判定地层的实际渗透能力；
（2.2）经过1天时间的抽水后，抽水泵停止运行，开始对注水井实施注水，观测抽水井中水位的恢复能力；
（2.3）经过步骤(2.2)后，实施抽水和注水同时进行，一旦抽水井中水供应不上时停止抽水，但注水井要保持运行，当抽水井中水位恢复后继续进行抽水；抽水和注水同时进行重复四个阶段；
（2.4）将抽水井抽出的地下水集中通过2个石灰水池，经过二次沉淀，降低硫酸根离子的含量后排放，消除其对周围环境的影响，以免造成二次污染；
其中：注水井设计深度为8.0-13.0m，井径为90-130 mm；抽水井设计深度为12.0-15.0 m，井径为350-450 mm；抽水采用流量为8-12吨/小时的潜水泵，潜水泵放置于距离孔底0.3-0.7 m深的位置，根据第1口抽水井单位涌水量选择适当流量的潜水泵。
2.根据权利要求1所述的一种硫酸盐污染场地地下水污染治理和土壤修复方法，其特征在于每口抽水井都有一个水力截获带，水力截获带内的水流都会流向抽水井内；水力截获带是以抽水井为中心，截获区域延伸到降落漏斗边缘，对于地下水流场天然水力坡度小、流速小的均质地层，其水力截获带是一个径向轴对称区域。
3.根据权利要求1所述的一种硫酸盐污染场地地下水污染治理和土壤修复方法，其特征在于对略大于污染羽范围内的地下水污染进行治理，对干扰井群抽水和排水系统采用三点型和五点型相结合的方法来加快和优化治理；通过抽水或向含水层中注水，加大注水井与抽水井之间及周围流场的水力坡度，使流向抽水井的水流速度加大，从而提高污染治理的效率。
4.根据权利要求1所述的一种硫酸盐污染场地地下水污染治理和土壤修复方法，其特征在于所述注水井的注水孔顶部高出地面1.0 m，始终保持注水孔中的水位高于地面，注水井地面2.5 m以下采用带孔的滤水管，外包土工布；抽水井位于地面以下4.0 m，采用带孔的水泥管，上部为死管，外填砂砾石，砾石直径为1.0-5.0 mm，砾石上部采用粘土封井；注水井和抽水井管底部均封闭，防治泥沙从井孔底部进入井孔中造成堵塞，降低治理效果。
5.根据权利要求1所述的一种硫酸盐污染场地地下水污染治理和土壤修复方法，其特征在于抽水井抽出的受污染的地下水通过石灰水池，经过二次沉淀后硫酸根离子浓度低于200 mg/L。
6.根据权利要求1所述的一种硫酸盐污染场地地下水污染治理和土壤修复方法，其特征在于步骤（2.4）中抽水和注水同时进行重复四个阶段，每个阶段为3-20天，前三阶段注水井注入清水，第四阶段注水井注入石灰水。
7.根据权利要求1所述的一种硫酸盐污染场地地下水污染治理和土壤修复方法，其特征在于步骤（2.3）过程中，每周要对抽水井中抽出来的地下水进行一次硫酸根离子含量的测定，如果硫酸根离子含量低于300 mg/L时停止抽水，但注水仍需要进行，待抽水井中水位稳定后采用单向阀门采集深度为4.0-8.0 m处的水样进行检测，如果其含量均未超过300 mg/L，采用搅拌的石灰水注入一周时间即可停止注水。
8.根据权利要求1所述的一种硫酸盐污染场地地下水污染治理和土壤修复方法，其特征在于在治理完毕后场地抽水井要填埋，但需要在重点污染部位保留2口井用于地下水治理效果的长期观测， 1-2个月取样一次，如果在2次取样均未超过300 mg/L，即认为完全达到了治理的目的。
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