CN108372201A - 一种有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法 - Google Patents

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王�琦
杨健
郎呼呼
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Abstract

本发明涉及一种有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法。本发明属于土壤修复技术领域。有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法：1)场地平整：采用机械设备进行有机污染场地平整；2)止水帷幕施工：打设一圈水泥搅拌桩止水帷幕；3)钻孔加药点位布置：有机污染场地布置钻孔加药点位；4)定点钻孔：将三重管高压旋喷设备移至钻孔点位，下钻至对应点位的设计深度；5)高压旋喷加药：钻杆下沉，停止钻进，启动喷药泵进行活化过硫酸钠溶液喷药，然后边喷药边旋转提升钻杆，将活化过硫酸钠溶液注入到污染区域；6)养护：场地进行封场养护25d‑40d。本发明具有修复深度大、修复效果好、工艺流程简单、修复成本低、易于工程化应用等优点。

Description

一种有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法
技术领域
本发明属于土壤修复技术领域，特别是涉及一种有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法。
背景技术
伴随城市布局调整和产业结构升级，大量化工、石油、塑料、炼焦、热电、钢铁等重污染企业搬迁或关停，遗留大量的有机污染场地，严重阻碍城市建设和地方经济发展。有机污染物在自然环境中难以降解，对土壤、地下水形成长期污染，极大威胁人类健康。因此，有机污染土壤修复已成为土壤修复行业的热点问题。原位化学氧化修复法因不需要开挖污染土壤，且具有成本低、效果好、处理周期短等优点，已成为有机污染土壤修复的优选方法，备受行业推崇。
中国发明专利(201510108244.6)公开了一种有机污染土壤的化学氧化修复方法，包括土壤pH值调节、钻孔、喷药工序。该发明未在污染场地周边设置止水帷幕，易导致污染扩散。此外，该发明需要向土壤中添加硫酸、盐酸、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙或石灰，以调节土壤的pH值，该工序对土壤碱度有较大影响，可能导致土质恶化。加之，该发明需要分两步向土壤中添加氧化剂和催化剂，工艺过程较为复杂，施工过程的返浆量较大。
中国发明专利(201610943531.3)公开了一种重金属-有机复合污染土壤的原位修复方法。该发明将电极加热技术与电动修复和化学氧化技术相结合，将氧化药剂过硫酸钠送入土壤中，实现重金属离子的迁移和去除，同时实现有机污染物的原位降解。该技术对重金属-有机复合污染土壤具有较好的修复效果，但是其工艺流程复杂，经济成本较高。
中国发明专利(201610594686.0)公开了一种深层重金属污染土壤的原位修复方法，采用高压旋喷桩注浆法将包含有重金属修复药剂和固化剂的浆液旋喷至重金属污染土壤中，使污染土壤中的重金属固定或转化。该发明针对重金属污染土壤修复，技术较为合理，可操作性较强，但不具备有机污染土壤修复能力。
中国发明专利(201610461742.3)公开了一种土壤及地下水原位化学氧化高压注射优化修复方法。该发明采用液碱活化过硫酸钠溶液为氧化剂，包括现场试验确定工艺参数、场地详细调查、施工点位布置和高压旋喷注浆工序，并特别要求单孔的注浆量为500L的整数倍。该发明采用液碱活化过硫酸钠氧化土壤和地下水中的污染物，修复效果较好。但是，该发明未在污染场地边界外设置止水帷幕，且注浆量较大，易导致地下水污染扩散。
中国发明专利(201510351277.3)公开了一种有机污染土壤的原位化学氧化修复施工工法，包括平整、定位、钻孔、配制氧化剂、氧化剂注射、配制活化剂、活化剂注射、养护工序。该发明采用高压旋喷装置将污染土壤的氧化药剂溶液和催化药剂溶液分两次注入到污染土壤中，工艺流程较为复杂。并且，该发明在实施过程中的翻浆量较大，易对污染场地造成交叉污染。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法。
本发明的目的是提供一种具有修复深度大、修复效果好、工艺流程简单、修复成本低、易于工程化应用等特点的有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法。
本发明有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法，利用高压旋喷设备将双氧水活化后的过硫酸钠溶液注入到污染土壤中，实现有机污染物的原位氧化分解，克服了现有技术存在的技术通病，具有广阔的工程应用前景。
本发明利用高压旋喷设备将双氧水活化后的过硫酸钠溶液注入到污染土壤中，实现有机污染物的原位氧化分解。工艺过程包括场地平整、止水帷幕施工、钻孔加药点位布置、定点钻孔、药剂溶液配制、高压旋喷加药和养护工序。
本发明有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法所采取的技术方案是：
一种有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法，其特点是：有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法包括以下工艺过程：
1)场地平整：采用机械设备进行有机污染场地平整；
2)止水帷幕施工：有机污染场地边界外5m-10m打设一圈水泥搅拌桩止水帷幕；
3)钻孔加药点位布置：止水帷幕范围内有机污染场地，布置钻孔加药点位；
4)定点钻孔：将三重管高压旋喷设备移至钻孔点位，启动钻机、空气压缩泵和高压水泵，下钻至对应点位的设计深度；
5)高压旋喷加药：钻杆下沉，停止钻进，启动喷药泵进行活化过硫酸钠溶液喷药，然后边喷药边旋转提升钻杆，将活化过硫酸钠溶液注入到污染区域；
6)养护：待所有钻孔加药点位施工完毕后，将场地进行封场养护25d-40d，完成有机污染场地的达标修复。
本发明有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法还可以采用如下技术方案：
所述的有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法，其特点是：高压旋喷加药时，启动喷药泵进行活化过硫酸钠溶液喷药20s-40s后，再边喷药边旋转提升钻杆。
所述的有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法，其特点是：活化过硫酸钠溶液采用双氧水和过硫酸钠配制，置于药剂溶液储存罐中，三重管高压旋喷设备的喷药管连接至药剂溶液储存罐。
所述的有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法，其特点是：活化过硫酸钠溶液中的过硫酸钠浓度为100g/L-300g/L、双氧水浓度为2g/L-40g/L。
所述的有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法，其特点是：水泥搅拌桩止水帷幕的桩底位于污染土壤下方第一层隔水层的顶板以下1.5m-3m，止水帷幕的渗透系数≤10E-6cm/s。
所述的有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法，其特点是：钻孔加药点位布置时，相邻钻孔加药点位的间距为2m-4m。
所述的有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法，其特点是：高压旋喷加药时，喷药管的压力为15MPa-35MPa，喷药流量为100L/min-200L/min，钻杆旋转速度为10r/min-20r/min，钻杆提升速度为15cm/min-30cm/min。
本发明具有的优点和积极效果是：
有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明利用高压旋喷设备将双氧水活化后的过硫酸钠溶液注入到污染土壤中，实现有机污染物的原位氧化分解，实现有机污染场地的原位达标修复。本发明具有工艺流程短、二次污染小、技术适用面广、修复效果好、经济成本低等优点，可用于有机污染场地的原位化学氧化修复。本发明推广应用后，将为土壤修复行业带来显著的环境、经济和社会效益。
附图说明
图1是本发明有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
一种有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法，利用高压旋喷设备将双氧水活化后的过硫酸钠溶液注入到污染土壤中，实现有机污染物的原位氧化分解。工艺步骤包括场地平整、止水帷幕施工、钻孔加药点位布置、定点钻孔、药剂溶液配制、高压旋喷加药和养护工序。参阅附图1。
实施例1
一种有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法，利用高压旋喷设备将双氧水活化后的过硫酸钠溶液注入到污染土壤中，实现有机污染物的原位氧化分解。工艺过程：用机械设备将有机污染场地进行平整，在平整后的有机污染场地边界外5m打设一圈水泥搅拌桩止水帷幕，水泥搅拌桩止水帷幕的桩底位于污染土壤下方第一层隔水层的顶板以下1.5m，检测知止水帷幕的渗透系数为1.2×10-7cm/s；在止水帷幕范围内的有机污染场地中，布置间距为2m的钻孔加药点位；然后配制过硫酸钠浓度为100g/L、双氧水浓度为2g/L的活化过硫酸钠溶液，置于药剂溶液储存罐中，并将三重管高压旋喷设备的喷药管连接至药剂溶液储存罐；将三重管高压旋喷设备移至钻孔点位，启动钻机、空气压缩泵和高压水泵，下钻至对应点位的设计深度，停止钻进，启动喷药泵，坐底喷药20s后，边喷药边旋转提升钻杆，将活化过硫酸钠溶液注入到污染土壤中，喷药管的压力为15MPa、喷药流量为100L/min、钻杆旋转速度为10r/min、钻杆提升速度为15cm/min；待所有钻孔加药点位施工完毕后，将场地进行封场养护25d，完成有机污染场地的达标修复。
实施例2
一种有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法，利用高压旋喷设备将双氧水活化后的过硫酸钠溶液注入到污染土壤中，实现有机污染物的原位氧化分解。工艺过程：用机械设备将有机污染场地进行平整，在平整后的有机污染场地边界外10m打设一圈水泥搅拌桩止水帷幕，水泥搅拌桩止水帷幕的桩底位于污染土壤下方第一层隔水层的顶板以下3m，检测知止水帷幕的渗透系数为6.8×10-8cm/s；在止水帷幕范围内的有机污染场地中，布置间距为4m的钻孔加药点位；然后配制过硫酸钠浓度为300g/L、双氧水浓度为40g/L的活化过硫酸钠溶液，置于药剂溶液储存罐中，并将三重管高压旋喷设备的喷药管连接至药剂溶液储存罐；将三重管高压旋喷设备移至钻孔点位，启动钻机、空气压缩泵和高压水泵，下钻至对应点位的设计深度，停止钻进，启动喷药泵，坐底喷药40s后，边喷药边旋转提升钻杆，将活化过硫酸钠溶液注入到污染土壤中，喷药管的压力为35MPa、喷药流量为200L/min、钻杆旋转速度为20r/min、钻杆提升速度为30cm/min；待所有钻孔加药点位施工完毕后，将场地进行封场养护40d，完成有机污染场地的达标修复。
实施例3
一种有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法，利用高压旋喷设备将双氧水活化后的过硫酸钠溶液注入到污染土壤中，实现有机污染物的原位氧化分解。工艺过程：用机械设备将有机污染场地进行平整，在平整后的有机污染场地边界外6.5m打设一圈水泥搅拌桩止水帷幕，水泥搅拌桩止水帷幕的桩底位于污染土壤下方第一层隔水层的顶板以下2m，检测知止水帷幕的渗透系数为4.9×10-7cm/s；在止水帷幕范围内的有机污染场地中，布置间距为3m的钻孔加药点位；然后配制过硫酸钠浓度为200g/L、双氧水浓度为20g/L的活化过硫酸钠溶液，置于药剂溶液储存罐中，并将三重管高压旋喷设备的喷药管连接至药剂溶液储存罐；将三重管高压旋喷设备移至钻孔点位，启动钻机、空气压缩泵和高压水泵，下钻至对应点位的设计深度，停止钻进，启动喷药泵，坐底喷药30s后，边喷药边旋转提升钻杆，将活化过硫酸钠溶液注入到污染土壤中，喷药管的压力为20MPa、喷药流量为150L/min、钻杆旋转速度为15r/min、钻杆提升速度为20cm/min；待所有钻孔加药点位施工完毕后，将场地进行封场养护30d，完成有机污染场地的达标修复。
实施例4
一种有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法，利用高压旋喷设备将双氧水活化后的过硫酸钠溶液注入到污染土壤中，实现有机污染物的原位氧化分解。工艺过程：用机械设备将有机污染场地进行平整，在平整后的有机污染场地边界外8.5m打设一圈水泥搅拌桩止水帷幕，水泥搅拌桩止水帷幕的桩底位于污染土壤下方第一层隔水层的顶板以下2.5m，检测知止水帷幕的渗透系数为5.2×10-7cm/s；在止水帷幕范围内的有机污染场地中，布置间距为2.5m的钻孔加药点位；然后配制过硫酸钠浓度为150g/L、双氧水浓度为25g/L的活化过硫酸钠溶液，置于药剂溶液储存罐中，并将三重管高压旋喷设备的喷药管连接至药剂溶液储存罐；将三重管高压旋喷设备移至钻孔点位，启动钻机、空气压缩泵和高压水泵，下钻至对应点位的设计深度，停止钻进，启动喷药泵，坐底喷药25s后，边喷药边旋转提升钻杆，将活化过硫酸钠溶液注入到污染土壤中，喷药管的压力为25MPa、喷药流量为125L/min、钻杆旋转速度为12r/min、钻杆提升速度为17cm/min；待所有钻孔加药点位施工完毕后，将场地进行封场养护27d，完成有机污染场地的达标修复。
实施例5
一种有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法，利用高压旋喷设备将双氧水活化后的过硫酸钠溶液注入到污染土壤中，实现有机污染物的原位氧化分解。工艺过程：用机械设备将有机污染场地进行平整，在平整后的有机污染场地边界外7m打设一圈水泥搅拌桩止水帷幕，水泥搅拌桩止水帷幕的桩底位于污染土壤下方第一层隔水层的顶板以下1.8m，检测知止水帷幕的渗透系数为2.1×10-7cm/s；在止水帷幕范围内的有机污染场地中，布置间距为3.5m的钻孔加药点位；然后配制过硫酸钠浓度为240g/L、双氧水浓度为30g/L的活化过硫酸钠溶液，置于药剂溶液储存罐中，并将三重管高压旋喷设备的喷药管连接至药剂溶液储存罐；将三重管高压旋喷设备移至钻孔点位，启动钻机、空气压缩泵和高压水泵，下钻至对应点位的设计深度，停止钻进，启动喷药泵，坐底喷药35s后，边喷药边旋转提升钻杆，将活化过硫酸钠溶液注入到污染土壤中，喷药管的压力为30MPa、喷药流量为175L/min、钻杆旋转速度为18r/min、钻杆提升速度为25cm/min；待所有钻孔加药点位施工完毕后，将场地进行封场养护35d，完成有机污染场地的达标修复。
本实施例具有所述的修复深度大、修复效果好、工艺流程简单、修复成本低、易于工程化应用等优点，可实现有机污染土壤的原位达标修复，具有显著的经济、环境和社会效益。

Claims (7)

1.一种有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法，其特征是：有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法包括以下工艺过程：
1)场地平整：采用机械设备进行有机污染场地平整；
2)止水帷幕施工：有机污染场地边界外5m-10m打设一圈水泥搅拌桩止水帷幕；
3)钻孔加药点位布置：止水帷幕范围内有机污染场地，布置钻孔加药点位；
4)定点钻孔：将三重管高压旋喷设备移至钻孔点位，启动钻机、空气压缩泵和高压水泵，下钻至对应点位的设计深度；
5)高压旋喷加药：钻杆下沉，停止钻进，启动喷药泵进行活化过硫酸钠溶液喷药，然后边喷药边旋转提升钻杆，将活化过硫酸钠溶液注入到污染区域；
6)养护：待所有钻孔加药点位施工完毕后，将场地进行封场养护25d-40d，完成有机污染场地的达标修复。
2.根据权利要求1所述的有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法，其特征是：高压旋喷加药时，启动喷药泵进行活化过硫酸钠溶液喷药20s-40s后，再边喷药边旋转提升钻杆。
3.根据权利要求1或2所述的有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法，其特征是：活化过硫酸钠溶液采用双氧水和过硫酸钠配制，置于药剂溶液储存罐中，三重管高压旋喷设备的喷药管连接至药剂溶液储存罐。
4.根据权利要求3所述的有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法，其特征是：活化过硫酸钠溶液中的过硫酸钠浓度为100g/L-300g/L、双氧水浓度为2g/L-40g/L。
5.根据权利要求1所述的有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法，其特征是：水泥搅拌桩止水帷幕的桩底位于污染土壤下方第一层隔水层的顶板以下1.5m-3m，止水帷幕的渗透系数≤10E-6cm/s。
6.根据权利要求1所述的有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法，其特征是：钻孔加药点位布置时，相邻钻孔加药点位的间距为2m-4m。
7.根据权利要求1所述的有机污染场地原位高压旋喷加药氧化修复方法，其特征是：高压旋喷加药时，喷药管的压力为15MPa-35MPa，喷药流量为100L/min-200L/min，钻杆旋转速度为10r/min-20r/min，钻杆提升速度为15cm/min-30cm/min。
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