CN113042518A

CN113042518A - 重金属污染场地化学修复剂强化传输方法

Info

Publication number: CN113042518A
Application number: CN202110269523.6A
Authority: CN
Inventors: 贺勇; 彭乐; 邹艳红; 郭林; 陈科平; 薛生国; 张可能; 胡广
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2021-03-12
Filing date: 2021-03-12
Publication date: 2021-06-29

Abstract

本发明提供了一种重金属污染场地化学修复剂强化传输方法，包括：开展现场调查，探明污染场地水文地质条件和污染特征，确认重金属污染场地范围以及重金属污染物种类，根据调查情况在重金属污染场地设置化学修复剂注入与监测井群网络；在重金属污染场地喷洒自来水，使重金属污染场地预饱和；配置预定浓度的盐溶液，将盐溶液通过化学修复剂注入与监测井群网络注入到重金属污染场地中，使重金属污染场地盐化；配置预定浓度的化学修复剂溶液，将化学修复剂通过化学修复剂注入与监测井群网络注入到重金属污染场地中。本发明增大了化学修复剂注入后在重金属污染场地中的迁移距离和化学修复剂与土壤的有效接触面积，化学修复剂传输距离远，修复范围广。

Description

重金属污染场地化学修复剂强化传输方法

技术领域

本发明涉及环境工程地质及重金属污染治理技术领域，特别涉及一种重金属污染场地化学修复剂强化传输方法。

背景技术

近年来，污染场地的原位化学修复技术受到人们的广泛关注。原位化学修复是指在污染场地中注入化学修复剂，化学修复剂与地下水中的污染物发生化学反应，使污染物得以降解或者固定的方法。与其他的场地修复技术相比，原为化学修复技术具有处理所需时间短，应用范围广等优势。

污染场地原位化学修复效果的关键在于实现修复剂的有效传输，其中包括两层含义：一是确保修复药剂输送到位；二是确保修复药剂与土壤的有效均匀混合。目前，污染场地化学修复剂的强化传输方法主要包括压密灌浆注入、化学改性、高压旋喷注入等。各种化学修复剂强化传输方法各有利弊，为此，寻求一种优良的在重金属污染场地中化学修复剂强化传输方法逐渐成为重金属污染场地原位化学修复的热点问题。总体而言，现有的污染场地重金属强化传输方法或多或少存在以下弊端：

(1)采用压密灌浆注入化学修复剂时，由于土壤的非均质性，修复试剂在高渗透区易形成“优先流”，在低渗透区易发生“绕流”现象，使修复试剂在场地中扩散不均匀，导致修复试剂利用率差；

(2)采用对化学修复剂改性的方式强化传输化学修复剂时，活性剂会对化学修复剂的修复效果产生影响，降低其修复效率；

(3)修复药剂没有水硬性，采用高压旋喷注入技术强化传输化学修复剂时，过量的修复剂注入会造成原场地强度大大降低，影响后续施工安排

发明内容

本发明提供了一种重金属污染场地化学修复剂强化传输方法，其目的是为了解决传统污染场地修复传输方法修复试剂利用率差、修复效率低以及修复剂注入降低场地强度等问题。

为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种重金属污染场地化学修复剂强化传输方法，包括：

步骤一、开展现场调查，探明污染场地水文地质条件和污染特征，确认重金属污染场地范围以及重金属污染物种类，根据调查情况，在重金属污染场地设置化学修复剂注入与监测井群网络；

步骤二、在重金属污染场地喷洒自来水，使重金属污染场地预饱和；

步骤三、配置预定浓度的盐溶液，将盐溶液通过化学修复剂注入与监测井群网络注入到重金属污染场地中，使重金属污染场地盐化；

步骤四、配置预定浓度的化学修复剂溶液，将化学修复剂通过化学修复剂注入与监测井群网络注入到重金属污染场地中。

其中，步骤一中，化学修复剂注入与监测井群网络由多个注入井和多个监测井组成，注入井和监测井采用梅花型排列方式，每排注入井间隔2m设置，每四个邻近注入井构成一个井群单元，监测井设置在井群单元中心。

其中，注入井采用注浆花管，注浆花管的长度大于5m，注浆花管的2m以下范围对称设置有多个注浆孔，注浆孔的孔径为8mm，注浆孔的上下间距为500mm，注浆花管2m以上范围与注入井钻孔的孔壁间设置有膨胀橡胶密封。

其中，步骤二中，通过360°自动旋转喷头向重金属污染场地喷洒自来水。

其中，步骤三中，盐溶液为NaCl溶液，盐溶液的浓度范围为0.01mol/L-0.1mol/L。

其中，步骤三中盐溶液的注入压力为1-2倍静水压力。

其中，步骤四中，化学修复剂注入压力为3-4倍静水压力，注入流量为5L/min-10L/min。

本发明的上述方案有如下的有益效果：

(1)经饱和、盐化后的黏土非均质性减弱、渗透性能明显改善，修复剂注入后在重金属污染场地中的扩散距离以及与污染物的有效接触面积显著增加，提高了原位化学修复的效率；

(2)可减少化学修复剂注入量，避免二次污染，对场地工程性质影响较少；

(3)方法所用材料价格低廉，便于大规模使用，经济效益高；

(4)过程简单易行，无需高压、化学改性等操作，其安全性能有较大提升。

附图说明

图1为本发明重金属污染场地化学修复剂强化传输方法的流程图；

图2为本发明重金属污染场地化学修复剂强化传输方法的修复剂注入与监测井群网络示意图；

图3为本发明重金属污染场地化学修复剂强化传输方法与一般修复剂传输方法效果对比图。

【附图标记说明】

1-注入井；2-监测井；3-井群单元；4-输送区域；5-强化输送区域；6-修复搭接区域；7-注浆花管；8-填土层；9-污染土层。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的现有修复剂传输方法中迁移距离不远，绕流引起的扩散不均匀，场地工程性质影响大，修复成本高，二次污染风险大等问题，提供了一种重金属污染场地化学修复剂强化传输方法。

如图1所示，本发明的实施例提供了一种重金属污染场地化学修复剂强化传输方法，包括：

步骤一、开展现场调查探明污染场地水文地质条件和污染特征，确认重金属污染场地范围以及重金属污染物种类，根据场地大小在重金属污染场地内合理布置化学修复剂注入与监测井群网络；

其中，需通过开展场地现场调查查明污染场地土壤和地下水等环境介质中主要重金属污染物的污染程度和时空分布，合理划定修复剂强化传输范围；同时，查明重金属污染场地主要含水层与相对阻水层及其渗透性、承压地下水流向、补给与排泄源等水文地质条件，确定污染物在场地内的迁移转化过程和发展趋势；

建设多口注入井以保证修复剂充分与污染物接触，大大减少场地完全修复所需的时间，设置监测井是保证修复过程中及修复后可以全程监控修复效果，且可及时对该注入单元的压力、流量做出相应的调整；

其中，化学修复剂注入与监测井群网络由多个注入井1和多个监测井2组成，如图2所示，为在达到最大控制半径的基础上减少孔数、节约成本，注入井1和监测井2采用梅花型排列方式，每排注入井1间隔2m设置，每四个邻近注入井1构成一个井群单元3，监测井2设置在井群单元3中心，监测井2用于监测盐溶液和修复剂分布状况；注入井1采用注浆花管7，注浆花管7的长度应大于5m，使得每个注入井2深度应深于地下水位，注浆花管7的底部3m范围对称设置有注浆孔，注浆孔的孔径为8mm，注浆孔的上下间距为500mm；同时通过冲击锤将注浆花管7垂直打入孔径略小的钻孔中至设计深度，注浆花管7的2m以上范围与钻孔孔壁间用膨胀橡胶密封，确保修复剂注入时不发生沿管壁冒浆现象。

步骤二、通过360°自动旋转喷头向重金属污染场地喷洒自来水，喷头喷洒半径2m-5m，根据污染场地的面积设置合理的喷头数量在重金属污染场地持续喷洒自来水，自来水喷洒时间不少于一周，从而使场地完全饱和；重金属污染场地预先饱和，有利于场地下一步盐化。

步骤三、配置盐溶液，具体盐溶液采用NaCl晶体，与自来水混合配制，搅拌均匀，搅拌直至NaCl晶体全部溶解，所配制盐溶液的浓度范围为0.01mol/L-0.1mol/L；将盐溶液通过化学修复剂注入与监测井群网络注入到重金属污染场地中，注入压力控制在1-2倍静水压力，通过实时监测井中水样NaCl溶液浓度确定场地盐化状况。盐溶液注入场地后，场地盐化，黏土层的致密结构改变，导致土体渗透性变大、大孔孔隙率变大、持水性能变好、土体软化。

步骤四、配置预定浓度的化学修复剂溶液，根据污染场地调查的重金属污染物选择相应的化学修复剂，其浓度由场地的重金属污染程度以及化学反应式配比确定，将配置好的化学修复剂溶液通过井群注入已饱和、盐化的重金属污染场地地层中，盐化后的黏土渗透特性优良，有利于化学修复剂注入后的迁移扩散，同时减少了传统注入方法中的绕流问题的产生，达到化学修复剂在重金属污染场地中强化传输的目的；同时，与传统高压旋喷相比，本方法注入压力控制在3-4倍静水压力，注入流量为5L/min-10L/min，在保持化学修复剂最大迁移距离的同时能控制低压力，不仅实现低成本，还有助于提高施工的安全性。

如图3所示，本实施例所述注浆花管7穿过填土层8并穿入污染土层9内，化学修复剂在一定的压力下通过注浆花管7注入污染土层9内。在相同的压力条件下，若按照现有修复剂传输方法会在污染土层令修复剂覆盖传统输送区域4，而利用本发明的方法先对污染场地进行饱和、盐化处理，化学修复剂注入后迁移距离更大，污染土层修复剂覆盖强化输送区域5更广；同时化学修复剂利用构建的注入与监测井群网络注入，相邻的注入井1间的所述强化输送区域5会相互搭接覆盖形成修复搭接区域6；本发明的化学修复剂传输距离更远，修复范围更广，从而使得重金属污染场地修复效率提高，修复成本降低。

本发明的重金属污染场地化学修复剂强化传输方法，通过注入盐溶液盐化预先饱和的重金属污染场地，改变重金属污染场地黏土层的致密结构，改良黏土层的渗透特性，同时通过合理布置注入井、监测井形成注入与监测井群网络注入化学修复剂，并全程监控修复效果，且及时对注入井的压力、流量做出相应的反馈，本发明增大了化学修复剂注入后在重金属污染场地中的迁移距离，增加了化学修复剂与土壤的有效接触面积，以达到重金属污染场地中强化传输化学修复剂的目的。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种重金属污染场地化学修复剂强化传输方法，其特征在于，包括：

步骤一、开展现场调查，探明污染场地水文地质条件和污染特征，确认重金属污染场地范围以及重金属污染物种类，根据调查情况在重金属污染场地设置化学修复剂注入与监测井群网络；

2.根据权利要求1所述的重金属污染场地化学修复剂强化传输方法，其特征在于，化学修复剂注入与监测井群网络由多个注入井和多个监测井组成，注入井和监测井采用梅花型排列方式，每排注入井间隔2m设置，每四个邻近注入井构成一个井群单元，监测井设置在井群单元中心。

3.根据权利要求2所述的重金属污染场地化学修复剂强化传输方法，其特征在于，注入井采用注浆花管，注浆花管的长度大于5m，注浆花管的2m以下范围对称设置有多个注浆孔，注浆孔的孔径为8mm，注浆孔的上下间距为500mm，注浆花管的2m以上范围与注入井钻孔的孔壁间设置有膨胀橡胶密封。

4.根据权利要求1所述的重金属污染场地化学修复剂强化传输方法，其特征在于，步骤二中，通过360°自动旋转喷头向重金属污染场地喷洒自来水。

5.根据权利要求1所述的重金属污染场地化学修复剂强化传输方法，其特征在于，步骤三中，盐溶液为NaCl溶液，盐溶液的浓度范围为0.01mol/L-0.1mol/L。

6.根据权利要求1所述的重金属污染场地化学修复剂强化传输方法，其特征在于，步骤三中盐溶液的注入压力为1-2倍静水压力。

7.根据权利要求1所述的重金属污染场地化学修复剂强化传输方法，其特征在于，步骤四中，化学修复剂注入压力为3-4倍静水压力，注入流量为5L/min-10L/min。