CN114309030B - 一种基于原位氧化修复土壤的深层搅拌注射修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种基于原位氧化修复土壤的深层搅拌注射修复方法，具体包括：前期土壤调配：对现场深层土壤进行采样、分析，然后进行氧化药剂的调配；再根据分析结果对待修复土壤的分割；对待修复区域进行场地平整，清除表层障碍物，然后对地表水、浅层土壤进行取样检测污染浓度并进行修复处理；采用原位注射加深层搅拌的方式对深层土壤进行修复处理；本发明方法设计合理，在原位注射基础上对深部土壤进行剧烈扰动，能够扩大氧化剂与土壤的接触半径，有效地解决了化学氧化剂与土壤中污染物充分接触的难题，使化学氧化剂向污染土壤中快速、有效迁移。
Description
技术领域
本发明涉及深层土壤修复技术领域，具体涉及一种基于原位氧化修复土壤的深层搅拌注射修复方法。
背景技术
土壤的有机污染是土壤污染的主要类型之一，土壤中有机污染物的来源包括工业泄漏和溢出，石油库和化学品库泄露，农药滥用，清洁剂、油、防冻液随意处置，生活垃圾不当处置，垃圾填埋场和垃圾堆场等。每年有大量的有机物释放到土壤环境中，包括多环芳烃、石油、农药、多氯联苯、三氯乙醛、甲烷等，其中大部分的污染物是难溶的、有毒的、致突变的，甚至是致癌的，对人类健康和生态系统有着巨大的危害。
多环芳烃类污染物是土壤中一类典型的有机污染物。其在环境中的存在虽然是微量的，但在其生成、迁移、转化和降解的过程中，能通过呼吸道、皮肤、消化道进入人体，有很强的致畸、致癌、致突变作用。环境中的多环芳烃主要来源于煤和石油的燃烧，炼油厂、煤气厂、煤焦油加工厂和沥青加工厂等石化企业均会产生大量多环芳烃污染物。
原位化学氧化技术主要是通过掺进土壤中的化学氧化剂与污染物所产生的氧化反应，达到使污染物降解或转化为低毒、低移动性产物的一项污染土壤修复技术。近年来，利用原位化学氧化技术应用土壤中有机污染物的治理，越来越受到学术界和工业界的关注和重视。
原位化学氧化技术目前较为常见的即自然渗透或高压注射原位修复，自然渗透即在污染场地中钻孔，利用重力作用将化学试剂注入深部土壤中，随时间慢慢渗透至土壤内部，达到去除污染物的目的；高压注射修复则利用专业设备提供足够的压力将修复试剂注入土壤中，加快了试剂与土壤的充分接触；但是不论是自然渗透或高压注射，均是为了解决化学试剂与土壤中污染物充分接触的难题。但该技术应用效果不是十分理想，化学试剂的渗透较慢且接触不充分，耗时很长
因此，如何使化学氧化剂向污染土壤中快速、有效迁移，与土壤中污染物充分接触且能够有效活化试剂使污染物降解依旧是学术界和工业界的研究重心。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种基于原位氧化修复土壤的深层搅拌注射修复方法。
本发明的技术方案为：一种基于原位氧化修复土壤的深层搅拌注射修复方法，具体包括：
S1：前期土壤调配
S1-1：现场深层采样、分析
设置土体取样孔，进行取样并对采集到的土样进行分析；
S1-2：氧化药剂的调配
根据土样分析结果，确地不同区域各深度的污染浓度，进一步地调配修复土壤所用氧化药剂的添加量；
S1-3：待修复土壤的分割
根据污染浓度在待修复区域上设置简易分割模块将待修复区域按照不同污染程度分割成不同的区域模块；然后在对应的区域模块内配置所需要的氧化药剂；
S2：前期保护处理
S2-1：场地平整
对待修复区域进行场地平整，清除表层障碍物；
S2-2：保护修复处理；
对地表水、浅层土壤进行取样检测污染浓度并进行修复处理；
S3：深层土壤修复处理
采用原位注射加深层搅拌的方式对深层土壤进行修复处理。
进一步地，S1-2所述氧化药剂具体为过硫酸盐；SO4 -适用于氧化降解各种有机污染物；且其对有机污染物进行氧化时受到pH影响较小，更适应各种条件；另外，由于过硫酸盐溶解性好，且水溶液的比重较水大，利用这一特点在对深层土壤进行修复时受到地下水环境的迁移，使其充分与目标有机污染物接触，提高氧化剂的利用效率境。
进一步地，S1-2所述氧化药剂具体为过硫酸盐与过渡金属离子或强碱或H2O2的混合物；利用过渡金属离子或强碱或H2O2能够加快氧化药剂与污染土壤中有机污染物的化学反应速率，起到活化催化的作用。
进一步地，S2-2所述保护修复处理具体为：对地表水、浅层土壤进行取样检测污染浓度；在平整后的场地上设置宽度为1～3.5m、深度为1.5～2.5m的沟槽，然后在沟槽内部注入氧化药剂并利用泵体将氧化药剂在沟槽内循环持续清洗表层土体。
进一步地，S2-2所述保护修复处理具体为：对地表水、浅层土壤进行取样检测污染浓度；在平整后的场地上设置宽度为0.5～1m、深度为0.5～1.5m的网格状沟渠，然后在沟渠内部注入氧化药剂并利用泵体将氧化药剂在沟渠内循环持续清洗表层土体。
更进一步地，所述网格状沟渠围绕的网格状土地的有效表面积为10～20m2；将平整后的场地划分呈网格状的沟渠在实际施工时更佳便捷，且更便于后期的土壤回填。
进一步地，S3所述深层土壤修复处理具体为：
S3-1：钻机、搅拌桩机就位
将钻机和搅拌桩机放置于待放位置；
S3-2：钻孔下管或打管、桩机预搅下沉
钻孔并下管或直接进行打管将注浆管置入待修复区域预定深度位置；
搅拌桩机沿导向架搅拌切土并下沉至预定深度位置；
S3-3：试管
用清水进行试压以保证注浆设备和高压管路安全正常；
S3-4：原位注射加深层搅拌进行修复
将S1-2准备的氧化药剂通过钻机的高压管路射入，且保证高压射浆自上至下连续进行，并利用桩机在深层重复上下搅拌对深部土壤进行剧烈扰动；
S3-5：射浆结束后设备清洗
氧化药剂由下之上至修复最高位置后，拔出钻机和桩机；然后对设备进行清洗。
更进一步地，S3-1所述钻机、搅拌桩机就位具体为：
测放控制钻孔点、桩位搅拌点并进行标记，标记时保证桩位中心位于钻机冲击切削土体直径范围内且钻机与搅拌桩机使用时互不影响；
然后将钻机平置于待钻孔位置，保证钻机安装周正、水平，校正垂直度，且保证钻杆对准钻孔中心，偏差小于10mm；
然后将搅拌桩机置于待搅拌位置，保证桩机安装周正、水平，校正垂直度，且保证钻杆对准钻孔中心，偏差小于50mm。
进一步地，1个所述钻机搭配2～4个所述搅拌桩机同时使用；利用多个搅拌桩机同时使用能够极大的缩短实际的修复施工时的时长，更适合大区域场地的土壤修复。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明方法设计合理，在原位注射基础上对深部土壤进行剧烈扰动，能够扩大氧化剂与土壤的接触半径，有效地解决了化学氧化剂与土壤中污染物充分接触的难题，使化学氧化剂向污染土壤中快速、有效迁移；本发明整体方法工艺简单，且施工耗时较短，适合大量推广。
附图说明
图1是本发明应用例中实施例1方法工艺流程局部结构图；
图2是本发明应用例中实施例2方法工艺流程局部结构图；
图3、4是本发明应用例中实施例1、2工作半径辐射区域扩张示意图；
具体实施方式
实施例1：一种基于原位氧化修复土壤的深层搅拌注射修复方法，具体包括：
S1：前期土壤调配
S1-1：现场深层采样、分析
设置土体取样孔，进行取样并对采集到的土样进行分析；
S1-2：氧化药剂的调配
根据土样分析结果，确地不同区域各深度的污染浓度，进一步地调配修复土壤所用氧化药剂的添加量；
S1-3：待修复土壤的分割
根据污染浓度在待修复区域上设置简易分割模块将待修复区域按照不同污染程度分割成不同的区域模块；然后在对应的区域模块内配置所需要的氧化药剂；
S2：前期保护处理
S2-1：场地平整
对待修复区域进行场地平整，清除表层障碍物；
S2-2：保护修复处理；
对地表水、浅层土壤进行取样检测污染浓度并进行修复处理；具体为：对地表水、浅层土壤进行取样检测污染浓度；在平整后的场地上设置宽度为3m、深度为2m的沟槽，然后在沟槽内部注入氧化药剂并利用泵体将氧化药剂在沟槽内循环持续清洗表层土体。
S3：深层土壤修复处理
采用原位注射加深层搅拌的方式对深层土壤进行修复处理；具体为：
S3-1：钻机、搅拌桩机就位
测放控制钻孔点、桩位搅拌点并进行标记，标记时保证桩位中心位于钻机冲击切削土体直径范围内且钻机与搅拌桩机使用时互不影响；
然后将钻机平置于待钻孔位置，保证钻机安装周正、水平，校正垂直度，且保证钻杆对准钻孔中心，偏差小于10mm；
然后将搅拌桩机置于待搅拌位置，保证桩机安装周正、水平，校正垂直度，且保证钻杆对准钻孔中心，偏差小于50mm；
S3-2：钻孔下管或打管、桩机预搅下沉
钻孔并下管或直接进行打管将注浆管置入待修复区域预定深度位置；
搅拌桩机沿导向架搅拌切土并下沉至预定深度位置；
S3-3：试管
用清水进行试压以保证注浆设备和高压管路安全正常；
S3-4：原位注射加深层搅拌进行修复
将S1-2准备的氧化药剂通过钻机的高压管路射入，且保证高压射浆自上至下连续进行，并利用桩机在深层重复上下搅拌对深部土壤进行剧烈扰动；
S3-5：射浆结束后设备清洗
氧化药剂由下之上至修复最高位置后，拔出钻机和桩机；然后对设备进行清洗。
实施例2：一种基于原位氧化修复土壤的深层搅拌注射修复方法，具体包括：
S1：前期土壤调配
S1-1：现场深层采样、分析
设置土体取样孔，进行取样并对采集到的土样进行分析；
S1-2：氧化药剂的调配
根据土样分析结果，确地不同区域各深度的污染浓度，进一步地调配修复土壤所用氧化药剂的添加量；其中，氧化药剂具体为过硫酸盐与过渡金属离子的混合物；
S1-3：待修复土壤的分割
根据污染浓度在待修复区域上设置简易分割模块将待修复区域按照不同污染程度分割成不同的区域模块；然后在对应的区域模块内配置所需要的氧化药剂；
S2：前期保护处理
S2-1：场地平整
对待修复区域进行场地平整，清除表层障碍物；
S2-2：保护修复处理；
对地表水、浅层土壤进行取样检测污染浓度并进行修复处理；具体为：对地表水、浅层土壤进行取样检测污染浓度；在平整后的场地上设置宽度为0.5m、深度为1m的网格状沟渠，然后在沟渠内部注入氧化药剂并利用泵体将氧化药剂在沟渠内循环持续清洗表层土体；其中，网格状沟渠围绕的网格状土地的有效表面积为10m2；
S3：深层土壤修复处理
采用原位注射加深层搅拌的方式对深层土壤进行修复处理；具体为：
S3-1：钻机、搅拌桩机就位
测放控制钻孔点、桩位搅拌点并进行标记，标记时保证桩位中心位于钻机冲击切削土体直径范围内且钻机与搅拌桩机使用时互不影响；
然后将钻机平置于待钻孔位置，保证钻机安装周正、水平，校正垂直度，且保证钻杆对准钻孔中心，偏差小于10mm；
然后将搅拌桩机置于待搅拌位置，保证桩机安装周正、水平，校正垂直度，且保证钻杆对准钻孔中心，偏差小于50mm；
需要说明的是：1个钻机搭配2个搅拌桩机同时使用；
S3-2：钻孔下管或打管、桩机预搅下沉
钻孔并下管或直接进行打管将注浆管置入待修复区域预定深度位置；
搅拌桩机沿导向架搅拌切土并下沉至预定深度位置；
S3-3：试管
用清水进行试压以保证注浆设备和高压管路安全正常；
S3-4：原位注射加深层搅拌进行修复
将S1-2准备的氧化药剂通过钻机的高压管路射入，且保证高压射浆自上至下连续进行，并利用桩机在深层重复上下搅拌对深部土壤进行剧烈扰动；
S3-5：射浆结束后设备清洗
氧化药剂由下之上至修复最高位置后，拔出钻机和桩机；然后对设备进行清洗。
实施例3：与实施例2不同的是：氧化药剂具体为过硫酸盐与强碱的混合物。
实施例4：与实施例2不同的是：氧化药剂具体为过硫酸盐与H2O2的混合物。
实施例5：与实施例2不同的是：网格状沟渠围绕的网格状土地的有效表面积为15m2。
实施例6：与实施例2不同的是：网格状沟渠围绕的网格状土地的有效表面积为20m2。
应用例：现利用实施例1、2方法对江苏省某沥青加工厂旧场址区域进行土壤修复试验得到如表1所示的实验数据。
需要说明的是：
1、分别选择两块PAHs污染浓度基本相同区域进行试验，区域面积均为1亩；区域面积内污染土壤PAHs总浓度分别为496.3mg/kg、496.1mg/kg，主要为菲、芘、蒽、二苯并(a,h)蒽4种。
实施例1方法进行修复时氧化剂具体为过硫酸钠水溶液，氧化剂使用量为2.0mmol/g；
实施例2方法进行修复时氧化剂具体为过硫酸钠与纳米零价铁按照质量比1:1的混合物，氧化剂使用量4.0mmol/g。
2、如图1所示，利用实施例1方法进行修复时：钻机利用高压喷射注浆法将氧化药剂注入深层土壤中，然后利用搅拌桩机依次沿着钻机冲击切削土体直径进行依次搅拌直至完成一个工作半径辐射区域；
如图2所示，利用实施例1方法进行修复时：钻机利用高压喷射注浆法将氧化药剂注入深层土壤中，然后利用搅拌桩机依次沿着钻机冲击切削土体直径进行依次搅拌直至完成一个工作半径辐射区域；
如图3、4所示当完成一个工作半径辐射区域后持续将区域面积完成；工作半径辐射区域之间在水平方向形成重叠区域以满足所有的区域面积污染土壤均能够与氧化剂接触。
表1：实施例1、2方法进行土壤修复试验的实验数据
结论：利用实施例1、2方法对PAHs污染土壤修复具备较为高效的施工方式，即实施例1、2方法在原位注射基础上对深部土壤进行剧烈扰动能够快速地将氧化药剂与深层待修复土壤进行接触；且利用本实施例1、2方法对PAHs污染土壤进行修复具备较高的污染物去除率。
Claims (6)
1.一种基于原位氧化修复土壤的深层搅拌注射修复方法，其特征在于，具体包括：
S1：前期土壤调配
S1-1：现场深层采样、分析
设置土体取样孔，进行取样并对采集到的土样进行分析；
S1-2：氧化药剂的调配
根据土样分析结果，确定不同区域各深度的污染浓度，进一步地调配修复土壤所用氧化药剂的添加量；
S1-3：待修复土壤的分割
根据污染浓度在待修复区域上设置简易分割模块将待修复区域按照不同污染程度分割成不同的区域模块；然后在对应的区域模块内配置所需要的氧化药剂；
S2：前期保护处理
S2-1：场地平整
对待修复区域进行场地平整，清除表层障碍物；
S2-2：保护修复处理；
对地表水、浅层土壤进行取样检测污染浓度并进行修复处理；
所述保护修复处理具体为：对地表水、浅层土壤进行取样检测污染浓度；在平整后的场地上设置宽度为1~3.5m、深度为1.5~2.5m的沟槽，然后在沟槽内部注入氧化药剂并利用泵体将氧化药剂在沟槽内循环持续清洗浅层土壤；
S3：深层土壤修复处理
S3-1：钻机、搅拌桩机就位
测放控制钻孔点、桩位搅拌点并进行标记，标记时保证桩位中心位于钻机冲击切削土体直径范围内且钻机与搅拌桩机使用时互不影响；
然后将钻机平置于待钻孔位置，保证钻机安装周正、水平，校正垂直度，且保证钻杆对准钻孔中心，偏差小于10mm；
然后将搅拌桩机置于待搅拌位置，保证搅拌桩机安装周正、水平，校正垂直度，且保证钻杆对准钻孔中心，偏差小于50mm；
S3-2：钻孔下管或打管、搅拌桩机预搅下沉
钻孔并下管或直接进行打管将注浆管置入待修复区域预定深度位置；
搅拌桩机沿导向架搅拌切土并下沉至预定深度位置；
S3-3：试管
用清水进行试压以保证注浆设备和高压管路安全正常；
S3-4：原位注射加深层搅拌进行修复
将S1-2准备的氧化药剂通过钻机的高压管路射入，且保证高压射浆自上至下连续进行，并利用搅拌桩机在深层重复上下搅拌对深部土壤进行剧烈扰动；
S3-5：射浆结束后设备清洗
氧化药剂由下到上至修复最高位置后，拔出钻机和搅拌桩机；然后对设备进行清洗。
2.根据权利要求1所述的一种基于原位氧化修复土壤的深层搅拌注射修复方法，其特征在于，S1-2所述氧化药剂具体为过硫酸盐。
3.根据权利要求1所述的一种基于原位氧化修复土壤的深层搅拌注射修复方法，其特征在于，S1-2所述氧化药剂具体为过硫酸盐与过渡金属离子或强碱或H2O2的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种基于原位氧化修复土壤的深层搅拌注射修复方法，其特征在于，S2-2所述保护修复处理还可为：对地表水、浅层土壤进行取样检测污染浓度；在平整后的场地上设置宽度为0.5~1m、深度为0.5~1.5m的网格状沟渠，然后在沟渠内部注入氧化药剂并利用泵体将氧化药剂在沟渠内循环持续清洗浅层土壤。
5.根据权利要求4所述的一种基于原位氧化修复土壤的深层搅拌注射修复方法，其特征在于，所述网格状沟渠围绕的网格状土地的有效表面积为10~20m2。
6.根据权利要求1所述的一种基于原位氧化修复土壤的深层搅拌注射修复方法，其特征在于，1个所述钻机搭配2~4个所述搅拌桩机同时使用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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