一种有机污染土壤和地下水修复方法及药剂与流程

本发明涉及环保
技术领域：
，具体涉及一种有机污染土壤和地下水修复方法及药剂。
背景技术：
：有机污染土壤和地下水中污染物主要为苯、1,2-二氯乙烷、氯苯、1,4-二氯苯、1,2-二氯苯、氯仿。针对不同的污染物提出不同的修复技术。目前应用较多的有机污染土壤修复技术方法主要有原位/异位化学氧化技术、热脱附技术、水泥窑协同处置技术、生物修复技术、土壤淋洗技术等；应用较多的有机污染地下水修复方法主要有抽出处理技术、渗透性反应墙技术、原位化学氧化技术、监控式自然衰减技术等。目前普遍的处理工艺是单独采用其中的一种方法处理。尤其针对地下水修复技术一般会全部采用抽出处理技术。场地内存在土壤和地下水污染，污染区域主要分为两个区，其中a区为土壤和地下水重合污染区，b区为地下水污染区（土壤不存在污染）。若地下水修复过程中全部采用抽出处理技术，需对a区、b区地下水抽出修复完成后，方可进行a区土壤修复，会造成工期延长，增加成本；若全部采用原位化学氧化处理技术，b区原位化学氧化过程中会对该区域土壤造成交叉污染，同时氧化药剂部分与土壤中有机质反应，造成药剂浪费。本发明修复技术针对现场实际情况，选取多种修复技术相结合方式进行土壤和地下水修复，场地内土壤与地下水重合污染区域，考虑水土结合治理能够有效缩短工期且节约成本，采用土壤与地下水同时进行处理--原位化学氧化修复技术；场地内地下水单独污染区域，考虑采用原位化学氧化处理过程中易对含水层中土壤造成扰动，交叉污染，采用抽出处理技术进行处理。技术实现要素：为解决上述问题，本发明选取多种修复技术相结合方式进行不同区域土壤和地下水的修复工作，既能保证土壤和地下水达到较好修复效果，且不会造成交叉污染、浪费药剂的同时，又能保证缩短工期，节约成本。本发明的技术方案：一种有机污染土壤和地下水修复方法，所述土壤和地下水的污染物均为有机污染物；所述处理方法包括两部分，（1）a区土壤和地下水重合污染区，采用原位化学氧化修复技术方法；（2）b区仅存在地下水污染区，采用抽出处理技术方法。优选的，所述有机污染物为苯、1,2-二氯乙烷、氯苯、1,4-二氯苯、1,2-二氯苯和氯仿中的一种或几种。优选的，所述a区土壤和地下水重合污染区主要指该区域指定污染深度范围内，既存在土壤的污染，又存在地下水的污染，且土壤和地下水中污染物质处理过程中用相同技术进行处理；所述b区仅存在地下水污染区主要指该区域指定污染深度范围内，存在地下水污染，但不存在土壤污染。优选的，所述存在土壤的污染、存在地下水的污染主要指该区域内土壤或地下水中所含污染因子，超过场地内修复目标值。优选的，所述a区土壤和地下水重合污染区域原位化学氧化处理方法包含以下步骤，步骤一：污染物总量检测，利用钻机分别对污染区域内土壤和地下水进行取样检测，进行场地有机污染物总量检测；步骤二：药剂称重，按照步骤一分别检测出地下水和土壤内场地有机污染物浓度，进行氧化药剂称重，以达到药剂添加充足，处理达标；步骤三：药剂配置，将足量药剂调配成饱和水剂，待药剂充分溶解至药剂罐中，进行下一步操作；步骤四：药剂注入，利用搅拌桩机将药剂注入至污染土壤中，同时辅以搅拌功能，促使注入药剂与污染土壤充分混合均匀，同时药剂与土壤孔隙内地下水进行混合均匀，以达到药剂与污染土壤和地下水充分接触，避免药剂利用率低等现象；步骤五：将药剂注入土壤和地下水中后，静置5-7天，使土壤和地下水中污染物和药剂充分反应完全；步骤六：养护7天后该区域内土壤和地下水分别取样检测，在实验室内进行下一步的场地有机污染物总量检测检测分析；步骤七：检查处置后土壤和地下水是否达标，将添加药剂后土壤和地下水检测数据与场地各个污染物修复目标值进行对比，倘若检测数值小于修复目标值，即视为达标，倘若大于修复目标值即视为不合格，将进行二次药剂添加，自检达标后土壤和地下水待验收检测。优选的，所述b区地下水污染区域抽出处理方法包含以下步骤，步骤一：污染范围内抽水井建设，利用钻机建井，水井花管设置于污染含水层深度范围内，井深至污染深度底板；步骤二：抽水井编号，自污染范围中心至外围，分别对各个抽水井进行编号；步骤三：地下水抽提，自污染范围中心至外围，依次开启抽水泵，进行地下水抽出，抽水过程中，先进行中心范围第一个水井抽水，同时观测距离其他水井水位变化，待其他水井水位明显降低时，依次开启周边抽水泵进行抽水；步骤四：抽出地下水收集，抽水管连接至集水池，抽出地下水全部进入集水池；步骤五：抽出地下水处置，集水池连接污水处理一体化设备，开启设备进行自动加药，反应，沉淀；步骤六：处理地下水收集，污水处理设备出水口连接另外一集水池，对处理后地下水进行集中收集，取样检测，合格后用于现场修复工程药剂调配。优选的，所述原位化学氧化处理技术主要是采用搅拌桩机进行氧化药剂注入，同时辅以搅拌，促使药剂与污染介质（土壤或地下水）混合均匀。优选的，所述抽出处理技术主要是在污染范围内建设抽提井，采用抽提技术进行污染介质（主要指地下水）抽出至污水处理设备进行处理，污水处理设备处理污水主要采用添加ph=11的fenton进行处理的方法。优选的一种有机污染土壤和地下水修复方法采用的药剂，采用药剂为碱激发后的过硫酸盐。优选的，所述过硫酸盐为过硫酸钠。本发明的有益效果：本发明由于场地内存在两种区域，分别为a区土壤和地下水重合污染区域，b区仅存在地下水污染区域。考虑现场实际，a区采用原位化学氧化处理技术，使得水土同时进行治理，一方面避免了，水土分开治理，造成工期延长，节约修复工期，一方面水土同时进行治理，采用同种修复技术，一并进行处理，节约修复成本；同时b区采用抽出处理技术，一方面避免了同a区一样，采用原位处理技术，药剂注入过程中，药剂与含水层内土壤有机质反应，浪费药剂，一方面对地下水处理后回用，避免了利用其它水源配置药剂，造成资源浪费，一方面也有效避免了注入药剂过程中对周边污染进行扰动，造成二次污染。两部分区域，由于各个污染情况不同，采用多种修复技术相结合的方法，有效节约成本、工期，同时修复效果均较好。附图说明图1为污染范围分区图；图2为土壤和地下水原位化学氧化技术路线图；图3为地下水抽出处理技术路线图；图4为抽提井布井示意图；图5为原位化学氧化布点图。附图中，1-a区；2-b区；3-监测井、抽水井；4-影响半径；5-井距；6-注射点；7-未注射点位；8-已注射点位。具体实施方式本发明以广东某农药厂污染场地为例进行处理有机污染土壤和地下水方法介绍。在现场调查结果基础上，选择场地内污染地下水与土壤重合污染分别采集地下水和土壤样品，选取地下水样品编号为w1，选取土壤样品编号为s1；仅存在地下水污染区域选取地下水样品，编号w2。关于w1、s1、w2样品实验室检测结果见表1、表2。表1实验所选地下水和土壤取样点位特征污染物检测结果mg/kg表1所选土壤取样点位特征污染物检测结果mg/kg表2所选地下水取样点位特征污染物检测结果ug/l根据现场实际污染情况，其中a区存在地下水污染和土壤污染两种介质污染，即土壤和地下水重合污染区；b区仅存在地下水污染，即地下水污染区。场地内污染土壤和地下水可能对成人和儿童造成危害，存在较大的健康风险。因此，对于该区域污染土壤和地下水均采用污染源处理技术为主，从源头削减污染，消除对人类健康和环境的危害。现场主要为淤泥质土夹杂粗砂层，同时地下水埋深为0.5-1.0m，地质情况复杂，因此最终确定a区采用原位化学氧化修复技术进行土壤和地下水的治理，b区采用抽出处理技术进行地下水的治理。所述场地内水文地质条件：场地内稳定水位埋深约2-4m，其中填土层为包气带，2-13m淤泥质层渗透系数较小，为10-5数量级，但由于其本身处于饱和状态且释水，为潜水含水层；13-20m深度范围内为粉质粘土、淤泥质土及粗砂，其中淤泥质土处于饱和状态且释水，为潜水含水层，粗砂为潜水含水层，粉质粘土为相对隔水层，但由于粉质粘土层分布不均匀，使各个含水层之间水力联系较密切；20-29m为砂质粘性土，潜水含水层；29-34.5m为全风化花岗岩，为隔水层，整个场地均有分布，因此场地内潜水含水层底板埋深至29m左右。各岩土层的地下水特征见表3。表3各岩土层的地下水特征表所述a区土壤和地下水重合污染区原位化学氧化包括以下步骤：步骤一：污染物总量检测，利用钻机分别对污染区域内土壤和地下水进行取样检测，送至实验室进行场地特征污染物苯、1,2-二氯乙烷、氯苯、1,2-二氯苯、1,4-二氯苯、氯仿、石油烃、对氯邻甲苯胺总量检测；步骤二：药剂称重，按照步骤一分别检测出地下水和土壤内场地特征污染物浓度，进行氧化药剂称重，以达到药剂添加充足，处理达标；步骤三：药剂配置，将足量药剂调配成饱和水剂，待药剂充分溶解至药剂罐中，进行下一步操作；步骤四：药剂注入，利用搅拌桩机将药剂注入至污染土壤中，同时辅以搅拌功能，促使注入药剂与污染土壤充分混合均匀，同时药剂与土壤孔隙内地下水进行混合均匀，以达到药剂与污染土壤和地下水充分接触，避免药剂利用率低等现象；步骤五：将药剂注入土壤和地下水中后，静置7天，使土壤和地下水中污染物和药剂充分反应完全；步骤六：养护7天后该区域内土壤和地下水分别取样检测，在实验室内进行下一步的场地特征污染物苯、1,2-二氯乙烷、氯苯、1,2-二氯苯、1,4-二氯苯、氯仿、石油烃、对氯邻甲苯胺总量检测检测分析。步骤七：检查处置后土壤和地下水是否达标，将添加药剂后土壤和地下水检测数据与场地各个污染物修复目标值进行对比，倘若检测数值小于修复目标值，即视为达标，倘若大于修复目标值即视为不合格，将进行二次药剂添加。自检达标后土壤和地下水待验收检测。进一步地，所述b区地下水污染区抽出处理包含以下步骤：步骤一：污染范围内抽水井建设，利用钻机建井，水井花管设置于污染含水层深度范围内，井深至污染深度底板；步骤二：抽水井编号，自污染范围中心至外围，分别对各个抽水井进行编号，如1#，2#...。步骤三：地下水抽提，自污染范围中心至外围，依次开启抽水泵，进行地下水抽出，抽水过程中，先进行中心范围1#水井抽水，同时观测距离其他水井水位变化，待其他水井水位明显降低时，依次开启周边抽水泵进行抽水。步骤四：抽出地下水收集，抽水管连接至集水池，抽出地下水全部进入集水池。步骤五：抽出地下水处置，集水池连接污水处理一体化设备，开启设备进行自动加药，反应，沉淀等。步骤六：处理地下水收集，污水处理设备出水口连接另外一集水池，对处理后地下水进行集中收集，取样检测，合格后用于现场修复工程药剂调配。原位化学氧化修复及抽出处理修复投加药剂后土壤和地下水特征污染物检测数据见表4、表5。表4投加药剂后土壤特征污染物试验数据mg/kg表5所选地下水取样点位特征污染物检测结果ug/l根据检测数据可知，修复后土壤和地下水全部达标，修复效果较好。本污染场地内原辅料及煤油储罐区存在地下水和土壤两种污染介质，污染深度均为5-14m，其中a区域5-14m既存在土壤污染，又存在地下水污染，b区域5-14m仅存在地下水污染，土壤主要污染物为苯、1,2-二氯乙烷、氯苯、1,2-二氯苯、1,4-二氯苯、氯仿、石油烃（c10-c16、c17-c36），地下水主要污染物为苯、1,2-二氯乙烷、氯苯、1,2-二氯苯、1,4-二氯苯、氯仿，根据污染场地特点及污染物特征，采用技术路线如下：a区采用原位化学氧化方法进行土壤和地下水的修复，需修复面积472m2，修复土方量约4248m3，修复地下水约1061m3。b区采用抽出处理进行地下水的修复，需修复面积356m2，修复地下水约802m3。原位化学氧化及抽出处理等修复工作前期，需进行场地平整，保证周边交通运输便利，水电接入条件齐备。污染范围最大边界处止水帷幕建设，防止污染外围内与污染范围外水力联系密切，造成二次污染，同时建设止水帷幕，污染范围外侧地下水被隔绝，无法进行污染范围内，能够有效控制修复水量。地下水抽出处理工作前期，还需进行抽提井建设。现场地下水抽提井系统主要布设于地下水污染区域范围内，污染范围内自污染羽中心至边界，进行三角形布设抽提井。钻孔、建井和洗井方法参照《岩土工程勘察规范》（b50021）、《供水水文地质勘察规范》（gb50027-2001）、《供水水文地质钻探与凿井操作规程》（cjj13-87）、《地下水环境监测技术规范》（hjt164-2004）及《污染场地风险评估技术导则》（hj25.3-2014）进行。①抽提井建设原则a根据前期修复深度与场地区域进行材料选取及建井方法选择，提高污染地下水抽出效率。b抽水井安装按照自高污染区域向低污染区域顺序。一般高污染区域位于污染羽中部，安装后可进行抽水，避免重度污染区地下水向低污染区域扩散。c建井废液及废屑严禁回用及随意丢弃。②抽提井建设抽水井采用直接回转式钻进方法，钻机采用的初始套管直径为φ200mm，钻井过程中尽量避免套管变径，当必须进行变径时，终孔套管管径不应小于φ105mm。采用的井管直径为φ75-100mm。保证围填滤层厚度不低于50mm。钻孔顶角偏斜不得超过1°。采用冲洗液回转钻进成孔时，尽量使用清水钻进，禁止使用其他添加剂；孔壁不稳定时，应采用临时套管护壁。③井管要求一般采用pvc井材横切缝式滤水管，筛缝宽度依据含水层土壤粒径决定，本场地可使用0.2mm左右，或采用不低于80目缠丝包埋式滤层。井管之间宜采用螺纹联接，并在螺纹处加密封圈或缠绕聚四氟乙烯带密封。禁止使用有机粘合剂粘接。钻孔达到设计要求后，下入井管前应进行冲孔、换浆。冲孔时应将冲孔钻杆下放到孔底，用大泵量冲孔排渣，待孔内岩渣排净。自下而上，井管安装依照沉淀管，滤水管，实管段排布，本项目地下水修复深度为5-14m，因此，沉淀管涉及埋深14.0-14.5m，滤水管埋深5-14m，实管段连接于滤水管以上至地表合适注入及监测作业高度。⑤滤料层安装自下而上，沉淀管及滤水管外围需用滤料填实。围填滤料的厚度，不应小于50mm。过滤层材料宜与清水一起采用导管下入井孔，也可用人工从井管四周缓慢均匀填入井管与井壁间的空隙处。安装时，应仔细检查过滤层的顶部的深度和核实过滤层材料用量，确定过滤层材料没有架桥，避免出现环状滤层失稳的空穴。⑥抽提井环状间隙密闭环状间隙密封层厚度一般宜采用水泥、粘土进行密封。采用水泥浆封隔时，应在过滤层上方填入至少20cm厚度的黏土或膨润土层作为缓冲层，防止水泥浆通过砾石进入到过滤器和井中。采用粘土密封时，需在半干状态下从井管周围缓缓填入。严禁使用岩屑和抽水井周围的材料作为抽水井回填材料。抽提井完井后应及时进行洗井。洗井方法可选用气提和抽水方法进行。布井过程以三角形布点增加重叠面积，图4为抽提井布井示意图。图5为原位化学氧化布点图。a区5-14m土壤和地下水原位化学氧化：（1）测量放线本工程污染土壤原位修复区域，按设计提供的坐标拐点对污染边界、标高、钻孔位置等进行高精度定位和测量，测量完成后请监理进行验收。（2）搅拌桩布孔参数根据污染区域修复面积，设计搅拌桩注入钻孔采用梅花形（正三角形）方式布点，化学氧化注入点布示意图如图5。搅拌桩搅拌钻孔间距的布设，综合考虑了搅拌钻头机械搅拌作业半径、地层信息、药剂扩散半径的影响，要求扩散半径覆盖范围不能出现药剂达不到的“盲区”。深层搅拌注入修复具体钻孔布设参数见表6，搅拌桩钻头搅拌半径为0.35m，根据现场搅拌中试结果，其药剂会向搅拌钻孔外扩散一段距离，因此药剂扩散半径取0.59m，钻孔间距设计为1.0m。表6原位搅拌修复钻孔布设参数b区5-14m地下水抽出处理：（1）工艺方案的选择本项目采用地下水井抽出处理方式，即利用抽提井对地下水进行抽出，再次利用污水处理设备对污染地下水进行修复，有利于修复药剂充分与地下水接触反应，达到修复目的。（2）井间距的确定类比其他场地，并结合我单位其他场地地下水修复工程经验，本项目地下水抽提井间距调整为5.0m，较为合理。具体施工过程中采取了场区污染边界外围设置止水帷幕，利用抽提井抽提地下水送至污水处理系统进行处置，不断重复抽提过程，影响半径范围内地下水可以完全达到修复目标值。（3）布点方式采用蜂窝式布点（类似等边三角形布点），相邻井点之间具有一定幅度的重叠，可有效覆盖所有污染区域。（4）修复方式的合理性项目采用地下水井抽提的修复技术，该修复工艺：抽提地下水至储水罐，再经抽水泵送至污水处理装置，在反应池内投加ph=12的fenton试剂进行充分混合，混合后投加阳离子pam进行絮凝沉淀，达标后出水由尾端水箱经陶瓷膜过滤后溢流产水。污水处理设施运行记录见表7。表7污水处理设施运行记录汇总处置污水方量m3处置时间27%双氧水用量l硫酸亚铁用量kg15%液碱用量l氧化钙用量kg3‰阳离子paml用途8022016.12.6-2016.12.2120754879439543955999药剂配置27%双氧水添加量2.0%-3.0%；硫酸亚铁添加量0.05%-0.2%；15%液碱添加量0.3%-1.0%；氧化钙添加量0.3%-1.0%；3‰阳离子pam添加量0.5%-1.0%。效果：处置后各种污染物的含量到达场地土壤和地下水修复目标值的要求。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。当前第1页12