一种重金属复合污染土壤的矿物学修复方法与流程

本发明属于环保领域，尤其涉及一种重金属复合污染土壤的矿物学修复方法。

背景技术：

工业化和城镇化的快速推进造成了大量的污染场地，在对污染场地的再开发利用过程中重金属污染的负面影响逐渐显现出来，开始威胁生态环境和人类的健康，所以必须采取相应的措施治理这些污染场地，使其达到再次开发利用的要求。

土壤重金属污染问题最先由欧美等发达国家发现，而且在20世纪70年代就开展了相关研究，并在全球范围内召开一系列学术会议来交流成果，如1985年在荷兰举办了首次世界性的污染土壤会议。20世纪90年代以来，欧盟各国开始研究土壤原位修复技术，并编写了相应的技术指南，与此同时各国相继颁布了一系列关于土地污染风险管理的法案，进一步明确污染场地修复的细节。近年来，我国政府高度重视重金属污染的防治问题，并且逐步制定相关政策法规。

我国锡矿资源丰富，截至到2007年底，查明锡矿资源量483.66万t，其中基础储量152.25万t，占31.5％，主要分布在云南、广西、湖南、内蒙古、广东和江西等省，这六省区锡矿资源量占全国查明锡资源储量的97.89％。近年来，随着锡矿资源的不断开采以及锡及其化合物的广泛应用，锡以各种途径进入土壤环境中，土壤锡污染问题日益严峻。当前，针对锡及其化合物污染土壤的治理和修复方面的研究很少，因此针对锡污染研发一种有效的土壤修复方法是十分必要的。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种重金属复合污染土壤的矿物学修复方法，本发明提供的修复方法适用于处理锡污染土壤，此外对于土壤中的cu、zn、pb等重金属也有很好的处理效果。

本发明提供了一种重金属复合污染土壤的矿物学修复方法，包括以下步骤：

将重金属污染土壤与修复剂混合，养护，得到修复后土壤；

所述重金属污染土壤中含有锡元素；

所述修复剂包括膨润土、粉煤灰和水泥。

优选的，所述膨润土、粉煤灰和水泥的质量比为2:1:3。

优选的，所述修复剂的用量为所述重金属污染土壤干重的1～10wt％。

优选的，所述锡元素在重金属污染土壤中的含量为50～5000mg/kg。

优选的，所述重金属污染土壤中还含有铜元素、锌元素和铅元素中的一种或多种。

优选的，所述铜元素在重金属污染土壤中的含量为50～5000mg/kg；所述锌元素在重金属污染土壤中的含量为50～5000mg/kg；所述铅元素在重金属污染土壤中的含量为50～5000mg/kg。

优选的，所述重金属污染土壤与修复剂组成的混合体系的含水率为10～30％。

优选的，所述重金属污染土壤在原位与修复剂混合。

优选的，所述重金属污染土壤在原位与修复剂混合的过程具体包括：

采用螺旋钻机对重金属污染土壤进行钻挖和回填；伴随着螺旋钻在土壤中的推进，将修复剂注入并与土壤混合。

优选的，所述养护的时间≥7d。

与现有技术相比，本发明提供了一种重金属复合污染土壤的矿物学修复方法。本发明提供的修复方法包括以下步骤：将重金属污染土壤与修复剂混合，养护，得到修复后土壤；所述重金属污染土壤中含有锡元素；所述修复剂包括膨润土、粉煤灰和水泥。本发明采用特定配方的修复剂对重金属污染土壤进行修复，对污染土壤中的锡、铜、锌、铅等重金属污染物具有十分优异的处理效果，可有效减少土壤中重金属的浸出毒性，达到修复土壤重金属污染的目的。此外，采用本发明方法修复后的土壤具有较高的无侧限抗压强度，可实现软地基的加固，更有利于场地的多功能开发。在本发明提供的优选方案中，直接对重金属污染土壤进行原位修复，和目前广泛使用的异位修复相比，大大降低了施工成本，能尽快实现场地的二次开发和利用。实验结果表明：采用本发明方法修复后的土壤，其无侧限抗压强度在28天后可达到美国环境规划署规定的350kpa的限制，浸出毒性低于我国固体废物浸出毒性标准，12次冻融循环后质量损失小于5％。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例2提供的错位咬合梅花型布桩方式示意图；

图2是本发明实施例2提供的土壤养护阶段的现场照片；

图3是本发明实施例2提供的pb浸出浓度图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种重金属复合污染土壤的矿物学修复方法，包括以下步骤：

将重金属污染土壤与修复剂混合，养护，得到修复后土壤；

所述重金属污染土壤中含有锡元素；

所述修复剂包括膨润土、粉煤灰和水泥。

在本发明中，首先将重金属污染土壤与修复剂混合。其中，所述重金属污染土壤中含有锡元素(sn)。在本发明提供的一个实施例中，所述锡元素在重金属污染土壤中的含量为50～5000mg/kg，具体可为50mg/kg、100mg/kg、200mg/kg、300mg/kg、400mg/kg、500mg/kg、600mg/kg、700mg/kg、800mg/kg、900mg/kg、1000mg/kg、1200mg/kg、1500mg/kg、2000mg/kg、2500mg/kg、3000mg/kg、3500mg/kg、4000mg/kg、4500mg/kg或5000mg/kg。在本发明提供的一个实施例中，所述重金属污染土壤中还含有铜元素(cu)、锌元素(zn)和铅元素(pb)中的一种或多种。在本发明提供的一个实施例中，所述铜元素在重金属污染土壤中的含量为50～5000mg/kg，具体可为50mg/kg、100mg/kg、200mg/kg、300mg/kg、400mg/kg、500mg/kg、600mg/kg、700mg/kg、800mg/kg、900mg/kg、1000mg/kg、1200mg/kg、1500mg/kg、2000mg/kg、2500mg/kg、3000mg/kg、3500mg/kg、4000mg/kg、4500mg/kg或5000mg/kg。在本发明提供的一个实施例中，所述锌元素在重金属污染土壤中的含量为50～5000mg/kg，具体可为50mg/kg、100mg/kg、200mg/kg、300mg/kg、400mg/kg、500mg/kg、600mg/kg、700mg/kg、800mg/kg、900mg/kg、1000mg/kg、1200mg/kg、1500mg/kg、2000mg/kg、2500mg/kg、3000mg/kg、3500mg/kg、4000mg/kg、4500mg/kg或5000mg/kg。在本发明提供的一个实施例中，所述铅元素在重金属污染土壤中的含量为50～5000mg/kg，具体可为50mg/kg、100mg/kg、200mg/kg、300mg/kg、400mg/kg、500mg/kg、600mg/kg、700mg/kg、800mg/kg、900mg/kg、1000mg/kg、1200mg/kg、1500mg/kg、2000mg/kg、2500mg/kg、3000mg/kg、3500mg/kg、4000mg/kg、4500mg/kg或5000mg/kg。

在本发明提供的一个实施例中，所述重金属污染土壤为重金属污染粘土。在本发明提供的一个实施例中，所述重金属污染粘土的密度为1800～2200kg/m³，具体可为1800kg/m³、1825kg/m³、1850kg/m³、1875kg/m³、1900kg/m³、1926kg/m³、1950kg/m³、2000kg/m³、2025kg/m³、2050kg/m³、2075kg/m³、2100kg/m³、2125kg/m³、2150kg/m³、2175kg/m³或2200kg/m³。在本发明提供的一个实施例中，所述重金属污染粘土的含水率为15～25％，具体可为15％、16％、17％、18％、18.9％、19％、20％、21％、22％、23％、24％或25％。在本发明提供的一个实施例中，所述重金属污染粘土的无侧限抗压强度为700～850kpa，具体可为700kpa、710kpa、720kpa、730kpa、740kpa、750kpa、760kpa、770kpa、780kpa、786kpa、790kpa、800kpa、810kpa、820kpa、830kpa、840kpa或850kpa。在本发明提供的一个实施例中，所述重金属污染粘土的渗透性为1×10^-7～5×10^-7cm/s，具体可为1×10^-7cm/s、1.5×10^-7cm/s、2×10^-7cm/s、2.5×10^-7cm/s、3×10^-7cm/s、3.1×10^-7cm/s、3.5×10^-7cm/s、4×10^-7cm/s、4.5×10^-7cm/s或5×10^-7cm/s。

在本发明提供的一个实施例中，所述重金属污染土壤为重金属污染沙土。在本发明提供的一个实施例中，所述重金属污染沙土的密度为1800～2200kg/m³，具体可为1800kg/m³、1825kg/m³、1850kg/m³、1875kg/m³、1900kg/m³、1925kg/m³、1950kg/m³、2000kg/m³、2025kg/m³、2050kg/m³、2075kg/m³、2100kg/m³、2125kg/m³、2150kg/m³、2175kg/m³或2200kg/m³。在本发明提供的一个实施例中，所述重金属污染沙土的含水率为10～20％，具体可为10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、16.7％、17％、18％、19％或20％。在本发明提供的一个实施例中，所述重金属污染沙土的无侧限抗压强度为750～900kpa，具体可为750kpa、760kpa、770kpa、780kpa、790kpa、800kpa、810kpa、820kpa、830kpa、841kpa、850kpa、860kpa、870kpa、880kpa、890kpa或900kpa。在本发明提供的一个实施例中，所述重金属污染沙土的渗透性为3×10^-7～8×10^-7cm/s，具体可为3×10^-7cm/s、4×10^-7cm/s、5×10^-7cm/s、5.3×10^-7cm/s、6×10^-7cm/s、7×10^-7cm/s或8×10^-7cm/s。

在本发明提供的一个实施例中，所述重金属污染土壤为模拟污染土壤，所述模拟污染土壤由供试土壤和污染物原材料混合制成；在本发明提供的另一个实施例中，所述模拟污染土壤由供试土壤风干后与污染物原材料混合制成；在本发明提供的其他实施例中，所述模拟污染土壤由供试土壤和污染物原材料混合后风干制成。在本发明提供的一个实施例中，所述供试土壤为粉质沙土，所述粉质沙土的含水率可为70～80％，具体可为70％、71％、72％、73％、74％、75％、75.8％、76％、77％、78％、79％或80％；所述粉质沙土的密度可为0.9～1.1g/cm³，具体可为0.9g/cm³、0.95g/cm³、1g/cm³、1.05g/cm³或1.1g/cm³；所述粉质沙土的比重可为1.5～1.7，具体可为1.5、1.55、1.6、1.61、1.65或1.7；所述粉质沙土的ph值可为6.5～7.5，具体可为6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7、7.07、7.1、7.2、7.3、7.4或7.5；所述粉质沙土的塑限指数可为240～270％，具体可为240％、245％、250％、256.1％、260％、265％或270％；所述粉质沙土的有机质含量可为35～55wt％，具体可为35wt％、40wt％、42.8wt％、45wt％、50wt％或55wt％。在本发明提供的一个实施例中，所述供试土壤为红粘土。在本发明提供的一个实施例中，所述红粘土的风干含水率可为2～5％，具体可为2％、2.5％、3％、3.5％、3.9％、4％、4.5％或5％；所述红粘土的最优含水率可为12～18％，具体可为12％、13％、14％、15％、15.47％、16％、17％或18％；所述红粘土的液限可为35～50％，具体可为35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％或50％；所述红粘土的塑限可为15～25％，具体可为15％、16％、17％、18％、19％、19.4％、20％、21％、22％、23％、24％或25％；所述红粘土的塑限指数可为15～30％，具体可为15％、16％、17％、18％、19％、19.4％、20％、21％、21.6％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％或30％；所述红粘土的天然干密度可为2～3.5g/cm³，具体可为2g/cm³、2.1g/cm³、2.2g/cm³、2.3g/cm³、2.4g/cm³、2.5g/cm³、2.6g/cm³、2.7g/cm³、2.71g/cm³、2.8g/cm³、2.9g/cm³、3g/cm³、3.1g/cm³、3.2g/cm³、3.3g/cm³、3.4g/cm³或3.5g/cm³；所述红粘土的最大干密度可为1.5～2.5g/cm³，具体可为1.5g/cm³、1.6g/cm³、1.7g/cm³、1.8g/cm³、1.9g/cm³、2g/cm³、2.1g/cm³、2.13g/cm³、2.2g/cm³、2.3g/cm³、2.4g/cm³或2.5g/cm³。

在本发明中，所述修复剂包括膨润土、粉煤灰和水泥。其中，所述膨润土、粉煤灰和水泥的粒径独立地优选为50～500目，更优选为200目，具体可为50目、100目、150目、200目、250目、300目、350目、400目、450目或500目。在本发明提供的一个实施例中，所述膨润土的化学组成成分包括sio2、al2o3、tio2、fe2o3、cao、mgo、k2o和na2o；所述sio2在膨润土中的含量优选为65～75wt％，具体可为65wt％、66wt％、67wt％、68wt％、69wt％、70wt％、70.69wt％、71wt％、72wt％、73wt％、74wt％或75wt％；所述al2o3在膨润土中的含量优选为10～20wt％，具体可为10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、14.11wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％或20wt％；所述tio2在膨润土中的含量优选为0.05～0.2wt％，具体可为0.05wt％、0.06wt％、0.07wt％、0.08wt％、0.09wt％、0.1wt％、0.11wt％、0.12wt％、0.13wt％、0.14wt％、0.15wt％、0.16wt％、0.17wt％、0.18wt％、0.19wt％或0.2wt％；所述fe2o3在膨润土中的含量优选为2～3wt％，具体可为2wt％、2.1wt％、2.2wt％、2.3wt％、2.39wt％、2.4wt％、2.5wt％、2.6wt％、2.7wt％、2.8wt％、2.9wt％或3wt％；所述cao在膨润土中的含量优选为1.5～2.5wt％，具体可为1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、1.96wt％、2wt％、2.1wt％、2.2wt％、2.3wt％、2.4wt％或2.5wt％；所述mgo在膨润土中的含量优选为2.5～3.5wt％，具体可为2.5wt％、2.6wt％、2.7wt％、2.8wt％、2.89wt％、2.9wt％、3wt％、3.1wt％、3.2wt％、3.3wt％、3.4wt％或3.5wt％；所述k2o在膨润土中的含量优选为0.2～0.4wt％，具体可为0.2wt％、0.23wt％、0.25wt％、0.27wt％、0.3wt％、0.32wt％、0.35wt％、0.37wt％或0.4wt％；所述na2o在膨润土中的含量优选为0.05～0.2wt％，具体可为0.05wt％、0.06wt％、0.07wt％、0.08wt％、0.09wt％、0.1wt％、0.11wt％、0.12wt％、0.13wt％、0.14wt％、0.15wt％、0.16wt％、0.17wt％、0.18wt％、0.19wt％或0.2wt％。

在本发明提供的一个实施例中，所述粉煤灰的化学组成成分包括sio2、al2o3、tio2、fe2o3、cao、mgo、k2o和na2o；所述sio2在粉煤灰中的含量优选为30～40wt％，具体可为30wt％、31wt％、32wt％、33wt％、34wt％、35wt％、35.3wt％、36wt％、37wt％、38wt％、39wt％或40wt％；所述al2o3在粉煤灰中的含量优选为10～25wt％，具体可为10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、17.2wt％、18wt％、19wt％、20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％或25wt％；所述tio2在粉煤灰中的含量优选为0.1～1wt％，具体可为0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.61wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％或1wt％；所述fe2o3在粉煤灰中的含量优选为3.5～5wt％，具体可为3.5wt％、3.6wt％、3.7wt％、3.8wt％、3.9wt％、4wt％、4.1wt％、4.2wt％、4.3wt％、4.4wt％、4.5wt％、4.6wt％、4.7wt％、4.8wt％、4.9wt％或5wt％；所述cao在粉煤灰中的含量优选为30～40wt％，具体可为30wt％、31wt％、32wt％、33wt％、34wt％、35wt％、35.45wt％、36wt％、37wt％、38wt％、39wt％或40wt％；所述mgo在粉煤灰中的含量优选为3～8wt％，具体可为3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％、5wt％、5.5wt％、6wt％、6.35wt％、6.5wt％、7wt％、7.5wt％或8wt％；所述k2o在粉煤灰中的含量优选为0.1～1wt％，具体可为0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.41wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％或1wt％；所述na2o在粉煤灰中的含量优选为0.1～1wt％，具体可为0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.48wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％或1wt％。

在本发明提供的一个实施例中，所述水泥的化学组成成分包括sio2、al2o3、tio2、fe2o3、cao、mgo和k2o；所述sio2在水泥中的含量优选为15～30wt％，具体可为15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％、25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％或30wt％；所述al2o3在水泥中的含量优选为5～20wt％，具体可为5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、11.45wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％或20wt％；所述tio2在水泥中的含量优选为0.1～1wt％，具体可为0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.33wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％或1wt％；所述fe2o3在水泥中的含量优选为1～5wt％，具体可为1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、3.16wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％或5wt％；所述cao在水泥中的含量优选为50～70wt％，具体可为50wt％、52wt％、55wt％、57wt％、60wt％、60.6wt％、62wt％、65wt％、67wt％或70wt％；所述mgo在水泥中的含量优选为1～2wt％，具体可为1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％或2wt％；所述k2o在水泥中的含量优选为0.5～1.5wt％，具体可为0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.86wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％或1.5wt％。

在本发明中，修复剂中所述膨润土、粉煤灰和水泥的质量比优选为(1～3)：1：(2～4)，更优选为2:1:3。其中，所述粉煤灰与膨润土的质量比具体可为1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.6、1:1.7、1:1.8、1:1.9、1:2、1:2.1、1:2.2、1:2.3、1:2.4、1:2.5、1:2.6、1:2.7、1:2.8、1:2.9或1:3；所述粉煤灰与水泥的质量比具体可为1:2、1:2.1、1:2.2、1:2.3、1:2.4、1:2.5、1:2.6、1:2.7、1:2.8、1:2.9、1:3、1:3.1、1:3.2、1:3.3、1:3.4、1:3.5、1:3.6、1:3.7、1:3.8、1:3.9或1:4。

在本发明中，进行混合时，所述修复剂的用量优选为所述重金属污染土壤干重的1～10wt％，具体可为1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.2wt％、4.5wt％、4.7wt％、5wt％、5.2wt％、5.5wt％、5.7wt％、6wt％、6.5wt％、7wt％、7.5wt％、8wt％、8.5wt％、9wt％、9.5wt％或10wt％。

在本发明中，所述重金属污染土壤与修复剂进行混合时，混合体系的含水率优选控制在10～30％，更优选为20％，具体可为10％、12％、15％、18％、20％、23％、25％、27％或30％。

在本发明中，所述重金属污染土壤优选在原位与修复剂混合，其过程具体包括：

采用螺旋钻机对重金属污染土壤进行钻挖和回填；伴随着螺旋钻在土壤中的推进，将修复剂注入并与土壤混合。

在本发明提供的上述原位混合的技术方案中，所述重金属污染土壤经过钻挖和回填后，在地块内部形成多个土壤混合桩柱，每个所述土壤混合桩柱内都是重金属污染土壤与修复剂的混合物。在本发明中，所述土壤混合桩柱直径优选为2～3.5米，具体可为2米、2.1米、2.2米、2.3米、2.4米、2.5米、2.6米、2.7米、2.74米、2.8米、2.9米、3米、3.1米、3.2米、3.3米、3.4米或3.5米；所述土壤混合桩柱的深度优选≥4.5米，具体可为5米、6米、7米、8米、9米、10米、11米、12米、13米、14米、15米、16米、17米、18米、19米或20米。在本发明提供的一个实施例中，钻挖所述重金属污染土壤时，采用错位咬合的梅花型布桩方式，相邻桩位间距优选为0.5～1.2米，具体可为0.5米、0.6米、0.7米、0.8米、0.9米、1米、1.1米或1.2米。

在本发明中，待重金属污染土壤与修复剂混合均匀后，进行养护。其中，所述养护的时间优选≥7d，具体可为7d、14d、21d、28d、2个月或3个月。养护结束后，得到修复后土壤。

本发明采用特定配方的修复剂对重金属污染土壤进行修复，对污染土壤中的锡、铜、锌、铅等重金属污染物具有十分优异的处理效果，可有效减少土壤中重金属的浸出毒性，达到修复土壤重金属污染的目的。此外，采用本发明方法修复后的土壤具有较高的无侧限抗压强度，可实现软地基的加固，更有利于场地的多功能开发。

在本发明提供的优选方案中，直接对重金属污染土壤进行原位修复，和目前广泛使用的异位修复相比，大大降低了施工成本，能尽快实现场地的二次开发和利用。

实验结果表明：采用本发明方法修复后的土壤，其无侧限抗压强度在28天后可达到美国环境规划署规定的350kpa的限制，浸出毒性低于我国固体废物浸出毒性标准，12次冻融循环后质量损失小于5％。

为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。

本申请下述实施例所使用的水泥购自内蒙古川中水泥有限公司，粉煤灰来自内蒙古呼和浩特科林热电有限公司的燃烧产物，膨润土来自赤峰市亨润化工厂，三种物料的粒径均为200目。

本申请下述实施例所使用的水泥的相关指标如表1所示：

表1普通硅酸盐水泥的相关指标(强度等级：42.5r)

本申请下述实施例所使用的粉煤灰、膨润土和水泥的化学组成成分如表2所示：

表2修复剂的化学组成成分(wt％)

实施例1

供试土壤采自内蒙古自治区呼和浩特市南湖湿地公园，采样深度为0～20cm，将采集土样风干、磨细过20目筛后待用。利用激光粒度仪测定土壤的粒径，然后根据《土的分类标准》(gbj145-90)将所取土壤归为粉质沙土。土壤的基本理化性质如表3所示：

表3实施例1土壤的基本理化性质

制备模拟污染土，选用分析纯pb(no3)2、zn(no3)2·6h2o、cu(no3)2·3h2o、和锡粉为污染原材料，配制成溶液添加到土壤中，将pb²⁺、zn²⁺和cu²⁺三种金属离子分别按添加量为2500㎎/㎏与土壤混合，锡粉的添加量为100㎎/㎏，充分搅拌均匀后风干待用。

选用膨润土、粉煤灰和水泥作为原料制备修复剂，按照质量比2:1:3的比例混合添加于土壤样品中，添加量为土壤样品干重的5wt％，之后将适量的水添加于土壤样品中，使体系的含水率为20％，搅拌均匀制成φ50mm×h100mm的圆柱状试样。将试样脱模进行养护，在试样养护7d、14d和28d时分别测其无侧限抗压强度，并在养护28d时进行毒性浸出实验和冻融实验。冻融试验之后分别对试样的无侧限抗压强度、重金属浸出毒性、质量进行测定。

无侧限抗压强度试验：将养护至试验龄期的试样按《无机结合料稳定材料无侧限抗压强度试验方法》(t0805-1994)开展无侧限抗压强度试验，控制轴向应变速度为2mm·min^-1。试验结果如表4所示：

表4实施例1各龄期的无侧限抗压强度

试验结果表明固化试样的强度均随龄期的增加而增加，且各龄期强度均大于0.5mpa，满足美国环保署关于垃圾填埋场所规定的0.35mpa。

毒性浸出试验：参照《固体废物浸出毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液法》(hj/t300-2007)进行，称过3mm筛的样品50g倒入提取瓶中，加500ml醋酸配制的浸提剂，室温下在振荡器上振荡16h再静置8h后过滤，用原子吸收光谱仪测定浸出液中金属浓度。试验结果如表5所示：

表5实施例1重金属浸出毒性

试验结果表明：添加修复剂后能降低土壤中的重金属的浸出毒性。均满足《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(gb5085.3-2007)所规定的浸出毒性鉴别标准值。

冻融试验：依据《无机结合料稳定材料冻融试验试验方法》(t0805-2009)进行冻融试验，取养护28d的试样，置于冻融箱中开展冻融循环试验，冻融温度为-18℃～20℃，单次冻融循环周期约为24h，循环10次，试验结果如表6和表7所示：

表6实施例1冻融前后重金属的浸出毒性

表7实施例1冻融前后强度和质量损失

结果表明：冻融对浸出毒性的影响不大，浸出毒性均满足《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(gb5085.3-2007)所规定的浸出毒性鉴别标准值。冻融会降低试样的强度，但仍满足美国环保署关于垃圾填埋场0.35mpa的强度要求。10次冻融循环后试样的质量损失为2.21％，满足《无机结合料稳定材料冻融试验试验方法》(t0805-2009)关于10次冻融循环质量损失小于5％的规定。

实施例2

在进行修复之前先对污染场地进行现场调查，调查项目包括污染场地的土壤分类、土壤的理化性质、污染物的特征及分布情况等。土壤的理化性质主要项目有：土壤含水率、密度、渗透系数、液限、塑限、cec、ph等。污染物的特征及分布情况主要调查：污染源的位置、污染物的种类及浓度、污染物在土壤中的分布、污染物的浸出特征。通过调查的结果来制备所需的修复剂和修复剂的添加量，制定修复验收的相关标准，提出修复目标。污染场地的调查结果及相关标准如表8～10所示：

表8实施例2污染场地基本特征

表9实施例2污染场地土壤中重金属的背景值及超标率

注：表9中的超标率是指从污染场地采集的土壤样品中重金属含量大于背景值的土壤样品占总土壤样品的比重。

表10实施例2修复剂添加量估算

注：表10中的添加量以所修复土壤的干重计，粉剂由膨润土、粉煤灰和水泥按照质量比2:1:3混合后得到，水剂为粉剂和水混合后得到的浆液，水剂的添加量是指水剂中膨润土、粉煤灰和水泥的添加总量。

采用螺旋钻机对污染场地进行钻挖和回填；伴随着螺旋钻在土壤中的推进，将修复剂注入并与土壤混合。在本实施例中，所述污染场地经过钻挖和回填后，在地块内部形成多个土壤混合桩柱，每个所述土壤混合桩柱内都是重金属污染土壤与修复剂的混合物。在本实施例中，按照图1布桩方式对污染场地进行钻挖，图1是本发明实施例2提供的错位咬合梅花型布桩方式示意图。相邻桩位间距0.8米，桩径2.74米，桩长大于4.5米。

土壤和修复剂完成混合后，该区域要用围栏进行封锁并用土工布盖上(如图2所示)，放置充分反应养护一定的龄期。待到区域的地基稳固后，对修复效果进行短期和长期的评估，评估的指标包括重金属的浸出毒性、土壤的无侧限抗压强度等，其重金属浸出毒性应满足《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(gb5085.3-2007)所规定的浸出毒性鉴别标准值。

根据《污染场地土壤修复技术导则》(hj25.4-2014)中的规定，要对修复工程制定环境监测计划，监测修复的长期效果是否达到制定的修复目标。选用本配方对重金属的浸出毒性进行监测，在修复区内一年内连续取样，每次取3个样品检测重金属的浸出浓度。以pb为例，修复结果如图3所示，图3是本发明实施例2提供的pb浸出浓度图。

实施例3

供试土壤取自于武川县内未受污染的地表裸露红粘土，除去剖面处的表面覆土，在其上部、中部和下部各取部分扰动土样。土样土质整体较为致密，呈现砖红色到棕红色，将采集土样风干、磨细过20目筛后待用。土壤的基本理化性质如表11所示：

表11实施例3土壤的基本物理性质

制备模拟污染土壤，选用pb(no3)2、zn(no3)2·6h2o、cu(no3)2·3h2o和锡粉为污染原材料，配制成溶液添加到土壤中，将pb²⁺、zn²⁺和cu²⁺三种金属离子分别按添加量为2500㎎/㎏与土壤混合，锡的添加量为1000㎎/㎏，充分搅拌均匀后风干待用。

选用膨润土作为主要原料制备修复剂，将水泥、粉煤灰、膨润土按照3:1:2的比例混合添加到土壤样品中，添加量为土壤样品干重的5wt％，之后将适量的水添加于土壤样品中，使体系的含水率为20％，搅拌均匀制成φ50mm×h100mm的圆柱状试样。将试样脱模进行养护，在试样养护14d和28d时分别测其无侧限抗压强度，并在养护28d时进行冻融试验。冻融试验之后分别对试样的无侧限抗压强度、质量进行测定。

无侧限抗压强度试验：将养护至试验龄期的试样按《无机结合料稳定材料无侧限抗压强度试验方法》(t0805-1994)开展无侧限抗压强度试验，控制轴向应变速度为2mm·min^-1。试验结果如表12所示：

表12实施例3各龄期的无侧限抗压强度

结果表明：修复试样的强度均随龄期的增加而增加，且各龄期强度均大于0.5mpa，满足美国环保署关于垃圾填埋场所规定的0.35mpa。

冻融试验：依据《无机结合料稳定材料冻融试验试验方法》(hj/t300-2007)进行冻融试验，取养护28d的试样，置于冻融箱中开展冻融循环试验，冻融温度为-18℃～20℃，单次冻融循环周期约为24h，循环10次，试验结果如表13和表14所示：

表13实施例3冻融前后强度和质量损失

表14实施例3冻融前后重金属的浸出毒性

实施例4

供试土壤采自内蒙古自治区呼和浩特市南湖湿地公园(n:40°45′18.07″，e:111°39′3.49″)。采样深度为0～20cm，将采集土样风干、磨细过20目筛后待用。利用激光粒度仪测定土壤的粒径，然后根据《土的分类标准》

(gbj145-90)可将所取土壤归为粉质沙土。土壤的基本理化性质如表15所示：

表15实施例4土壤的基本理化性质

制备模拟污染土壤，选用分析纯pb(no3)2、zn(no3)2·6h2o、cu(no3)2·3h2o和锡粉为污染原材料，配制成一定浓度的溶液添加到土壤中，其中pb²⁺、zn²⁺和cu²⁺三种金属离子分别按添加量为3000㎎/㎏与土壤混合，锡的添加量为1000㎎/㎏，充分搅拌均匀后风干待用。

选用膨润土、水泥和粉煤灰作为原料制备修复剂，按照质量比2:3:1的比例混合添加于土壤样品中，添加量为土壤样品干重的5wt％，之后将适量的水添加于土壤样品中，使体系的含水率为20％，搅拌均匀制成φ50mm×h100mm的圆柱状试样。将试样脱模进行养护，在试样养护14d和28d时分别进行无侧限抗压强度试验，并在养护28d时进行重金属浸出毒性试验。

为了评估修复剂处理土壤的物理、力学性能，本案例对修复稳定后的试样进行无侧限抗压强度试验。无侧限抗压强度试验按《无机结合料稳定材料无侧限抗压强度试验方法》(t0805-1994)开展。试验结果如表16所示：

表16实施例4各龄期的无侧限抗压强度

试验结果表明修复试样的强度均随龄期的增加而增加，且各龄期强度均大于1.00mpa，均满足美国环保署关于垃圾填埋场所规定的0.35mpa。

为了评估修复稳定后土壤中重金属的浸出毒性，本案例参照《固体废物浸出毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液法》(hj/t300-2007)进行了试样的重金属浸出毒性试验。称过3mm筛的样品50g倒入提取瓶中，加500ml醋酸配制的浸提剂，室温下在振荡器上振荡16h再静置8h后过滤。用火焰原子吸收法测定浸出液中重金属的浓度。试验结果如表17所示：

表17实施例4各种重金属28天的浸出毒性

试验结果表明，添加修复剂后均能降低土壤中的各种重金属的浸出毒性。

实施例5

供试土壤采自内蒙古自治区呼和浩特市南湖湿地公园，采样深度为0-20cm，将采集土样风干、磨细过20目筛后待用。利用激光粒度仪测定土壤的粒径，然后根据《土的分类标准》(gbj145-90)将所取土壤归为粉质沙土。土壤的基本理化性质如表18所示：

表18实施例5土壤的基本理化性质

制备模拟污染土，选用分析纯pb(no3)2、zn(no3)2.6h2o、cu(no3)2.3h2o、和锡粉为污染原材料，配制成溶液添加到土壤中，将pb、zn和cu三种金属分别按添加量为2500㎎/㎏与土壤混合，锡粉的添加量为100㎎/㎏，充分搅拌均匀后风干待用。

选用膨润土、粉煤灰和水泥作为原料制备固化剂，按照1.5:1:3的比例混合添加于土壤样品中，添加量为土壤样品干重的5wt％，之后将适量的水添加于土壤样品中，使体系的含水率为20％，搅拌均匀制成φ50mm×h100mm的圆柱状试样。将试样脱模进行养护，在试样养护7d、14d和28d时分别测其无侧限抗压强度，并在养护28d时进行毒性浸出实验和冻融实验。冻融试验之后分别对试样的无侧限抗压强度、重金属浸出毒性、质量进行测定。

无侧限抗压强度试验：将养护至试验龄期的试样按《无机结合料稳定材料无侧限抗压强度试验方法》(t0805-1994)开展无侧限抗压强度试验，控制轴向应变速度为2mm·min^-1。试验结果如表19所示：

表19实施例4各龄期的无侧限抗压强度

试验结果表明固化试样的强度均随龄期的增加而增加，只有龄期28天时强度才能大于0.5mpa，才能满足美国环保署关于垃圾填埋场所规定的0.35mpa。

毒性浸出试验：参照《固体废物浸出毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液法》(hj/t300-2007)进行，称过3mm筛的样品50g倒入提取瓶中，加500ml醋酸配制的浸提剂，室温下在振荡器上振荡16h再静置8h后过滤，用原子吸收光谱仪测定浸出液中金属浓度。试验结果如表20所示：

表20实施例5重金属浸出毒性

试验结果表明：添加固化剂后能降低土壤中的重金属的浸出毒性。但铅和铜不能满足《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(gb5085.3-2007)所规定的浸出毒性鉴别标准值。

冻融试验：依据《无机结合料稳定材料冻融试验试验方法》(t0805-2009)进行冻融试验，取养护28d的试样，置于冻融箱中开展冻融循环试验，冻融温度为-18℃～20℃，单次冻融循环周期约为24h，循环10次，试验结果如表21和表22所示：

表21实施例5冻融前后重金属的浸出毒性

表22实施例5冻融前后强度和质量损失

结果表明：尽管冻融对目标重金属的浸出毒性的影响不大，但。但铅和铜的浸出毒性仍不能满足《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(gb5085.3-2007)所规定的浸出毒性鉴别标准值。冻融会降低试样的强度，但可以满足美国环保署关于垃圾填埋场0.35mpa的强度要求。10次冻融循环后试样的质量损失为7.32％，不能满足《无机结合料稳定材料冻融试验试验方法》(t0805-2009)关于10次冻融循环质量损失小于5％的规定。

以上所述仅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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。