污染土的处理方法
【专利摘要】本发明提供一种污染土的处理方法，通过在污染土的地基上交替布置阳电极与阴电极，并向电极施加直流电场，将在阳电极和/或阴电极附近的聚集有污染物的污染土挖出并与至少包括膨胀性组分和胶结性组分的固化剂拌合为固化污染土混合物，并将固化污染土混合物填注于植入在建筑地基中的约束装置内并进行密实。解决了高浓度污染土污染环境、放置不合理及地基处理方法中的固化土强度不高的问题，实现了对污染土的无害化、减量化处理及资源化利用，并可以低成本处理大面积污染土中的污染物，并得到高承载力的固化污染土的方法。
【专利说明】
污染土的处理方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及污染治理技术领域，尤其涉及一种污染土的处理方法。
【背景技术】
[0002]被重金属污染的土对生态环境和人身安全具有严重的危害。采用固化剂与污染土均匀拌合使之固化成具有一定强度的固化土是治理污染土的重要方法之一。通过固化剂与污染土相互作用，不仅使污染土产生强度，同时可以使污染物无害化或被固化封闭，从而减弱或消除污染土对环境的不良影响。但目前，对于含高浓度污染物的污染土的固化效果较差;对于含低浓度污染物的污染土，由于固化后强度不高，难以有效利用，所以仍只能堆放保存，这不仅占用大量土地，且在长期雨水(特别是酸雨)和地下水等作用下，固化污染土将不断劣化，对环境仍然存在潜在威胁。因此，现有固化方法处理污染土仍没有完全实现无害化、减量化，更没有实现资源化。此外，采用固化方法需使用固化剂和一定的搅拌工艺，处理成本较高，对污染土体量不大的场合较为适用。
[0003]采用电化学及电动力学修复方法可以使污染土中的带电有害物向电极聚集并排出，从而可以大幅度降低污染物含量甚至消除污染物质。该方法适用于大范围的污染土处理。使用该法虽然可大幅度降低大面积污染土中的污染物含量，但有些污染物(特别是重金属)常常不能排出地基，而是聚集在电极附近，形成高浓度污染土。对于这部分高浓度污染土，只能采用将其挖出、堆存的方法处理，对环境的影响更大。
[0004]故在现有技术中，采用电化学及电动力学修复方法仍然没有完全实现对污染土的无害化和减量化处理，更没有使污染土得到资源化利用。而采用固化剂与土拌合均匀得到具有一定强度的固化土是建筑行业常用的地基处理方法。但是由于目前的技术所得到的固化土强度不高(5MPa以下，一般在I?2MPa左右)，因此一般仅能用于地基承载力要求不高的场合。
【发明内容】
[0005]本发明涉及一种污染土的处理方法，解决了高浓度污染土污染环境、放置不合理及地基处理方法中的固化土强度不高的问题，实现了对污染土的无害化、减量化处理及资源化利用，并可以低成本处理大面积污染土中的污染物，并得到高承载力的固化污染土的方法。
[0006]本发明提供一种污染土的处理方法，包括:
[0007]S1.在污染土的地基上交替布置阳电极与阴电极，并向电极施加直流电场；
[0008]S2.将在阳电极和/或阴电极附近的聚集有污染物的污染土挖出并与至少包括膨胀性组分和胶结性组分的固化剂拌合为固化污染土混合物；以及
[0009]S3.将固化污染土混合物填注于植入在建筑地基中的约束装置内并进行密实。
[0010]根据本发明的一个实施例，在步骤S3之前还包括在建筑地基中成粧孔，然后将约束装置植入粧孔中，其中在建筑地基中成孔的步骤包括:用粧基成孔机械在地基中制成与约束装置在形状和大小配合的粧孔，并将约束装置植入于粧孔中。
[0011]根据本发明的一个实施例，在步骤S3之后还包括对填筑有固化污染土混合物的约束装置进行密封，以获得约束固化污染土粧。
[0012]根据本发明的一个实施例，固化剂包括具有如下三种功能的材料组分，稳定性组分:可以与污染物反应，改变污染物物质形态，从而消除其毒性等有害特性的物质，包括:氧化剂、还原剂、络合剂，络合剂为草酸、乙酸、氧化钙、磷酸盐、次氯酸钠、EDTA、DTPA、腐殖酸；通过离子交换吸附重金属离子的沸石;可以进入水化物晶格的物质，物质为钙矾石、AFm相(单硫型水化铝酸钙，水化氯铝酸钙)；膨胀性组分，包括:氧化钙、可以生成钙矾石的组分、氧化钙-可以生成钙矾石组分的复合材料、氧化镁、膨润土中的一种或几种;胶结性组分，包括:硅(铝)酸盐类胶凝材料、磷酸盐类胶黏剂，胶黏剂包括硅酸盐系列水泥、具有潜在水硬性胶凝材料、碱激发火山灰类的胶凝材料、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、磷酸二氢盐。
[0013]根据本发明的一个实施例，稳定性组分、膨胀性组分以及胶结性组分在固化剂中的比例分别为:0?30wt.%、5?55wt.%、15?95wt.% ;并且固化剂的掺量为污染土质量的5?30wt.% ο
[0014]根据本发明的一个实施例，约束装置包括工程塑料，工程塑料的拉伸模量与固化污染土混合物的压缩模量之比为20?200，工程塑料的拉伸模量为0.05?20GPa;工程塑料包括聚氯乙烯PVC、聚乙烯DPE、聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)PMMA、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、甲基丙烯甲酯-丁二烯-苯乙烯MBS、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯ABS、聚砜PSU、聚酯胺_6(尼龙)PA-6、聚甲醛(均聚)Ρ0Μ、玻璃纤维强化塑料GFRP、芳纶纤维强化塑料AFRP、玄武岩纤维增强塑料BFRP、碳纤维强化塑料CFRP。
[0015]根据本发明的一个实施例，约束装置包括单层或多层工程塑料，并且每层为同种或不同种工程塑料，工程塑料的截面为圆形、方形、矩形或多边形。
[0016]根据本发明的一个实施例，固化剂的掺入量为固化污染土混合物的质量的10-40%。
[0017]根据本发明的一个实施例，约束装置为由硬质材料制成的约束筒或由柔性材料制成的约束袋。
[0018]根据本发明的一个实施例，在阳电极和阴电极上绑扎过滤材料，过滤材料包括土工布、棉麻布料和化纤织物中的一种或几种。
[0019]根据本发明的一个实施例，直流电场的电压梯度为lV/cm，平均电流密度为0.1mA/cm2-10.0mA/cm2ο
[0020]根据本发明的一个实施例，污染土为重金属污染土。
[0021]根据本发明的一个实施例，阳电极与阴电极分别成排或成列布置，并且阳电极与阴电极之间交替设置;或者阳电极与阴电极中一者围绕阳电极与阴电极中另一者间隔设置。
[0022]根据本发明的一个实施例，在步骤S3中包括:将固化污染土混合物分层填入约束装置中并采用重锤逐层夯实或采用静压设备逐层压实;或者将固化污染土混合物连续注入约束装置中并通过机械振动使固化污染土混合物浇注密实;或者采用反螺旋压入设备将填入约束装置的固化污染土混合物压实。
[0023]根据本发明的一个实施例，胶结性组分和膨胀性组分在固化剂中所占比例分别为55?90wt.%: 10?45wt.%。
[0024]本发明的污染土的处理方法的有益效果在于:
[0025]本发明的污染土的处理方法，通过在污染土的地基上交替布置阳电极与阴电极并向电极施加直流电场，将聚集在阳电极和阴电极处的污染土挖出并与固化剂拌合为固化污染土混合物以及将固化污染土混合物填筑于建筑地基中，解决了高浓度污染土污染环境、放置不合理及地基处理方法中的固化土强度不高的问题，实现了对污染土的无害化、减量化处理及资源化利用，并可以低成本处理大面积污染土中的污染物，并得到高承载力的固化污染土的方法。
【附图说明】
[0026]图1为本发明的污染土的处理方法的实施例的流程图；
[0027]图2为本发明的污染土的处理方法的工艺流程图；
[0028]图3为本发明的污染土的处理方法的电极布置方法示意图；
[0029]图4为本发明的污染土的处理方法的电极布置方法的另一示意图；
[0030]图5为本发明的污染土的处理方法的工程塑料约束固化污染土粧结构示意图.
【具体实施方式】
[0031]图1为本发明的污染土处理方法的流程图。如图1所示，本实施例的污染土的处理方法包括如下步骤:
[0032]S1.在污染土的地基上交替布置阳电极5与阴电极6，并向电极施加直流电场。
[0033]在污染土地基交替布置阳电极5、阴电极6，并向电极施加直流电，使污染土中的污染物向电极附近迀移，在电极附近形成含高浓度污染物的污染土，使远离电极区域的土中污染物浓度下降。
[0034]其中，根据污染土的特性(物理特性指标，例如渗透系数、含水量等;化学特性指标，例如pH值、污染物的化学成分及离子的存在形式等)确定电极的形状(例如板、管或网状构件)、大小和电压电流的使用值及如图3和图4所示的电极排列极距(r，s)和布置位置(Θ);阳电极5和阴电极6为导电材料制成的，例如可采用导电塑料、金属材料(例如铁、不锈钢、铂、金、银等)、石墨等；电极室(用于存放电解液及电极材料的耐酸、耐碱腐蚀材料，可以是但不限于PVC管、HDPE管等)；电解液为导电液体，可以为水、酸性清洗液。
[0035]S2.将在阳电极和/或阴电极附近的聚集有污染物的污染土挖出并与至少包括膨胀性组分和胶结性组分的固化剂拌合为固化污染土混合物。
[0036]将电极附近聚集的含高浓度污染物的污染土挖除，然后采用固化剂与之拌合均匀得到固化污染土混合物。
[0037]当然可以理解，根据不同污染土中污染物特性以及污染土的物理特性，固化剂包括但不限于包括膨胀性组分和胶结性组分的固化剂
[0038]S3.将固化污染土混合物填注于植入在建筑地基中的约束装置内并进行密实。
[0039]当远离电极的区域中的污染土中的污染物浓度符合国家相关环保标准规定或低于设计浓度后，将电极附近污染物浓度高于设计浓度的污染土挖出，封闭堆存于指定地点备用。
[0040]在上述图1所示的污染土的处理方法的实施例的基础之上，本发明还可以包括如下具体内容。
[0041 ]具体地，在步骤S3之前还可以包括在建筑地基中成粧孔，然后将约束装置植入粧孔中，其中在建筑地基中成孔的步骤包括:用粧基成孔机械在地基中制成与约束装置在形状和大小配合的粧孔，并将约束装置植入于粧孔中。
[0042]根据本发明的一个实施例，在步骤S3之后还可以包括对填筑有固化污染土混合物的约束装置进行密封，以获得约束固化污染土粧。
[0043]根据本发明的一个实施例，固化剂包括具有如下三种功能的材料组分，稳定性组分:可以与污染物反应，改变污染物物质形态，从而消除其毒性等有害特性的物质，包括:氧化剂、还原剂、络合剂，络合剂为草酸、乙酸、氧化钙、磷酸盐、次氯酸钠、EDTA、DTPA、腐殖酸；通过离子交换吸附重金属离子的沸石;可以进入水化物晶格的物质，物质为钙矾石、AFm相(单硫型水化铝酸钙，水化氯铝酸钙)；膨胀性组分，包括:氧化钙、可以生成钙矾石的组分、氧化钙-可以生成钙矾石组分的复合材料、氧化镁、膨润土中的一种或几种;胶结性组分，包括:硅(铝)酸盐类胶凝材料、磷酸盐类胶黏剂，胶黏剂包括硅酸盐系列水泥、具有潜在水硬性胶凝材料、碱激发火山灰类的胶凝材料、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、磷酸二氢盐。当然可以理解，根据具体情况，固化剂可以包括具有上述三种功能的材料组分中的一种或多种。
[0044]当原污染土场地或附近场地需要采用固化土粧复合地基进行地基处理时，根据设计的粧位、粧径和粧长，采用现有的粧基成孔方法(如:挖孔粧、钻孔粧、沉管灌注粧)在地基中成孔，并将具有足够拉伸模量的工程塑料筒放入孔中；然后根据不同污染土中污染物特性以及污染土的物理特性选用相应的固化剂，并与污染土拌合均匀形成固化污染土混合物，采用公知的方法将固化污染土混合物填筑并夯实或压实于约束装置中。
[0045]具体地，根据本发明的可选实施例，稳定性组分、膨胀性组分以及胶结性组分在固化剂中的比例分别为:0?30wt.%、5?55wt.%、15?95wt.% ;并且固化剂的掺量为污染土质量的5?30wt.%。
[0046]根据本发明的一个实施例，约束装置可以包括工程塑料，工程塑料的拉伸模量与固化污染土混合物的压缩模量之比为20?200，工程塑料的拉伸模量为0.05?20GPa;工程塑料包括聚氯乙烯PVC、聚乙烯DPE、聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)PMMA、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、甲基丙烯甲酯-丁二烯-苯乙烯MBS、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯ABS、聚砜PSU、聚酯胺-6(尼龙)PA-6、聚甲醛(均聚)Ρ0Μ、玻璃纤维强化塑料GFRP、芳纶纤维强化塑料AFRP、玄武岩纤维增强塑料BFRP、碳纤维强化塑料CFRP。
[0047]在一个实施例中实施例中上述约束装置可以是工程塑料筒2，该工程塑料筒2可以由一层工程塑料构成也可以是由多层工程塑料构成，各层可以是同一种工程塑料也可以是不同种工程塑料，塑料的截面可以是圆形、方形、矩形、多边形等。
[0048]当然可以理解，根据不同情况约束装置也可以有其他不同的选择，本发明不局限于此。
[0049]根据本发明的一个实施例，约束装置包括单层或多层工程塑料，并且每层为同种或不同种工程塑料，工程塑料的截面为圆形、方形、矩形或多边形。
[0050]根据本发明的一个实施例，固化剂的掺入量为固化污染土混合物的质量的10-40%。
[0051]根据本发明的一个实施例，约束装置为由硬质材料制成的约束筒或由柔性材料制成的约束袋。
[0052]根据本发明的一个实施例，在阳电极5和阴电极6上绑扎过滤材料，过滤材料包括土工布、棉麻布料和化纤织物中的一种或几种。在本发明的可选实施例中，在电极上绑扎用于限制土颗粒通过、保证离子通过的过滤材料如土工布、棉麻布料、化纤织物等，也可根据需要布置填充活性吸附材料的渗透性反应墙(如聚壳糖-聚丙烯腈纳米纤维膜)吸附重金属离子和酸根离子，与电极连接的排水装置含真空栗、胶皮管、电解液净化池;在阳电极5、阴电极6施加直流电场。当远离电极的区域中的污染土中的污染物浓度符合国家相关环保标准规定或低于设计浓度后，将电极附近污染物浓度高于设计浓度的污染土挖出，封闭堆存于指定地点备用。
[0053]根据本发明的一个实施例，直流电场的电压梯度为lV/cm，平均电流密度为0.1mA/cm2-10.0mA/cm2ο
[0054]根据本发明的一个实施例，污染土为重金属污染土。当然可以理解，在不同情况下，污染土可以包括但不局限于重金属污染土。
[0055]图3为本发明的为本发明的污染土的处理方法的电极布置方法示意图，图4为本发明的污染土的处理方法的电极布置方法的另一示意图。
[0056]如图4所示，根据本发明的一个实施例，阳电极5与阴电极6分别成排或成列布置，并且阳电极5与阴电极6之间交替设置;或者如图3所示，阳电极5与阴电极6中一者围绕阳电极5与阴电极6中另一者间隔设置。在污染土地基适当的位置分别交替布置阳电极5、阴电极6，并向电极施加直流电，使重金属污染土中的含阴离子的污染物向阳电极5移动，使重金属污染土中的含阳离子的污染物向阴电极6移动，从而实现污染物在阳电极5与阴电极6的聚集。实际应用中，污染物聚集在阳电极5与阴电极6的附近，S卩，每个阳电极和/或阴电极附近均会聚集有污染物。从而可以以较低成本、可靠地、大面积清除地基中的污染物，而使污染物聚集在电极附近狭小的范围。通过固化剂与污染土相互作用使污染土产生强度，同时可以使污染物转化成为无害或被固化封闭，从而减弱或消除污染土对环境的不良影响。
[0057]图2为本发明的污染土的处理方法的工艺流程图。在实际应用中，首先，在污染土地基适当的位置分别交替布置阳电极5、阴电极6，并向电极施加直流电使重金属污染土中的污染物向电极迀移、汇集到电极附近区域，从而可以以较低成本、可靠地、大面积清除地基中的污染物，而使污染物聚集在电极附近狭小的范围。其次，将高浓度污染土挖出并向气馁加入固化剂，将高浓度污染土与固化剂混合均匀，通过固化剂与污染土相互作用使污染土产生强度，同时可以使污染物转化成为无害或被固化封闭，从而减弱或消除污染土对环境的不良影响。再次，在待填筑基地挖出粧孔，将工程塑料筒植入该粧孔中，并将高浓度污染土填筑于约束筒后密封，从而获得工程塑料约束固化污染土粧。
[0058]根据本发明的一个实施例，在步骤S3中还可以包括:将固化污染土混合物分层填入约束装置中并采用重锤逐层夯实或采用静压设备逐层压实;或者将固化污染土混合物连续注入约束装置中并通过机械振动使固化污染土混合物浇注密实;或者采用反螺旋压入设备将填入约束装置的固化污染土混合物压实。
[0059]根据本发明的一个实施例，胶结性组分和膨胀性组分在固化剂中所占比例分别为55?90wt.%: 10?45wt.%。
[0060]图5为本发明的污染土的处理方法的工程塑料约束固化污染土粧结构示意图，采用公知的方法将固化污染土混合物填筑并夯实或压实于工程塑料筒2。将固化污染土混合物在工程塑料筒2中填筑密实的工艺根据固化污染土混合物的稠度可以是:a)固化污染土混合物呈流塑态，可连续注入工程塑料筒2中，经过机械振动使其浇注密实。b)固化污染土混合物的含水量处于最佳含水率附近，采用一定重量和底面积的重锤将填入的固化土夯实:将制备好的固化污染土混合物分层填入工程塑料筒2中，每填入一定厚度即用重锤夯击，使夯实的固化污染土混合物的干密度处于最大干密度附近；随着固化污染土混合物的逐层填入与夯实。c)固化污染土混合物的含水量处于最佳含水率附近，采用静压设备将填入工程塑料筒2的固化污染土混合物压密:将制备好的固化污染土混合物分层填入工程塑料筒2中，每填入一定厚度的固化污染土混合物即用静压设备压密，使压密的固化污染土混合物的干密度处于最大干密度附近；随着固化污染土混合物的逐层填入与压密。d)固化污染土混合物的含水量可为任意含水率，采用螺旋叶片反转压入设备将填入工程塑料筒2的固化土压密:将带有通长螺旋叶片的钻杆放入工程塑料筒2底部，将制备好的固化污染土混合物通过反转的螺旋叶片填入工程塑料筒2中，同时通过反转的螺旋叶片对已填入的固化污染土混合物施加一定压力使固化污染土混合物压密。随着固化土的逐步填入与压密，最后将被固化污染土混合物填满的工程塑料筒2上口封闭，例如可以浇筑一层水泥或浇筑一层融化的热塑料密封，形成完全封闭的工程塑料筒2约束的固化污染土粧I。最后将工程塑料筒2约束的固化污染土粧I夯填于粧孔4中。
[0061]将固化污染土放入工程塑料筒内可以彻底隔绝污染物向周围环境扩散的可能。不仅如此，在高拉伸模量的工程塑料强烈地约束下、在具有膨胀和胶结双重功能的特殊固化剂的作用下，工程塑料筒中的固化污染土混合物将硬化成为具有高强度的固化污染土(1MPa左右)粧体。而且，当固化污染土粧I在承受荷载时，在高拉伸模量的工程塑料筒2强烈地约束下，工程塑料筒2中的固化污染土粧I将处于地基台3向受压状态，根据力学的基本原理，脆性的固化污染土粧I在地基台3向受压状态下，其承载力将成倍提高，从而得到高承载力的工程塑料筒2约束固化污染土粧。其中具有足够高拉伸模量的工程塑料筒2起着至关重要的作用:一方面，工程塑料筒2具有高密闭性，它完全底隔断了污染物向外迀移的途径，彻底消除了污染土固化后仍然存在的污染物扩散污染环境的可能性;另一方面，在高拉伸模量的工程塑料筒2强烈地约束下，不仅使具有膨胀和胶结双重功能的特殊固化剂能够充分发挥膨胀挤压使固化土粧I密实的作用，从而得到高强固化污染土;而且高拉伸模量的工程塑料筒2强烈地约束使其中的固化污染土粧I处于地基台3向受压状态，从而进一步使固化污染土粧I的承载力大幅度提高，该固化污染土粧I可以用于构筑建筑物下的复合地基以提尚地基承载力。
[0062]本发明的污染土的处理方法不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
[0063]在本发明的污染土的处理方法的实施例一中，一废弃的兵工厂受多种重金属污染，土壤重金属(^11、祖、211的含量分别为108811^/1^、75611^/1^、34411^/1^，场地面积为90 X40m，污染深度3m。开发商计划对该场地修复并作为住宅用地，修复后原拟采用水泥粉煤灰碎石粧(Cement Fly-ash Gravel，CFG)粧复合地基进行地基处理，要求CFG粧身强度大于15MPa0
[0064]对污染土样做室内试验分析:土体为天然非饱和粘质粉土，含水率W= 24 %，孔隙比e = l.2，土壤吸附特性弱、酸碱缓冲能力弱和孔隙液pH呈中性，重金属主要呈交换态和碳酸盐结合态，电渗系数ke = 2X 10-9m2/V.s，离子迀移系数u = 8 X 10_8m2/V.s，土壤导电系数o = 0.02S/m。电动修复设备包括石墨电极、阳极室、阴极室、直流稳压电源、真空栗、蓄水池、胶皮管，胶皮管连接蓄水池通过真空栗给阳极电极管供水;胶皮管连接真空栗抽取阴极管处理液。其中阳极室、阴极室均为PVC管，管外包裹土工布;直流稳压电源提供lV/cm恒定电场。阴极管布置在中间，左右两边均为阳极管，同性电极间距离为3m，异性电极间距离为4m。修复后测得距阳极管0-3.5m各深度土壤重金属Cu、N1、Zn的含量均满足土壤环境质量标准值(二级)要求的10011^/1^、4011^/1^、20011^/1^。检测得到土壤中78%(]11、75%附、70%Zn沉积在阴极左右两边0.5m土壤中，土壤平均含水量为22%。挖取阴极左右两边0.5m范围内土体。
[0065]将高浓度污染土晾晒至最佳含水量，根据土体性质及重金属种类和CFG粧身设计强度，选择固化剂A(胶结组分为普通硅酸盐水泥425，膨胀组分为高铝水泥中加入石膏，质量比为75:25)，固化剂A的掺量为拟固化污染土的1wt.将固化剂A与挖取的污染土均匀拌合成固化污染土混合物，控制其含水量为混合料最佳含水量(16%);采用长螺旋钻机钻孔，钻孔时先将钻头处叶片改用比钻杆上的叶片大一号的叶片(两叶片的直径差为硬质工程塑料筒的内外径差)，然后将硬质的工程塑料筒2(圆筒形PVC管，厚度5mm，外径300cm)放入粧孔4中，再将长螺旋钻机钻头处叶片改用与钻杆上叶片相同直径的叶片并放入到工程塑料筒中，长螺旋钻杆反转，将处于最佳含水量状态的固化污染土土混合料传送入工程塑料筒中，同时控制钻杆提升速率，利用反转的叶片将固化土压密至密实度达88%;钻杆反转一边通过叶片向粧孔中输入固化土，一边将固化土碾压密实一边提升，最终完成一根在粧身采用环向约束的固化污染土粧I的施工方法。
[0066]在本发明的污染土的处理方法的实施例二中，一废弃工业厂房受Pb污染研究，土壤含Pb量约为7330mg/kg，场地面积为60 X 60m，污染深度4m。开发商计划对该场地修复后作为工业厂房用地重新使用，修复后采用CFG粧体加固地基，要求CFG粧身强度大于15MPa。
[0067]对污染土样做室内试验分析，土体为饱和粘性土，孔隙比e= 1.5，土壤吸附特性高达10000yg/kg，酸碱缓冲能力弱。配制0.01mol/L醋酸作为阳极电解液，电渗导电系数ke = 2X 10-9m2/V.s，离子迀移速率u = 8X 10_7m2/V.s，土壤导电系数σ = 0.02S/m。电动修复设备包括石墨电极、阳极板、阴极板、直流稳压电源、真空栗、蓄水池、胶皮管。其中阳极室、阴极室均为HDPE波纹管，管外包裹废弃布;直流稳压电源提供1.5V/cm恒定电场。根据施工工期、土的特征参数及提供电压强度确定电极排布方式:阴极管布置在中间，左右两边均为阳极管，同性电极间距离为4m，异性电极间距离为4m。修复测得距阳极管0-4.3m各深度土壤重金属Pb的含量均满足土壤环境质量标准值(二级)要求的250mg/kg，最终检测得到土壤中87%Pb沉积在阴极左右两边0.7m土壤中。挖取阴极左右两边0.7m范围内土体。
[0068]根据土体性质及重金属种类及粧身设计强度，选择固化剂B(其中:与污染物反应的组分为EDTA，胶结组分为矿渣硅酸盐水泥，膨胀组分为氧化钙+脱硫石膏+硫铝酸盐水泥混合物;与污染物反应的组分:胶结组分:膨胀组分的质量比为3:75:22)，固化剂B的掺量为污染土的20wt.%。将挖取的污染土与固化剂B中的EDTA充分拌合静置24h后，加入固化剂的其余组分均匀拌合成固化污染土混合料，控制其含水量为混合料的最佳含水量(18%);采用旋挖CFG粧基成粧孔4，将圆筒形工程塑料筒2(厚度3mm，外径300cm)植入粧孔中，将固化污染土混合物分层填筑于工程塑料筒2中，将旋挖钻机的旋挖钻头换成直径280mm的圆板，每填筑一层固化土混合料，就用将旋挖钻头换成直径280mm圆板的旋挖机将固化土分层压实，逐步向工程塑料筒中填充固化土混合料，逐步压实至密实度达80%，最终形成工程塑料筒2约束的固化污染土粧I。
[0069]在本发明的污染土的处理方法的实施例三中，一废弃工业厂房受Zn污染研究，土壤含Zn量约为6800mg/kg，场地面积为60 X 30m，污染深度5m。开发商计划对该场地修复后作为工业厂房用地重新使用，修复后采用CFG粧体加固地基，要求CFG粧身强度大于15MPa。
[0070]对污染土样做室内试验分析，土体为饱和粘性土，孔隙比e= 1.4，土壤吸附特性高达10120yg/kg，酸碱缓冲能力弱。配制0.0 Imo I /L醋酸作为阳极电解液，电渗导电系数ke = 2X 10_9m2/V.s，离子迀移速率u = 8.5X 10_7m2/V.s，土壤导电系数o = 0.02S/m。电动修复设备包括石墨电极、阳极网、阴极网、直流稳压电源、真空栗、蓄水池、胶皮管。其中阳极管、阴极管均为PVC波纹管，管四周均匀打设孔洞，管外包裹废弃布;直流稳压电源提供1.5V/cm恒定电场。根据施工工期、土的特征参数及提供电压强度确定电极排布方式:阴极管布置在中间，左右两边均为阳极管，同性电极间距离为4m，异性电极间距离为5m。修复测得距阳极管0-5.3m各深度土壤重金属Zn的含量均满足土壤环境质量标准值(二级)要求的200mg/kg，最终检测得到土壤中92%Zn沉积在阴极左右两边0.7m土壤中。挖取阴极左右两边0.7m范围内土体。
[0071]根据土体性质及重金属种类及粧身设计强度选择固化剂B(与污染物反应的组分腐殖酸:胶结组分为矿渣粉+氧化镁粉，膨胀组分为氧化钙+磷石膏+高铝水泥混合物，质量比为3:65:32)，固化剂B的掺量为拟固化污染土的30wt.% ；尼龙PA-66塑料袋，厚度1mm，夕卜径300cm，将固化剂B与挖取的污染土均匀拌合后，使用沉管灌注粧机成粧孔4，将尼龙塑料粧体约束袋2套在沉管(钢管)的内侧，袋的下端压在钢管下端和粧头之间，用激振器将钢管、粧头和尼龙塑料粧体约束袋2打入设计深度，向尼龙塑料粧体约束袋2内浇注流塑态固化土，然后边震动边提升，即完成在粧身采用环向约束的固化污染土粧I的施工。
[0072]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种污染土的处理方法，包括: 51.在所述污染土的地基上交替布置阳电极与阴电极，并向电极施加直流电场； 52.将在所述阳电极和/或所述阴电极附近的聚集有污染物的污染土挖出并与至少包括膨胀性组分和胶结性组分的固化剂拌合为固化污染土混合物；以及 53.将所述固化污染土混合物填注于植入在建筑地基中的约束装置内并进行密实。2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，在所述步骤S3之前还包括在所述建筑地基中成粧孔，然后将所述约束装置植入所述粧孔中， 其中在所述建筑地基中成孔的步骤包括:用粧基成孔机械在所述地基中制成与所述约束装置在形状和大小配合的粧孔，并将所述约束装置植入于所述粧孔中。3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，在所述步骤S3之后还包括对填筑有所述固化污染土混合物的所述约束装置进行密封，以获得约束固化污染土粧。4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述固化剂包括具有如下三种功能的材料组分，稳定性组分:可以与污染物反应，改变污染物物质形态，从而消除其毒性等有害特性的物质，包括:氧化剂、还原剂、络合剂，所述络合剂为草酸、乙酸、氧化钙、磷酸盐、次氯酸钠、EDTA、DTPA、腐殖酸;通过离子交换吸附重金属离子的沸石;可以进入水化物晶格的物质，所述物质为钙矾石、AFm相(单硫型水化铝酸钙，水化氯铝酸钙)；所述膨胀性组分，包括:氧化钙、可以生成钙矾石的组分、氧化钙-可以生成钙矾石组分的复合材料、氧化镁、膨润土中的一种或几种;所述胶结性组分，包括:硅(铝)酸盐类胶凝材料、磷酸盐类胶黏剂，所述胶黏剂包括硅酸盐系列水泥、具有潜在水硬性胶凝材料、碱激发火山灰类的胶凝材料、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、磷酸二氢盐。5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述稳定性组分、所述膨胀性组分以及所述胶结性组分在所述固化剂中的比例分别为:0?30wt.%、5?55wt.%、15?95wt.% ；并且所述固化剂的掺量为污染土质量的5?30wt.%。6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述约束装置包括工程塑料，所述工程塑料的拉伸模量与所述固化污染土混合物的压缩模量之比为20?200，所述工程塑料的拉伸模量为0.05?20GPa;所述工程塑料包括聚氯乙烯PVC、聚乙烯DPE、聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)PMMA、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS、甲基丙烯甲酯-丁二烯-苯乙烯MBS、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯ABS、聚砜PSU、聚酯胺-6 (尼龙)PA-6、聚甲醛(均聚)POM、玻璃纤维强化塑料GFRP、芳纶纤维强化塑料AFRP、玄武岩纤维增强塑料BFRP、碳纤维强化塑料CFRP。7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述约束装置包括单层或多层所述工程塑料，并且每层为同种或不同种工程塑料，所述工程塑料的截面为圆形、方形、矩形或多边形。8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述固化剂的掺入量为所述固化污染土混合物的质量的10-40%。9.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述约束装置为由硬质材料制成的约束筒或由柔性材料制成的约束袋。10.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，在所述阳电极和所述阴电极上绑扎过滤材料，所述过滤材料包括土工布、棉麻布料和化纤织物中的一种或几种。11.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述直流电场的电压梯度为lV/cm，平均电流密度为0.lmA/cm2-10.0mA/cm2。12.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述污染土为重金属污染土。13.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述阳电极与所述阴电极分别成排或成列布置，并且所述阳电极与所述阴电极之间交替设置;或者 所述阳电极与所述阴电极中一者围绕所述阳电极与所述阴电极中另一者间隔设置。14.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，在所述步骤S3中包括: 将所述固化污染土混合物分层填入所述约束装置中并采用重锤逐层夯实或采用静压设备逐层压实;或者 将所述固化污染土混合物连续注入所述约束装置中并通过机械振动使所述固化污染土混合物浇注密实;或者 采用反螺旋压入设备将填入所述约束装置的所述固化污染土混合物压实。15.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述胶结性组分和所述膨胀性组分在所述固化剂中所占比例分别为55?90wt.%:10?45wt.%。
【文档编号】B09C1/08GK105834206SQ201610184702
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】潘阳, 王立建, 柳建国, 武思宇, 黄新
【申请人】北京中岩大地科技股份有限公司