重金属与VOCs复合污染土壤的修复施工方法与流程

本发明属于污染土壤修复领域，更具体地，涉及重金属与vocs复合污染土壤的修复施工方法。

背景技术：

土壤中的污染对人的健康影响非常大，土壤污染问题已逐步受到重视。土壤污染主要包括重金属污染、非重金属无机物污染、有机污染物污染、放射性污染物等，这些污染主要以复合污染的形式存在。复合污染是土壤污染存在的普遍形式，复合污染土壤主要包括重金属复合污染、有机污染物复合污染、重金属—有机污染物复合污染。

近年来，复合污染土壤引起了人类的广泛关注，从现有复合污染土壤修复的文献来看，我国对于土壤污染各种物理、化学、植物、微生物等单一的修复方法的研究较多。由于土壤环境的复杂性和土壤污染的复合性特征，与单一污染土壤相比，复合污染土壤的修复难度更大，修复程序繁杂，如何联合各种修复技术和手段，在复合污染土壤修复方面取得突破性进展，成为当前的研究热点之一。

综上所述，有必要提供一种新的复合污染土壤修复施工方法来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够防止污染土壤颗粒迁移，有针对性的修复污染区域内污染土壤中的重金属和vocs复合污染。

为了实现上述目的，本发明提供一种重金属与vocs复合污染土壤的修复施工方法，该施工方法包括：

在污染土壤区域四周设置止水帷幕；

对所述止水帷幕内的污染土壤进行原位注入化学氧化处理；

对所述污染土壤进行原位固化稳定化处理。

优选地，所述在污染土壤区域四周设置止水帷幕包括：

在污染土壤区域四周开挖沟槽；

在所述沟槽内设置双排三轴搅拌桩；

将水泥-膨润土浆液注入每根搅拌桩内，并进行搅拌。

优选地，所述水泥-膨润土浆液包括混凝土抗硫酸盐腐蚀剂，所述混凝土抗硫酸盐腐蚀剂在所述水泥-膨润土浆液中的质量百分比为2％-5％。

优选地，所述止水帷幕内的污染土壤进行原位注入化学氧化处理包括：

在所述止水帷幕内建设原位注入井；

分批次向所述原位注入井内注入化学药剂和生物药剂。

优选地，所述原位注入井的注入深度为所述污染土壤深度往下延伸0.5-1.5m。

优选地，所述原位注入井内设有井管，所述井管包括实管和设置在所述实管下方的滤水管，所述滤水管外包覆滤布。

优选地，所述滤水管与井壁之间填充直径为1-3cm的砾石，所述实管与井壁之间用膨润土和水泥进行封闭。

优选地，所述化学药剂为氧化剂，所述氧化剂的添加质量与所述污染土壤的质量比例为5％-10％，所述生物药剂添加质量与所述污染土壤的质量比例为10％-20％。

优选地，所述对所述污染土壤进行原位固化稳定化处理包括：

将所述原位注入井拔出；

对所述化学氧化处理后的土壤中加入稳定剂和固化剂；

对所述化学氧化处理后的土壤进行原位搅拌和养护。

优选地，所述稳定剂的添加质量与所述污染土壤的质量比例为1％-3％，所述固化剂的添加质量与所述污染土壤的质量比例为5％-10％。

本发明的有益效果在于：

1、在污染区域四周设置止水帷幕，且全程采用原位修复技术，防止和控制了污染物随土壤的二次迁移，控制了污染物对周边的二次污染；

2、通过对止水帷幕的厚度、垂直深度以及水泥-膨润土的配备控制，能够有效防止污染物随土壤和地下水的二次迁移；

3、通过对原位注入井的注入深度、影响半径、注入井的材质和填充材料、药剂的添加配比的控制，保证了对污染土壤中vocs复合污染的修复效果；

4、通过对化学氧化处理后的土壤原位搅拌次数的控制，以及稳定剂和固化剂的添加配比的控制，保证了土壤中重金属的修复效果；

5、通过对污染土壤中不同污染物采用不同的修复施工方法，添加不同的修复药剂，提高土壤修复效率，缩短修复时间，且全部采取原位修复，具有操作方便、无二次污染等优势。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了本发明的施工方法流程图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的重金属与vocs复合污染土壤的修复施工方法的三轴搅拌桩施工流程图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的重金属与vocs复合污染土壤的修复施工方法的止水帷幕三轴搅拌桩平面图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的重金属与vocs复合污染土壤的修复施工方法的原位注入化学氧化处理施工流程图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的重金属与vocs复合污染土壤的修复施工方法的原位注入井建设流程图。

图6示出了根据本发明的一个实施例的重金属与vocs复合污染土壤的修复施工方法的原位注入井布设示意图。

图7示出了根据本发明的一个实施例的重金属与vocs复合污染土壤的修复施工方法的原位固化稳定化处理流程图。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。

本发明的实施例提供一种重金属与vocs复合污染土壤的修复施工方法，该施工方法包括：

在污染土壤区域四周设置止水帷幕；对止水帷幕内的污染土壤进行原位注入化学氧化处理；对污染土壤进行原位固化稳定化处理。

首先，在污染土壤区域四周增设止水帷幕，防止污染土壤颗粒的迁移，然后，向土壤中添加氧化剂和生物剂对止水帷幕内的污染土壤进行氧化处理，把土壤中的污染物氧化为低毒、易生物降解的物质或者直接把污染物降解，最后，向土壤中添加一定配比的固化剂和金属稳定化药剂，对污染土壤中的重金属进行修复，从而更有针对性的修复污染区域内土壤中的重金属和vocs复合污染。

作为优选方案，在污染土壤区域四周设置止水帷幕包括：

在污染土壤区域四周开挖沟槽；在沟槽内设置双排三轴搅拌桩；将水泥-膨润土浆液注入每根搅拌桩内，并进行搅拌。

首先测量放线，在土壤污染区域四周进行止水帷幕建设，四周开挖沟槽后，止水帷幕采用双排三轴搅拌桩套打成型，桩身采用两次喷浆，两次搅拌工艺，控制钻机下沉及提升速度，将水泥和原状土均匀搅拌，在桩底部重复搅拌注浆。

具体地，止水帷幕有效厚度为1.25-1.45m，深度到达隔水层顶部为止。

作为优选方案，水泥-膨润土浆液包括混凝土抗硫酸盐腐蚀剂，混凝土抗硫酸盐腐蚀剂在水泥-膨润土浆液中的质量百分比为2％-5％。

具体地，水泥-膨润土浆液配比为：水泥与膨润土的质量比为0.25：0.05。

作为优选方案，止水帷幕内的污染土壤进行原位注入化学氧化处理包括：

在止水帷幕内建设原位注入井；分批次向原位注入井内注入化学药剂和生物药剂。

在止水幕区域内对原位注入井进行井点布设和井群建设，建设完成后形成原位注入井系统，包括注入泵、药剂输送管等，然后分批次向原位注入井内注入化学药剂和生物药剂，注入后对土壤进行养护，然后检测土壤，如检测不合格用greoprobe进行注入，直到土壤检测符合目标值。

作为优选方案，原位注入井的注入深度为污染土壤深度往下延伸0.5-1.5m。

具体地，原位注入井的影响半径为3.5-5.5m，注入深度为污染土壤深度往下0.5-1.5m。

作为优选方案，原位注入井内设有井管，井管包括实管和设置在实管下方的滤水管，滤水管外包覆滤布。

具体地，原位注入井内的井管采用pvc材质，管外径200mm，其中滤水管外包覆滤布为40目尼龙网布，尼龙网布采用自然搭接方法，自然搭接最小宽度为100mm。

作为优选方案，滤水管与井壁之间填充直径为1-3cm的砾石，实管与井壁之间用膨润土和水泥进行封闭，防止地表废水渗入原位注入井内。

具体地，原位注入井井口高于地表以上0.20-0.50m，以防止地表废水渗入原位注入井内。

作为优选方案，化学药剂为氧化剂，氧化剂的添加质量与污染土壤的质量比例为5％-10％，生物药剂添加质量与污染土壤的质量比例为10％-20％。

作为优选方案，对污染土壤进行原位固化稳定化处理包括：将原位注入井拔出；对化学氧化处理后的土壤中加入稳定剂和固化剂；对化学氧化处理后的土壤进行原位搅拌和养护。

首先对化学氧化处理后的土壤中加入固化剂和稳定剂的流量速度进行控制，以及对土壤搅拌速度等参数进行调试，然后开始进行原位搅拌，多次搅拌和多次添加药剂后，对土壤进行养护。

作为优选方案，稳定剂的添加质量与污染土壤的质量比例为1％-3％，固化剂的添加质量与污染土壤的质量比例为5％-10％。

具体地，固化剂采用水泥。

实施例1

图1示出了本发明的施工方法流程图，图2示出了根据本发明的一个实施例的重金属与vocs复合污染土壤的修复施工方法的三轴搅拌桩施工流程图，图3示出了根据本发明的一个实施例的重金属与vocs复合污染土壤的修复施工方法的止水帷幕三轴搅拌桩平面图，图4示出了根据本发明的一个实施例的重金属与vocs复合污染土壤的修复施工方法的原位注入化学氧化处理施工流程图，图5示出了根据本发明的一个实施例的重金属与vocs复合污染土壤的修复施工方法的原位注入井建设流程图，图6示出了根据本发明的一个实施例的重金属与vocs复合污染土壤的修复施工方法的原位注入井布设示意图，图7示出了根据本发明的一个实施例的重金属与vocs复合污染土壤的修复施工方法的原位固化稳定化处理流程图。

如图1所示，实施例提供一种重金属与vocs复合污染土壤的修复施工方法，该施工方法包括：

在污染土壤区域四周设置止水帷幕；对止水帷幕内的污染土壤进行原位注入化学氧化处理；对污染土壤进行原位固化稳定化处理。

具体包括如下步骤：

步骤一：在污染土壤区域四周进行止水帷幕建设。

如图2和图3所示，首先，对污染土壤区域进行清理障碍，场地平整，并测量污染土壤的放线，在污染土壤四周开挖沟槽，沟槽尺寸650×1000mm；

然后，将桩机拼装好就位，对止水帷幕的预埋孔进行钻探，并放入加接钻杆，保证钻机下沉的深度；双排三轴搅拌桩机就位，对准三轴搅拌桩孔，双排三轴搅拌搅拌桩的桩位定位偏差应小于15mm，成桩后桩中心偏位不得超过40mm，桩身垂直度偏差不得超过1/300，施工时第一批桩不少于3根，双排三轴搅拌桩的双排宽度为1450mm，双排之间的轴距为600mm，三轴搅拌桩的三轴距宽度为1200mm。

最后，制备水泥-膨润土浆液，并将水泥-膨润土浆液通过2台注浆泵2条管路混合注入双排三轴搅拌桩内。水泥-膨润土-浆料的质量配比为水泥：膨润土＝0.25：0.05，同时混凝土抗硫酸盐腐蚀剂在水泥-膨润土浆液中的质量百分比为2％；浆液配制好后，停滞时间不得超过2小时，搭接施工的相邻搅拌桩施工间隔不得超过24小时。

桩身采用“两次喷浆，两次搅拌”工艺，即：双排三轴搅拌桩机下沉到第一组深度，到达设计桩位深度，连接预埋的加接钻杆，将钻杆提出，移动桩机到施工桩位，连接加接钻杆，预埋钻杆搅拌下沉，再次进行反复搅拌，在桩底部分重复搅拌水泥-彭润土注浆，钻机反转提升，拆卸钻杆，放回预埋孔内。水泥和原状土须均匀拌和，为保证水泥土搅拌均匀，必须控制好钻具下沉及提升速度，钻机钻进搅拌速度不大于0.4m/min，重复搅拌提升速度不大于0.8m/min。单桩施工结束后，将所用的注浆装备的集料斗中加入适量清水，开启灰浆泵，清洗压浆管道及其它所用机具，然后移位再进行下一根桩的施工，直到止水帷幕建设完成。

步骤二：止水帷幕内的污染土壤进行原位注入化学氧化处理。

如图4、图5和图6所示，在止水幕区域内对原位注入井进行井点布设和井群建设，建设完成后形成原位注入井系统。

原位注入井钻机成孔采用sh-30型钻机施工作业，该钻机是一种具有油压给进的轻便钻机，可根据地层的不同选用不同材料钻头进行钻进，额定钻孔深度100m，最大开孔直径150mm，终孔直径67mm。钻探时，深度达到地面下2m，须立即跟进套管，钻探深度和套管深度要求保持一致，防止上面的土壤脱落造成交叉污染。井管直径2寸，深度与土壤污染深度一直。

原位注入井的影响半径为4m，相邻的两个原位注入井相切，两个相邻的原位注入井的井口中心距离为4m，六个原位注入井的井口中心距相连形成一个边长为4m的正六边形，原位注入井布置拟在污染土壤范围内最中心点位置向四周布设的方法，此方法对污染场地形状要求底、施工效率高；注入土壤深度为污染深度往下延伸1m，原位注入井内设有井管，井管材质采用pvc材料，管径2寸；井管包括实管和设置在实管下方的滤水管，滤水管开条形孔，条孔规格30mm×50mm，开孔率30％，滤水管和实管通过pvc螺纹连接，在滤水管外通过人工包裹单层滤网，并一次性扎带扎紧。其中，滤网为40目尼龙网布，尼龙网布搭接采用自然搭接方法，自然搭接最小宽度100mm。利用钻进悬吊装置垂直将井管放入钻孔中，井管下放过程中不得碰撞孔壁，如下放困难应查明原因，不得强行下放。井口应高于地表以上0.20～0.50m，以防止地表废水渗入井内，井管下放至预定深度后对井管及孔壁之间的空隙填充滤料，滤料为3～7mm石英砂，滤料填充注意倾倒滤料不可过急，防止滤料卡孔造成遗留多余填充空隙，填充后应保证井管的固定性及孔壁的稳定性。管井的填料：滤水管处的填料为1～3cm石英砂，实管及封孔则采用膨润土和水泥。成井后12～24h后利用空气压缩机对注入井进行洗井作业。

原位注入系统包括注入泵、药剂输送管、快速接头、分流装置、压力表和水表，其中注入泵的入口通过药剂输送管与三通相连接，注入泵的出口与药剂输送管的一端相连，药剂输送管的另一端与水表的一端相连接，水表的另一端与药剂输送管的一端相连接，药剂输送管的另一端通过快速接头与分流装置主管路相连接，分流装置分支管路通过快速接头与药剂输送管的一端相连通、药剂输送管的另一端通过快速接头及转换接头与注入井相连通，空气过滤端通过供气管线与注入泵相连通。

原位注入为多次注入方式，氧化剂添加质量比例为5％-10％，生物剂添加比例为20％；注入后养护2～3天，进行自检，如自检不合格用greoprobe补注，直到检测符合修复目标。

步骤三：对污染土壤进行原位固化稳定化处理。

如图7所示，配制固化剂和稳定剂，向化学氧化处理后的土壤中加入稳定剂和固化剂。稳定剂的添加质量与污染土壤的质量比例为1％-3％，固化剂的添加质量与所述污染土壤的质量比例为5％-10％，固化剂采用水泥。向化学氧化处理后的土壤中加入稳定剂和固化剂，对药剂流量和搅拌速度等参数进行调试，开始进行原位搅拌。搅拌完成后，缓缓拔出搅拌头。搅拌次数为3～4次，药剂添加3～4次，搅拌完成，养护5～7天，然后对土壤进行重金属修复效果监测，判断污染土壤修复是否完成，如果不达标就继续向化学氧化处理后的土壤中添加固化药剂和稳定化药剂。

通过对化学氧化处理后的土壤进行原位搅拌次数的控制，以及稳定剂和固化剂的添加配比的控制，保证了土壤中重金属的修复效果，提高土壤修复效率，缩短修复时间，且全部采取原位修复，具有操作方便、无二次污染等优势。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。