一种石油烃污染滨海盐渍土的固化利用方法与流程

本发明属于石油污染土治理领域，尤其是涉及一种石油烃污染滨海盐渍土的固化利用方法。

背景技术：

随着我国城市化发展的不断完善，基础设施建设的需求不断增加，对废弃油田和污染土壤的再利用迫在眉睫。石油作为二十一世纪重要的能源与工业原料，是经济发展和实现全面小康的重要物质基础，但在石油的开采、运输、使用过程中极易发生污染或泄漏，对周围土体造成严重损害。石油污染不仅会使土壤土质变差，而且对土体的水理性质和力学性能也能产生负面影响。目前，对石油污染土的试验研究还很不完善，而且实际工程中已存在大量因土壤受石油污染而导致工程事故的例子，特别是对于重要的矿区和密集的工业区。石油污染土的合理处置已成为迫切需要解决的科学问题。

同时由于滨海盐渍土被石油烃污染后，也会使其微观结构的变化，从而导致其工程特性会再一次发生变化。因此，针对石油烃污染滨海盐渍土的再利用研究就显得尤其重要。

目前，石油污染土的处置主要修复方法集中于，借助物理(物理分离法、蒸汽浸提法、热分解和电分解等)、化学(化学淋洗、化学还原、土壤性能改良修复技术等)和生物(生物强化法、生物培养法、投菌法等)措施恢复土体原始使用功能。

但上述方法都存在一定缺陷，物理措施耗时较长，不能完全去除石油残留，处理效果不佳；化学措施残余较多的化学试剂，易于造成修复土二次污染；生物措施修复费用高耗时太长。寻求新的石油污染土处理措施成为研究趋势，添加固化材料对石油污染土进行改良，实现对石油污染土的工程再利用已成为研究热点之一。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种原料易得，价格低廉，修复利用时间较短，易操作，实用性好的方法，使得石油烃污染的滨海盐渍土可被利用。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种石油烃污染滨海盐渍土的固化利用方法，包括如下步骤：

步骤a，准备实验原料：包括滨海盐渍土、石油和固化材料；

步骤b，配制石油烃污染滨海盐渍土；

步骤c，将固化材料加入石油烃污染滨海盐渍土中，搅拌均匀，得到土样，将土样倒入模具中压制；

步骤d，推出试样，放置养护箱中养护；

步骤e，测试试样的应力值。

优选的，所述固化材料为水泥、石灰和粉煤灰。

优选的，所述步骤a中，综合考虑盐渍土饱和度、固化滨海盐渍土石灰粉煤灰配比和土中石油污染水平，控制滨海盐渍土含水率为10％，所加石油的量为相对于滨海盐渍土的质量百分比为2-12％；所加石灰、粉煤灰和水泥的量为相对于石油烃污染滨海盐渍土的质量百分比：石灰4-12％、粉煤灰14-25％、水泥5-10％。

优选的，所述步骤b中，配制过程为：盐渍土风干过2mm筛，先将水加入盐渍土中，搅拌均匀后装入塑料袋中，密闭静置，一段时间后，将石油加入盐渍土中，以模拟室外石油污染环境。

优选的，所述步骤c中，土样在模具中压制采用双向静压法制样，制样过程：在内壁涂抹润滑油的钢制模具中装填土样，土样上放置塑料薄片，借助上下钢柱同时静力挤压土样，待土样成形后静置。

优选的，所述步骤d中，养护过程为：将试样放入恒温恒湿养护箱中进行养护，整个养护期间的温度为(20±2)℃，湿度大于90％。

优选的，所述步骤d中，养护龄期为28天。

优选的，密闭静置时间为24h。

优选的，待土样成形后静置3min。

优选的，所述步骤e中，利用tsz-2.0型应变控制式三轴仪测定无侧限抗压强度，量力环系数10.52n/0.01mm，剪切速率0.9mm/min，以变形量0.5mm为间隔读取应力值。

本发明具有的优点和积极效果是：采用上述方法处理石油烃污染滨海盐渍土，由于石灰对石油污染物的吸附作用具有不可逆性，这一点为实现石油污染土的工程利用提供了契机。向石油污染土中添加粉煤灰和石灰以及水泥，借助粉煤灰稳定对石油的吸附，解决石油污染土工程利用过程的二次环境污染问题。同时，利用粉煤灰和石灰的火山灰反应及固化反应，生成具有水硬凝胶性能的化合物，填充于土体的孔隙并在土颗粒间发挥胶结作用，有效提高了固化石油污染土的强度。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在

图1为本发明的流程图；

具体实施方式

除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

下面结合实施例来详细说明本发明创造。

一种石油烃污染滨海盐渍土的固化利用方法，包括如下步骤：

步骤a，准备实验原料：包括滨海盐渍土、石油、水泥、石灰和粉煤灰。综合考虑盐渍土饱和度、固化滨海盐渍土石灰粉煤灰配比和土中石油污染水平，控制滨海盐渍土含水率为10％，所加石油的量为相对于滨海盐渍土的质量百分比为2-12％；所加石灰、粉煤灰和水泥的量为相对于石油烃污染滨海盐渍土的质量百分比：石灰4-12％、粉煤灰14-25％、水泥5-10％。

步骤b，配制石油烃污染滨海盐渍土：依据《公路土工试验规程》，滨海盐渍土风干过2mm筛，制样前，先将水加入滨海盐渍土中，搅拌均匀后装入塑料袋中，密闭静置24h；第2天将石油加入滨海盐渍土中，以模拟室外石油污染环境；

步骤c，将固化材料石灰、粉煤灰、水泥加入石油烃污染滨海盐渍土中，搅拌均匀，搅拌时间不少于5分钟，得到土样，将土样倒入模具中压制；土样在模具中压制采用双向静压法制样。制样过程：在内壁涂抹润滑油的钢制模具中装填土样，土样上放置塑料薄片，避免土样推出时对土样产生拉动，借助上下钢柱同时静力挤压土样，待土样成形后静置3min；

步骤d，用千斤顶将试样缓慢推出，土样直径39.1mm，高80mm，干密度1.63g/cm³。随即放入恒温恒湿养护箱中进行养护，整个养护期间的温度为(20±2)℃，湿度大于90％，养护龄期为28天。

步骤e，测试试样的应力值：利用tsz-2.0型应变控制式三轴仪测定无侧限抗压强度，量力环系数10.52n/0.01mm，剪切速率0.9mm/min，以变形量0.5mm为间隔读取应力值。

综合考虑石油、盐渍土及油土间的相互作用，提出石油烃污染土的工程利用处置措施，弥补物理，化学，生物修复措施的不足之处。一种石油烃污染滨海盐渍土的固化利用方法，选用石灰、粉煤灰与硅酸盐水泥联合固化石油烃污染滨海盐渍土，充分利用粉煤灰对石油的吸附性和石灰的固化以及粉煤灰和水泥的水化作用，使石油烃污染滨海盐渍土再利用成为可能。同时，该方法不仅能指导污染土的工程利用，而且能为油污染土的无害化工程利用提供新思路。

石油是一种疏水性有机物，密度小，粘度大，油膜对环境敏感。土中石油污染物具有不稳定性，会引发二次污染。在固化材料的选取方面，应充分考虑污染土再利用过程中可能存在的环境污染问题，以符合绿色发展要求及可持续发展的社会大趋势。解决对石油的吸附稳定性是实现石油污染土的工程利用的前提条件。

滨海地区地下水位高，降水丰沛，土体常处于潮湿状态，地下毛细水和大气降水的变化影响着土的稳定性。滨海盐渍土为含盐量1％--4％的氯盐渍土，具有较高的吸湿性和保水性，土过分湿化。滨海盐渍土为特殊土，存在盐胀、溶陷、吸湿软化等工程问题，需考虑增强土颗粒间的连接力和提高土颗粒的斥水性两方面因素，对其进行改性固化。

因此，实现石油污染滨海盐渍土工程再利用需从增强土颗粒间的连接力和提高石油吸附稳定性两方面着手，固化材料应满足技术、经济和环保要求。

粉煤灰表面疏松多孔，比表面积大，结构中含有大量以sio2，al2o3为主的空心微珠，具有极强的吸附特性，可通过分子间引力和化学键与石油类化合物发生强结合，具有较好的油吸附稳定性。同时，石灰粉煤灰间重结晶、离子吸附与交换、碳酸化和火山灰作用，可使土体形成网状连接，增强固化土强度并且盐渍土中的氯离子有助于提高粉煤灰的活化速度，有利于增强固化效果。

普通硅酸盐水泥的特性是：和易性好，快硬，早期强度高，抗冻、耐磨，抗渗透性较强。向水泥土中掺入适量的粉煤灰之后，粉煤灰中的sio2，al2o3和fe2o3与水泥水化时释放的ca(oh)2发生水化反应，即“火山灰反应”，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化碳酸钙以及水化铁酸钙等，这些水化产物具有胶结作用，可以提高强度；另一方面ca(oh)2的浓度降低了，进而使钙矾石生长，对强度增长有利。再者，粉煤灰基本上具有与水泥相同的粒尺寸和级配分布，粉煤灰的微珠效应也可以改变水泥的流变学性质，使加固土易于拌匀，易于密实，降低加固土孔隙，减小孔径.另外，粉煤灰对水泥熟料的分散作用，能使水泥水化反应进行的更为彻底。

石灰为常用的无机固化材料，在盐渍土地区应用广泛。石灰的主要成分cao，水化过程需消耗一定水分，反应放热又使部分水蒸发，可有效缓解滨海地区盐渍土由于na⁺水化半径大导致的土体常年处于潮湿状态的问题。石灰可提供破解粉煤灰玻璃体中的si-o，al-o键的oh^－及使粉煤灰活性激发、水化生成水硬胶凝性物质所需的ca²⁺，是激发粉煤灰活性的必要条件。

采用上述方法处理石油烃污染滨海盐渍土，由于粉煤灰对石油污染物的吸附作用具有不可逆性，这一点为实现石油污染土的工程利用提供了契机。向石油污染土中添加粉煤灰和石灰以及水泥，借助粉煤灰稳定对石油的吸附，解决石油污染土工程利用过程的二次环境污染问题。同时，利用粉煤灰和石灰的火山灰反应及固化反应，生成具有水硬凝胶性能的化合物，填充于土体的孔隙并在土颗粒间发挥胶结作用，有效提高了固化石油污染土的强度。

作为优化，所述盐渍土，粉煤灰和石灰及水泥的粒径均过2mm的筛。这样，采用上述粒径的配料可以与石油烃充分拌合，减小实验误差。

作为优化，将滨海盐渍土的含水率均控制为10％。这样，在石油烃污染滨海盐渍土中加入适量水，有利于促进石灰和粉煤灰及水泥的水化反应生成具有水硬凝胶性能的化合物，填充于土体的孔隙并在土颗粒间发挥胶结作用，有效提高了固化石油污染土的强度。

作为优化，控制不同的石油掺量，石灰和粉煤灰的含量，是为了模拟不同污染环境下滨海盐渍土的力学特性以及石灰，粉煤灰和水泥含量对石油烃污染滨海盐渍土的力学特性所产生的影响。

作为优化，所述固化材料选取石灰和粉煤灰及水泥。石灰和粉煤及水泥灰易于获取，价格相对低廉，故有利于降低石油烃污染滨海盐渍土的固化利用成本。同时，有利于环保，遵循绿色环保理念。

作为优化，所述步骤d中，将试样置于恒温恒湿养护箱中进行养护，整个养护期间的温度为(20±2)℃，湿度大于90％，养护龄期为28天。这样，可以使石灰和粉煤灰及水泥充分反应，利于石油烃污染滨海盐渍土的强度增强。

实施例1

按照图1所示流程图，具体处理石油烃污染滨海盐渍土的方法如下：

(1)按照以下方式准备各原料组分：

称量滨海盐渍土，为了保证实验土颗粒的均匀性，将粉碎后的滨海盐渍土风干过2mm筛，以干土重量为基准，将10％的水加入盐渍土中，静置24h备用。以滨海盐渍土与水的重量之和为基准，第2天将2％石油加入滨海盐渍土中，以模拟室外石油污染环境。以滨海盐渍土、水、石油的重量之和为基准，称量5％水泥，12％石灰，22％粉煤灰。

(2)将固化材料石灰、粉煤灰、水泥加入石油烃污染滨海盐渍土中，搅拌均匀，搅拌时间不少于5分钟。

(3)土样搅拌均匀后，将膏状的土样倒入模具中采用双向静压法制样。

制样过程：在内壁涂抹润滑油的钢制模具中装填土样，土样上放置塑料薄片，避免土样推出时对土样产生拉动，借助上下钢柱同时静力挤压土样，待土样成形后静置3min，用千斤顶将试样缓慢推出，土样直径39.1mm，高80mm，干密度1.63g/cm³。随即放入恒温恒湿养护箱中进行养护，整个养护期间的温度为(20±2)℃，湿度大于90％，养护龄期为28天。

实施例2

按照图1所示流程图，具体处理石油烃污染滨海盐渍土的方法如下：

(1)按照以下方式准备各原料组分：

称量滨海盐渍土，为了保证实验土颗粒的均匀性，将粉碎后的滨海盐渍土风干过2mm筛，以干土重量为基准，将10％的水加入盐渍土中，静置24h备用。以滨海盐渍土与水的重量之和为基准，第2天将4％石油加入滨海盐渍土中，以模拟室外石油污染环境。以滨海盐渍土、水、石油的重量之和为基准，称量5％水泥，12％石灰，22％粉煤灰。

余下步骤与实施例1相同。

实施例3

同实施例2，区别仅在于石油的含量不同，为8％。

实施例4

同实施例2，区别仅在于石油的含量不同，为12％。

对比例1

以滨海盐渍土、水的重量之和为基准称量2％的石油加入滨海盐渍土中；

土样搅拌均匀后，将土样倒入模具中采用双向静压法制样；

制样过程：在内壁涂抹润滑油的钢制模具中装填土料，其上放置塑料薄片，避免试样推出时对试样产生拉动，借助上下钢柱同时静力挤压土料，待试样成行后静置3min，用千斤顶将试样缓慢推出。试样直径39.1mm，高80mm，干密度1.65g/cm³，随即放入恒温恒湿养护箱中进行养护，整个养护期间的温度为(20±2)℃，湿度大于90％，养护龄期为28天；

对比例2

同对比例1，区别仅在于石油的掺量为4％。

对比例3

同对比例1，区别仅在于石油的掺量为8％。

对比例4

同对比例1，区别仅在于石油的掺量为12％。

实施例与对比例中，不同含量石油烃污染滨海盐渍土中的各组分含量以及对应的测试结果如下表所示：

由此可看出，未添加固化材料的石油烃污染滨海盐渍土的无侧限抗压强度分别仅为177kpa、142kpa、104kpa和80kpa。添加固化材料后材料强度分别增加了约为357％、337％、458％和628％，强度值均符合《公路路基设计规范》(jtgd30—2015)中关于二级公路上下路堤及地基土置换的抗压强度要求；同时由上表的对比例中可得知随滨海盐渍土中石油烃含量的增多，其无侧限抗压强度值也随之减小；且随石油烃含量的增加，其添加固化材料后强度增加效果越明显。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。