一种土壤及地下水高压旋喷与浅层搅拌联合原位修复方法技术

本发明专利技术提供了一种土壤及地下水高压旋喷与浅层搅拌联合原位修复方法，属于土壤及地下水原位修复方法技术领域。本发明专利技术包括以下步骤：高压旋喷原位注射点布点、测量定位及引孔；深层的高压旋喷注射，分为1～3轮注射；浅层的原位搅拌，分为1～2轮施工；药剂反应及地下水监测；自检及验收。所述高压旋喷注射三轮注射药剂依次为：C+N1+N2→K→K+B；所述浅层原位搅拌投加药剂为C+F+N1+N2。所述深层区域的高压旋喷注射局部最高投加比达到：C药剂为1.6％～2.4％；K药剂为1％～5.4％。本发明专利技术作为重度土壤及地下水地块局部存在零星污染点源的有机污染工程修复解决方案，具有工期较短、效果显著、可适应各种地层的优势，并作为补充修复的重要技术手段。

Soil and groundwater high-pressure jet grouting and shallow mixing combined in-situ repair method

The invention provides an in-situ combined repair method of soil and groundwater high-pressure jet grouting and shallow mixing, belonging to the technical field of in-situ remediation of soil and groundwater. The invention comprises the following steps: high pressure jet injection points, in situ measurement positioning and guiding hole; high pressure jet injection deep, divided into 1 to 3 rounds of injections; in situ shallow mixing, divided into 1 to 2 round of construction; chemical reaction and groundwater monitoring; self inspection and acceptance. The high pressure rotary jet injection three wheel injection agents are sequentially C+N1+N2, K,, K+B; the shallow mixing agent in situ is C+F+N1+N2. The deep areas of high pressure jet injection of local maximum dosing ratio reached C reagent is 1.6% ~ 2.4% to 1% ~ 5.4%; K reagent. The present invention as organic pollution engineering repair of severe soil and groundwater pollution source are sporadic plots of local solutions, with short duration, obvious effect, can adapt to various stratum advantages, and as an important means of repair.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种土壤及地下水高压旋喷与浅层搅拌联合原位修复方法，属于土壤及地下水原位修复方法

技术介绍
土壤及地下水的挥发性及半挥发性(VOVs/SVOVs)有机污染是我国污染场地的重要污染类型之一，由于VOVs/SVOVs具有一定的挥发性，为避免因开挖运输造成二次污染，原位修复技术逐步得到推广和应用。由于VOCs/SVOCs的物理化学性质的特殊性，其在土壤及地下水中常以固相(吸附态)、液相(溶解态)、气相(饱和层可忽略)、自由相(非水相液体)等四种状态存在及运移。大型化工污染场地由于年代久远，该类场地内重点地块的土壤及地下水中有机污染物分布极其复杂，浅层及其深层局部均有零星污染源存在的可能，给原位修复带来了难度和挑战。美国自上世纪80年代中期以来，已经投入大量资金用于土壤及地下水修复，原位化学氧化(InSituChemicalOxidation，ISCO)、原位化学还原(InSituChemicalReduction，ISCR)等新的原位修复技术应运而生。ISCO/ISCR技术依靠向土壤及地下水投加化学氧化剂/还原剂，将地下水里的污染物氧化成毒性相对较低的产物，从而达到修复目的，该类技术可同时处理多种污染物，处理效率较高，一般不受污染物浓度限制。原位化学氧化、原位化学还原、原位微生物修复、原位加热技术近年来得到了工程化应用。其中微生物修复技术仅对低～中浓度污染场地有效，且微生物菌种对污染物具有选择性，很大程度上限制了该技术的应用；原位加热技术具有对有机污染源去除效率高的优势，以蒸汽加热和电阻加热为代表，其本质是通过提高温度从而提高污染物的蒸气压或加热至其沸点以上，通过土壤气相抽提(SVE)或多相抽提(DPE)技术，将污染物提升至地面后进行尾气和废水处理，因此，粘土层等低渗透层抽提效率低下，同时，对于饱和层的修复需要进行大范围的止水帷幕及降水施工，因此修复成本极高，亦大大限制了该技术的应用。针对重度污染VOCs/SVOCs有机污染场地土壤及地下水复合污染，原位化学氧化、原位化学还原具有明显优势。常用的化学氧化药剂包括芬顿试剂、高锰酸钾、臭氧、活化的过硫酸盐等，可修复土壤及地下水中的苯系物、硝基苯类、石油烃等有机污染物。常用还原剂包括零价铁、二价铁、多硫化钙等。氧化剂/还原剂的投加目前主要有搅拌和注入/注射两种形式，具体包括：注入井注入、原位钻头直压式注入、深层搅拌注入、高压旋喷注射、其他岩土注浆工艺等。美国专利US2002/0143226A1和US006457905公开了两种化学氧化原位钻头注入修复系统，通过螺旋钻杆或注射钻头将化学氧化剂注入到污染土壤中，不能实现定深度修复。专利号为ZL201410387735.4(申请公布号CN104174643A、申请公布日2014年12月3日)的中国专利技术专利公开了“一种有机污染土壤和地下水原位修复装置及修复方法”、申请号为201410615166.4(申请公布号CN104438315A、申请公布日2015年3月25日)的“一种修复污染土壤和地下水的原位化学氧化注入装置”的中国专利技术专利申请，以及美国专利中No.US2003/0069142公开了一种化学氧化注入井注入系统，以上专利所用技术均为通过注入井筛管添加药剂溶液，缺点为粘土质土层扩散效果差，同时难以实现在垂直深度方向的药剂投加量的控制。专利号为ZL201410148583.2(申请公布号CN103694562A、申请公布日2014年8月6日)、“通过原位化学氧化去除水中氯烯烃的方法”的专利技术专利，采用高锰酸钾在表面活性剂辅助下去除水中的有机物三氯乙烯(TCE)、四氯乙烯(PCE)去除率较高，针对污染物种类有限，不适宜于土壤及地下水复合污染的情形。专利号为ZL201310413766.8(申请公布号CN103464455A、申请公布日2013年12月25日)的中国专利技术专利公开了“一种采用高锰酸钾与双氧水复配进行有机污染土壤化学氧化修复的方法”，实际上是一种采用喷洒高锰酸钾与双氧水复配药剂进行有机污染土壤的异位化学氧化修复方法，存在缺陷为高锰酸钾现场安全性隐患大、双氧水未添加缓释药剂，自身分解率高造成较大的药剂损耗。申请号为201610461742.3(申请公布号CN105964677A、申请公布日2016年9月28日)的“一种土壤及地下水原位化学氧化高压注射优化修复方法”专利技术专利申请，采用高压旋喷注射技术可解决深层重度污染，但对于局部浅层、深层含有零星点源污染的情形具有不足之处，浅层均质性差，注射难以达到充分的混合效果。专利号为ZL201510108244.6(申请公布号CN104624634A、申请公布日2015年5月20日)的专利技术专利公开了“一种有机污染土壤的化学氧化修复方法”及申请号为201410831123.X(申请公布号CN104624629A、申请公布日2015年5月20日)的专利技术专利申请公开了“一种采用双向搅拌注入法修复有机物污染场地的方法”等专利技术，通过钻杆添加修复药剂，实质为深层搅拌技术，无法解决深层夹心层存在污染源的定深度修复问题。以上专利技术所采用的单一修复工艺无法完全解决复杂重度污染场地的污染治理难题，迫切需要切实可行的联合修复工艺技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决目前国内土壤及地下水原位修复工程中，重度污染地块的土壤及地下水中有机污染物分布浓度差异大的情形，尤其是针对深层及浅层局部土壤点源零星污染、重度土水复合有机污染，修复工期要求紧迫的项目，解决浅层(以杂填土层为主)或深层污染土壤中局部零星含有污染源的补充修复难题，节约施工周期。进而提供一种土壤及地下水高压旋喷与浅层搅拌联合原位修复方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种土壤及地下水高压旋喷与浅层搅拌联合原位修复方法，步骤如下，步骤一、高压旋喷原位注射点布点、测量定位及引孔对所要修复的重度污染地块进行场地平整压实、布点、测量定位后引孔。步骤二、深层的高压旋喷注射，分为1～3轮注射采用气、液二重管工艺，注射药剂压力20～30Mpa，气泵压力：0.4～0.8Mpa。第一轮注射(C+N1+N2药剂)第一轮注射C药剂与缓释剂、pH调节剂的混合溶液。第一轮注射C药剂投加比为0.8％～1.2％(纯过氧化氢占土壤湿重的质量百分比)，投加C药剂浓度为5％～15％，C药剂与缓释剂、pH调节剂的质量比为1:0.10～0.25:0.02～0.08。第一轮注射，在完成步骤一的引孔后启动。第二轮注射K药剂，第一轮注射完毕药剂反应两天后，启动第二轮注射K药剂，反应一周。第二轮注射K药剂投加比为1％～2％(过硫酸盐占土壤湿重的质量百分比)，投加K药剂浓度为10％～30％。所述第一轮注射的C药剂作为第二轮注射K药剂的活化剂，强化了K药剂的氧化能力。第三轮注射K+B药剂，药剂反应1～2个月。第三轮注射在第一轮注射C药剂完成后两周启动，至此，第一轮注射C药剂基本消耗完。第三轮注射，采用B药剂为25％～32％浓度的液碱溶液，与K药剂以混合溶液形式同时注入土壤及地下水中，K:B的质量比为1:0.2～2.0。第三轮注射K药剂投加比为0.5％～2.7％，投加K药剂浓度为10％～30％。三轮高压旋喷注射药剂完毕，立即用清本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种土壤及地下水高压旋喷与浅层搅拌联合原位修复方法，其特征在于，步骤一、高压旋喷原位注射点布点、测量定位及引孔对所要修复的重度污染地块进行场地平整压实、布点、测量定位后引孔；步骤二、深层的高压旋喷注射，分为1～3轮注射采用气、液二重管工艺，注射药剂压力20～30Mpa，气泵压力0.4～0.8Mpa；第一轮注射：第一轮注射C药剂与缓释剂、pH值调节剂的混合溶液；第一轮注射C药剂投加比为0.8％～1.2％，投加C药剂的浓度为5％～15％；第一轮注射在完成步骤一的引孔后启动；第二轮注射：第二轮注射K药剂，第一轮注射完毕药剂反应两天后，启动第二轮注射K药剂，注射后反应一周；第二轮注射K药剂投加比为1％～2％，投加K药剂的浓度为10％～30％；第三轮注射：第三轮注射K+B药剂，药剂反应1～2个月；第三轮注射在第一轮注射C药剂完成后两周启动，至此，第一轮注射C药剂基本消耗完；第三轮注射，采用B药剂为25％～32％浓度的液碱溶液，与K药剂以混合溶液形式同时注入土壤及地下水中，K:B的质量比为1:0.2～2.0；第三轮注射K药剂投加比为0.5％～2.7％，投加K药剂浓度为10％～30％；三轮高压旋喷注射药剂完毕，立即用清水清洗钻具及高喷钻杆；步骤三、浅层的原位搅拌，分为1～2轮施工a)浅层搅拌分区、测量定位：即网格化分区后测量定位；b)第一轮浅层原位搅拌；在步骤二第三轮注射K+B药剂后，开始第一轮浅层搅拌，投加C药剂溶液及催化剂+缓释剂+pH值调节剂溶配的混合溶液；c)第二轮浅层搅拌：第二轮投加药剂次序及浓度参数同第一轮浅层搅拌；在第二轮浅层搅拌完成2～4h后进行表层固化，采用水泥与膨润土材料进行固化，固化深度不超过1.5m，两周后浅层达到采样条件；步骤三的浅层搅拌最大修复深度≤4m；步骤四、药剂反应及地下水监测完成步骤二所述第三轮注射后，K药剂完全反应需1～2个月，完成步骤三所述浅层搅拌两轮搅拌后C药剂充分反应需1～2周，同时表层地面固化达到了采样条件后设置地下水监测井，定期监测地下水中的K残留和pH值参数；步骤五、自检及验收待高压旋喷及浅层搅拌均达到充分反应条件，开始采集土壤及地下水样品，对土壤及地下水中目标污染物浓度进行检测，以验证修复效果。...

【技术特征摘要】
1.一种土壤及地下水高压旋喷与浅层搅拌联合原位修复方法，其特征在于，步骤一、高压旋喷原位注射点布点、测量定位及引孔对所要修复的重度污染地块进行场地平整压实、布点、测量定位后引孔；步骤二、深层的高压旋喷注射，分为1～3轮注射采用气、液二重管工艺，注射药剂压力20～30Mpa，气泵压力0.4～0.8Mpa；第一轮注射：第一轮注射C药剂与缓释剂、pH值调节剂的混合溶液；第一轮注射C药剂投加比为0.8％～1.2％，投加C药剂的浓度为5％～15％；第一轮注射在完成步骤一的引孔后启动；第二轮注射：第二轮注射K药剂，第一轮注射完毕药剂反应两天后，启动第二轮注射K药剂，注射后反应一周；第二轮注射K药剂投加比为1％～2％，投加K药剂的浓度为10％～30％；第三轮注射：第三轮注射K+B药剂，药剂反应1～2个月；第三轮注射在第一轮注射C药剂完成后两周启动，至此，第一轮注射C药剂基本消耗完；第三轮注射，采用B药剂为25％～32％浓度的液碱溶液，与K药剂以混合溶液形式同时注入土壤及地下水中，K:B的质量比为1:0.2～2.0；第三轮注射K药剂投加比为0.5％～2.7％，投加K药剂浓度为10％～30％；三轮高压旋喷注射药剂完毕，立即用清水清洗钻具及高喷钻杆；步骤三、浅层的原位搅拌，分为1～2轮施工a)浅层搅拌分区、测量定位：即网格化分区后测量定位；b)第一轮浅层原位搅拌；在步骤二第三轮注射K+B药剂后，开始第一轮浅层搅拌，投加C药剂溶液及催化剂+缓释剂+pH值调节剂溶配的混合溶液；c)第二轮浅层搅拌：第二轮投加药剂次序及浓度参数同第一轮浅层搅拌；在第二轮浅层搅拌完成2～4h后进行表层固化，采用水泥与膨润土材料进行固化，固化深度不超过1.5m，两周后浅层达到采样条件；步骤三的浅层搅拌最大修复深度≤4m；步骤四、药剂反应及地下水监测完成步骤二所述第三轮注射后，K药剂完全反应需1～2个月，完成步骤三所述浅层搅拌两轮搅拌后C药剂充分反应需1～2周，同时表层地面固化达到了采样条件后设置地下水监测井，定期监测地下水中的K残留和pH值参数；步骤五、自检及验收待高压旋喷及浅层搅拌均达到充分反应条件，开始采集土壤及地下水样品，对土壤及地下水中目标污染物浓度进行检测，以验证修复效果。2.根据权利要求1所述的土壤及地下水高压旋喷与浅层搅拌联合原位修复方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨乐巍，李书鹏，张岳，汪福旺，张晓斌，谢倩，宋晓威，陈凡，尹鹏程，田齐东，
申请(专利权)人：北京建工环境修复股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11