污染土壤及地下水双液浅层搅拌原位化学氧化修复方法技术

本发明专利技术提供了一种污染土壤及地下水双液浅层搅拌原位化学氧化修复方法，属于污染土壤及地下水修复方法技术领域。本发明专利技术的方法包括以下步骤：(1)场地平整、测量分区；(2)表层破碎筛分、设置围堰；(3)组装浅层搅拌设备及调试；(4)药剂配置：一号配药站配置氧化剂，二号配药站配置催化剂+缓释剂+pH调节剂，组成双液配药系统；(6)一号配药站和二号配药站所配双液投加及浅层搅拌施工；(7)表层固化；(8)药剂反应及监测；(9)自检及验收。本发明专利技术采用挖机+专业搅拌头的搅拌设备及双液配药系统，可实现药剂溶液添加的同时进行原位搅拌，反应周期短，可解决土壤及地下水的浅层污染问题。

【技术实现步骤摘要】
污染土壤及地下水双液浅层搅拌原位化学氧化修复方法
本专利技术涉及一种污染土壤及地下水双液浅层搅拌原位化学氧化修复方法，属于污染土壤及地下水修复方法

技术介绍
土壤及地下水中的挥发性/半挥发性的有机污染是我国工业污染场地的主要污染形式之一。浅层污染土壤及地下水的有机污染普遍存在，异位修复技术由于开挖和运输容易造成二次污染，因此，原位修复技术逐步受到青睐。土壤及地下水的有机污染目前主要采用物理、化学及生物或组合技术，工程修复中首要解决的问题是如何有效地添加修复药剂至土壤及地下水环境。搅拌和注入/注射是目前修复药剂原位投加的主要方式。浅层污染的水文地质条件及污染特性为：土质以杂填土为主，污染物分布极不均匀，土层组成复杂，局部含有基础、建筑垃圾及粘土夹层等。因此，注射及深层搅拌技术在治理浅层污染领域应用受限。美国环境保护署(EPA)最新的调查资料显示，原位化学氧化(InSimChemicalOxidation，ISCO)技术已被成功应用于数千个污染场地的修复，近年来的场地修复案例中，ISCO技术约占33％，并且有日益增加的趋势，成为目前发展最迅速的土壤/地下水主导修复技术。国内近年来也逐步开展了ISCO工程实践，该技术可同时修复土壤及地下水中的多种有机物，处理效果高。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，活化的过硫酸盐修复周期相对较长；高锰酸钾安全性差不适合现场配置；臭氧为气体介质，添加受到土质渗透性影响，应用较少；芬顿试剂自由基具有非常强的氧化能力，可氧化土壤及地下水中的苯系物、硝基苯类、石油烃等多种有机污染物，具有反应周期短的明显优势，但其土壤化学需求量(SOD)值较高，高浓度使用存在安全性隐患，需解决反应速度及安全问题方可应用于修复工程。专利号为US2008/0174571A1的美国专利公开了一种化学氧化原位注入井修复技术，该修复系统通过注入井向地下注入过氧化氢、臭氧及压缩空气氧化修复污染土壤和地下水。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”，该系统通过PVC井注入过硫酸盐氧化剂。注射井技术对于浅层污染土质以杂填土为主的场地，存在渗漏严重，药剂注射不均匀的缺陷。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。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”的专利技术，通过钻杆添加氧化剂和催化剂等药剂，实质为深层搅拌技术，对于浅层污染土壤及地下水存在布孔密度过大、不适宜钻头搅拌等缺陷。申请号为201610464626.7(申请公布号CN105964678A、申请公布日2016年9月28日)的专利技术专利申请公开了“土壤及地下水原位注入——高压旋喷注射原位修复系统及方法”，提到了高压旋喷注射修复工艺，适合修复深层污染，需要桩基机械作为搅拌机械，组装相对复杂，不适于浅层土壤及地下水的修复。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种污染土壤及地下水双液浅层搅拌原位化学氧化修复方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种污染土壤及地下水双液浅层搅拌原位化学氧化修复方法，包括以下步骤：步骤一：场地平整、分区及测量放线土壤/地下水地块进行场地平整，精细化分区后测量放线定位，各搅拌分区依次编号，便于施工中记录药剂投加数据。所述精细化分区的大小为5m×5m的网格。步骤二：表层破碎筛分、设置围堰用第一挖机破碎筛分修复区域的表层混凝土地面或建筑物基础，清理筛分表层后，在搅拌分区四周构筑围堰，防止原位搅拌过程中药剂外流，待区块内部搅拌结束时，对围堰进行挖除搅拌处理。所述构筑围堰的高度为0.5～0.8m。步骤三：浅层搅拌机械设备组装及调试第二挖机连接杆与回转式搅拌头连接，构成第二挖机+回转式搅拌头的浅层搅拌成套设备，通过液压马达驱动，回转式搅拌头在垂直方向做回转式运动。挖机在步骤二所设置围堰外围行驶，在其操作半径范围内实现浅层搅拌操作。优选回转式搅拌头用于粘土为主地层的搅拌作业，滚筒式强力搅拌头用于砂质土壤为主的地层搅拌。步骤四：双液药剂配置a)一号配药站的配置要求：即氧化剂溶液配置系统，选35％浓度(质量百分比)的工业级双氧水(过氧化氢，简称C药剂)，作为入场修复药剂，工业级双氧水现场稀释配置为安全浓度，安全浓度为10％～15％；对一号配药站的配置过程进行记录，配置每罐(优选5方)配药罐的C药剂(35％)用量(L)，并计算所配置5方配药罐的C药剂稀释浓度(％)。二号配药站的配置要求：即催化剂+缓释剂+pH调节剂溶液配置系统，优选由工业级硫酸亚铁(催化剂，简称F药剂)、食品级柠檬酸钠及柠檬酸(缓释剂及pH调节剂，分别简称N1、N2药剂)溶配成混合溶液，配置浓度上限为20％～40％，F∶N1∶N2的质量比为1∶1.5～2.5∶0.2～0.8。b)对二号配药站的配置过程进行记录，配置每罐(优选2方)配药罐所用的F、N1、N2药剂的实际用量(kg)，并计算所配置2方配药罐的F、N1、N2的溶液浓度(％)。因一号配药站为强氧化剂、二号配药站为强还原剂体系，现场工程施工中一号配药站和二号配药站设置距离要保证＞10m，以保证安全。步骤五：双液药剂投加及浅层搅拌作业氧化剂的投加比参数根据主要目标污染物的初始代表性浓度与C药剂(纯物质)的反应摩尔比、土壤氧化剂需求量(SOD值)进行理论计算，并结合现场前期小试、中试经验进行调整和优化以确定C药剂单个施工区块的用量(L)，单个施工区块F、N1、N2药剂的用量(L)根据化学反应理论计算及后期监测地下水酸碱缓冲情况调整。该双液体系SOD值为重要计算依据。饱和层氧化剂(C药剂)综合投加比上限为1.2％～1.5％。如步骤二所述，第一挖机对所施工区块破碎及设置围堰后，通过泵送投加F、N1、N2药剂溶液的同时，使用第二挖机+回转式搅拌头组装的浅层搅拌设备进行搅拌，单个区块搅拌0.5～1h，至粘土块基本打散，开始泵送C药剂溶液，浅层搅拌设备继续搅拌1.0～1.5h，至充分搅拌均匀。每个区块原位搅拌完成，记录C药剂、F、N1、N2药剂的实际用量(L)。搅拌完毕四周用警戒带标识。步骤六：表层固化完成浅层搅拌作业4～8h后，第一挖机清洗挖斗后进行表层固化施工，固化深度范围为0～1.5m，固化材料采用普通硅酸盐防尘水泥+粉状膨润土，表层固化硅酸盐防尘水泥投加量为5％～10％(土壤湿重)，粉状膨润土投本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种污染土壤及地下水双液浅层搅拌原位化学氧化修复方法，其特征在于，步骤一、场地平整、分区及测量放线土壤/地下水地块进行场地平整，精细化分区后测量放线定位，各搅拌分区依次编号；步骤二、表层破碎筛分、设置围堰用第一挖机破碎筛分修复区域的表层混凝土地面或建筑物基础，清理筛分表层后，在搅拌分区四周构筑围堰；步骤三、浅层搅拌机械设备组装及调试第二挖机连接杆与回转式搅拌头连接，构成第二挖机+回转式搅拌头的浅层搅拌成套设备，通过液压马达驱动，回转式搅拌头在垂直方向做回转式运动。步骤四、双液药剂配置a)一号配药站的配置要求：即氧化剂溶液配置系统，选35％浓度的工业级双氧水，作为入场修复药剂；b)二号配药站的配置要求：即催化剂+缓释剂+pH调节剂溶液配置系统，由工业级硫酸亚铁、食品级柠檬酸钠及柠檬酸溶配成混合溶液，配置浓度为20％～40％，工业级硫酸亚铁、食品级柠檬酸钠及柠檬酸的质量比为1∶1.5～2.5∶0.2～0.8。步骤五、双液药剂投加及浅层搅拌作业氧化剂的投加比参数根据主要目标污染物的初始代表性浓度与C药剂的反应摩尔比、土壤氧化剂需求量进行理论计算，并结合现场前期小试、中试经验进行调整和优化以确定C药剂单个施工区块的用量，单个施工区块F、N1、N2药剂的用量根据化学反应理论计算及后期监测地下水酸碱缓冲情况调整；第一挖机对所施工区块破碎及设置围堰后，通过泵送投加F、N1、N2药剂溶液的同时，使用第二挖机+回转式搅拌头组装的浅层搅拌设备进行搅拌，单个区块搅拌0.5～1.0h，至粘土块基本打散，开始泵送C药剂溶液，浅层搅拌设备继续搅拌1.0～1.5h，至充分搅拌均匀；步骤六、表层固化完成浅层搅拌作业4～8h后，第一挖机清洗挖斗后进行表层固化施工，固化深度为1～1.5m，固化材料采用硅酸盐防尘水泥+粉状膨润土；步骤七、下一分区浅层搅拌施工重复步骤二～步骤六，完成下一分区的浅层搅拌施工，直至整个地块的浅层搅拌修复施工完；步骤八、药剂反应及监测土壤及地下水中修复药剂充分反应需1～2周，1～2周后地面达到采样强度要求，在已完成一轮搅拌修复区域内采用Geoprobe钻机设立若干口径为2英寸PVC材质的地下水监测井，其筛管位于浅层地下水中，定期监测地下水中的pH参数；步骤九、自检及验收完成修复药剂投加待药剂与土壤及地下水充分反应后，在已完成一轮搅拌修复区域内布设土样采样点，采取土壤及地下水样品，实验室检测污染物浓度的参数，以检验原位浅层修复效果；本步骤的作用在于指导药剂投加参数的优化设计，作为是否进行二轮或多轮搅拌修复的依据。...

【技术特征摘要】
1.一种污染土壤及地下水双液浅层搅拌原位化学氧化修复方法，其特征在于，步骤一、场地平整、分区及测量放线土壤/地下水地块进行场地平整，精细化分区后测量放线定位，各搅拌分区依次编号；步骤二、表层破碎筛分、设置围堰用第一挖机破碎筛分修复区域的表层混凝土地面或建筑物基础，清理筛分表层后，在搅拌分区四周构筑围堰；步骤三、浅层搅拌机械设备组装及调试第二挖机连接杆与回转式搅拌头连接，构成第二挖机+回转式搅拌头的浅层搅拌成套设备，通过液压马达驱动，回转式搅拌头在垂直方向做回转式运动。步骤四、双液药剂配置a)一号配药站的配置要求：即氧化剂溶液配置系统，选35％浓度的工业级双氧水，作为入场修复药剂；b)二号配药站的配置要求：即催化剂+缓释剂+pH调节剂溶液配置系统，由工业级硫酸亚铁、食品级柠檬酸钠及柠檬酸溶配成混合溶液，配置浓度为20％～40％，工业级硫酸亚铁、食品级柠檬酸钠及柠檬酸的质量比为1∶1.5～2.5∶0.2～0.8。步骤五、双液药剂投加及浅层搅拌作业氧化剂的投加比参数根据主要目标污染物的初始代表性浓度与C药剂的反应摩尔比、土壤氧化剂需求量进行理论计算，并结合现场前期小试、中试经验进行调整和优化以确定C药剂单个施工区块的用量，单个施工区块F、N1、N2药剂的用量根据化学反应理论计算及后期监测地下水酸碱缓冲情况调整；第一挖机对所施工区块破碎及设置围堰后，通过泵送投加F、N1、N2药剂溶液的同时，使用第二挖机+回转式搅拌头组装的浅层搅拌设备进行搅拌，单个区块搅拌0.5～1.0h，至粘土块基本打散，开始泵送C药剂溶液，浅层搅拌设备继续搅拌1.0～1.5h，至充分搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：李书鹏，杨乐巍，刘鹏，王艳伟，张岳，崔双超，宋晓威，陈凡，尹鹏程，谢倩，
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