一种污染土壤原位化学阻隔材料及其制备和应用制造技术

本发明专利技术属于污染土壤原位风险管控与修复技术领域，具体为一种针对重金属、有机及复合污染土壤的原位化学阻隔材料及其制备方法和针对污染土壤和地下水的协同管控与修复处置的应用。材料为按重量百分比计，50％～95％污染区域原位土壤、5％～50％粘土矿物。本发明专利技术中所提供的化学阻隔层材料兼具取材方便、功能多样、性能持久、操作便捷及应用广泛等多重优势。以场地原位清洁土壤或达到填埋处置标准的土壤作为主要基质材料，节省物料经济成本，同时阻隔材料中添加黏土矿物，显著减小阻隔混合物料的渗透系数，此外，混合物料中活性材料的施加针对污染因子进行有效控制与辅助削减，从而通过多种功能特征实现污染场地的原位风险管控与处置目标。控与处置目标。控与处置目标。

【技术实现步骤摘要】
一种污染土壤原位化学阻隔材料及其制备和应用


[0001]本专利技术属于污染土壤原位风险管控与修复
，具体涉及一种针对重金属、有机及复合污染土壤的原位化学阻隔材料及其制备方法和针对污染土壤和地下水的协同管控与修复处置的应用。

技术介绍

[0002]场地污染土壤来源于早期以及长期经营的石油化工、焦化冶炼、电子制药等行业工厂的生产作业活动。随着生态环境保护越来越得到重视，工业企业在生产过程中的环保配套措施不断完善，辅以对环境干扰相关重点行业企业的监管力度不断扩大，新发场地污染问题已得到有效控制和缩减。然而，历史遗留的污染场地问题现阶段依然存在，特别针对与大型工业企业，存在生产工艺升级换代成本高、搬迁难、已有污染问题严重的现状，极大制约了城市开发扩张与经济发展，造成土地浪费，并给周边人民群众生活带来潜在的人体健康风险，故而亟待高效、合理的进行污染处置与开发再利用。
[0003]鉴于历史遗留、污染特征、地理位置及开发规划等诸多因素，导致一些大型污染场地的治理存在体量大、处置负担重、周期长，及存在二次污染扩散等问题。特别是在全球倡导碳达峰与碳减排的背景下，如何实现低碳、经济、高效的污染场地处置，已成为当下针对大型污染场地治理的重点与核心问题之一。
[0004]现有针对污染场地处置的总体技术策略通常包含修复治理与风险管控两种模式，但实践表明，针对场地内污染土壤进行彻底的异位清除与修复成本高，周期长，且结合场地后期规划建设的经验表明，存在修复冗余的现象。因此，在保障规划建设风险达标的前提下，将修复处置与风险管控措施相结合将是有效实现处置过程碳减排、降体量、缩成本、提效率的污染场地优势处置模式。
[0005]现有的风险管控措施中，多以异位填埋与原位阻隔为主，异位填埋需要占用填埋场的空间资源与管理成本，故而原位阻隔措施更具经济优势。当下的原位阻隔措施针对污染土壤主要为通过“两布一膜”的物理防渗阻隔为主，针对地下水主要以止水帷幕与阻隔墙建设为主。但原位阻隔管控的弊端在于并未对污染因子含量起到有效的削减作用，且存在破损与污染暴露的风险，同时还一定程度制约了场地后续规划的施工建设。对此，如何在实施阻隔管控的同时进一步实现逐步的污染物浓度削减，并尽量减小与场地后期开发施工的作业矛盾，并保障长期达标的管控效果，将是污染场地综合处置效率提升的重要突破口。
[0006]据此，为满足上述针对大型污染场地的原位处置需求，本专利提供一种可施用于场地污染土壤的原位化学阻隔材料及其制备方法和应用模式，以实现场地内污染因子的高效风险管控处置与污染因子协同削减修复，并为场地后期开发施工建设减小施工难度，长期持续保障污染场地的安全利用。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的在于提供一种针对重金属、有机及复合污染土壤的原位化学阻隔材料
及其制备方法和针对污染土壤和地下水的协同管控与修复处置的应用。
[0008]为实现上述目的本专利技术采用的技术方案为：
[0009]一种污染土壤原位化学阻隔材料，材料为按重量百分比计，50％～95％污染区域原位土壤、5％～50％粘土矿物。
[0010]所述污染土壤原位化学阻隔材料中添加活性材料；其中，活性材料为重金属稳定化活性材料和/或生物刺激活性材料。
[0011]所述重金属稳定化活性材料为铁和/或锰的氧化物；所述生物刺激活性材料为营养盐剂、有机碳源及缓释氧剂；
[0012]其中，重金属稳定化活性材料占总化学阻隔层物料用量的0.5％～3％；
[0013]所述生物刺激活性材料中营养盐剂用量占总化学阻隔层材料的用量占比为0.1％～0.3％，有机碳源用量为占化学阻隔层物料总量的1％～5％，缓释氧剂用量为占化学阻隔层物料总量的1％～3％。
[0014]所述粘土矿物为蒙脱土、伊利土、海泡石、膨润土、凹凸棒土中的一种或几种；所施加的粘土矿物的用量为各类型黏土矿物占总化学阻隔层物料质量的百分比(W)，其与混合物料渗透系数(k)的关系：
[0015]k＝f(W)，W∈(W
ML
,W
LL
,W
SL
,W
MT
,W
AT
)
[0016]其中，W
ML
、W
LL
、W
SL
、W
MT
、W
AT
分别为蒙脱土、伊利土、海泡石、膨润土、凹凸棒土的掺入量占比，通过k～W的函数关系，确定达到目标渗透系数时所需掺入的一种或多种类型黏土矿物的用量占比。
[0017]所述混合物料渗透系数(k)为以阻隔层物料按原位方式进行铺设后的渗透系数k≤1
×
10
‑6～1
×
10
‑7cm/s。
[0018]所述的污染区域原位土壤为污染场地清挖出的洁净土壤或经处置后达到填埋标准的土壤。
[0019]所述达到填埋标准为处置土壤的浸出液中有机污染物含量达到《污水综合排放标准》(DB21/1627
‑
2008)及土壤中重金属含量达到《地表水质量标准》(GB3838
‑
2002)中IV类标准，即可用于化学阻隔层填料制备。
[0020]所述铁氧化物为氧化铁(Fe2O3)和/或硫酸亚铁(FeSO4)；所述锰氧化物为软锰矿(β
‑
MnO2)和/或水锰矿(Mn
3+
O(OH))；
[0021]所述营养盐剂组分构成包括：NH4NO3,15％～20％，MgSO4,20％～25％，NaCl,10％～15％，K2HPO4,5％～10％，KH2PO4,5％～10％，CaCl2,20％～45％；
[0022]所述有机碳源为工业葡萄糖和/或麸皮；
[0023]所述缓释氧剂为经聚乙烯醇包埋的过氧化钙制剂。
[0024]一种污染土壤原位化学阻隔材料的制备：
[0025]针对重金属污染土壤，污染土壤原位化学阻隔材料为原位土壤、黏土矿物和重金属稳定化活性材料混合；
[0026]针对有机污染土壤，污染土壤原位化学阻隔材料为原位土壤、黏土矿物和生物刺激活性材料混合；
[0027]针对重金属/有机物复合污染土壤，污染土壤原位化学阻隔材料为原位土壤、黏土矿物、重金属稳定化活性材料和生物刺激活性材料混合。
[0028]一种污染土壤原位化学阻隔材料的应用，所述污染土壤原位化学阻隔材料作为原位污染土壤覆盖的阻隔层实现原位污染土壤和地下水共同管控与修复的应用。
[0029]所述污染土壤原位化学阻隔材料水平和/或垂直覆盖于原位土体；当化学阻隔层处于无地下水浸泡的情况时，化学阻隔层厚度可设置为30～100cm；当铺设位置较深或地下水水位较浅，阻隔层存在地下水浸泡可能的情况时，化学阻隔层厚度可设置为60～100cm。
[0030]本专利技术所具有的优点包括：
[0031]1)本专利技术中所提供的化学阻隔层材料兼具取材方便、功能多样、性能持久、操本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种污染土壤原位化学阻隔材料，其特征在于：材料为按重量百分比计，50％～95％污染区域原位土壤、5％～50％粘土矿物。2.按权利要求1所述的污染土壤原位化学阻隔材料，其特征在于：所述污染土壤原位化学阻隔材料中添加活性材料；其中，活性材料为重金属稳定化活性材料和/或生物刺激活性材料；所述重金属稳定化活性材料为铁和/或锰的氧化物；所述生物刺激活性材料为营养盐剂、有机碳源及缓释氧剂；其中，重金属稳定化活性材料占总化学阻隔层物料用量的0.5％～3％；所述生物刺激活性材料中营养盐剂用量占总化学阻隔层材料的用量占比为0.1％～0.3％，有机碳源用量为占化学阻隔层物料总量的1％～5％，缓释氧剂用量为占化学阻隔层物料总量的1％～3％。3.按权利要求1所述的污染土壤原位化学阻隔材料，其特征在于：所述粘土矿物为蒙脱土、伊利土、海泡石、膨润土、凹凸棒土中的一种或几种；所施加的粘土矿物的用量为各类型黏土矿物占总化学阻隔层物料质量的百分比(W)，其与混合物料渗透系数(k)的关系：k＝f(W)，W∈(W
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分别为蒙脱土、伊利土、海泡石、膨润土、凹凸棒土的掺入量占比，通过k～W的函数关系，确定达到目标渗透系数时所需掺入的一种或多种类型黏土矿物的用量占比。4.按权利要求3所述的污染土壤原位化学阻隔材料，其特征在于：所述混合物料渗透系数(k)为以阻隔层物料按原位方式进行铺设后的渗透系数k≤1
×
10
‑6～1
×
10
‑7cm/s。5.按权利要求1所述的污染土壤原位化学阻隔材料，其特征在于：所述的污染区域原位土壤为污染场地清挖出的洁净土...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卅，黄殿男，吴阳，
申请(专利权)人：辽宁中博生态环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：