一种基于等离子爆破技术的污染土壤原位修复方法技术

本发明专利技术公开了一种基于等离子爆破技术的污染土壤原位修复方法。针对现有非饱和污染土渗透率低，传统方法如化学方法，不能有效处理污染物等问题，本发明专利技术基于等离子爆破技术，由于等离子爆破引起的冲击波不向特定方向偏置，产生径向裂缝网络，从而提高土壤整体的渗透性。在此基础上，结合传统的污染物原位处理方法，如注入化学清洁溶液，在压力作用下通过机械摩擦将土壤中的污染物解吸分离。本发明专利技术爆破探头位置布置灵活，可以根据现场处理污染土的范围，调整爆破能量或者爆破次数，处理周期短，操作简单，在实际工程中应用前景广阔。在实际工程中应用前景广阔。在实际工程中应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种基于等离子爆破技术的污染土壤原位修复方法


[0001]本专利技术涉及污染土壤治理
，具体为一种基于等离子爆破技术的污染土壤原位修复方法。

技术介绍

[0002]土壤油类污染通过地下水造成土壤和水污染，并通过挥发性污染物造成空气污染。为了将这种土壤恢复到原来的状态，必须投入大量的时间和资金，因此需要一种有效的处理污染土壤的技术。土壤污染修复技术分为原位修复技术和异位修复技术，原位修复技术指对未挖掘的土壤进行治理的过程，异位修复技术指对挖掘后的土壤进行修复的过程。
[0003]原位修复是首选，因为它比异位修复相对便宜，在原位修复方法中，土壤清洁是一种物理化学净化方法，通过井注入的清洗溶液既可以解吸土壤中的污染物，又可以在高压下通过机械摩擦分离污染物。该方法不需要挖掘土壤，净化时间快，可根据污染物选择不同的添加剂，用于高污染土壤的净化，其优点是能够在不干扰环境的情况下将土壤和地下水一起净化。但对于花岗岩风化土等渗透性较低的土壤，流体的渗透速率较低，净化处理效率较差，表面活性剂等清洁溶液不会移动，如果土壤渗透性低，会造成二次污染，因此，以土壤清洁为主要方法时，提高土壤的渗透性至关重要。
[0004]增加土体渗透性的方法主要有水力压裂和气动压裂。这些方法通过高压水和空气对土壤内部施加静载荷，由此产生的裂缝提高了土壤的渗透性，然而，这种静态载荷沿最小阻力表面(如裂纹表面)迅速消散，导致一种流体窜流，在特定方向形成大规模裂纹，由于净水剂仅通过流体通道渗透到土壤中，残留一些污染物，不可避免地需要额外的净化。因此，需要一种能够将净化剂在污染土壤中进行三维扩散的有效方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对现有增加土体渗透性方法的不足，提出一种基于等离子爆破技术的污染土壤原位修复方法。该方法采用等离子爆破技术，利用等离子体爆破产生的冲击波，提高土壤的渗透性和流体转移效率，通过与现有的原位修复方法相结合，可用于污染土壤的修复。
[0006]一种基于等离子爆破技术的污染土壤原位修复方法，所述方法按以下步骤进行：
[0007]1)钻孔：孔径大小略大于爆破探头大小，下钻至设计深度时停止。
[0008]2)布置爆破探头：爆破探头安装至设计深度并固定，根据所需处理的非饱和污染土范围设计所需布置探头个数，探头间距离一般为1
‑
5m，处理深度为1
‑
15米。所述非饱和污染土的污染类型为油类污染。
[0009]3)爆破：根据室内实验结果设计的爆破能量与爆破次数进行爆破，由于等离子体爆破引起的冲击波不向特定方向偏置，产生径向裂缝网络，提高了土壤的渗透性和流体转移效率。
[0010]4)注入清洁溶液：根据处理污染土类型，选择不同的添加剂配置成清洁溶液，通过
注入井注入清洁溶液，在压力作用下通过机械摩擦将土壤中的污染物解吸分离。还可通过在爆破探头端部设置一个出口，当探头固定在钻孔中时，通过所述出口注入清洁溶液，提高处理效果。注入清洁溶液时通过离心泵加压注入，所述离心泵处安装有流量计和压力表，用于测量注入的流体量。
[0011]5)检测清洁效果：在现场取已处理污染土样，检查污染土处理效果，若污染油污未处理完全，可再次进行爆破或者重新间隔钻孔后进行爆破，并再次注入清洁溶液，直至污染土壤清洁完全，取出爆破探头。
[0012]本专利技术方法的优点为：
[0013](1)在现有原位修复方法的基础上，采用等离子体爆破技术。由于等离子爆破引起的冲击波不向特定方向偏置，产生径向裂缝网络，能提高土壤的渗透性，方法简单，易于操作。
[0014](2)探头位置布置灵活，可以根据现场处理污染土的范围，调整爆破能量或者爆破次数，提高污染土壤处理效果。
[0015](3)根据污染土处理效果，可再次进行爆破或者重新间隔钻孔后进行爆破，处理周期短，在实际工程中应用前景广阔。
附图说明
[0016]图1为等离子爆破处理提高污染土渗透性原理图；
[0017]图2为室内试验装置图；
[0018]图3为室内实验不同等离子体爆炸次数和放电能量下的样品流体穿透面积比。
[0019]图4为现场单孔试验的累计注入水量。
[0020]图中：1等离子爆破设备、2爆破探头、3、注入井、4裂缝网络、5非饱和污染土、6地面线、7水位线。
具体实施方式
[0021]以下对本专利技术的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0022]如图1为等离子爆破处理提高污染土渗透性原理图。一种基于等离子爆破技术的污染土壤原位修复方法，所述方法按照以下步骤进行:
[0023]1)钻孔：钻井的孔径大小略大于爆破探头大小，下钻至设计深度时停止。
[0024]2)布置爆破探头：爆破探头2安装至钻井内设计深度并固定，根据所需处理的非饱和污染土5范围设计所需布置探头个数，探头间距离一般为1
‑
5m。
[0025]3)爆破：根据室内实验结果设计的爆破能量与爆破次数进行爆破，由于等离子体爆破引起的冲击波不向特定方向偏置，产生径向裂缝网络4，提高土壤的渗透性和流体转移效率。
[0026]4)注入清洁溶液：根据待处理非饱和污染土的污染类型，选择不同的添加剂配置成清洁溶液，如当污染类型为油类污染时，添加剂可以为无机溶液(碱、盐)、表面活性剂、化学氧化剂等。通过注入井3注入清洁溶液，在泵压力下作用下通过机械摩擦将土壤中的污染物解吸分离。
[0027]5)检测清洁效果：在现场取已处理的污染土样，检查污染土处理效果，若污染油污未处理完全，可再次进行爆破或者重新间隔钻孔进行爆破，并再次注入清洁溶液。
[0028]实施例1室内实验：
[0029]制备大柱状土壤样品用于实验室检测。如图2所示，柱框架直径为80厘米，高为80厘米，框架由一个大铁板组成，柱状土样品在5厘米高的单元中重复恒定压实过程，使土壤尽可能均匀，密度为1.8g/cm3。每个柱状土样品由外管(主体)和内管组成，内管中插入等离子爆破探头，土壤被加到60厘米的高度，内管安装在距离地面20厘米的高度，填充柱的土壤为粉砂，由砂粉混合，比例为7:3(样品A)和9:1(样品B)，制备了7个A型样品和3个B型样品，变水头渗透试验测得样品A的平均渗透率为1.21
×
10
‑
4cm/s，样品B的渗透率平均为8.30
×
10
‑
3cm/s，约为样品A的70倍。
[0030]进行等离子爆破。在爆破探头2端部有一个出口，当爆破探头2固定在钻井中时，可以通过该出口注入流体，设置一个样品A和一个样品B作为对照样品，仅用50kPa的水压力(即不进行等离子体爆破)注入油漆和水的混合物(以下简称混合物，目的是直观看到土壤渗透范围)10min。通过改变电容和充电电压，分两个阶段进行了实验室规模的等离子体爆破试验。当电容为20μF时，在放电电压为1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于等离子爆破技术的污染土壤原位修复方法，其特征在于，包括如下步骤：1)钻孔：钻井的孔径大小大于爆破探头大小，下钻至设计深度时停止；2)布置爆破探头：爆破探头安装至钻井内设计深度并固定，根据需处理的非饱和污染土范围设计所需布置的爆破探头个数；3)爆破：根据设计的爆破能量与爆破次数进行爆破；4)注入清洁溶液：根据待处理非饱和污染土的污染类型，选择相应的添加剂配置成清洁溶液，通过注入井注入清洁溶液，在压力作用下通过机械摩擦将土壤中的污染物解吸分离；5)检测清洁效果：在现场取已处理污染土样，检查污染土壤的处理效果，若未处理完全，则再次进行爆破或者重新间隔钻孔后进行爆破，并再次注入清洁溶液，直至污染土壤清洁完全，取出爆破探头。2.根据权利要求1所述的一种基于等离子爆破技...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴创周，李作勇，张世夏，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：