一种低渗透污染土的高压劈裂挤压掺粉助渗原位修复方法

技术领域

本发明涉及污染土修复技术领域，尤其是一种低渗透污染土的高压劈裂挤压掺粉助渗原位修复方法。

背景技术

近年来，随着我国工业化进程加快，我国土壤污染日益严重，形成了大量的污染土壤和地下水，这不仅破坏了生态环境而且直接或间接的危害着人体健康安全。因此对污染土和地下水的修复工作迫在眉睫。

污染土壤的修复按照处置场所不同，场地修复分为异位修复和原位修复两种操作方式。异位修复是将受污染的土壤或地下水从场地发生污染的原来位置挖掘或抽提出来，搬运或转移到其它场所位置进行综合治理修复，修复方法包括焚烧处理、热脱附、换土/土壤清洗、生物处理等方法；原位修复是指不移动受污染的土壤或地下水，直接在场地发生污染的位置对其进行原地修复或处理的技术，修复方法包括原位萃取、土壤气相抽提、空气喷射、生物修复等方法。

异位修复技术整体来说资金费用高、破坏土壤生态环境、在建筑物分布较多的场址难以实施、容易造成扬尘等问题。原位修复存在低渗土壤治理效果差、治理不彻底或治理过度、污染物解吸反弹，污染扩散及二次污染等问题，高压旋喷技术在一定程度上解决低渗土壤治理效果差问题。由于高压旋喷喷射只能短时间喷射化学药剂，不能持续稳定注射化学试剂，很难控制化学试剂剂量、导致治理不彻底或治理过度（治理不彻底引发污染物解吸反弹或治理过渡引发二次污染）；高压喷射把土体被切割成泥饼状，改变土体结构，导致进一步污染扩散问题，同时还引发一些新的问题，中和溶液对高压旋喷设备腐蚀性较大，不可持续。

因此，越来越多修复工程开始采用原位修复技术，当前原位修复技术发展迅猛，技术日臻成熟，取得了不俗的成绩。然而，对于低渗透污染土壤来说，原位修复技术的进展相对比较缓慢，其原因主要是由于土壤渗透系数较低，使得原位修复过程中所必需的修复药剂不易进入土层、或是在土层中运移速度过缓，阻碍了修复药剂的物质传输效果，药剂不能与污染物充分接触，致使修复效率大大降低，修复时间普遍较长，修复效果没有显著提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种低渗透污染土的高压劈裂挤压掺粉助渗原位修复方法，能够解决现有技术中低渗透污染土中和溶液难以注入到污染土体、修复土体范围小、修复周期长问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低渗透污染土的高压劈裂挤压掺粉助渗原位修复方法，所述修复方法包括如下步骤：

（1）、确认土壤的待修复区域；

（2）、根据土壤待修复区域的大小设定一个或若干个修复方格；

（3）、修复方格的四个顶角设置有注液井；

（4）、修复方格的中心设置有抽取井；

（5）、注液井处安装有注液装置，抽取井处安装有负压抽取装置，进行注液、抽取操作。

进一步地，所述步骤（3）中注液井的施工方法包括如下步骤：

（31）、高压旋喷桩纵向钻孔，当钻孔至预设位置后，高压旋喷桩将水气混合物高压射出，切削污染土体，破坏土层原状结构使之成为泥饼状结构，扩大钻孔直径形成注液重塑区域；

（32）、注液重塑区域形成后，水气混合物中注入草木灰和砂，高压旋喷桩继续高压喷射，草木灰和砂组成的填充层将注液重塑区域填充满；

（33）、注液重塑区域填充满草木灰和砂后，注液井插入注液管，注液管伸入注液重塑区域的部分开设有注液孔；

进一步地，所述步骤（4）中抽取井的施工方法包括如下步骤：

（41）、高压旋喷桩纵向钻孔，当钻孔至预设位置后，高压旋喷桩将水气混合物高压射出，切削污染土体，破坏土层原状结构使之成为泥饼状结构，扩大钻孔直径形成抽取重塑区域；

（42）、抽取重塑区域形成后，水气混合物中注入草木灰和砂，高压旋喷桩继续高压喷射，草木灰和砂组成的填充层将抽取重塑区域填充满；

（43）、抽取井插入抽取管，抽取管伸入抽取重塑区域的部分开设有抽取孔；

（44）、抽取管与填充层之间设有过滤层，过滤层包裹抽取孔设置；

（45）、在过滤层的上方设置有密封层，密封层位于抽取管外侧，密封层由过滤层上表面延伸至抽取井钻孔口。

进一步地，所述步骤（2）中若干个修复方格的设置方式采用连续设置或者间断设置。

进一步地，所述抽取井的钻探深度大于注液井钻探深度。

进一步地，所述步骤（44）中过滤层采用石英砂过滤层。

本发明的有益效果是：本发明结构简单，具有以下优点：

（1）、利用水气混合物的高压旋喷，切削弱透水层土体，形成泥饼状结构重塑污染土体，提高污染土层渗透能力，增大扩散面，与普通注浆相比，重塑土处理后扩散接触面积可扩大十多倍，化学药剂修复范围大大的增加；

（2）、水气混合物中注入草木灰和砂，在高压喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下，草木灰和砂与低渗透污染土体充分混合，改变低渗透污染土体颗粒级配，增加注液重塑区域土体的渗透性，解决了在低渗透污染土体难以注入化学药剂，化学药剂影响范围小；

（3）、注液井中插入注液管，向污染土体持续稳压注入氧化剂、还原剂、萃取化学试剂和微生物，中和、沉淀污染土体中的污染物，降低污染土毒性，与普通的高压旋喷相比，解决了高压旋喷注入化学试剂时间短的问题，也解决了化学试剂对设备的严重腐蚀问题；

（4）、抽提井中插入抽取管，负压抽取装置使得抽取管形成负压条件，抽取管负压提升重塑区域中污染物液体，并扩散影响至周边污染土层，较普通抽提井相比，重塑土形成的积水区扩大了100多倍，渗透的范围和提升能力明显提高；

（5）、抽提井实时监控修复效果，有效控制用药剂量（过少或过量），避免污染物解吸反弹、二次污染；

（6）、抽取管形成负压，使得注液井和抽取井之间存在压力差，增加了渗透范围，加快了渗透速率，提高了化学药剂与污染物反应速率；控制了化学药剂渗透范围，避免形成二次污染；

（7）、由于采用高压旋喷形成重塑区域的范围大于注液井钻孔直径和抽提井钻孔直径，以及注液井与抽提井的压力差作用下，修复面积较抽提井相比的扩大了100多倍，渗透的范围和提升力明显提高，修复成本显著下降。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的施工流程图；

图2是本发明中修复方格的示意图；

图3是注液井的剖视图；

图4是抽取井的剖视图。

图中：1.修复方格，2.注液井，3.抽取井，4.填充层，5.注液管，6.抽取管，7.过滤层，8.密封层。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-4所示的一种低渗透污染土的高压劈裂挤压掺粉助渗原位修复方法，包括如下步骤：

（1）、确认土壤的待修复区域；

（2）、根据土壤待修复区域的大小设定四个连续分布修复方格1，

（3）、修复方格1的四个顶角设置有注液井2，注液井2的施工方法包括如下步骤：

（31）、高压旋喷桩纵向钻孔，当钻孔至预设位置后，高压旋喷桩将水气混合物高压射出，切削污染土体，破坏土层原状结构使之成为泥饼状结构，扩大钻孔直径形成注液重塑区域，注液重塑区域的直径大于700mm，注液重塑区域的直径为钻孔直径的14倍以上，单个注液井2的修复面积扩大200倍以上；

（32）、注液重塑区域形成后，水气混合物中注入草木灰和砂，高压旋喷桩高压喷射，在高压喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下，草木灰和砂与低渗透污染土体充分混合，改变低渗透污染土体颗粒级配，增加注液重塑区域土体的渗透性，解决了在低渗透污染土体难以注入化学药剂，化学药剂影响范围小；高压旋喷桩继续高压喷射，草木灰和砂组成的填充层4将注液重塑区域填充满；

（33）、注液重塑区域填充满草木灰和砂后，注液井2插入直径为50mm的注液管5，注液管5末端插入填充层4，注液管5伸入填充层4的部分开设有注液孔；通过注液管5将氧化剂、还原剂、萃取化学试剂和微生物持续稳定注入污染土体；

（4）、修复方格的中心设置有抽取井3，抽取井3的钻探深度大于注液井2钻探深度，抽取井3的施工方法包括如下步骤：

（41）、高压旋喷桩纵向钻孔，钻孔直径为300mm，当钻孔至预设位置后，高压旋喷桩将水气混合物高压射出，切削污染土体，破坏土层原状结构使之成为泥饼状结构，扩大钻孔直径形成抽取重塑区域，抽取重塑区域的直径大于700mm，抽取重塑区域的直径为钻孔直径的4～5倍，单个抽取井3的修复面积扩大20倍以上；

（42）、抽取重塑区域形成后，水气混合物中注入草木灰和砂，高压旋喷桩高压喷射，在高压喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下，草木灰和砂与低渗透污染土体充分混合，改变低渗透污染土体颗粒级配，增加注液重塑区域土体的渗透性，解决了在低渗透污染土体难以注入化学药剂，化学药剂影响范围小；高压旋喷桩继续高压喷射，草木灰和砂组成的填充层4将抽取重塑区域填充满；

（43）、抽取井3插入抽取管6，抽取管6为直径150mm的PVC管，抽取管6伸入抽取重塑区域的部分开设有抽取孔，PVC管末端插入填充层4；

（44）、抽取井3钻孔口加入石英砂，石英砂填充至抽取管6与填充层4之间的间隙形成过滤层7，过滤层7包裹抽取孔设置，污染物经过过滤层7进入抽取管6，防止堵塞抽取管6的抽取孔；

（45）、抽取井3钻孔口加入膨润土，膨润土具有隔气和隔水的性能，膨润土填充至抽取管6和钻孔之间的间隙，膨润土位于过滤层7的上方，膨润土位于抽取管6外侧形成密封层8，密封层8由过滤层7上表面延伸至抽取井3钻孔口；

（5）、注液井2处安装有注液装置，注液装置与注液管5连接，抽取井3处安装有负压抽取装置，负压抽取装置与抽取管6连接，进行注液、抽取操作。

注液装置与注液管5连接，通过注液管5将氧化剂、还原剂、萃取化学试剂和微生物持续稳定注入污染土体；负压抽取装置与抽取管6连接，在膨润土的密封作用下，负压抽取装置工作，使得抽取管6形成负压条件。

注液管5注液可以持续稳定向污染土体注入化学药剂，通过实时检测抽取井3溶液，实现了实时监控修复效果，有效控制注药剂量，解决了高压旋喷难以控制化学药剂剂量，防止化学药剂使用过量，造成二次污染，也防止化学药剂使用过少，污染物解吸反弹等问题；避免了化学药剂对高压旋喷桩的腐蚀性。

注液井2和抽取井3之间存在压力差，增加了渗透范围，加快了渗透速率，提高了化学药剂与污染物反应速率；控制了化学药剂渗透范围，避免形成二次污染。

本方法采用高压旋喷高压向污染土体注入水、气，破坏直径大于为700mm污染土体原状结构，形成泥饼状结构，以便注入草木灰+砂均匀掺入污染土体，改变土体的颗粒级配，增加土体的渗透系数；采用注液管5向渗透性改善重塑土体持续稳定的注入化学药剂，使化学药剂与土体污染物充分反应时间；抽提井3采用抽取形成负压，加大注液井2与抽取井3的压力差，加快化学药剂渗透速率，增加反应速率和渗透范围，达到增加修复范围，大大缩短修复周期，还能控制化学药剂剂量、渗透路径、渗透范围，避免形成二次污染。

以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离发明的实质和范围。