一種飽和土壤及地下水淺層攪拌精細(xì)化分區(qū)原位修復(fù)方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種飽和土壤及地下水淺層攪拌精細(xì)化分區(qū)原位修復(fù)方法，屬于土壤及地下水原位修復(fù)方法技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明專利技術(shù)的方法主要包括以下步驟：土壤/地下水地塊按濃度精細(xì)化分區(qū)，分為標(biāo)準(zhǔn)分區(qū)(優(yōu)選5m×5m)和非標(biāo)準(zhǔn)分區(qū)；根據(jù)污染程度分別確定輕度、重度標(biāo)準(zhǔn)分區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)單元網(wǎng)格每延米主、副修復(fù)藥劑的注藥量參數(shù)；根據(jù)可注性參數(shù)判斷設(shè)計藥劑投加比是否超過一次攪拌施工投加能力；確定淺層攪拌施工次數(shù)及周期。本發(fā)明專利技術(shù)適用于淺層土壤及地下水有機及重金屬污染的修復(fù)，可解決單液體系、雙液體系的原位淺層攪拌修復(fù)工程中施工周期設(shè)計及合理安排難題，對土壤修復(fù)工程優(yōu)化設(shè)計具有指導(dǎo)意義，按濃度分區(qū)優(yōu)化設(shè)計，提高了土壤及地下水修復(fù)的經(jīng)濟性。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種飽和土壤及地下水淺層攪拌精細(xì)化分區(qū)原位修復(fù)方法
本專利技術(shù)涉及一種飽和土壤及地下水淺層攪拌精細(xì)化分區(qū)原位修復(fù)方法，屬于土壤及地下水原位修復(fù)方法

技術(shù)介紹
土壤及地下水中的揮發(fā)性/半揮發(fā)性的有機污染、重金屬污染是我國工業(yè)污染場地的主要污染形式。淺層污染土壤及地下水的有機污染普遍存在，異位修復(fù)技術(shù)由于開挖和運輸容易造成二次污染，因此，原位修復(fù)技術(shù)逐步得到重視，并成為研究的熱點。原位化學(xué)氧化(InSituChemicalOxidation，ISCO)、原位化學(xué)還原(InSituChemicalReduction，ISCR)、原位微生物修復(fù)工程技術(shù)目前國內(nèi)逐步應(yīng)用于土壤及地下水修復(fù)工程。基于反應(yīng)條件、飽和溶解度及安全因素考慮，修復(fù)藥劑必須以稀溶液(低濃度)添加的情形，一般分為單液體系(如液堿活化過硫酸鹽的混合溶液體系，國內(nèi)已經(jīng)有大規(guī)模應(yīng)用；高錳酸鉀溶液體系，國內(nèi)中試階段)、雙液體系(代表性為芬頓試劑，雙氧水氧化劑溶液及二價鐵催化劑溶液，分別添加，國內(nèi)已有工程應(yīng)用)。其中，雙液體系由于兩種不同性質(zhì)的修復(fù)藥劑需要在地面單獨配制，同時或先后添加/注入到目標(biāo)修復(fù)層位置，雙液藥劑與污染物在地下原位混合和反應(yīng)，以達到良好修復(fù)效果的同時保證安全。尤其是飽和層的藥劑添加次數(shù)、攪拌或注射施工次數(shù)、藥劑反應(yīng)周期、可注性問題，直接關(guān)系到修復(fù)工程的工期目標(biāo)是否達成。現(xiàn)有修復(fù)藥劑原位投加主要有兩種方式：攪拌和注入/注射，其中，原位攪拌分為淺層攪拌和深層攪拌，原位注入/注射分為：鉆頭直壓式高壓注射、建井注入、深層攪拌高壓旋噴注射以及其他巖土注漿技術(shù)等。專利號為ZL201410387735.4(申請公布號CN104174643A、申請公布日2014年12月3日)的中國專利技術(shù)專利公開了“一種有機污染土壤和地下水原位修復(fù)裝置及修復(fù)方法”、申請?zhí)枮?01410615166.4(申請公布號CN104438315A、申請公布日2015年3月25日)的“一種修復(fù)污染土壤和地下水的原位化學(xué)氧化注入裝置”的中國專利技術(shù)專利中，提到一種建井注射原位化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)，藥劑注入方式為單液體系間歇式注入。申請?zhí)枮?01610461742.3(申請公布號CN105964677A、申請公布日2016年9月28日)的“一種土壤及地下水原位化學(xué)氧化高壓注射優(yōu)化修復(fù)方法”專利技術(shù)專利申請，提到了高壓旋噴注射的可注性參數(shù)，即高壓注射條件下，因地下水流動而獲得激活孔隙體積(移動孔隙率)，為單輪注射單孔注漿量的設(shè)計提供了設(shè)計理論依據(jù)。由于淺層機械攪拌和高壓旋噴注射機理的差異，高壓旋噴注射條件下的可注性參數(shù)經(jīng)驗參數(shù)，并不適合淺層攪拌涉及地層及操作條件。申請?zhí)枮?01510156600.1(申請公布號CN104741373A、申請公布日2015年7月1日)的“一種鉻污染土壤的分層修復(fù)方法”中國專利技術(shù)專利申請，提到了一種重金屬(六價鉻)的分層修復(fù)方法，適合修復(fù)深度大且垂直深度地層剖面和污染物分布有規(guī)律的情形。同時，該專利技術(shù)提到的藥劑注射過程，并未考慮藥劑投加比受可注性限制的影響。而對于淺層污染，修復(fù)厚度較小，污染物分布主要在水平面范圍內(nèi)差異較大，因此，精細(xì)化平面分區(qū)對于污染分布差異大的地塊具有實際意義。專利號為ZL201210483696.9(申請公布號CN102999927A、申請公布日2013年3月27日)的“一種土壤污染物含量空間分布的精細(xì)分區(qū)方法”中國專利技術(shù)專利，提到一種土壤污染物濃度的空間精細(xì)分區(qū)算法，用于污染物濃度的空間精細(xì)化分區(qū)，該專利技術(shù)主要適用于土壤、生態(tài)、水文等領(lǐng)域的污染物含量分布的數(shù)字地圖制作，對于污染場地淺層攪拌施工缺乏實際指導(dǎo)意義。以上修復(fù)技術(shù)或?qū)＠夹g(shù)應(yīng)用過程需要一系列的原位修復(fù)系統(tǒng)和工藝方法，實現(xiàn)修復(fù)藥劑的投加的優(yōu)化。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是針對目前國內(nèi)污染場地淺層飽和污染土壤及地下水的有機污染或重金屬污染具有均質(zhì)性差、污染分布極不均勻等特點，應(yīng)用原位化學(xué)氧化、原位化學(xué)還原、原位微生物修復(fù)、原位固化穩(wěn)定化等修復(fù)技術(shù)的情形下，具體采用淺層攪拌工藝施工中存在以單液或雙液體系的藥劑投加的精準(zhǔn)修復(fù)和優(yōu)化設(shè)計問題以及施工次數(shù)、施工周期難以確定等難題，淺層攪拌施工次數(shù)設(shè)計不合理造成單次藥劑投加比過大引起返漿、藥劑浪費等問題。進而提供一種飽和土壤及地下水淺層攪拌精細(xì)化分區(qū)原位修復(fù)方法。本專利技術(shù)的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種飽和土壤及地下水淺層攪拌精細(xì)化分區(qū)原位修復(fù)方法，包括以下步驟：步驟一、場地平整、測量放線、表層破碎、設(shè)置圍堰土壤/地下水地塊進行場地平整后，按照精細(xì)化濃度分區(qū)要求測量放線，各攪拌分區(qū)依次編號。待攪拌區(qū)域破除表層混凝土地面或建筑物基礎(chǔ)，清理篩分表層后，在攪拌分區(qū)四周構(gòu)筑圍堰。步驟二、精細(xì)化濃度分區(qū)對要修復(fù)的土壤/地下水地塊進行網(wǎng)格化劃分，整個修復(fù)地塊網(wǎng)格化后分為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格及非標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格，并按下式計算網(wǎng)格系數(shù)ɑ，α＝Ai/A0(1)其中，Ai——網(wǎng)格化后任一單元網(wǎng)格的面積，m2；A0——標(biāo)準(zhǔn)單元網(wǎng)格面積，m2，優(yōu)選A0為25m2；ɑ——網(wǎng)格系數(shù)，任一單元網(wǎng)格面積占標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格面積的比例，取值為0＜ɑ≤1，標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格ɑ＝1，無量綱，網(wǎng)格系數(shù)的功能在于定量和控制非標(biāo)準(zhǔn)單元網(wǎng)格的藥劑用量。根據(jù)所在地塊原場地調(diào)查及補充調(diào)查數(shù)據(jù)，結(jié)合主要目標(biāo)污染的修復(fù)目標(biāo)及超標(biāo)情況，劃分污染地塊為兩級濃度分區(qū)：a)輕度污染分區(qū)：5m×5m網(wǎng)格與所在輕度修復(fù)區(qū)域面積重疊后形成標(biāo)準(zhǔn)型單元網(wǎng)格(A0)和非標(biāo)準(zhǔn)型單元網(wǎng)格(＜A0)，其中A0為標(biāo)準(zhǔn)單元網(wǎng)格面積，輕度分區(qū)總修復(fù)面積A1按下式計算，X＝A1/A0(3)其中，A1——輕度分區(qū)總修復(fù)面積，m2；n1——輕度污染分區(qū)的單元網(wǎng)格總數(shù)，個；X——輕度污染分區(qū)的等效標(biāo)準(zhǔn)單元網(wǎng)格總數(shù)，個。b)重度污染分區(qū)：5m×5m網(wǎng)格與所在重度修復(fù)區(qū)域面積重疊后形成標(biāo)準(zhǔn)型單元網(wǎng)格(A0)和非標(biāo)準(zhǔn)型單元網(wǎng)格(＜A0)，其中A0為標(biāo)準(zhǔn)單元網(wǎng)格面積，重度分區(qū)總修復(fù)面積A2按下式計算，Y＝A2/A0(5)其中，A2——重度分區(qū)總修復(fù)面積，m2；n2——重度污染分區(qū)的單元網(wǎng)格總數(shù)，個；Y——重度污染分區(qū)的等效標(biāo)準(zhǔn)單元網(wǎng)格總數(shù)，個。因此，所研究修復(fù)地塊修復(fù)面積按下式計算，n＝n1+n2(7)Z＝X+Y(8)其中，A——地塊的修復(fù)面積，m2；n——地塊的單元網(wǎng)格總數(shù)，個；Z——修復(fù)地塊的等效標(biāo)準(zhǔn)單元網(wǎng)格總數(shù)，個。步驟三、各濃度分區(qū)原位淺層攪拌的注藥參數(shù)及可注性參數(shù)確定淺層攪拌注藥參數(shù)為：(1)輕度污染分區(qū)：雙液體系：藥劑配方1，注藥量參數(shù)V1，V2；其中，V1為主要修復(fù)藥劑，如氧化劑、還原劑、微生物制劑、生物化學(xué)還原藥劑中的一種，需配置溶液或漿液方可投加土壤及地下水中，每延米標(biāo)準(zhǔn)單元網(wǎng)格藥劑溶液用量(這里單元網(wǎng)格類似鉆孔功能)，單位：L/m；V2為副修復(fù)藥劑，如活化劑/催化劑/緩釋劑、營養(yǎng)鹽等藥劑中的一種或幾種的組合，需配置溶液或漿液方可投加土壤及地下水中，每延米標(biāo)準(zhǔn)單元網(wǎng)格藥劑溶液用量(這里單元網(wǎng)格類似鉆孔功能)。單液體系：藥劑配方1，注藥量參數(shù)V1，V2＝0。(2)重度度污染分區(qū)：雙液體系：藥劑配方2，注藥量參數(shù)V3，V4；其中，V3為主要修復(fù)藥劑，如氧化劑、還原劑、微生物制劑、生物化學(xué)還原藥劑中的一種，需配置溶液或漿液方可投加土壤及地下水中，每延米標(biāo)準(zhǔn)單元網(wǎng)格藥本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種飽和土壤及地下水淺層攪拌精細(xì)化分區(qū)原位修復(fù)方法，其特征在于，步驟一、場地平整、測量放線、表層破碎、設(shè)置圍堰土壤/地下水地塊進行場地平整后，按照精細(xì)化濃度分區(qū)要求測量放線，各攪拌分區(qū)依次編號，待攪拌區(qū)域破除表層混凝土地面或建筑物基礎(chǔ)，清理篩分表層后，在攪拌分區(qū)四周構(gòu)筑圍堰；步驟二、精細(xì)化濃度分區(qū)對要修復(fù)的土壤/地下水地塊進行網(wǎng)格化劃分，整個修復(fù)地塊網(wǎng)格化后分為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格及非標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格，并按下式計算網(wǎng)格系數(shù)α，α＝A

【技術(shù)特征摘要】
1.一種飽和土壤及地下水淺層攪拌精細(xì)化分區(qū)原位修復(fù)方法，其特征在于，步驟一、場地平整、測量放線、表層破碎、設(shè)置圍堰土壤/地下水地塊進行場地平整后，按照精細(xì)化濃度分區(qū)要求測量放線，各攪拌分區(qū)依次編號，待攪拌區(qū)域破除表層混凝土地面或建筑物基礎(chǔ)，清理篩分表層后，在攪拌分區(qū)四周構(gòu)筑圍堰；步驟二、精細(xì)化濃度分區(qū)對要修復(fù)的土壤/地下水地塊進行網(wǎng)格化劃分，整個修復(fù)地塊網(wǎng)格化后分為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格及非標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格，并按下式計算網(wǎng)格系數(shù)α，α＝Ai/A0(1)其中，Ai——網(wǎng)格化后任一單元網(wǎng)格的面積，m2；A0——標(biāo)準(zhǔn)單元網(wǎng)格面積，m2；α——網(wǎng)格系數(shù)，任一單元網(wǎng)格面積占標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格面積的比例，取值為0＜α≤1，標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格α＝1，無量綱，網(wǎng)格系數(shù)的功能在于定量和控制非標(biāo)準(zhǔn)單元網(wǎng)格的藥劑用量；根據(jù)所在地塊原場地調(diào)查及補充調(diào)查數(shù)據(jù)，結(jié)合主要目標(biāo)污染的修復(fù)目標(biāo)及超標(biāo)情況，劃分污染地塊為兩級濃度分區(qū)：a)輕度污染分區(qū)：5m×5m網(wǎng)格與所在輕度修復(fù)區(qū)域面積重疊后形成標(biāo)準(zhǔn)型單元網(wǎng)格和非標(biāo)準(zhǔn)型單元網(wǎng)格，其中A0為標(biāo)準(zhǔn)單元網(wǎng)格面積，輕度分區(qū)總修復(fù)面積A1按下式計算，X＝A1/A0(3)其中，A1——輕度分區(qū)總修復(fù)面積，m2；n1——輕度污染分區(qū)的單元網(wǎng)格總數(shù)，個；X——輕度污染分區(qū)的等效標(biāo)準(zhǔn)單元網(wǎng)格總數(shù)，個；b)重度污染分區(qū)：5m×5m網(wǎng)格與所在重度修復(fù)區(qū)域面積重疊后形成標(biāo)準(zhǔn)型單元網(wǎng)格和非標(biāo)準(zhǔn)型單元網(wǎng)格，其中A0為標(biāo)準(zhǔn)單元網(wǎng)格面積，重度分區(qū)總修復(fù)面積A2按下式計算，Y＝A2/A0(5)其中，A2——重度分區(qū)總修復(fù)面積，m2；n2——重度污染分區(qū)的單元網(wǎng)格總數(shù)，個；Y——重度污染分區(qū)的等效標(biāo)準(zhǔn)單元網(wǎng)格總數(shù)，個；因此，所研究修復(fù)地塊修復(fù)面積按下式計算，n＝n1+n2(7)Z＝X+Y(8)其中，A——地塊的修復(fù)面積，m2；n——地塊的單元網(wǎng)格總數(shù)，個；Z——修復(fù)地塊的等效標(biāo)準(zhǔn)單元網(wǎng)格總數(shù)，個；步驟三、各濃度分區(qū)原位淺層攪拌的注藥參數(shù)及可注性參數(shù)確定淺層攪拌注藥參數(shù)為：(1)輕度污染分區(qū)：雙液體系：藥劑配方1，注藥量參數(shù)V1，V2；其中，V1為主要修復(fù)藥劑，需配置溶液或漿液方可投加土壤及地下水中，每延米標(biāo)準(zhǔn)單元網(wǎng)格藥劑溶液用量，單位：L/m；V2為副修復(fù)藥劑，需配置溶液或漿液方可投加土壤及地下水中，每延米標(biāo)準(zhǔn)單元網(wǎng)格藥劑溶液用量；單液體系：藥劑配方1，注藥量參數(shù)V1，V2＝0；(2)重度度污染分區(qū)：雙液體系：藥劑配方2，注藥量參數(shù)V3，V4；其中，V3為主要修復(fù)藥劑，需配置溶液或漿液方可投加土壤及地下水中，每延米標(biāo)準(zhǔn)單元網(wǎng)格藥劑溶液用量，單位：L/m；V4為副修復(fù)藥劑，需配置溶液或漿液方可投加土壤及地下水中，每延米標(biāo)準(zhǔn)單元網(wǎng)格藥劑溶液用量；單液體系：藥劑配方2，注藥量參數(shù)V3，V4＝0；藥劑配方1與V1、V2關(guān)聯(lián)，藥劑配方2與V3、V4關(guān)聯(lián)，配制綜合考慮污染分區(qū)設(shè)計單次攪拌藥劑投加比、固體藥劑最大溶解度、液體藥劑最大安全濃度、最大注藥量參數(shù)，其中最大注藥量Vmax為最關(guān)鍵參數(shù)之一；淺層攪拌最大注藥量Vmax由下式確定：Vmax＝A0*1*θ*β*1000(9)其中，Vmax——修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)單元網(wǎng)格單位厚度區(qū)塊的最大注藥量，L/m；θ——淺層總孔隙率，無量綱，一般取值0.25～0.45；β——...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊樂巍，張治華，李書鵬，張岳，張曉斌，劉鵬，宋曉威，陳凡，尹鵬程，陶鑫，韓進，
申請(專利權(quán))人：北京建工環(huán)境修復(fù)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11