本發(fā)明涉及一種污染土壤及地下水雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)方法，屬于污染土壤及地下水修復(fù)方法技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

土壤及地下水中的揮發(fā)性/半揮發(fā)性的有機(jī)污染是我國(guó)工業(yè)污染場(chǎng)地的主要污染形式之一。淺層污染土壤及地下水的有機(jī)污染普遍存在，異位修復(fù)技術(shù)由于開(kāi)挖和運(yùn)輸容易造成二次污染，因此，原位修復(fù)技術(shù)逐步受到青睞。土壤及地下水的有機(jī)污染目前主要采用物理、化學(xué)及生物或組合技術(shù)，工程修復(fù)中首要解決的問(wèn)題是如何有效地添加修復(fù)藥劑至土壤及地下水環(huán)境。攪拌和注入/注射是目前修復(fù)藥劑原位投加的主要方式。淺層污染的水文地質(zhì)條件及污染特性為：土質(zhì)以雜填土為主，污染物分布極不均勻，土層組成復(fù)雜，局部含有基礎(chǔ)、建筑垃圾及粘土夾層等。因此，注射及深層攪拌技術(shù)在治理淺層污染領(lǐng)域應(yīng)用受限。

美國(guó)環(huán)境保護(hù)署(EPA)最新的調(diào)查資料顯示，原位化學(xué)氧化(In Sim Chemical Oxidation，ISCO)技術(shù)已被成功應(yīng)用于數(shù)千個(gè)污染場(chǎng)地的修復(fù)，近年來(lái)的場(chǎng)地修復(fù)案例中，ISCO技術(shù)約占33％，并且有日益增加的趨勢(shì)，成為目前發(fā)展最迅速的土壤/地下水主導(dǎo)修復(fù)技術(shù)。國(guó)內(nèi)近年來(lái)也逐步開(kāi)展了ISCO工程實(shí)踐，該技術(shù)可同時(shí)修復(fù)土壤及地下水中的多種有機(jī)物，處理效果高。

常用的化學(xué)氧化藥劑包括芬頓試劑、高錳酸鉀、臭氧、活化的過(guò)硫酸鹽等，活化的過(guò)硫酸鹽修復(fù)周期相對(duì)較長(zhǎng)；高錳酸鉀安全性差不適合現(xiàn)場(chǎng)配置；臭氧為氣體介質(zhì)，添加受到土質(zhì)滲透性影響，應(yīng)用較少；芬頓試劑自由基具有非常強(qiáng)的氧化能力，可氧化土壤及地下水中的苯系物、硝基苯類(lèi)、石油烴等多種有機(jī)污染物，具有反應(yīng)周期短的明顯優(yōu)勢(shì)，但其土壤化學(xué)需求量(SOD)值較高，高濃度使用存在安全性隱患，需解決反應(yīng)速度及安全問(wèn)題方可應(yīng)用于修復(fù)工程。

專(zhuān)利號(hào)為US 2008/0174571A1的美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種化學(xué)氧化原位注入井修復(fù)技術(shù)，該修復(fù)系統(tǒng)通過(guò)注入井向地下注入過(guò)氧化氫、臭氧及壓縮空氣氧化修復(fù)污染土壤和地下水。專(zhuān)利號(hào)為ZL 201410387735.4(申請(qǐng)公布號(hào)CN104174643A、申請(qǐng)公布日2014年12月3日)的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了“一種有機(jī)污染土壤和地下水原位修復(fù)裝置及修復(fù)方法”，該系統(tǒng)通過(guò)PVC井注入過(guò)硫酸鹽氧化劑。注射井技術(shù)對(duì)于淺層污染土質(zhì)以雜填土為主的場(chǎng)地，存在滲漏嚴(yán)重，藥劑注射不均勻的缺陷。

專(zhuān)利號(hào)為ZL201310413766.8(申請(qǐng)公布號(hào)CN103464455A、申請(qǐng)公布日2013年12月25日)的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了“一種采用高錳酸鉀與雙氧水復(fù)配進(jìn)行有機(jī)污染土壤化學(xué)氧化修復(fù)的方法”，實(shí)際上是一種采用噴灑高錳酸鉀與雙氧水復(fù)配藥劑進(jìn)行有機(jī)污染土壤的異位化學(xué)氧化修復(fù)方法，存在缺陷為高錳酸鉀現(xiàn)場(chǎng)安全性隱患大、雙氧水未添加緩釋藥劑，自身分解率高造成較大的藥劑損耗。

專(zhuān)利號(hào)為ZL201510108244.6(申請(qǐng)公布號(hào)CN104624634A、申請(qǐng)公布日2015年5月20日)的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了“一種有機(jī)污染土壤的化學(xué)氧化修復(fù)方法”及申請(qǐng)?zhí)枮?01410831123.x(申請(qǐng)公布號(hào)CN104624629A、申請(qǐng)公布日2015年5月20日)的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了“一種采用雙向攪拌注入法修復(fù)有機(jī)物污染場(chǎng)地的方法”的專(zhuān)利技術(shù)，通過(guò)鉆桿添加氧化劑和催化劑等藥劑，實(shí)質(zhì)為深層攪拌技術(shù)，對(duì)于淺層污染土壤及地下水存在布孔密度過(guò)大、不適宜鉆頭攪拌等缺陷。申請(qǐng)?zhí)枮?01610464626.7(申請(qǐng)公布號(hào)CN105964678A、申請(qǐng)公布日2016年9月28日)的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了“土壤及地下水原位注入——高壓旋噴注射原位修復(fù)系統(tǒng)及方法”，提到了高壓旋噴注射修復(fù)工藝，適合修復(fù)深層污染，需要樁基機(jī)械作為攪拌機(jī)械，組裝相對(duì)復(fù)雜，不適于淺層土壤及地下水的修復(fù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，進(jìn)而提供一種污染土壤及地下水雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)方法。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種污染土壤及地下水雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)方法，包括以下步驟：

步驟一：場(chǎng)地平整、分區(qū)及測(cè)量放線

土壤/地下水地塊進(jìn)行場(chǎng)地平整，精細(xì)化分區(qū)后測(cè)量放線定位，各攪拌分區(qū)依次編號(hào)，便于施工中記錄藥劑投加數(shù)據(jù)。所述精細(xì)化分區(qū)的大小為5m×5m的網(wǎng)格。

步驟二：表層破碎篩分、設(shè)置圍堰

用第一挖機(jī)破碎篩分修復(fù)區(qū)域的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，防止原位攪拌過(guò)程中藥劑外流，待區(qū)塊內(nèi)部攪拌結(jié)束時(shí)，對(duì)圍堰進(jìn)行挖除攪拌處理。所述構(gòu)筑圍堰的高度為0.5～0.8m。

步驟三：淺層攪拌機(jī)械設(shè)備組裝及調(diào)試

第二挖機(jī)連接桿與回轉(zhuǎn)式攪拌頭連接，構(gòu)成第二挖機(jī)+回轉(zhuǎn)式攪拌頭的淺層攪拌成套設(shè)備，通過(guò)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，回轉(zhuǎn)式攪拌頭在垂直方向做回轉(zhuǎn)式運(yùn)動(dòng)。挖機(jī)在步驟二所設(shè)置圍堰外圍行駛，在其操作半徑范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)淺層攪拌操作。

優(yōu)選回轉(zhuǎn)式攪拌頭用于粘土為主地層的攪拌作業(yè)，滾筒式強(qiáng)力攪拌頭用于砂質(zhì)土壤為主的地層攪拌。

步驟四：雙液藥劑配置

a)一號(hào)配藥站的配置要求：即氧化劑溶液配置系統(tǒng)，選35％濃度(質(zhì)量百分比)的工業(yè)級(jí)雙氧水(過(guò)氧化氫，簡(jiǎn)稱(chēng)C藥劑)，作為入場(chǎng)修復(fù)藥劑，工業(yè)級(jí)雙氧水現(xiàn)場(chǎng)稀釋配置為安全濃度，安全濃度為10％～15％；對(duì)一號(hào)配藥站的配置過(guò)程進(jìn)行記錄，配置每罐(優(yōu)選5方)配藥罐的C藥劑(35％)用量(L)，并計(jì)算所配置5方配藥罐的C藥劑稀釋濃度(％)。

二號(hào)配藥站的配置要求：即催化劑+緩釋劑+pH調(diào)節(jié)劑溶液配置系統(tǒng)，優(yōu)選由工業(yè)級(jí)硫酸亞鐵(催化劑，簡(jiǎn)稱(chēng)F藥劑)、食品級(jí)檸檬酸鈉及檸檬酸(緩釋劑及pH調(diào)節(jié)劑，分別簡(jiǎn)稱(chēng)N1、N2藥劑)溶配成混合溶液，配置濃度上限為20％～40％，F(xiàn)∶N1∶N2的質(zhì)量比為1∶1.5～2.5∶0.2～0.8。

b)對(duì)二號(hào)配藥站的配置過(guò)程進(jìn)行記錄，配置每罐(優(yōu)選2方)配藥罐所用的F、N1、N2藥劑的實(shí)際用量(kg)，并計(jì)算所配置2方配藥罐的F、N1、N2的溶液濃度(％)。

因一號(hào)配藥站為強(qiáng)氧化劑、二號(hào)配藥站為強(qiáng)還原劑體系，現(xiàn)場(chǎng)工程施工中一號(hào)配藥站和二號(hào)配藥站設(shè)置距離要保證＞10m，以保證安全。

步驟五：雙液藥劑投加及淺層攪拌作業(yè)

氧化劑的投加比參數(shù)根據(jù)主要目標(biāo)污染物的初始代表性濃度與C藥劑(純物質(zhì))的反應(yīng)摩爾比、土壤氧化劑需求量(SOD值)進(jìn)行理論計(jì)算，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)前期小試、中試經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化以確定C藥劑單個(gè)施工區(qū)塊的用量(L)，單個(gè)施工區(qū)塊F、N1、N2藥劑的用量(L)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)理論計(jì)算及后期監(jiān)測(cè)地下水酸堿緩沖情況調(diào)整。該雙液體系SOD值為重要計(jì)算依據(jù)。飽和層氧化劑(C藥劑)綜合投加比上限為1.2％～1.5％。

如步驟二所述，第一挖機(jī)對(duì)所施工區(qū)塊破碎及設(shè)置圍堰后，通過(guò)泵送投加F、N1、N2藥劑溶液的同時(shí)，使用第二挖機(jī)+回轉(zhuǎn)式攪拌頭組裝的淺層攪拌設(shè)備進(jìn)行攪拌，單個(gè)區(qū)塊攪拌0.5～1h，至粘土塊基本打散，開(kāi)始泵送C藥劑溶液，淺層攪拌設(shè)備繼續(xù)攪拌1.0～1.5h，至充分?jǐn)嚢杈鶆颉Ｃ總€(gè)區(qū)塊原位攪拌完成，記錄C藥劑、F、N1、N2藥劑的實(shí)際用量(L)。

攪拌完畢四周用警戒帶標(biāo)識(shí)。

步驟六：表層固化

完成淺層攪拌作業(yè)4～8h后，第一挖機(jī)清洗挖斗后進(jìn)行表層固化施工，固化深度范圍為0～1.5m，固化材料采用普通硅酸鹽防塵水泥+粉狀膨潤(rùn)土，表層固化硅酸鹽防塵水泥投加量為5％～10％(土壤濕重)，粉狀膨潤(rùn)土投加量為5％～10％(土壤濕重)。

步驟七：下一分區(qū)淺層攪拌施工

重復(fù)步驟二～步驟六，完成下一分區(qū)的淺層攪拌施工，直至整個(gè)地塊的淺層攪拌修復(fù)施工完。

本發(fā)明的淺層攪拌作業(yè)能力為單套淺層攪拌設(shè)備處理土壤400～800m3，地下水100～200m2，最大修復(fù)深度不宜超過(guò)4m。

步驟八：藥劑反應(yīng)及監(jiān)測(cè)

反應(yīng)機(jī)理：氧化劑雙氧水(C藥劑)與還原藥劑硫酸亞鐵(F藥劑)的Fe2+構(gòu)成的芬頓試劑通常反應(yīng)劇烈，在地下環(huán)境中持續(xù)僅幾小時(shí)至數(shù)天。而通過(guò)由C藥劑稀釋后構(gòu)成液1，F(xiàn)藥劑、食品級(jí)的緩釋藥劑檸檬酸鈉(N1)及pH調(diào)節(jié)劑檸檬酸(N2)藥劑配置溶液構(gòu)成的液2組成雙液藥劑體系，添加到土壤及地下水中，C藥劑在F藥劑催化條件下，反應(yīng)速度降低，持續(xù)反應(yīng)時(shí)間增加至48h以上。該雙液反應(yīng)體系，產(chǎn)生羥基自由基(OH·)，其標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位E0＝+2.80V)，從而對(duì)苯系物、氯苯、苯胺、硝基苯等有機(jī)污染物有很強(qiáng)的降解能力。加入緩釋劑后可降低反應(yīng)速度，雙液系統(tǒng)采用注入低濃度氧化劑，同時(shí)解決了安全性問(wèn)題。

土壤及地下水中修復(fù)藥劑充分反應(yīng)需1～2周。1～2周后地面達(dá)到采樣強(qiáng)度要求，在已完成一輪攪拌修復(fù)區(qū)域內(nèi)采用Geoprobe鉆機(jī)設(shè)立若干口徑為2英寸PVC材質(zhì)的地下水監(jiān)測(cè)井，其篩管位于淺層地下水中，定期監(jiān)測(cè)地下水中的pH參數(shù)，后期地下水酸堿度監(jiān)測(cè)結(jié)果可作為液2投加參數(shù)優(yōu)化調(diào)整依據(jù)。

步驟九：自檢及驗(yàn)收

如步驟八所述，完成修復(fù)藥劑投加待藥劑與土壤及地下水充分反應(yīng)后，在已完成一輪攪拌修復(fù)區(qū)域內(nèi)布設(shè)土樣采樣點(diǎn)，采取土壤及地下水樣品，實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)污染物濃度的參數(shù)，以檢驗(yàn)原位淺層修復(fù)效果；本步驟的作用在于指導(dǎo)藥劑投加參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，作為是否進(jìn)行二輪或多輪攪拌修復(fù)的依據(jù)。

本發(fā)明的有益效果是：

一、本發(fā)明的方法優(yōu)越于其它如原位加熱、熱解吸或土壤淋洗等技術(shù)需要復(fù)雜設(shè)計(jì)或尾氣或廢水處理單元等。修復(fù)成本遠(yuǎn)低于原位加熱、熱解吸等技術(shù)?？勺罴训剡_(dá)到原位體系的修復(fù)效率及污染物的去除效果。

二、淺層攪拌藥劑選擇：原位化學(xué)氧化氧化劑優(yōu)選C藥劑，將雙氧水由高濃度稀釋為地下反應(yīng)最大安全濃度(或低于安全濃度)，以稀溶液形式添加至土壤及地下水中，同時(shí)添加由F、N1、N2溶配的催化劑+緩釋劑+pH調(diào)節(jié)劑溶液，控制了芬頓反應(yīng)的反應(yīng)速度和反應(yīng)條件，大大降低了過(guò)氧化氫的自然分解損耗，從而提高了氧化劑的利用率。本發(fā)明所采用的雙液藥劑體系，pH調(diào)節(jié)劑采用檸檬酸，配置藥劑優(yōu)于采用硫酸等試劑操作安全，同時(shí)，該體系反應(yīng)周期較采用堿活化過(guò)硫酸鹽(K藥劑)體系修復(fù)周期縮短，對(duì)解決修復(fù)工程工期緊張問(wèn)題具有積極意義。

三、分區(qū)施工原則、設(shè)置圍堰：精準(zhǔn)投加藥劑的同時(shí)，通過(guò)控制作業(yè)面，滿(mǎn)足淺層攪拌設(shè)備作業(yè)半徑參數(shù)的同時(shí)，有效控制和降低了二次污染。

四、回轉(zhuǎn)式淺層攪拌設(shè)備操作：可在第一挖機(jī)添加固體藥劑攪拌一遍后，采用回轉(zhuǎn)式攪拌頭設(shè)備進(jìn)行復(fù)攪，可有效解決粘土質(zhì)地層中滾筒式強(qiáng)力攪拌頭容易出現(xiàn)包死鉆頭打滑現(xiàn)場(chǎng)的問(wèn)題，有助于攪拌過(guò)程打散粘土膠結(jié)塊，保證修復(fù)藥劑與污染介質(zhì)的充分混合效果，從而保證反應(yīng)條件。同時(shí)固體藥劑直接通過(guò)挖機(jī)添加，避免了存在因鉆頭管路堵塞引發(fā)安全事故的隱患。

五、表層(淺層)固化作用：雙液淺層原位攪拌施工后，修復(fù)區(qū)塊通常呈現(xiàn)泥漿狀、地面軟化，通過(guò)添加成本較低的固化材料進(jìn)行表層的固化處理，1～2周后地面強(qiáng)度可滿(mǎn)足鉆探采樣工作需求。

六、相對(duì)于注入井技術(shù)、深層攪拌技術(shù)、高壓注射技術(shù)，均適用于深層污染修復(fù)治理，而小于4m的淺層污染不宜采用建井或注射方式操作，本發(fā)明顯示了其修復(fù)淺層土壤及地下水的優(yōu)勢(shì)，操作簡(jiǎn)便。

七、相對(duì)于深層攪拌、Geoprobe鉆頭高壓注射、高壓旋噴注射，需要鉆機(jī)設(shè)備，安裝調(diào)試相對(duì)繁瑣，且設(shè)備能耗高。本發(fā)明采用挖機(jī)+專(zhuān)業(yè)攪拌頭的攪拌設(shè)備及雙液配藥系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)藥劑溶液添加同時(shí)進(jìn)行原位攪拌，反應(yīng)周期短，可解決土壤及地下水的淺層污染問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為污染土壤及地下水雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)方法的工藝流程圖。

圖2為土壤及地下水雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)系統(tǒng)的工作原理示意圖。

圖3為回轉(zhuǎn)式攪拌頭28的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為回轉(zhuǎn)式攪拌頭的側(cè)視圖。

圖5為回轉(zhuǎn)式攪拌頭的主視圖。

圖2～圖5中的附圖標(biāo)記，1為一號(hào)配藥站、2為35％濃度C藥劑罐、3為一號(hào)閥門(mén)、4為水表、5為一號(hào)配藥罐、6為一號(hào)配藥罐清水進(jìn)水管路、7為二號(hào)閥門(mén)、8為一號(hào)防腐泵、9為三號(hào)閥門(mén)、10為一號(hào)三通、11為一號(hào)輸出管路、12為二號(hào)配藥站、13為F、N1、N2藥劑混合溶液進(jìn)藥管路、14為二號(hào)配藥罐清水進(jìn)水管路、15為二號(hào)配藥罐、16為四號(hào)閥門(mén)、17為二號(hào)防腐泵、18為五號(hào)閥門(mén)、19為二號(hào)三通、20為二號(hào)輸出管路、21為二號(hào)支架、22為鍍鋅管接頭、23為二號(hào)藥劑注入污染地塊、24為一號(hào)支架、25為一號(hào)藥劑注入污染地塊、26為第一挖機(jī)(帶鏟斗)、27為第二挖機(jī)連接桿、28為回轉(zhuǎn)式攪拌頭、29為地下水位線、30為已破碎土壤作業(yè)區(qū)域、31為未破碎土壤作業(yè)區(qū)域、32為第二挖機(jī)、33為雜填土(污染層)、34為粉質(zhì)粘土(污染層)、35為粉細(xì)砂(非污染層)、36為污染土壤及地下水與藥劑混合、41為連接桿、42為主體鋼結(jié)構(gòu)、43為主動(dòng)鏈輪、44為液壓馬達(dá)、45為張緊輪、46為齒耙、47為鏈條、48為耐磨鋼片切削頭、49為被動(dòng)鏈輪、50為攪拌方向。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例。

如圖1和圖2所示，本實(shí)施例所涉及的一種污染土壤及地下水雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)方法，包括如下步驟：

步驟一：場(chǎng)地平整、分區(qū)及測(cè)量放線

土壤/地下水地塊進(jìn)行場(chǎng)地平整，按5m×5m網(wǎng)格精細(xì)化分區(qū)后測(cè)量放線定位，各攪拌分區(qū)依次編號(hào)，分為已破碎土壤攪拌作業(yè)區(qū)域30和未破碎土壤攪拌作業(yè)區(qū)域31。

步驟二：表層破碎篩分、設(shè)置圍堰

第一挖機(jī)26用于破碎篩分修復(fù)區(qū)域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0.8m高度圍堰，防止原位攪拌過(guò)程中藥劑及泥漿外流，待區(qū)塊內(nèi)部攪拌結(jié)束時(shí)，對(duì)圍堰進(jìn)行挖除攪拌處理。

步驟三：淺層攪拌機(jī)械設(shè)備組裝及調(diào)試

第二挖機(jī)連接桿27與回轉(zhuǎn)式攪拌頭28連接，構(gòu)成第二挖機(jī)32+回轉(zhuǎn)式攪拌頭28的淺層攪拌成套設(shè)備，通過(guò)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，回轉(zhuǎn)式攪拌頭可在垂直方向做回轉(zhuǎn)式運(yùn)動(dòng)。挖機(jī)在步驟二所設(shè)置圍堰外圍行駛，在其操作半徑范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)淺層攪拌操作。

優(yōu)選回轉(zhuǎn)式攪拌頭用于粘土為主地層的攪拌作業(yè)，滾筒式強(qiáng)力攪拌頭用于砂質(zhì)土壤為主的地層攪拌。

步驟四：雙液藥劑配置

本實(shí)施例的雙液藥劑組成及配置要求如下，

a)一號(hào)配藥站藥劑溶液配置：優(yōu)選35％濃度的C藥劑(雙氧水)作為入場(chǎng)氧化劑，現(xiàn)場(chǎng)稀釋配置10％～15％的濃度，具體配置濃度及投加量主要根據(jù)所修復(fù)地塊目標(biāo)污染物濃度理論計(jì)算結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)確定；一號(hào)配藥站配置過(guò)程記錄，配置每罐(優(yōu)選5方)配藥罐的C藥劑(35％)用量(L)，并計(jì)算所配置5方配藥罐的C藥劑稀釋濃度(％)。

二號(hào)配藥站藥劑溶液配置：優(yōu)選七水硫酸亞鐵(F藥劑)、二水檬酸鈉(N1藥劑)及一水檸檬酸(N2藥劑)溶配成混合溶液，配置濃度上限為20％～40％，F(xiàn)∶N1∶N2的質(zhì)量比為1∶1.5～2.5∶0.2～0.8。

b)配置L2過(guò)程記錄配置每罐(優(yōu)選2方)配藥罐所用的F、N1、N2藥劑的實(shí)際用量(kg)，并計(jì)算所配置2方配藥罐的F、N1、N2的溶液濃度(％)。

現(xiàn)場(chǎng)工程施工中一號(hào)配藥站和二號(hào)配藥站設(shè)置安全距離＞10m。

步驟五：雙液藥劑投加及淺層攪拌作業(yè)

如步驟二所述，第一挖機(jī)26對(duì)所施工區(qū)塊破碎及設(shè)置圍堰后，通過(guò)泵送投加二號(hào)配藥站所配藥劑溶液的同時(shí)，使用第二挖機(jī)32+回轉(zhuǎn)式攪拌頭28組裝的淺層攪拌設(shè)備進(jìn)行攪拌，單個(gè)區(qū)塊攪拌0.5～1.0h，至粘土塊基本打散，開(kāi)始泵送一號(hào)配藥站所配藥劑溶液，淺層攪拌設(shè)備繼續(xù)攪拌1.0～1.5h，至充分?jǐn)嚢杈鶆?。每個(gè)區(qū)塊原位攪拌終了，記錄一號(hào)配藥站和二號(hào)配藥站實(shí)際用量(L)。

攪拌完畢四周用警戒帶標(biāo)識(shí)。

步驟六：表層固化

完成淺層攪拌作業(yè)4～8h后，第一挖機(jī)清洗挖斗后進(jìn)行表層固化施工，固化深度范圍為0～1.5m，固化材料采用普通硅酸鹽防塵水泥+粉狀膨潤(rùn)土，普通硅酸鹽防塵水泥投加量為5％～10％(土壤濕重)，粉狀膨潤(rùn)土投加量為5％～10％(土壤濕重)。

步驟七：下一分區(qū)淺層攪拌施工

重復(fù)步驟二～步驟六，完成下一分區(qū)的淺層攪拌施工，至整個(gè)地塊的淺層攪拌修復(fù)施工完，最大修復(fù)深度不宜超過(guò)4m。

步驟八：藥劑反應(yīng)及監(jiān)測(cè)

一號(hào)配藥站和二號(hào)配藥站的雙液藥劑原位攪拌過(guò)程中投加至土壤及地下水中，修復(fù)藥劑充分反應(yīng)需1～2周，同時(shí)1～2周后地面也達(dá)到采樣強(qiáng)度要求，在已完成一輪攪拌修復(fù)區(qū)域內(nèi)采用Geoprobe鉆機(jī)設(shè)立若干口徑為2英寸PVC材質(zhì)的地下水監(jiān)測(cè)井，其篩管位置位于淺層地下水中，定期監(jiān)測(cè)地下水中的pH參數(shù)。

步驟九：自檢及驗(yàn)收

如步驟八所述，完成修復(fù)藥劑投加待藥劑與土壤及地下水充分反應(yīng)后，在已完成一輪攪拌修復(fù)區(qū)域內(nèi)布設(shè)土樣采樣點(diǎn)，采取土壤及地下水樣品，實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)污染物濃度的參數(shù)，以檢驗(yàn)原位淺層修復(fù)效果；該步驟作用在于指導(dǎo)藥劑投加參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，作為是否進(jìn)行二輪或多輪攪拌修復(fù)的依據(jù)。

實(shí)施例1

本項(xiàng)目為南京某化工廠土壤及地下水修復(fù)工程，土壤修復(fù)工程量25.8萬(wàn)方，地下水修復(fù)工程量17萬(wàn)平，工期要求150天。本場(chǎng)地土壤淺層污染最大深度4m，主要分布有雜填土及粉質(zhì)粘土層，地下水埋藏淺(約1m左右)且豐富。淺層土壤/地下水中的目標(biāo)污染物為氯苯、苯、對(duì)/鄰硝基氯化苯等VOCs/SVOCs類(lèi)有機(jī)物。

為了解決原位化學(xué)氧化修復(fù)工程中的淺層污染難題，該工程中土壤修復(fù)工程量的11％、地下水修復(fù)工程量的8％采用了淺層攪拌原位化學(xué)氧化工藝，其中淺層攪拌工藝中土壤及地下水修復(fù)工程量約87％采用了本發(fā)明的雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)工藝。實(shí)踐表明，本發(fā)明可有效解決淺層土壤污染、淺層地下水輕度有機(jī)污染問(wèn)題。

工藝優(yōu)勢(shì)：

(1)修復(fù)深度范圍：適用于0～3m、0～4m、1～2m、1～3m、1～4m、2～3m、2～4m諸多淺層污染，人工回填土或原始土層非飽和及飽和區(qū)域情形，最大修復(fù)深度不宜超過(guò)4m。

(2)修復(fù)周期短：氧化劑采用C藥劑及緩釋藥劑，SOD值較高，但反應(yīng)周期較短，一輪攪拌不超過(guò)2周反應(yīng)時(shí)間，對(duì)土壤及地下水中的苯、氯苯、苯胺、氯苯、對(duì)/鄰硝基等VOCs/SVOCs具有高效性。

(3)原位淺層攪拌工藝，精細(xì)化分區(qū)及表層固化施工可有效避免二次污染。

(4)機(jī)械施工效率高：本發(fā)明的單套淺層攪拌設(shè)備處理能力：土壤修復(fù)為400～800m3，地下水修復(fù)為100～200m2，最大修復(fù)深度4m。

本實(shí)施例中，土壤及地下水雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化工藝應(yīng)用情況見(jiàn)下表。

表1土壤及地下水雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化工藝應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)

注：表中具體應(yīng)用地塊均為土壤/地下水復(fù)合污染，同時(shí)修復(fù)。

本實(shí)施例中N8、N1、N2、M1、M4地塊的土壤修復(fù)效果見(jiàn)下表。

表2雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化工藝土壤修復(fù)效果對(duì)比

注：表中具體應(yīng)用地塊均為土壤/地下水復(fù)合污染，同時(shí)修復(fù)，C藥劑投加比為0.91％～1.28％(換算為一輪施工)。

本實(shí)施例中N8、N1、N2地塊的地下水修復(fù)效果見(jiàn)下表。

表3雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化工藝地下水修復(fù)效果對(duì)比

注：表中修復(fù)地塊淺層地下水均為輕度污染。

如圖2～圖5所示，本實(shí)施例使用的一種土壤及地下水雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)系統(tǒng)，包括：一號(hào)配藥站1、二號(hào)配藥站12、二號(hào)支架21、鍍鋅管接頭22、一號(hào)支架24、第一挖機(jī)26、第二挖機(jī)連接桿27、回轉(zhuǎn)式攪拌頭28和第二挖機(jī)32；

所述一號(hào)配藥站1包括35％濃度C藥劑罐2、一號(hào)閥門(mén)3、水表4、一號(hào)配藥罐5、一號(hào)配藥罐清水進(jìn)水管路6、二號(hào)閥門(mén)7、一號(hào)防腐泵8、三號(hào)閥門(mén)9、一號(hào)三通10和一號(hào)輸出管路11，35％濃度C藥劑罐2和一號(hào)配藥罐5之間由管路相連通，管路上依次串接有一號(hào)閥門(mén)3和水表4，一號(hào)配藥罐5的上部設(shè)有一號(hào)配藥罐清水進(jìn)水管路6，二號(hào)閥門(mén)7的一端與一號(hào)配藥罐5的下部相連通，二號(hào)閥門(mén)7的另一端與一號(hào)防腐泵8的入口相連通，三號(hào)閥門(mén)9的一端與一號(hào)防腐泵8的出口相連通，三號(hào)閥門(mén)9的另一端與一號(hào)三通10的第一端相連通，一號(hào)三通10的第二端通過(guò)管路與一號(hào)配藥罐5的上部相連通，一號(hào)三通10的第三端與一號(hào)輸出管路11的一端相連通，一號(hào)輸出管路11的另一端與鍍鋅管接頭22相連通，鍍鋅管接頭22設(shè)置在一號(hào)支架24上；

所述二號(hào)配藥站12包括F、N1、N2藥劑混合溶液進(jìn)藥管路13、二號(hào)配藥罐清水進(jìn)水管路14、二號(hào)配藥罐15、四號(hào)閥門(mén)16、二號(hào)防腐泵17、五號(hào)閥門(mén)18、二號(hào)三通19和二號(hào)輸出管路20，二號(hào)配藥罐15的上部分別設(shè)有F、N1、N2藥劑混合溶液進(jìn)藥管路13和二號(hào)配藥罐清水進(jìn)水管路14，四號(hào)閥門(mén)16的一端與二號(hào)配藥罐15的下部相連通，四號(hào)閥門(mén)16的另一端與二號(hào)防腐泵17的入口相連通，五號(hào)閥門(mén)18的一端與二號(hào)防腐泵17的出口相連通，五號(hào)閥門(mén)18的另一端與二號(hào)三通19的第一端相連通，二號(hào)三通19的第二端通過(guò)管路與二號(hào)配藥罐15的上部相連通，二號(hào)三通19的第三端與二號(hào)輸出管路20的一端相連通，二號(hào)輸出管路20的另一端與鍍鋅管接頭22相連通，鍍鋅管接頭22設(shè)置在二號(hào)支架21上；

回轉(zhuǎn)式攪拌頭28與第二挖機(jī)32上的第二挖機(jī)連接桿27相連接。

所述回轉(zhuǎn)式攪拌頭28包括：連接桿41、主體鋼結(jié)構(gòu)42、主動(dòng)鏈輪43、液壓馬達(dá)44、張緊輪45、齒耙46、鏈條47、耐磨鋼片切削頭48和被動(dòng)鏈輪49，所述主體鋼結(jié)構(gòu)42的頂端固定有連接桿41，主體鋼結(jié)構(gòu)42的上端設(shè)置有主動(dòng)鏈輪43，主體鋼結(jié)構(gòu)42的下端設(shè)置有被動(dòng)鏈輪49，主動(dòng)鏈輪43和被動(dòng)鏈輪49之間由鏈條47傳動(dòng)連接，鏈條47上均布有齒耙46，齒耙46上固定有耐磨鋼片切削頭48，液壓馬達(dá)44固定在主體鋼結(jié)構(gòu)42的上部，液壓馬達(dá)44的輸出端與主動(dòng)鏈輪43傳動(dòng)連接，主體鋼結(jié)構(gòu)42上設(shè)有張緊輪45，張緊輪45與鏈條47轉(zhuǎn)動(dòng)連接，連接桿41用于與第二挖機(jī)連接桿27相連接。

所述連接桿41與第二挖機(jī)連接桿27通過(guò)鉸銷(xiāo)直接連接。

所述鏈條47上均布有6～12組齒耙46。

所述每組齒耙46上安裝有4～6個(gè)耐磨鋼片切削頭48。

所述一號(hào)配藥罐5和二號(hào)配藥罐15的有效容積均為5m3。

所述第一防腐泵8和第二防腐泵17的流量均為10～15m3/h。

所述第一防腐泵8和第二防腐泵17均為防腐真空泵或離心泵。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，這些具體實(shí)施方式都是基于本發(fā)明整體構(gòu)思下的不同實(shí)現(xiàn)方式，而且本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。

技術(shù)特征：

1.一種污染土壤及地下水雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)方法，其特征在于，

步驟一、場(chǎng)地平整、分區(qū)及測(cè)量放線

土壤/地下水地塊進(jìn)行場(chǎng)地平整，精細(xì)化分區(qū)后測(cè)量放線定位，各攪拌分區(qū)依次編號(hào)；

步驟二、表層破碎篩分、設(shè)置圍堰

用第一挖機(jī)破碎篩分修復(fù)區(qū)域的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；

步驟三、淺層攪拌機(jī)械設(shè)備組裝及調(diào)試

第二挖機(jī)連接桿與回轉(zhuǎn)式攪拌頭連接，構(gòu)成第二挖機(jī)+回轉(zhuǎn)式攪拌頭的淺層攪拌成套設(shè)備，通過(guò)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，回轉(zhuǎn)式攪拌頭在垂直方向做回轉(zhuǎn)式運(yùn)動(dòng)。

步驟四、雙液藥劑配置

a)一號(hào)配藥站的配置要求：即氧化劑溶液配置系統(tǒng)，選35％濃度的工業(yè)級(jí)雙氧水，作為入場(chǎng)修復(fù)藥劑；

b)二號(hào)配藥站的配置要求：即催化劑+緩釋劑+pH調(diào)節(jié)劑溶液配置系統(tǒng)，由工業(yè)級(jí)硫酸亞鐵、食品級(jí)檸檬酸鈉及檸檬酸溶配成混合溶液，配置濃度為20％～40％，工業(yè)級(jí)硫酸亞鐵、食品級(jí)檸檬酸鈉及檸檬酸的質(zhì)量比為1∶1.5～2.5∶0.2～0.8。

步驟五、雙液藥劑投加及淺層攪拌作業(yè)

氧化劑的投加比參數(shù)根據(jù)主要目標(biāo)污染物的初始代表性濃度與C藥劑的反應(yīng)摩爾比、土壤氧化劑需求量進(jìn)行理論計(jì)算，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)前期小試、中試經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化以確定C藥劑單個(gè)施工區(qū)塊的用量，單個(gè)施工區(qū)塊F、N1、N2藥劑的用量根據(jù)化學(xué)反應(yīng)理論計(jì)算及后期監(jiān)測(cè)地下水酸堿緩沖情況調(diào)整；

第一挖機(jī)對(duì)所施工區(qū)塊破碎及設(shè)置圍堰后，通過(guò)泵送投加F、N1、N2藥劑溶液的同時(shí)，使用第二挖機(jī)+回轉(zhuǎn)式攪拌頭組裝的淺層攪拌設(shè)備進(jìn)行攪拌，單個(gè)區(qū)塊攪拌0.5～1.0h，至粘土塊基本打散，開(kāi)始泵送C藥劑溶液，淺層攪拌設(shè)備繼續(xù)攪拌1.0～1.5h，至充分?jǐn)嚢杈鶆颍?br>
步驟六、表層固化

完成淺層攪拌作業(yè)4～8h后，第一挖機(jī)清洗挖斗后進(jìn)行表層固化施工，固化深度為1～1.5m，固化材料采用硅酸鹽防塵水泥+粉狀膨潤(rùn)土；

步驟七、下一分區(qū)淺層攪拌施工

重復(fù)步驟二～步驟六，完成下一分區(qū)的淺層攪拌施工，直至整個(gè)地塊的淺層攪拌修復(fù)施工完；

步驟八、藥劑反應(yīng)及監(jiān)測(cè)

土壤及地下水中修復(fù)藥劑充分反應(yīng)需1～2周，1～2周后地面達(dá)到采樣強(qiáng)度要求，在已完成一輪攪拌修復(fù)區(qū)域內(nèi)采用Geoprobe鉆機(jī)設(shè)立若干口徑為2英寸PVC材質(zhì)的地下水監(jiān)測(cè)井，其篩管位于淺層地下水中，定期監(jiān)測(cè)地下水中的pH參數(shù)；

步驟九、自檢及驗(yàn)收

完成修復(fù)藥劑投加待藥劑與土壤及地下水充分反應(yīng)后，在已完成一輪攪拌修復(fù)區(qū)域內(nèi)布設(shè)土樣采樣點(diǎn)，采取土壤及地下水樣品，實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)污染物濃度的參數(shù)，以檢驗(yàn)原位淺層修復(fù)效果；本步驟的作用在于指導(dǎo)藥劑投加參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，作為是否進(jìn)行二輪或多輪攪拌修復(fù)的依據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污染土壤及地下水雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)方法，其特征在于，步驟一所述精細(xì)化分區(qū)的大小為5m×5m的網(wǎng)格。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污染土壤及地下水雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)方法，其特征在于，步驟二所述構(gòu)筑圍堰的高度為0.5～0.8m。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污染土壤及地下水雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)方法，其特征在于，步驟四工業(yè)級(jí)雙氧水現(xiàn)場(chǎng)稀釋配置為安全濃度，安全濃度為10％～15％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污染土壤及地下水雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)方法，其特征在于，步驟六表層固化硅酸鹽防塵水泥投加量為土壤濕重的5％～10％，粉狀膨潤(rùn)土投加量為土壤濕重的5％～10％。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明提供了一種污染土壤及地下水雙液淺層攪拌原位化學(xué)氧化修復(fù)方法，屬于污染土壤及地下水修復(fù)方法技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的方法包括以下步驟：(1)場(chǎng)地平整、測(cè)量分區(qū)；(2)表層破碎篩分、設(shè)置圍堰；(3)組裝淺層攪拌設(shè)備及調(diào)試；(4)藥劑配置：一號(hào)配藥站配置氧化劑，二號(hào)配藥站配置催化劑+緩釋劑+pH調(diào)節(jié)劑，組成雙液配藥系統(tǒng)；(6)一號(hào)配藥站和二號(hào)配藥站所配雙液投加及淺層攪拌施工；(7)表層固化；(8)藥劑反應(yīng)及監(jiān)測(cè)；(9)自檢及驗(yàn)收。本發(fā)明采用挖機(jī)+專(zhuān)業(yè)攪拌頭的攪拌設(shè)備及雙液配藥系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)藥劑溶液添加的同時(shí)進(jìn)行原位攪拌，反應(yīng)周期短，可解決土壤及地下水的淺層污染問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：李書(shū)鵬;楊樂(lè)巍;劉鵬;王艷偉;張?jiān)?崔雙超;宋曉威;陳凡;尹鵬程;謝倩

受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京建工環(huán)境修復(fù)股份有限公司

文檔號(hào)碼：201710119093

技術(shù)研發(fā)日：2017.03.01

技術(shù)公布日：2017.06.09