一种高粘性土壤区域污染地下水修复方法与流程

1.本发明涉及环境工程领域，具体涉及一种高粘性土壤区域污染地下水修复方法。


背景技术：

2.目前污染地下水的修复常用的技术为抽提技术，抽提处理是借助水泵将地下水抽出，将抽出的地下水进行污染物处理后再注入地下，虽然在一定程度上可以有效降低地下水的污染程度，但是土壤中可能还残留有污染物，地下水在土壤渗透过程中又重新转移到地下水中，造成地下水在修复完成后出现反复污染的问题。
3.现有技术如公开号为cn110104892a的发明专利申请公开了一种漩涡固化地下水修复系统及其修复方法，在待修复区域设置抽水井、注水井及围栏，抽水井设置在修复区域的中心，沿修复区域外轮廓线设置多个注水井，注水井内注入无机惰性材吸附材料形成将修复区域围闭的围栏，围栏的高度至少为污染地下水覆盖度深度。向抽水井外进行大流量、大降深抽水，同步向注水井内大流量注入由抽水井抽出经过过滤装置净化的水，在修复区域形成降落漏斗，降落漏斗将污染水以及吸附固化污染物的无机惰性吸附胶凝材料引导至抽水井处进行抽出，然后抽出的污染水经过过滤装置处理再次回灌至注水井内，循环上述过程，直至污染水净化完成。该方法针对的区域为强透水层，如卵石含水层，该区域具有透水性好、渗透性强的特点，而对于高粘性土壤区域(含水层渗透系数(等效)小于5
×
10-5
cm/s)，土壤的透水性、渗透性相对较差，无法再采用该方法进行地下水修复。


技术实现要素：

4.为了实现对高粘性土壤区域污染地下水修复，本发明提供了一种高粘性土壤区域污染地下水修复方法，通过对土壤预处理，提升土壤的渗透性，实现对地下水的修复。
5.本发明的技术目的是通过以下技术方案实现的：
6.一种高粘性土壤区域污染地下水修复方法，该方法包括：
7.步骤1、地下水附近土壤取样检测，检测土壤渗透系数；
8.步骤2、根据检测结果,对于土壤渗透系数小于5
×
10-5
cm/s的区域对土壤进行预处理，预处理包括向土壤中注入土壤改良剂，将土壤改良剂注入至土壤的设计深度，设计深度低于地下水的污染深度；
9.步骤3、预处理完成后对土壤进行取样检测，再次检测土壤的渗透系数，若土壤的渗透系数≥5
×
10-5
cm/s，则进行下一步；若土壤的渗透系数小于5
×
10-5
cm/s，则返回步骤2重新进行土壤预处理；
10.步骤4、在改良后的土壤区域建设若干抽提井和若干注入井，注入井按照三角形或者六边形布置在拐角处，每个注入井围合形成的三角形或六边形的中心分别设置一个抽提井；
11.步骤5、通过抽提井将地下水抽出后进行净化处理，净化完成的地下水重新排入注入井内，直至抽提井抽出的地下水达到净化后的标准。
12.进一步地，土壤改良剂制备时，将石英砂、硅藻土、粉煤灰、生物炭、石膏中的至少一种的加水混合形成。
13.进一步地，土壤改良剂制备时，按照重量比将1份100-200目的石英砂、1份硅藻土、4份粉煤灰、3份生物炭、1份石膏和20份水混合均匀形成。
14.进一步地，将制备完成的土壤改良剂通过高压旋喷桩桩机或搭载了高压注射系统的直推式土壤取样钻机注射到土壤的设计深度。
15.进一步地，抽提井和注入井之间的距离为3-8m，抽提井的管径为60-110mm，注入井的管径为40-80mm，抽提井和注入井的深度大于地下水的污染深度。
16.进一步地，抽提井和注入井的深度大于地下水的污染深度1-2m。
17.进一步地，抽提井和注入井的内壁分别设渗水口。
18.进一步地，在步骤5中，如果地下水中的污染物为挥发性有机污染物，地下水抽提7-15d后，可开启真空抽气泵同时抽取土壤中气态污染物；当抽提井内抽提阻力上升且尚未到修复目标，通过注入井向土壤中注入水或空气。
19.相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
20.1、本发明的修复方法一方面解决了高粘性土壤区域污染地下水抽提效率低的难题，另一方面解决了典型抽提-处理修复技术的“拖尾”问题，通过本技术的修复方法可以对地下水进行修复，为修复高粘性污染土壤提供一种成本低、效果好的实用方法。
21.2、在抽水井的外围设置注水井，有利于形成水力梯度，使得污染物更快地向抽水井汇集。
22.3、通过土壤改良剂的注入，改变土壤物理性质，增加土壤的渗透性，增加土壤有机质含量，便于地下水修复的同时，为土壤中微生物的生长提供条件，借助微生物有利于实现有机污染物的降解。
附图说明
23.图1是本发明的高粘性土壤区域污染地下水修复方法流程示意图。
24.图2是本发明中注入井按照六边形分布示意图。
25.图3是本发明中注入井按照三角形分布示意图。
具体实施方式
26.下面结合具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步描述：
27.一种高粘性土壤区域污染地下水修复方法，如图1所示，该方法包括：
28.步骤1、地下水附近土壤取样检测，取样时通过环刀取样的方式采集原状土，通过渗透实验利于达西定律测定土壤渗透系数；
29.步骤2、根据检测结果,对于土壤渗透系数小于5
×
10-5
cm/s的区域对土壤进行预处理，土壤渗透系数≥5
×
10-5
cm/s的区域可进行步骤4的处理工艺；预处理包括向土壤中注入土壤改良剂，将土壤改良剂注入至土壤的设计深度，设计深度低于地下水的污染深度1m。地下水的污染深度由前期场地调查确定。
30.土壤改良剂制备时，将石英砂、硅藻土、粉煤灰、生物炭、石膏中的至少一种加水混合形成；作为优选，本实施例中的土壤改良剂制备时，按照重量比将1份100-200目的石英
砂、1份硅藻土、4份粉煤灰、3份生物炭、1份石膏和20份水混合均匀形成。
31.将制备好的土壤改良剂通过高压旋喷桩桩机或者搭载了高压注射系统的直推式土壤取样机，将土壤改良剂注射到设计深度的土层中，使得土壤改良剂分散到土壤中，改变土壤的物理性质，增加土壤孔隙度，增加土壤有机质含量。
32.以高压旋喷桩桩机注入时，以二重管法注入，注入区面积100m2，地下水污染深度为-1m
‑‑
8m。当土壤渗透系数为10-6-5
×
10-5
cm/s时，注入点为20-32口，注入土壤改良剂30-60吨。当土壤渗透系数为10-7-10-6
cm/s时，注入点为20-56口，注入土壤改良剂60-96吨。当土壤渗透系数小于10-7
cm/s时，注入点56-100口，注入土壤改良剂96-120吨。选取若干位置进行注入，确保待修复区域被注入设备影响半径完全覆盖。
33.步骤3、预处理完成后对土壤进行取样检测，再次检测土壤的渗透系数，若土壤的渗透系数≥5
×
10-5
cm/s，则进行下一步；若土壤的渗透系数小于5
×
10-5
cm/s，则返回步骤2重新进行土壤预处理；
34.步骤4、在改良后的土壤区域建设若干抽提井和若干注入井，注入井2按照六边形布置在拐角处，如图2所示；或者注入井2按照三角形布置在拐角处，如图3所示；每个注入井围合形成的三角形或六边形的中心分别设置一个抽提井1；作为优选，本实施例中注入井所在的六边形、三角形均为等边结构。如果一个抽提井配合外围的注入井所占面积可以覆盖地下水污染区域，抽提井可以为1个。
35.抽提井和注入井之间的距离为3-8m，抽提井的管径为60-110mm，注入井的管径为40-80mm，抽提井和注入井的深度大于污染深度；作为优选，抽提井和注入井的深度大于地下水的污染深度1-2m。
36.抽提井和注入井的内壁分别设有渗水口，渗水口如梅花状渗水孔或条纹状渗水槽，通过渗水口的设置可以增加抽提井和注入井的渗透效率。
37.步骤5、通过抽提井将地下水抽出后进行净化处理，净化完成的地下水重新排入注入井内，直至抽提井抽出的地下水达到净化后的标准；
38.如果地下水中的污染物为挥发性有机污染物，地下水抽提7-15d后，可开启真空抽气泵同时抽取土壤中气态污染物；当抽提井内抽提阻力上升且尚未达到修复目标，通过注入井向土壤中注入水或空气。
39.抽提井内的水抽出后，根据污染物的类型选择适宜的地面水处理工艺，如化学氧化还原工艺、生物氧化工艺等。
40.本实施例只是对本发明的进一步解释，并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性的修改，但是只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.一种高粘性土壤区域污染地下水修复方法，其特征在于，该方法包括：步骤1、地下水附近土壤取样检测，检测土壤渗透系数；步骤2、根据检测结果,对于土壤渗透系数小于5
×
10-5
cm/s的区域对土壤进行预处理，预处理包括向土壤中注入土壤改良剂，将土壤改良剂注入至土壤的设计深度，设计深度低于地下水的污染深度；步骤3、预处理完成后对土壤进行取样检测，再次检测土壤的渗透系数，若土壤的渗透系数≥5
×
10-5
cm/s，则进行下一步；若土壤的渗透系数小于5
×
10-5
cm/s，则返回步骤2重新进行土壤预处理；步骤4、在改良后的土壤区域建设若干抽提井和若干注入井，注入井按照三角形或者六边形布置在拐角处，每个注入井围合形成的三角形或六边形的中心分别设置一个抽提井；步骤5、通过抽提井将地下水抽出后进行净化处理，净化完成的地下水重新排入注入井内，直至抽提井抽出的地下水达到净化后的标准。2.根据权利要求1所述的一种高粘性土壤区域污染地下水修复方法，其特征在于，土壤改良剂制备时，将石英砂、硅藻土、粉煤灰、生物炭、石膏中的至少一种加水混合形成。3.根据权利要求2所述的一种高粘性土壤区域污染地下水修复方法，其特征在于，土壤改良剂制备时，按照重量比将1份100-200目的石英砂、1份硅藻土、4份粉煤灰、3份生物炭、1份石膏和20份水混合均匀形成。4.根据权利要求2或3所述的一种高粘性土壤区域污染地下水修复方法，其特征在于，将制备完成的土壤改良剂通过高压旋喷桩桩机或搭载了高压注射系统的直推式土壤取样钻机注射到土壤的设计深度。5.根据权利要求1所述的一种高粘性土壤区域污染地下水修复方法，其特征在于，抽提井和注入井之间的距离为3-8m，抽提井的管径为60-110mm，注入井的管径为40-80mm，抽提井和注入井的深度大于地下水的污染深度。6.根据权利要求5所述的一种高粘性土壤区域污染地下水修复方法，其特征在于，所述抽提井和注入井的深度大于地下水的污染深度1-2m。7.根据权利要求1或5所述的一种高粘性土壤区域污染地下水修复方法，其特征在于，所述抽提井和注入井的内壁分别设渗水口。8.根据权利要求1所述的一种高粘性土壤区域污染地下水修复方法，其特征在于，在所述步骤5中，如果地下水中的污染物为挥发性有机污染物，地下水抽提7-15d后，可开启真空抽气泵同时抽取土壤中气态污染物；当抽提井内抽提阻力上升且尚未达到修复目标，通过注入井向土壤中注入水或空气。

技术总结
本发明涉及一种高粘性土壤区域污染地下水修复方法，包括：步骤1、地下水附近土壤取样测定土壤渗透系数；步骤2、对于土壤渗透系数小于5


技术研发人员：衣俊 杨真惠 郦汇源 孙俐敏 纪娟兰
受保护的技术使用者：上海建工环境科技有限公司
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/10/11