[发明专利]一种饱和土壤及地下水浅层搅拌精细化分区原位修复方法

摘要

本发明提供了一种饱和土壤及地下水浅层搅拌精细化分区原位修复方法，属于土壤及地下水原位修复方法技术领域。本发明的方法主要包括以下步骤：土壤/地下水地块按浓度精细化分区，分为标准分区(优选5m×5m)和非标准分区；根据污染程度分别确定轻度、重度标准分区的标准单元网格每延米主、副修复药剂的注药量参数；根据可注性参数判断设计药剂投加比是否超过一次搅拌施工投加能力；确定浅层搅拌施工次数及周期。本发明适用于浅层土壤及地下水有机及重金属污染的修复，可解决单液体系、双液体系的原位浅层搅拌修复工程中施工周期设计及合理安排难题，对土壤修复工程优化设计具有指导意义，按浓度分区优化设计，提高了土壤及地下水修复的经济性。

主权项

1.一种饱和土壤及地下水浅层搅拌精细化分区原位修复方法，其特征在于，步骤一、场地平整、测量放线、表层破碎、设置围堰土壤/地下水地块进行场地平整后，按照精细化浓度分区要求测量放线，各搅拌分区依次编号，待搅拌区域破除表层混凝土地面或建筑物基础，清理筛分表层后，在搅拌分区四周构筑围堰；步骤二、精细化浓度分区对要修复的土壤/地下水地块进行网格化划分，整个修复地块网格化后分为标准网格及非标准网格，并按下式计算网格系数ɑ，α＝A_i/A₀  (1)其中，A_i——网格化后任一单元网格的面积，m²；A₀——标准单元网格面积，m²；ɑ——网格系数，任一单元网格面积占标准网格面积的比例，取值为0＜ɑ≤1，标准网格ɑ＝1，无量纲，网格系数的功能在于定量和控制非标准单元网格的药剂用量；根据所在地块原场地调查及补充调查数据，结合主要目标污染的修复目标及超标情况，划分污染地块为两级浓度分区：a)轻度污染分区：5m×5m网格与所在轻度修复区域面积重叠后形成标准型单元网格和非标准型单元网格，其中A₀为标准单元网格面积，轻度分区总修复面积A₁按下式计算，X＝A₁/A₀  (3)其中，A₁——轻度分区总修复面积，m²；n1——轻度污染分区的单元网格总数，个；X——轻度污染分区的等效标准单元网格总数，个；b)重度污染分区：5m×5m网格与所在重度修复区域面积重叠后形成标准型单元网格和非标准型单元网格，其中A₀为标准单元网格面积，重度分区总修复面积A₂按下式计算，Y＝A₂/A₀  (5)其中，A₂——重度分区总修复面积，m²；n2——重度污染分区的单元网格总数，个；Y——重度污染分区的等效标准单元网格总数，个；因此，所研究修复地块修复面积按下式计算，n＝n1+n2  (7)Z＝X+Y  (8)其中，A——地块的修复面积，m²；n——地块的单元网格总数，个；Z——修复地块的等效标准单元网格总数，个；步骤三、各浓度分区原位浅层搅拌的注药参数及可注性参数确定浅层搅拌注药参数为：(1)轻度污染分区：双液体系：药剂配方1，注药量参数V₁，V₂；其中，V₁为主要修复药剂，需配置溶液或浆液方可投加土壤及地下水中，每延米标准单元网格药剂溶液用量，单位：L/m；V₂为副修复药剂，需配置溶液或浆液方可投加土壤及地下水中，每延米标准单元网格药剂溶液用量；单液体系：药剂配方1，注药量参数V₁，V₂＝0；(2)重度污染分区：双液体系：药剂配方2，注药量参数V₃，V₄；其中，V₃为主要修复药剂，需配置溶液或浆液方可投加土壤及地下水中，每延米标准单元网格药剂溶液用量，单位：L/m；V₄为副修复药剂，需配置溶液或浆液方可投加土壤及地下水中，每延米标准单元网格药剂溶液用量；单液体系：药剂配方2，注药量参数V₃，V₄＝0；药剂配方1与V₁、V₂关联，药剂配方2与V₃、V₄关联，配制综合考虑污染分区设计单次搅拌药剂投加比、固体药剂最大溶解度、液体药剂最大安全浓度、最大注药量参数，其中最大注药量V_max为最关键参数之一；浅层搅拌最大注药量V_max由下式确定：V_max＝A₀*1*θ*β*1000  (9)其中，V_max——修复标准单元网格单位厚度区块的最大注药量，L/m；θ——浅层总孔隙率，无量纲，取值0.25～0.45；β——浅层搅拌可注性参数，无量纲，当修复深度为0～1m时，β数值为1，当修复深度为1～4m时，β数值为0.15～0.30；步骤四、可注性参数判断法确定各浓度分区浅层搅拌施工次数可注性参数判断法为通过判断(V₁+V₂)或(V₃+V₄)与V_max比较，来确定单轮搅拌总注药量是否合理，具体为：a)若(V₁+V₂)或(V₃+V₄)≤V_max，则原位浅层搅拌次数N＝1，即按设计药剂投加比、配方及配比参数所确定的注药量通过1轮搅拌可完成；b)若(V₁+V₂)或(V₃+V₄)＞V_max，则原位浅层搅拌次数N≥2，即按设计药剂投加比、配方及配比参数所确定的注药量一轮搅拌已超出负荷，通过两轮及以上施工满足修复需求；由于0＜ɑ≤1，则只需比较标准单元网格区块的(V₁+V₂)或(V₃+V₄)与V_max即可；搅拌施工次数按下式计算，a)轻度分区搅拌次数：N＝(V₁+V₂)/V_maxN取整数  (10)b)重度分区搅拌次数：N＝(V₃+V₄)/V_maxN取整数  (11)步骤五、各浓度分区主修复药剂投加比参数计算a)轻度分区主修复药剂投加比参数按下式计算：C₁％＝100*(V₁*X*h*d₁％)/(1000*A₁*h*ρ)  (12)简化为，C₁％＝100*(V₁*X*d₁％)/(1000*A₁*ρ)  (13)式中，修复药剂注入浓度d₁％；土壤密度ρ，取1.6～1.8t/m³；h——修复厚度，m；V₁——轻度分区标准单元网格每延米主修复药剂的注药量，L/m；b)重度分区主修复药剂投加比参数按下式计算：C₂％＝100*(V₃*Y*h*d₂％)/(1000*A₂*h*ρ)  (14)简化为，C₂％＝100*(V₃*Y*d₂％)/(1000*A₂*ρ)  (15)式中，修复药剂注入浓度d₂％；土壤密度ρ，取1.6～1.8t/m³；h——修复厚度，m；Y——重度分区等效单元网格数量，个；V₃——重度分区标准单元网格每延米主修复药剂的注入，L/m；c)所研究整个修复地块主修复药剂综合药剂投加比参数按下式计算：步骤六、各浓度分区浅层搅拌施工(1)完成步骤二所述精细化浓度分区后，将所有施工搅拌区块统一编号，轻度分区浅层搅拌各区块编号依次为：1～n1，重度分区编号依次为：n1+1～n；(2)完成浅层搅拌机械设备组装及配药站组装后，依据投入机械搅拌日处理浅层搅拌区块作业能力，并结合单个标准网格区块修复理论用量估算当天药剂用量，做到现用现配；单个区块浅层搅拌每延米厚度药剂用量：a)标准网格：轻度(配方1，V₁，V₂)；重度(配方2，V₃，V₄)；b)非标准网格：轻度(配方1，ɑ*V₁，ɑ*V₂)；重度(配方2，ɑ*V₃，ɑ*V₄)；步骤七、表层固化→药剂反应及监测→自检及验收完成一轮或多轮浅层搅拌作业后2～4h进行固化施工，处理深度范围0～1.5m，根据所采用的修复药剂的反应周期，定期进行地下水监测，达到充分反应条件后可采集土壤及地下水样品，进行自检及验收。