[发明专利]一种深层重金属污染土壤的原位修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种土壤修复工艺，具体是涉及一种深层重金属污染土壤的原位修复方法。

背景技术

重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染。主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属超标制品等人为因素所致。因人类活动导致环境中的重金属含量增加，超出正常范围，直接危害人体健康，并导致环境质量恶化。重金属污染与其他有机化合物的污染不同，不少有机化合物可以通过自然界本身物理的、化学的或生物的净化，使有害性降低或解除，而重金属具有富集性，很难在环境中降解。如果超过人体所能耐受的限度，会造成人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒甚至致癌，例如，日本发生的水俣病(汞污染)和骨痛病(镉污染)等公害病，都是由重金属污染引起的。

目前重金属污染场地的修复方法主要有掩埋、生物修复、土壤淋洗、固化稳定化以及各种集成修复技术等。固化稳定化技术是将污染物转化成稳定态，并将其固定在污染介质中，使其处于长期稳定状态，是较普遍应用于土壤重金属污染的快速控制修复方法，对同时处理多种重金属复合污染土壤具有明显的优势。该处理技术的费用比较低廉，对一些非敏感区的污染土壤可大大降低场地污染治理成本。常用的固化稳定剂有飞灰、石灰、沥青和硅酸盐水泥等，其中水泥应用最为广泛。

目前对于污染存在于5m以下或者某些历史遗留废渣场地，异位修复工程量大、处理周期长，而目前原位修复一般采用的注射法主要靠药剂自身的渗透来达到治理目的，此法受土壤性质影响较大，药剂与污染物难以混合均匀造成药剂利用效率较低。

发明内容

为解决现有重金属污染土壤特别是深层土壤的重金属处理效果差，难以原位处理等缺陷，本发明提供了一种深层重金属污染土壤的原位修复方法，该方法能有效处理深层重金属污染土壤。此外，本发明另一目的在于解决重金属处理过程的返浆量过大、二次污染风险及处理成本大的缺陷。

一种深层重金属污染土壤的原位修复方法，采用高压旋喷桩注浆法将包含有重金属修复药剂和固化剂的浆液旋喷至重金属污染土壤中，使污染土壤中的重金属固定或转化。

本发明独创性地采用高压旋喷桩注浆法来治理重金属污染的土壤，解决了重金属污染土壤治理领域技术人员一直诉求解决的较深层重金属污染土壤的治理问题。相较于现有注射法、表面喷洒等方法，本发明方法可有效处理距地表5m以下或者某些历史遗留废渣场地的重金属污染土层；且无需大范围挖掘、转运原污染土壤(异位修复工程需要转运大量重金属污染土壤)，可在污染处原位处理；此外，本发明方法处理周期短，处理过程一般不受土壤性质、环境因素等影响，浆液中的活性成分与污染物可充分混合，重金属修复药剂的利用效率高，重金属处理效果优异。

本发明中，将重金属修复药剂和固化剂制成浆液后利用高压设备使喷嘴以一定的压力把浆液喷射出去，高压射流冲击、切割重金属污染土体，从而使土体结构破坏，浆液与土体搅拌混合，即利用旋喷桩的射流切割、混合搅拌作用，将药剂喷射入重金属污染场地内部使其均匀混合，从而使浆液中的固化剂和重金属修复药剂充分和土壤中的重金属反应、固定或转化。此外，伴随注浆管的旋转和提升，重金属修复药剂与污染土体混合均匀后便在土体中形成有一定强度、相邻桩体相互咬合成一体的固结体，从而进一步将土壤中的重金属固定起来(例如固定在固结体内)，或者将其转化成化学性质不活泼的形态，阻止其在环境中迁移、扩散。

本发明方法适用于各类重金属污染土壤的治理，作为优选，所述重金属包括铅、锌、铜、镉、镍和砷中的至少一种。

所述修复药剂和固化剂采用浆液的形式加入，药剂浓度根据污染程度相应配制，固化剂加入量根据小试及中试试验结果来确定。

现有商品化的水溶性的重金属修复药剂均可应用至本发明中，不管其是水剂、粉剂或者悬浮液。例如，磷酸盐系修复剂治理铅、锌、镍效果较好，硫系修复剂治理铅、铜、镉效果较好，铁系修复剂治理砷效果较好。螯合剂类重金属捕集剂可适用于各类重金属的修复使用且可与其他修复剂配合使用。

所述固化剂包括水泥、石灰、轻烧粉、粉煤灰中的至少一种。

作为优选，所述固化剂水泥和/或轻烧粉。本发明人发现，采用水泥和/或轻烧粉作为固化剂的固化效果更好。

本发明中，所述深层重金属污染土壤的原位修复方法，浆液旋喷方式包括单管法、二重管法或三重管法。

本发明人发现，采用不同的旋喷方式并配合相应的旋喷参数及所述浆液，可有效提高重金属的处理效果和处理效率。