一种环境功能型复合竖向阻隔墙的制作方法

本发明涉及污染物防控，具体为一种环境功能型复合竖向阻隔墙。

背景技术：

1、众所周知，随着我国工业化、城市化进程加快，环境污染问题日趋严重，土壤和地下水污染逐渐受到广泛关注。石油化工工业场地水土有机物污染问题尤为突出，呈现出有机污染物与重金属复合污染特征：重(类)金属以铅、砷污染较为严重，有机污染物以苯、苯系物和氯代烃等为主。有机污染物与重金属的复合污染，为有机污染场地污染源的控制带来了更大的挑战。当前有效的管控措施主要有低渗透竖向阻隔墙和可渗透反应墙是来进行污染源的控制。然而，因竖向阻隔墙阻隔效果并不彻底，可渗透反应墙由于介质容量有限而易失效，污染物向周边扩散的风险仍无法忽视。同时，我国传统的阻隔工程中主要使用塑性混凝土和水泥，增加了温室气体的排放，导致环境压力增大。因此，有必要寻找可持续、污染小的阻隔材料，提高阻隔的防渗性、耐久性和阻滞性，加强阻隔墙控制地下水土中污染源的性能。

2、例如，申请号为cn202010381116.x的专利申请文件公开了供一种用于地下污染阻隔的柔性连续墙及其施工方法，墙体结构包括：土-膨润土次防渗层、聚乙烯土工膜主防渗层以及用于对土-膨润土次防渗层和聚乙烯土工膜主防渗层进行固定的锚固坝。施工方法步骤如下：勘察测量确定墙体施工参数；导墙施工、沟槽开挖；铺设聚乙烯土工膜；聚乙烯土工膜固定；土和膨润土混合；混合料回填，压顶坝施工。在土-膨润土次防渗层内设置了聚乙烯土工膜主防渗层，不仅进一步增强了柔性连续墙的防渗性能，而且聚乙烯土工膜主防渗层及其与地下不透水层和压顶坝的连接结构提升了墙体的抗变形能力，增强了墙体的耐久性；施工方法简单易操作，部分施工材料可就地取材节约资源。然而该发明的防渗墙缺少对于污染物稳定化处理，而未处理的污染物会破坏土-膨润土材料中膨润土的结构，影响墙体防渗性能。本发明的复合竖向阻隔墙材料含有污染吸附剂，可吸收污染物减少对膨润土性质的影响，创新性地解决了如上问题。

3、申请号为cn202011596852.3的专利申请文件公布了及一种斜槽式防渗墙及其施工方法包括防渗墙，防渗墙包括斜槽吸附层ⅰ、斜槽吸附层ⅱ、阻隔吸附层，以及填充于斜槽吸附层ⅰ、斜槽吸附层ⅱ、阻隔吸附层之间的吸附填料，其中：斜槽吸附层ⅰ，其上缘和右缘分别沿左下角方向开设有若干斜槽，斜槽至少延伸至对角线处；斜槽吸附层ⅱ，其上缘和左缘分别沿右下角方向开设有若干斜槽，斜槽至少延伸至对角线处；阻隔吸附层，包括阻隔吸附膜以及贴服于阻隔吸附膜两侧的土工布；通过优化防渗墙的结构，利用斜槽式结构在吸附混合污染物后容易下移的特点，间隔设置斜槽开设方向不同的吸附层，有效阻绝混合污染物的流动，相对于现有技术，其防渗效果更佳。然而该防渗墙吸附剂在仅斜槽处填入，在大面积的的无吸附剂处被污染物击穿可能性极大，且墙体结构由于开槽结构存在不均匀性，强度性能不足。本发明将吸附剂均匀掺入墙体中，可避免此问题，且创新设置针对吸附不同污染物的复合阻隔墙，可解决复合污染场地的阻隔管控问题。

4、申请号为202020862530.6的专利申请文件公布了一种复合低渗透竖向阻隔反应墙，包括在地层内挖设的沟槽，沟槽的底部伸入相对不透水层，沟槽内形成有阻隔反应墙，阻隔反应墙由作为墙体主体的低渗透材料和可与污染物进行反应的反应材料制成的墙体浆料浇筑而成，阻隔反应墙与沟槽至少一侧的侧壁之间设置有土工阻隔材料层。其中低渗透材料具有防止渗透的能力，能够有效地阻断污染物与外界联系；反应材料可以将少量的进入墙体内的污染物进行吸附、反应，使得有害物质截留在墙体内部；土工阻隔材料层进一步提升整体的防渗、吸附能力，与阻隔反应墙组成复合防渗结构，以达到最大程度控制污染物扩散的目的。然而，该竖向阻隔反应墙采用水泥、砂土等传统的阻隔材料，不符合低碳环保要求，且反应墙吸附污染物种类单一，无法适用于重金属和有机物复合型污染场地。本发明，采用钢渣和电石渣替代传统的土壤粘合材料水泥，节能低碳，具有良好的环境效益，此外，阻隔墙还包含还原墙和氧化墙复合结构，可应用于氯代烃、苯系物、砷等多污染物复合场地。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了提供一种用于氯代烃、苯系物、砷等多污染物复合场地的复合竖向阻隔墙，可实现：该复合竖向阻隔墙具备良好的防渗性能；该复合竖向阻隔墙具备良好的化学相容性；该复合竖向阻隔墙可吸附稳定污染物，且分别设置还原墙和氧化墙，可有效管控复合污染物；该复合竖向阻隔墙的主体材料均属于绿色和低碳材料，且存在大宗固废材料，降低阻隔墙材料在生产过程中对于环境的污染和能耗，降低阻隔墙的工程造价。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种环境功能型复合竖向阻隔墙，具有还原墙和氧化墙的复合结构，还原墙阻隔材料包括：电石渣(碱激发剂)、钢渣(胶凝剂)、膨润土和铁粉，氧化墙阻隔材料包括：电石渣(碱激发剂)、钢渣(胶凝剂)、膨润土、高氯酸钠和富铁凹凸棒土；

5、其中，墙体阻隔材料总掺量为原位土质量的15～25％；

6、阻隔材料中电石渣激发钢渣与膨润土粉质量比为2:1；

7、电石渣与钢渣质量比为1:4～1:10；

8、还原墙掺入铁粉的质量占膨润土粉质量的2～10％；

9、氧化墙用富铁凹凸棒土代替10～50％的膨润土，掺入高氯酸钠的质量占富铁凹凸棒土与膨润土总质量的1～5％。

10、所述膨润土为钠化改性膨润土，属于高液限蒙脱石族黏土，以蒙脱石矿物为主的铝硅酸盐矿物，粒径小于200目，液限大于220％，自由膨胀率大于16ml/2g；

11、电石渣为不低于200目的粉末，cao含量≥60％；

12、钢渣选用符合yb/t 022标准规定经磁选除铁处理后粉磨的不低于200目电炉钢渣，其中sio2含量≥12％，cao含量≥30％。

13、铁粉为纳米级零价铁，平均粒径为50-70nm。

14、富铁凹凸棒土为一种以凹凸棒石为主要组分的粘土矿物，其化学组成(w/％)为：si，56～60；mgo，6～7；o，3；，6～7；，16～18；o，6～8；cao，3～5。

15、高氯酸钠是一种具有强氧化性的无机化合物，化学式为naclo4。

16、其中，钢渣中的硅、钙元素经过电石渣的碱性激发后形成活性硅、钙离子，与电石渣和钢渣中的金属离子结合，发生火山灰反应，生成胶凝产物，填充土颗粒间孔隙；膨润土遇水膨胀，减小土体间孔隙大小；还原墙中铁粉具有很强的负电性，利用瞬间吸附和还原作用，将随地下渗流迁移的氯代烃脱氯转化无毒或易生物降解的简单烃类；氧化墙中高氯酸钠可氧化苯系物，富铁凹凸棒土可降低墙体渗透系数，铁可被柠檬酸酸化为fe3+后氧化苯系物、氧化沉淀形成砷酸铁、弥补铁粉还原氯代烃导致的fe3+、fe2+攻击膨润土。

17、上述的一种环境功能型复合竖向阻隔墙，包括以下步骤：按质量比称取电石渣、钢渣、膨润土粉和对应的污染吸附剂加入干粉搅拌机中以14～38r/min的速度搅拌10～60min，制得复合竖向阻隔墙的阻隔材料。

18、上述的一种环境功能型复合竖向阻隔墙可应用于具备高阻隔管控要求的石化污染场地。土壤中砷、氯化烃、苯系物等污染超过gb14848-2018第二类用地筛选值，地下水中砷、氯化烃、苯系物等污染超过gb/t14848-2017中iv类水质指标及限值和“上海标准”第二类用地筛选值。

19、上述的一种环境功能型复合竖向阻隔墙可采用原位非开挖工艺进行施工，如多轴深层搅拌、渠式切割深层搅拌、双轮铣深层搅拌等施工方法进行。

20、(三)有益效果

21、与现有技术相比，本发明提供了a，具备以下有益效果：

22、1、本发明通过分别设置还原墙和氧化墙组成复合竖向阻隔墙，可在墙体材料中分别掺入针对污染物的稳定吸附剂，分别吸附稳定具有被还原性和被氧化性的污染物，可应用于复合污染场地的阻隔管控工程；

23、2、本发明通过复配电石渣激发钢渣对钠化改性膨润土进行改性，电石渣的碱性激发钢渣中的硅、钙元素形成活性硅、钙离子，与金属离子结合发生火山灰反应，生成胶凝物质填充土体孔隙，有效提升墙体的防渗性能和强度性能；

24、3、本发明通过在还原墙防渗阻隔材料中掺入铁粉，利用铁粉的还原性还原污染场地中随地下渗流迁移的氯代烃污染物，生成氯化铁和烷烃，有效吸附无毒稳定化污染场地中的氯代烃污染物；

25、4、本发明通过在氧化墙防渗阻隔材料中掺入高氯酸钠和富铁凹凸棒土，利用高氯酸钠和铁离子的氧化性，氧化苯系物和砷。

26、5、本发明的复合竖向阻隔墙材料中的电石渣和钢渣均属于一般工业固体废弃物，具备成本低、碳排放量低的优势，具有良好的环境经济效益；

27、6、本发明的复合竖向阻隔墙的施工工艺均采用非开挖工艺如多轴深层搅拌、渠式切割深层搅拌、双轮铣深层搅拌等，相对开挖回填工艺，具备施工工期短、对于污染场地的环境影响小的优势。