一种有机污染土壤原位高压旋喷修复材料及施工方法与流程

1.本发明涉及土壤修复相关技术领域，具体为一种有机污染土壤原位高压旋喷修复材料及施工方法。


背景技术：

2.原位高压旋喷技术是处理有机污染地块常用的一种修复技术，该技术是通过专业的高压旋喷设备，将事先配置好的液态氧化剂和激活剂注射进污染土壤中，使污染土壤中的有机物与药剂混合均匀，从而使污染物降解为毒性较低的产物或者无害产物。具有无需开挖、处置周期短、成本低、修复效果好等优点。
3.现有的高压旋喷技术修复有机污染土壤，主要是向地下注入过硫酸钠和氢氧化钠混合溶液，以碱激活过硫酸钠。然而由于药剂溶液配置需要使用较多的水溶解药剂，旋喷注药结束后，土壤通常会呈现泥浆状态，往往导致地面承载力过低，并且长时间无法恢复承载力的情况，严重影响土地的开发利用。同时，旋喷注入的水溶液由于密度相对较低，切割土体时，水流的压力和速度衰减较快，喷射的主要区和终期区范围变小，使得高压旋喷的影响半径有限，修复效率相对较低。
4.因此，需要一种能增强修复后土壤承载力和扩大旋喷影响半径的修复材料及方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种有机污染土壤原位高压旋喷修复材料及施工方法，以解决修复后土壤承载力较低和影响半径小的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种有机污染土壤原位高压旋喷修复材料，土壤修复材料包括高级氧化药剂、土壤固化剂和缓凝剂；
7.土壤固化剂包括固化材料和水；高级氧化药剂包括氧化剂、激活剂和水；缓凝剂为无机缓凝剂。
8.进一步的，固化材料包括水泥、矿渣粉和磷石膏粉，水泥、矿渣粉和磷石膏粉按照2：7：1的配比混合，且以水胶比0.30-0.40配置而成。
9.进一步的，磷石膏粉为烘干状态，水泥选用通用硅酸盐水泥；通用硅酸盐水泥包含硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥等，且强度等级不低于42.5。
10.进一步的，氧化剂采用过硫酸钠，激活剂采用氢氧化钠或氢氧化钙等碱性药剂以及其它激活药剂。
11.进一步的，缓凝剂选择无机缓凝剂，包括磷酸盐、偏磷酸盐类和硼砂类等缓凝材料。
12.进一步的，还提供一种有机污染土壤原位高压旋喷修复材料及施工方法，施工方法包括：
13.s1、场地施工前进行管线排查，清除场地内杂物，然后平整、夯实，布置好施工机械、输送管路和电力线路位置，确保施工场地的“三通一平”，为后续施工提供作业条件；
14.s2、使用rtk测定旋喷注药井点的位置，并用小彩旗等做好标记，并做好标高控制标记；
15.s3、当场地内存在遗留建筑物的梁、柱等障碍物，提前使用挖掘机探出障碍位置，并使用破碎机破除或使用工程钻机进行钻孔引孔，确保旋喷钻机顺利下钻；
16.s4、将氧化剂、激活剂与水根据一定配比，配置修复药剂并采用氧化药剂配置箱1和激活药剂配置箱2进行盛放备用；
17.s5、初步判断土层性质，结合修复药剂的配水量以及土体的含水率，配置好合适稠度的土壤固化剂并采用土壤固化剂配置箱3进行盛放待用；
18.s6、根据选择的土壤固化剂的类别和用量，结合现场温度、总体的配水量等实际情况，在配置箱3中添加适合比例的缓凝剂；
19.s7、高压旋喷钻机钻杆8下沉至设计深度后，停止钻进，旋转不停，启动空气压缩机4并配合着压力表5将压力调整至设计值25mpa，控制提升速率边提升钻杆边通过钻杆喷药、高压空气和浆液切割土体，同时打开阀门7将土壤固化剂、修复药剂和水泥浆液一同注入到待修复污染土壤9内；期间还可以通过流量计6对流量进行一个监控，当前孔施工完成后，倒退至下一孔位进行施工；
20.s8、旋喷注药后的区域进行封闭养护3-5天，完成氧化剂与有机污染物反应过程，以及水泥浆的硬化过程，并在施工项目边界设置警示标志；养护完成后，对原位土壤取样检测，土壤中污染物满足修复目标值要求，且土壤在修复10天后具备了一定承载力。
21.进一步的，所述s7中的高压旋喷钻机型号为：xpl-80，且钻孔直径分75、100mm两种，最大钻孔深度为80-100m，钻机功率为20.7kw，旋喷最大辐射直径0.8-1.2m。
22.进一步的，所述s7中的高压注药泵流量为60-150l/min，底座喷浆30s后，边喷浆边旋转，提升速度为5-20cm/min。
23.进一步的，所述施工方法的施工工艺参数需根据场地实际情况及药剂的投加量进行计算选取。
24.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
25.该有机污染土壤原位高压旋喷修复材料及施工方法，对原有工艺技术进行改进，除了注入氧化剂和激活剂外，增加注入土壤固化剂，该土壤固化剂，比传统硅酸盐水泥不仅具有更好经济性，而且能够在合理时间内恢复土壤良好的承载力；加入土壤固化剂后，浆液密度更大，增加了喷射的影响半径；同时缓凝剂的加入，延长了水泥的凝结硬化时间，可以保证满足氧化剂与污染物所需的反应时间要求，并且土壤固化剂提供了碱性环境，节省激活药剂的使用量。和原有的水溶液高压旋喷相比，本工艺加入了固化剂，浆液的稠度更大，在相同的出口压力下，水流的压力和速度衰减较慢，喷射的主要区和终期区范围增加，影响半径增加。
附图说明
26.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
27.图1为本发明一种实施例的原位高压旋喷结构图；
28.图2为本发明一种实施例的有机污染土壤原位高压旋喷的施工方法图；
29.图3为本发明一种实施例的施工机械结构示意图。
30.图中：1、氧化药剂配置箱；2、激活药剂配置箱；3、土壤固化剂配置箱；4、空气压缩机；5、压力表；6、流量计；7、阀门；8、旋喷设备用钻杆；9、待修复污染土壤。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.实施例一
33.本发明提供技术方案：一种有机污染土壤原位高压旋喷修复材料及施工方法，土壤修复材料包括高级氧化药剂、土壤固化剂和缓凝剂；
34.土壤固化剂包括固化材料和水；高级氧化药剂包括氧化剂、激活剂和水；缓凝剂为无机缓凝剂。
35.本实施例中,固化材料旨在加固修复完成后土壤的承载力，同时能够保证满足氧化剂氧化污染物所需的反应时间要求。
36.具体的，固化材料包括水泥、矿渣粉和磷石膏粉，水泥、矿渣粉和磷石膏粉按照2：7：1的配比混合，且以水胶比0.30-0.40配置而成。
37.具体的，磷石膏粉为烘干状态，水泥选用通用硅酸盐水泥；通用硅酸盐水泥包含硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥等，且强度等级不低于42.5。
38.本实施例中,固化剂中的水泥为碱性材料，注入土壤后，可提供一定碱性条件，可缩减激活剂氢氧化钠或氢氧化钙的使用量。
39.具体的，氧化剂采用过硫酸钠，激活剂采用氢氧化钠或氢氧化钙。
40.具体的，缓凝剂选择无机缓凝剂，包括磷酸盐、偏磷酸盐类和硼砂类等缓凝材料。
41.本实施例中,缓凝剂选择无机缓凝剂，从而避免使用有机缓凝剂，影响到氧化剂的使用效果。
42.实施例二
43.请参阅图1-3，本发明提供技术方案：一种有机污染土壤原位高压旋喷修复材料及施工方法，施工方法包括：
44.s1、场地施工前进行管线排查，清除场地内杂物，然后平整、夯实，布置好施工机械、输送管路和电力线路位置，确保施工场地的“三通一平”，为后续施工提供作业条件；
45.s2、使用rtk测定旋喷注药井点的位置，并用小彩旗等做好标记，并做好标高控制标记；
46.s3、场地内可能存在遗留建筑物的梁、柱等障碍物，需提前使用挖掘机探出障碍位置，并使用破碎机破除或使用工程钻机进行钻孔引孔，确保旋喷钻机顺利下钻；
47.s4、将氧化剂、激活剂与水根据一定配比，配置修复药剂并采用氧化药剂配置箱1
和激活药剂配置箱2进行盛放备用；
48.s5、初步判断土层性质，结合修复药剂的配水量以及土体的含水率，配置好合适稠度的土壤固化剂并采用土壤固化剂配置箱3进行盛放待用；
49.s6、根据选择的土壤固化剂的类别和用量，结合现场温度、总体的配水量等实际情况，在配置箱3中添加适合比例的缓凝剂；
50.s7、高压旋喷钻机钻杆8下沉至设计深度后，停止钻进，旋转不停，启动空气压缩机4并配合着压力表5将压力调整至设计值25mpa，控制提升速率边提升钻杆边通过钻杆喷药、高压空气和浆液切割土体，再打开阀门7将土壤固化剂、修复药剂和水泥浆液一同注入到待修复污染土壤9内；期间还可以通过流量计6对流量进行一个监控，当前孔施工完成后，倒退至下一孔位进行施工；
51.s8、旋喷注药后的区域进行封闭养护3-5天，完成氧化剂与有机污染物反应过程，以及水泥浆的硬化过程，并在施工项目边界设置警示标志；养护完成后，对原位土壤取样检测，土壤中污染物满足修复目标值要求，且土壤在修复14天后具备了一定承载力。
52.本实施例中，空气压缩机4是将按一定比例配置好的固化剂与修复药剂同时注入污染土壤中，不增加工序，提高修复效率；s6中的修复范围根据前期收集的资料，主要为粘土地层。
53.具体的，所述s7中的高压旋喷钻机型号为：xpl-80，且钻孔直径分75、100mm两种，钻孔深度设定在6-8m，钻机功率为20.7kw，旋喷最大辐射直径0.8-1.2m。
54.具体的，所述s6中的高压注药泵流量为70l/min，底座喷浆30s后，边喷浆边旋转，提升速度为10cm/min。
55.本实施例中，空气压缩机4的型号为lv-37ga/w，总功率37kw，气压0.8-1.0mpa，产气量6m3/min；氧化药剂配置箱1、激活药剂配置箱2和土壤固化剂配置箱3均为工程塑料材质，直径1.54m，高度1.8m，容积3m3，配备搅拌电机一台，功率1.5kw。
56.最后应说明的是：上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。
57.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。