微生物修復污染土的方法及其修復樁的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微生物修復污染土的方法及其修復樁，將攪拌技術(shù)與微生物修復技術(shù)相結(jié)合成樁，對污染場地進行修復治理，樁體包括原位污染土和修復液。該微生物修復樁施工流程包括：a.平整場地，測量放樣；b.攪拌鉆機定位，下沉注液攪拌；c.提升注液攪拌。微生物修復樁中的修復液促進微生物生長，微生物對微生物修復樁中的污染土進行修復；同時修復液擴散到微生物修復樁周邊污染土中，促進微生物修復樁周邊污染土中微生物的生長，從而對微生物修復樁周邊污染土進行修復。本發(fā)明可應(yīng)用于低滲透性污染土的微生物修復，可解決現(xiàn)有技術(shù)修復深度淺、在低滲透率土體中氣體和營養(yǎng)物質(zhì)擴散率低的問題，極大地提高了修復效率，同時縮短了施工時間。
【專利說明】微生物修復污染土的方法及其修復粧
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于環(huán)境巖土工程【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種利用微生物技術(shù)對污染土體進行修復的微生物修復污染土的方法及其修復樁。
[0003]
【背景技術(shù)】 [0004]污染土修復按方法分為物理修復、化學修復和生物修復，按實施方式分為原位修復和異位修復。微生物修復屬于生物修復【技術(shù)領(lǐng)域】，是利用土壤中的土著微生物或向污染土中投入經(jīng)馴化的高效微生物，通過菌株的代謝活動降解土體中有機污染物或固定土體中無機污染物的過程。在適宜條件下，微生物可將有毒有害有機污染物完全降解成為無毒的副產(chǎn)品一二氧化碳、水、有機酸和甲烷。雖然微生物不能降解重金屬等無機污染物，但可用于改變重金屬價態(tài)，如將劇毒且移動性強的六價鉻轉(zhuǎn)變成毒性稍低且不易移動的三價鉻。
[0005]微生物修復具有以下優(yōu)點:1)可將有機污染物徹底降解成無毒害得副產(chǎn)品；2)施工機械設(shè)備簡單；3)可在原位或異位實施，原位修復因避免了挖運土體造成污染物的曝露而更安全，同時不會對周圍環(huán)境造成擾動；4)相對于其他修復技術(shù)，生物修復所需成本最低，僅約為傳統(tǒng)物化修復的1/3~1/5 ；5)只要含水量足夠大，生物修復技術(shù)可用于所有類型的土體，包括低滲透性土。鑒于上述優(yōu)點，微生物修復技術(shù)已被廣泛用于有機物污染土的修復中。
[0006]傳統(tǒng)微生物原位修復技術(shù)包括生物通風法、生物強化技術(shù)和生物刺激。生物通風法主要通過真空設(shè)備或結(jié)合真空設(shè)備與鼓風設(shè)備，將夾帶氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的氣體強行注入土體中，驅(qū)使空氣流過土體孔隙，促進營養(yǎng)物質(zhì)在土體中的擴散以利于內(nèi)原微生物的生長和代謝，然后將氣體抽出，同時土體中的揮發(fā)性毒物也隨之被去除。生物強化技術(shù)是向污染土中投入高效降解菌，同時提供微生物生長所需營養(yǎng)。生物刺激是通過定期向污染土中投加降解菌所需營養(yǎng)元素以及過氧化氫、氧氣等電子受體，刺激微生物生長以增加微生物的生物量，從而加速降解污染物的目的。
[0007]土體深層攪拌技術(shù)起源于二十世紀六十年代的日本和瑞典，最早應(yīng)用于巖土工程領(lǐng)域，國內(nèi)于1977年正式將此項技術(shù)應(yīng)用于巖土工程。此技術(shù)于二十世紀八十年代和九十年代分別被美國和歐洲國家擴展到環(huán)境巖土工程應(yīng)用中。土體深層攪拌法是一種原位處理技術(shù)，所需注入的材料——通常為水泥——通過配備有螺旋鉆頭和攪拌葉片的空心鉆桿被注入土體中，鉆桿牽引至不同深度，旋轉(zhuǎn)攪拌葉片將注入的材料與土體攪拌均勻。
[0008]傳統(tǒng)的生物通風法、生物強化和生物刺激均為通過鼓風機或其他設(shè)備將夾帶營養(yǎng)物質(zhì)的氣體經(jīng)注入井強行注入土體中，驅(qū)使空氣流過土體孔隙，帶動營養(yǎng)物質(zhì)在土體中擴散，從而促進微生物生長和代謝，以達污染物降解目的。這些技術(shù)存在的問題有:首先，注入井需開挖至受污染區(qū)，而開挖會產(chǎn)生棄土，尤其是受污染的棄土需經(jīng)額外處理。其次，這些技術(shù)僅適用于非飽和土體中，一般修復深度較淺，且極大受制于土體滲透性，當受污染地層位于飽和區(qū)或受污染土層滲透系數(shù)較低或粘土含量較高時，這些方法將無法實施。再次，氣體注入量不易控制，注入量過小，會導致修復不徹底；注入量過大，則可能會導致?lián)]發(fā)性污染氣體逸散到地面以上的大氣中，造成進一步的污染。此外，通過注入井強行注入夾帶營養(yǎng)物質(zhì)的空氣，會導致注入井處的營養(yǎng)物質(zhì)濃度過高，不利于微生物生長。當污染物沿豎向分布范圍較大，且濃度沿豎向變化較大時，傳統(tǒng)方法無法針對不同深度的污染濃度注入適量修復氣體。
[0009]為了擴展生物修復在滲透系數(shù)較低的土體中的有效性，增強生物修復在較深地層中的應(yīng)用，需將修復液與受污染土體充分混合，保證修復液與受污染土接觸充分，從而有效降解污染物。
[0010]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]技術(shù)問題:本發(fā)明提供一種能保證修復液與受污染土，特別是低滲透性污染土的充分混合，克服修復液在低滲透性土體中擴散率低的問題，并能將修復深度擴展到地下10-50米，削弱地下水位和復雜地層條件對施工過程的影響，提高微生物修復低滲透性深埋污染土體有效性的微生物修復污染土的方法及其修復樁。
技術(shù)方案:本發(fā)明的微生物修復污染土的方法，包括以下步驟:
1)平整場地，根據(jù)坐標 基點在場地測放出鉆孔樁位，鉆孔按梅花形布置，鉆孔為單孔樁鉆孔或多聯(lián)排樁鉆孔；
2)施做導槽，攪拌鉆機在鉆孔樁位處定位，把修復液注入攪拌鉆機鉆桿中，然后啟動攪拌鉆機下沉攪拌，鉆頭下沉至受污染土層頂面深度時，開啟液壓泵將修復液注入土體中，邊噴注邊旋轉(zhuǎn)鉆桿，當鉆頭下沉至設(shè)計標高時，鉆頭停止下沉；
3)提升鉆頭及鉆桿，同時繼續(xù)噴注修復液，直至鉆頭提升至受污染土層頂面深度時，停止噴注修復液，將鉆頭提升出地表，完成一個微生物修復樁施工；
4)微生物修復樁中的修復液促進微生物生長，微生物對修復樁中的污染土進行修復；同時修復液滲透擴散到修復樁樁間范圍內(nèi)污染土中，促進微生物生長，微生物對修復樁樁間范圍污染土進行修復。
[0012]本發(fā)明的微生物修復污染土的方法，當攪拌鉆機采用單軸攪拌鉆機，施工形成的微生物修復樁為單孔樁，鉆孔按如下方式進行梅花形布置:同一排鉆孔相鄰中心間距為X=1.1~1.5 D，兩排鉆孔縱向中心間距為Y=L 1.1~1.5 D，兩排鉆孔錯開的橫向中心間距為V = 0.55~0.75 D，其中D為鉆孔直徑。
[0013]本發(fā)明的微生物修復污染土的方法，當攪拌鉆機采用多軸攪拌鉆機，施工形成的微生物修復樁為多聯(lián)排樁，多聯(lián)排樁的鉆孔樁位按照如下方式進行梅花形布置:同一排鉆孔相鄰中心間距為X1= L+ 0.1~0.5 R，兩排鉆孔縱向中心間距為Y1= 1.Tl.5 R，兩排鉆孔錯開的橫向中心間距為V 1= L/2+0.05、.25 R，其中L為每幅多聯(lián)排樁鉆孔橫截面長度，R為每幅多聯(lián)排樁鉆孔橫截面寬度。
[0014]上述微生物修復污染土的方法中，步驟2)和3)中注入修復液的壓力為500-800kPa，修復液為微生物營養(yǎng)液或微生物營養(yǎng)液與微生物菌株的混合液。
[0015]本發(fā)明的微生物修復樁，包括梅花形布置的鉆孔，鉆孔為單孔樁或多聯(lián)排樁，鉆孔中噴注有修復液。
[0016]本發(fā)明微生物修復樁的一種優(yōu)選方案中，鉆孔為單孔樁鉆孔，鉆孔的梅花形布置形式為:同一排鉆孔相鄰中心間距為X = 1.Tl.5 D，兩排鉆孔縱向中心間距為Y =1.1~1.5 D，兩排鉆孔錯開的橫向中心間距為V = 0.55^0.75 D，其中D為鉆孔直徑。 [0017]本發(fā)明微生物修復樁的一種優(yōu)選方案中，鉆孔為多聯(lián)排樁鉆孔，鉆孔的梅花形布置形式為:同一排鉆孔相鄰中心間距為X1= L+ 0.1~0.5 R，兩排鉆孔縱向中心間距為Y1=
1.Tl.5 R，兩排鉆孔錯開的橫向中心間距為 1= L/2+0.05^0.25 R，其中L為每幅多聯(lián)排樁鉆孔橫截面長度，R為每幅多聯(lián)排樁鉆孔橫截面寬度。
[0018]上述單孔樁鉆孔的微生物修復樁，是按照上述微生物修復污染土的方法的步驟I)至步驟3)施工得到，特別是按照單孔樁方法施工得到的。
[0019]上述多聯(lián)排樁鉆孔的微生物修復樁，是按照上述微生物修復污染土的方法的步驟I)至步驟3)施工得到，特別是按照多聯(lián)排樁方法施工得到的。
[0020]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明的微生物修復污染土的方法及其修復樁，綜合微生物修復技術(shù)和土體深層攪拌技術(shù)。樁體包括原位污染土和修復液，可由樁體中修復液提供微生物生長所需養(yǎng)分，從而促進微生物生長并降解污染物，達到修復污染土的目的。同時，按梅花形布樁，樁體中修復液可滲透擴散到樁體周圍樁間范圍內(nèi)的污染土中，促進樁體周圍樁間范圍內(nèi)污染土中微生物的生長，從而修復樁體周圍樁間范圍內(nèi)的污染土。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，其優(yōu)越性體現(xiàn)在:1)攪拌成樁技術(shù)使修復液的分布不受地下水位及土體滲透性限制，對飽和區(qū)以及低滲透性土體仍然適用，且修復深度加深，根據(jù)鉆桿長度，可深達10-50米；2)不需開挖土體，不產(chǎn)生棄土，尤其不會使受污染土暴露在空氣中，防止了污染物對人體及空氣的二次污染；3)修復液以液體方式注入，單鉆孔注入量易于控制，安全性更高，避免了傳統(tǒng)方法因向土體中強行鼓入大量空氣，而造成揮發(fā)性有毒氣體逸散到地面以上；4)通過梅花形排列的微生物修復樁對污染土進行修復，不需通過注入井擴散營養(yǎng)物質(zhì)，因此修復液與土體混合更均勻，不會發(fā)生營養(yǎng)物質(zhì)濃度過高而不利于微生物生長的現(xiàn)象；4)鉆進攪拌成樁過程中，可根據(jù)不同深度污染物濃度變化靈活調(diào)整修復液的注入量，保證修復效果的同時合理節(jié)約了修復液用量，降低了修復成本；5)施工速度快，20-30分鐘可完成一個鉆孔；6)通過攪拌成樁，對周圍環(huán)境擾動小，不會造成周圍土體破壞及地下水位大幅升降。本發(fā)明簡便且易推廣，可大大提高生物修復效果，擴展生物修復在低滲透性土體中的可行性，具有廣闊應(yīng)用前景。
[0021]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明中施工工藝流程圖。
[0023]圖2為本發(fā)明中鉆孔布置的示意圖。
[0024]圖3為本發(fā)明中三聯(lián)排鉆孔布置的示意圖。
[0025]【具體實施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步詳細的描述。本發(fā)明中提及的深層地層是指地表以下埋深大于5 m的土層。
[0027]微生物修復污染土的方法及其修復樁，樁體包括原位污染土和修復液，其施工流程為:
I)平整場地，根據(jù)坐標基點在場地按如下布置方法測放出鉆孔樁位:鉆孔按梅花形布置，同一排鉆孔相鄰中心間距為X=1.1~1.5 D，兩排鉆孔縱向中心間距為Y=L 1~1.5D，兩排鉆孔錯開的橫向中心間距為V = 0.55、.75 D，其中D為鉆孔直徑。
[0028]2)施做導槽，攪拌鉆機在鉆孔樁位處定位，施工中垂直偏差控制在5%。以內(nèi)。把修復液注入攪拌鉆機鉆桿中，同時監(jiān)控、調(diào)節(jié)供液流量及壓力。然后啟動攪拌鉆機下沉攪拌，鉆頭下沉至受污染土層頂面深度時，開啟液壓泵將修復液注入土體中，邊噴注邊旋轉(zhuǎn)鉆桿，當鉆頭下沉至設(shè)計標高時，鉆頭停止下沉。樁端應(yīng)就地持續(xù)噴液攪拌10秒以上。
[0029]3)提升鉆頭及鉆桿，同時繼續(xù)噴注修復液，直至鉆頭提升至受污染土層頂面深度時，停止噴注修復液，將鉆頭提升出地表，完成一個微生物修復樁施工。將攪拌鉆機鉆頭及鉆桿上粘附的土體清洗干凈；重復上述廣8步驟，進行下一根樁的施工。
[0030]4)微生物修復樁中的修復液促進微生物生長，微生物對修復樁中的污染土進行修復；同時修復液滲透擴散到修復樁樁間范圍內(nèi)污染土中，促進微生物生長，微生物對修復樁樁間范圍污染土進行修復。
[0031]本發(fā)明的一個優(yōu)選方案中，攪拌鉆機采用多軸攪拌鉆機，施工形成的微生物修復樁為多聯(lián)排樁，多聯(lián)排樁的鉆孔樁位按照如下布置方式確定:鉆孔按梅花形布置，同一排鉆孔相鄰中心間距為X1= L+ 0.1~0.5 R，兩排鉆孔縱向中心間距為Y1= 1.Tl.5 R，兩排鉆孔錯開的橫向中心間距為V 1= L/2+0.05、.25 R，其中L為每幅多聯(lián)排樁鉆孔橫截面長度，R為每幅多聯(lián)排樁鉆孔橫截面寬度。
[0032]本發(fā)明中，鉆孔布孔間距與土體滲透系數(shù)有關(guān)，隨滲透系數(shù)增大，樁間距宜適當增大。以步驟I)和步驟5)中確定的間距為基準，間距增加倍數(shù)如下表:
【權(quán)利要求】
1.一種微生物修復污染土的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 1)平整場地，根據(jù)坐標基點在場地測放出鉆孔樁位，鉆孔按梅花形布置，所述鉆孔為單孔樁鉆孔或多聯(lián)排樁鉆孔； 2)施做導槽，攪拌鉆機在鉆孔樁位處定位，把修復液注入攪拌鉆機鉆桿中，然后啟動攪拌鉆機下沉攪拌，鉆頭下沉至受污染土層頂面深度時，開啟液壓泵將修復液注入土體中，邊噴注邊旋轉(zhuǎn)鉆桿，當鉆頭下沉至設(shè)計標高時，鉆頭停止下沉； 3)提升鉆頭及鉆桿，同時繼續(xù)噴注修復液，直至鉆頭提升至受污染土層頂面深度時，停止噴注修復液，將鉆頭提升出地表，完成一個微生物修復樁施工； 4)微生物修復樁中的修復液促進微生物生長，微生物對修復樁中的污染土進行修復；同時修復液滲透擴散到修復樁樁間范圍內(nèi)污染土中，促進微生物生長，微生物對修復樁樁間范圍污染土進行修復。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物修復污染土的方法，其特征在于，所述攪拌鉆機采用單軸攪拌鉆機，施工形成的微生物修復樁為單孔樁，鉆孔按如下方式進行梅花形布置:同一排鉆孔相鄰中心間距為X = 1.1~1.5 D，兩排鉆孔縱向中心間距為Y = 1.1~1.5 D，兩排鉆孔錯開的橫向中心間距為V = 0.55^0.75 D，其中D為鉆孔直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物修復污染土的方法，其特征在于，所述攪拌鉆機采用多軸攪拌鉆機，施工形成的微生物修復樁為多聯(lián)排樁，所述多聯(lián)排樁的鉆孔樁位按照如下方式進行梅花形布置:同一排鉆孔相鄰中心間距為X1= L+ 0.1~0.5 R，兩排鉆孔縱向中心間距為Y1= 1.Tl.5 R，兩排鉆孔錯開的橫向中心間距為X' != L/2+0.05^0.25 R，其中L為每幅多聯(lián)排樁鉆孔橫截面長度，R為每幅多聯(lián)排樁鉆孔橫截面寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述微生物修復污染土的方法，其特征在于，所述步驟2)和3)中注入修復液的壓力為50(T800 kPa，所述修復液為微生物營養(yǎng)液或微生物營養(yǎng)液與微生物菌株的混合液。
5.一種微生物修復樁，其特征在于，該修復樁包括梅花形布置的鉆孔，所述鉆孔為單孔樁或多聯(lián)排樁，鉆孔中噴注有修復液。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種微生物修復樁，其特征在于，所述鉆孔為單孔樁鉆孔，鉆孔的梅花形布置形式為:同一排鉆孔相鄰中心間距為X = 1.Tl.5 D，兩排鉆孔縱向中心間距為Y = 1.1~1.5 D，兩排鉆孔錯開的橫向中心間距為V = 0.55~0.75 D，其中D為鉆孔直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種微生物修復樁，其特征在于，所述鉆孔為多聯(lián)排樁鉆孔，鉆孔的梅花形布置形式為:同一排鉆孔相鄰中心間距為X1= L+ 0.1T0.5 R，兩排鉆孔縱向中心間距SY1= 1.Tl.5 R，兩排鉆孔錯開的橫向中心間距為X' != L/2+0.05~0.25 R，其中L為每幅多聯(lián)排樁鉆孔橫截面長度，R為每幅多聯(lián)排樁鉆孔橫截面寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述一種微生物修復樁，其特征在于，該修復樁按照權(quán)利要求.1、2或4所述方法的步驟I)至步驟3)施工得到。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或7所述一種微生物修復樁，其特征在于，該修復樁按照權(quán)利要求.1、3或4所述方法的步驟I)至步驟3)施工得到。
【文檔編號】B09C1/10GK103624080SQ201310573202
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】杜延軍, 楊玉玲, 魏明俐 申請人:東南大學