一種用以修復(fù)污染土的微生物修復(fù)樁的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用以修復(fù)污染土的微生物修復(fù)樁，將攪拌技術(shù)與微生物修復(fù)技術(shù)相結(jié)合成樁，對(duì)污染場(chǎng)地進(jìn)行修復(fù)治理，樁體包括原位污染土和修復(fù)液。該微生物修復(fù)樁施工流程包括：a.平整場(chǎng)地，測(cè)量放樣；b.攪拌鉆機(jī)定位，下沉注液攪拌；c.提升注液攪拌。微生物修復(fù)樁中的修復(fù)液促進(jìn)微生物生長(zhǎng)，微生物對(duì)微生物修復(fù)樁中的污染土進(jìn)行修復(fù)；同時(shí)修復(fù)液擴(kuò)散到微生物修復(fù)樁周邊污染土中，促進(jìn)微生物修復(fù)樁周邊污染土中微生物的生長(zhǎng)，從而對(duì)微生物修復(fù)樁周邊污染土進(jìn)行修復(fù)。本實(shí)用新型用于低滲透性污染土的微生物修復(fù)，可解決現(xiàn)有技術(shù)修復(fù)深度淺、在低滲透率土體中氣體和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)擴(kuò)散率低的問(wèn)題，提高了修復(fù)效率，同時(shí)縮短了施工時(shí)間。
【專利說(shuō)明】—種用以修復(fù)污染土的微生物修復(fù)粧
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于環(huán)境巖土工程【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種用以修復(fù)污染土的微生物修復(fù)樁。
【背景技術(shù)】
[0002]污染土修復(fù)按方法分為物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)，按實(shí)施方式分為原位修復(fù)和異位修復(fù)。微生物修復(fù)屬于生物修復(fù)【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(guò)菌株的代謝活動(dòng)降解土體中有機(jī)污染物或固定土體中無(wú)機(jī)污染物的過(guò)程。在適宜條件下，微生物可將有毒有害有機(jī)污染物完全降解成為無(wú)毒的副產(chǎn)品一二氧化碳、水、有機(jī)酸和甲烷。雖然微生物不能降解重金屬等無(wú)機(jī)污染物，但可用于改變重金屬價(jià)態(tài)，如將劇毒且移動(dòng)性強(qiáng)的六價(jià)鉻轉(zhuǎn)變成毒性稍低且不易移動(dòng)的三價(jià)鉻。
[0003]微生物修復(fù)具有以下優(yōu)點(diǎn):1)可將有機(jī)污染物徹底降解成無(wú)毒害得副產(chǎn)品；2)施工機(jī)械設(shè)備簡(jiǎn)單；3)可在原位或異位實(shí)施，原位修復(fù)因避免了挖運(yùn)土體造成污染物的曝露而更安全，同時(shí)不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成擾動(dòng)；4)相對(duì)于其他修復(fù)技術(shù)，生物修復(fù)所需成本最低，僅約為傳統(tǒng)物化修復(fù)的1/3?1/5 ；5)只要含水量足夠大，生物修復(fù)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(diǎn)，微生物修復(fù)技術(shù)已被廣泛用于有機(jī)物污染土的修復(fù)中。
[0004]傳統(tǒng)微生物原位修復(fù)技術(shù)包括生物通風(fēng)法、生物強(qiáng)化技術(shù)和生物刺激。生物通風(fēng)法主要通過(guò)真空設(shè)備或結(jié)合真空設(shè)備與鼓風(fēng)設(shè)備，將夾帶氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的氣體強(qiáng)行注入土體中，驅(qū)使空氣流過(guò)土體孔隙，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在土體中的擴(kuò)散以利于內(nèi)原微生物的生長(zhǎng)和代謝，然后將氣體抽出，同時(shí)土體中的揮發(fā)性毒物也隨之被去除。生物強(qiáng)化技術(shù)是向污染土中投入高效降解菌，同時(shí)提供微生物生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)。生物刺激是通過(guò)定期向污染土中投加降解菌所需營(yíng)養(yǎng)元素以及過(guò)氧化氫、氧氣等電子受體，刺激微生物生長(zhǎng)以增加微生物的生物量，從而加速降解污染物的目的。
[0005]土體深層攪拌技術(shù)起源于二十世紀(jì)六十年代的日本和瑞典，最早應(yīng)用于巖土工程領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)于1977年正式將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于巖土工程。此技術(shù)于二十世紀(jì)八十年代和九十年代分別被美國(guó)和歐洲國(guó)家擴(kuò)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(guò)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。
[0006]傳統(tǒng)的生物通風(fēng)法、生物強(qiáng)化和生物刺激均為通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)或其他設(shè)備將夾帶營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的氣體經(jīng)注入井強(qiáng)行注入土體中，驅(qū)使空氣流過(guò)土體孔隙，帶動(dòng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在土體中擴(kuò)散，從而促進(jìn)微生物生長(zhǎng)和代謝，以達(dá)污染物降解目的。這些技術(shù)存在的問(wèn)題有:首先，注入井需開(kāi)挖至受污染區(qū)，而開(kāi)挖會(huì)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(fù)深度較淺，且極大受制于土體滲透性，當(dāng)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(shí)，這些方法將無(wú)法實(shí)施。再次，氣體注入量不易控制，注入量過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致修復(fù)不徹底；注入量過(guò)大，則可能會(huì)導(dǎo)致?lián)]發(fā)性污 染氣體逸散到地面以上的大氣中，造成進(jìn)一步的污染。此外，通過(guò)注入井強(qiáng)行注入夾帶營(yíng)養(yǎng) 物質(zhì)的空氣，會(huì)導(dǎo)致注入井處的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度過(guò)高，不利于微生物生長(zhǎng)。當(dāng)污染物沿豎向分 布范圍較大，且濃度沿豎向變化較大時(shí)，傳統(tǒng)方法無(wú)法針對(duì)不同深度的污染濃度注入適量 修復(fù)氣體。
[0007]為了擴(kuò)展生物修復(fù)在滲透系數(shù)較低的土體中的有效性，增強(qiáng)生物修復(fù)在較深地層 中的應(yīng)用，需將修復(fù)液與受污染土體充分混合，保證修復(fù)液與受污染土接觸充分，從而有效 降解污染物。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]技術(shù)問(wèn)題：本實(shí)用新型提供一種能保證修復(fù)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(fù)液在低滲透性土體中擴(kuò)散率低的問(wèn)題，并能將修復(fù)深度擴(kuò)展到地 下1(T50米，削弱地下水位和復(fù)雜地層條件對(duì)施工過(guò)程的影響，提高微生物修復(fù)低滲透性 深埋污染土體有效性的用以修復(fù)污染土的微生物修復(fù)樁。
[0009]技術(shù)方案：本實(shí)用新型的用以修復(fù)污染土的微生物修復(fù)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(fù)液。
[0010]本實(shí)用新型微生物修復(fù)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. n.5 D，兩排鉆孔縱向中心間距為Y = 1. ri. 5 D，兩排鉆孔錯(cuò)開(kāi)的橫向中心間距為V = 0. 55^0. 75 D，其中D為鉆孔直徑。
[0011]本實(shí)用新型微生物修復(fù)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. To. 5 R，兩排鉆孔縱向中心間距為 Y:= 1. Tl. 5 R，兩排鉆孔錯(cuò)開(kāi)的橫向中心間距為X' 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(zhǎng)度，R為每幅多聯(lián)排樁鉆孔橫截面寬度。
[0012]有益效果：本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0013]本實(shí)用新型的用以修復(fù)污染土的微生物修復(fù)樁，綜合微生物修復(fù)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(fù)液，可由樁體中修復(fù)液提供微生物生長(zhǎng)所需養(yǎng)分，從 而促進(jìn)微生物生長(zhǎng)并降解污染物，達(dá)到修復(fù)污染土的目的。同時(shí)，按梅花形布樁，樁體中修 復(fù)液可滲透擴(kuò)散到樁體周圍樁間范圍內(nèi)的污染土中，促進(jìn)樁體周圍樁間范圍內(nèi)污染土中微 生物的生長(zhǎng)，從而修復(fù)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(fù)液的分布不受地下水位及土體滲透性限制，對(duì)飽和區(qū)以及低滲透性 土體仍然適用，且修復(fù)深度加深，根據(jù)鉆桿長(zhǎng)度，可深達(dá)1(T50米；2)不需開(kāi)挖土體，不產(chǎn)生 棄土，尤其不會(huì)使受污染土暴露在空氣中，防止了污染物對(duì)人體及空氣的二次污染；3)修 復(fù)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(qiáng) 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(guò)梅花形排列的微生物修 復(fù)樁對(duì)污染土進(jìn)行修復(fù)，不需通過(guò)注入井?dāng)U散營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因此修復(fù)液與土體混合更均勻，不 會(huì)發(fā)生營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度過(guò)高而不利于微生物生長(zhǎng)的現(xiàn)象；4)鉆進(jìn)攪拌成樁過(guò)程中，可根據(jù)不 同深度污染物濃度變化靈活調(diào)整修復(fù)液的注入量，保證修復(fù)效果的同時(shí)合理節(jié)約了修復(fù)液 用量，降低了修復(fù)成本；5)施工速度快，2(T30分鐘可完成一個(gè)鉆孔；6)通過(guò)攪拌成樁，對(duì)周 圍環(huán)境擾動(dòng)小，不會(huì)造成周圍土體破壞及地下水位大幅升降。本實(shí)用新型簡(jiǎn)便且易推廣，可大大提高生物修復(fù)效果，擴(kuò)展生物修復(fù)在低滲透性土體中的可行性，具有廣闊應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型中施工工藝流程圖。
[0015]圖2為本實(shí)用新型中鉆孔布置的示意圖。
[0016]圖3為本實(shí)用新型中三聯(lián)排鉆孔布置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。本實(shí)用新型中提及的深層地層是指地表以下埋深大于5 m的土層。
[0018]用以修復(fù)污染土的微生物修復(fù)樁，樁體包括原位污染土和修復(fù)液，其施工流程為:
[0019]1)平整場(chǎng)地，根據(jù)坐標(biāo)基點(diǎn)在場(chǎng)地按如下布置方法測(cè)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.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(cuò)開(kāi)的橫向中心間距為V = 0.55^0.75 D，其中D為鉆孔直徑。
[0020]2)施做導(dǎo)槽，攪拌鉆機(jī)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(fù)液注入攪拌鉆機(jī)鉆桿中，同時(shí)監(jiān)控、調(diào)節(jié)供液流量及壓力。然后啟動(dòng)攪拌鉆機(jī)下沉攪拌，鉆頭下沉至受污染土層頂面深度時(shí)，開(kāi)啟液壓泵將修復(fù)液注入土體中，邊噴注邊旋轉(zhuǎn)鉆桿，當(dāng)鉆頭下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，鉆頭停止下沉。樁端應(yīng)就地持續(xù)噴液攪拌10秒以上。
[0021]3)提升鉆頭及鉆桿，同時(shí)繼續(xù)噴注修復(fù)液，直至鉆頭提升至受污染土層頂面深度時(shí)，停止噴注修復(fù)液，將鉆頭提升出地表，完成一個(gè)微生物修復(fù)樁施工。將攪拌鉆機(jī)鉆頭及鉆桿上粘附的土體清洗干凈；重復(fù)上述廣8步驟，進(jìn)行下一根樁的施工。
[0022]4)微生物修復(fù)樁中的修復(fù)液促進(jìn)微生物生長(zhǎng)，微生物對(duì)修復(fù)樁中的污染土進(jìn)行修復(fù)；同時(shí)修復(fù)液滲透擴(kuò)散到修復(fù)樁樁間范圍內(nèi)污染土中，促進(jìn)微生物生長(zhǎng)，微生物對(duì)修復(fù)樁樁間范圍污染土進(jìn)行修復(fù)。
[0023]本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選方案中，攪拌鉆機(jī)采用多軸攪拌鉆機(jī)，施工形成的微生物修復(fù)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= 1.1~l.5 R，兩排鉆孔錯(cuò)開(kāi)的橫向中心間距為X'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(zhǎng)度，R為每幅多聯(lián)排樁鉆孔橫截面寬度。
[0024]本實(shí)用新型中，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(dāng)增大。以步驟1)和步驟5)中確定的間距為基準(zhǔn)，間距增加倍數(shù)如下表:
[0025]
【權(quán)利要求】
1.一種微生物修復(fù)樁，其特征在于，該修復(fù)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(fù)液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種微生物修復(fù)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 = 1.1.5 D，兩排鉆孔錯(cuò)開(kāi)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所述一種微生物修復(fù)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+ 0.10.5 R，兩排鉆孔縱向中心間距SY1= 1.Tl.5 R，兩排鉆孔錯(cuò)開(kāi)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(zhǎng)度，R為每幅多聯(lián) 排樁鉆孔橫截面寬度。
【文檔編號(hào)】B09C1/10GK203664355SQ201320724489
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)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(qǐng)人:東南大學(xué)