一種六價鉻污染土壤及地下水的修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬土木工程、環(huán)境巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種六價鉻污染土壤 及地下水的修復(fù)方法，該修復(fù)方法可用于綠化、建設(shè)用地的六價鉻污染地層的修復(fù)工程中， 尤其適用于低滲透性的六價鉻污染黏、粉土。
【背景技術(shù)】
[0002] 不同于其他有毒重金屬，鉻在自然界中以六價和三價兩種價態(tài)存在。六價鉻由于 具有氧化性，能夠強(qiáng)烈的腐蝕并破壞有機(jī)體，是國際公認(rèn)的三種致癌金屬物之一，而三價鉻 則是人類和動物所必須的微量營養(yǎng)元素，但過量攝入亦會對人體產(chǎn)生危害。鉻及其化合物 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，是冶金、印染、制革、制藥等行業(yè)必不可少的 重要原料。在工業(yè)化進(jìn)程中由于對三廢排放的管理不善，大量含鉻廢水、廢氣、廢渣在未獲 得解毒處理的情況下就被直接排放到周圍環(huán)境中，使其成為中、重度六價鉻污染場地。場地 土壤和地下水中三價鉻和六價鉻在一定環(huán)境下能夠互相轉(zhuǎn)化，因此我國《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo) 準(zhǔn)》（GB15618-1995)和《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-93)對土壤和地下水中的總鉻、六價 鉻含量均有嚴(yán)格規(guī)定。
[0003] 現(xiàn)階段使用的六價鉻污染土壤治理技術(shù)包括原位及異位修復(fù)兩種，均存在不同 程度的局限性，不利于大規(guī)模推廣使用。其中異位修復(fù)由于需要搬運(yùn)土壤，土方工作量較 多，對巖土環(huán)境破壞程度大，僅適用于少量土壤的修復(fù)。而現(xiàn)階段的原位修復(fù)方法在獲得廣 泛應(yīng)用的同時也具有以下多種問題：水泥固化/穩(wěn)定化技術(shù)向土壤中添加水泥使得污染土 壤形成穩(wěn)定的固化體，進(jìn)而將六價鉻及三價鉻密封包裹在惰性的基質(zhì)中，減小土壤中的鉻 向周圍環(huán)境的遷移能力，但其未改變六價鉻的形態(tài)，固化污染土體在復(fù)雜環(huán)境下存在再次 污染的隱患；同時水泥固化的高堿性會改變土體及水體的酸堿平衡，對周邊生物產(chǎn)生不利 影響；修復(fù)后土壤強(qiáng)度高，不利于后續(xù)的取樣檢測和土方開挖作業(yè)；此外水泥固化/穩(wěn)定化 技術(shù)對六價鉻污染地下水的處理效果較差?；瘜W(xué)淋洗法（Soil washing)則是通過點(diǎn)井注入 具有高度萃取或還原能力的化學(xué)溶液反復(fù)淋洗鉻污染土壤，進(jìn)而將原本吸附在土壤中的鉻 萃取到溶液中并還原為三價鉻，其藥劑使用量大，酸堿環(huán)境單一，無法同時保證六價鉻的還 原和三價鉻的沉淀；且易導(dǎo)致土壤礦物物理化學(xué)特性改變，同時不適用于黏土、粉土等滲透 系數(shù)較小的地層；此外其使用的硫酸亞鐵（FeSO 4)、焦亞硫酸鈉（Na2S2O5)、氯化亞鐵（FeCl 2) 等還原藥劑中含有大量腐蝕性陰離子，會對土壤及地下水造成二次污染，危險地下工程水 泥、鋼筋等構(gòu)筑物安全。生物修復(fù)法（Bioremediation)則是通過在污染土中種植特殊植物 或添加微生物來減小鉻在土壤和地下水中的富集，然而植物修復(fù)的作用深度有限，只能處 理淺層鉻污染土壤及地下水，且修復(fù)工期較長，富集鉻的植物需要再處理；而微生物修復(fù)技 術(shù)對溫度、PH等環(huán)境條件要求苛刻，現(xiàn)場施工時不易滿足，其修復(fù)效率易受影響。電修復(fù) 法（elect roremediation)則近些年來新興的原位土壤修復(fù)技術(shù)，其基本原理是在鉻污染 土壤兩端加上低壓直流電場，利用電場電滲和電遷移的作用，將鉻從污染土壤及地下水中 分離處理；其修復(fù)成本較高，通常只適用于小范圍污染場地，同時修復(fù)能力易受污染物溶解 和解吸、土壤中碳酸鹽、鐵類礦物等影響，并且不適用酸性環(huán)境及低含水率地層。
[0004] 針對現(xiàn)有修復(fù)方法具有的上述缺陷，尋找一種能較徹底地還原污染土壤、地下水 中的六價鉻，同時能有效降低游離態(tài)三價鉻含量，成本低廉，適用范圍廣，修復(fù)能力穩(wěn)定，修 復(fù)后土壤和地下水有利于生物生長，且無二次污染的原位六價鉻污染地層修復(fù)方法成為業(yè) 內(nèi)人士日益關(guān)注的焦點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 技術(shù)問題：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種六價鉻污染土壤及地下水的 修復(fù)方法，該修復(fù)方法可使修復(fù)藥劑與土壤、地下水直接充分接觸并發(fā)生反應(yīng)，能夠徹底還 原土壤及地下水中的六價鉻，同時使三價鉻形成難溶的穩(wěn)定化合物，并可減小修復(fù)藥劑的 無益損耗，平衡地層的酸堿度，適用于大面積、多種酸堿度、多種含水率的六價鉻污染地層， 尤其是低滲透性六價鉻污染地層的修復(fù)工程，修復(fù)能力受場地環(huán)境影響小且修復(fù)后的土 壤、地下水適于周圍生物生長。
[0006] 技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種六價鉻污染土壤及地下水的修復(fù)方法，該修復(fù)方法包括以下步驟：
[0008] 步驟10):樁機(jī)就位：使用全站儀精準(zhǔn)放出樁位，并以石灰標(biāo)示點(diǎn)位，再引導(dǎo)攪拌 注入設(shè)備就位，使得鉆桿與攪拌點(diǎn)位準(zhǔn)確對中；攪拌設(shè)備就位時考慮"退打"方向，以便機(jī)械 進(jìn)出；攪拌注入設(shè)備為單向或雙向攪拌機(jī)械，當(dāng)攪拌注入設(shè)備為單向攪拌注入設(shè)備時，單向 攪拌注入設(shè)備設(shè)置一根鉆桿，該鉆桿同時作為輸料管道；當(dāng)攪拌注入設(shè)備為雙向攪拌注入 設(shè)備時，雙向攪拌注入設(shè)備設(shè)置內(nèi)外兩組鉆桿，內(nèi)管和內(nèi)外管之間的通道均作為輸料管道， 可獨(dú)立注入兩種漿液；
[0009] 步驟20):使用攪拌注入設(shè)備將負(fù)載活性炭粉的酸化膨潤土漿液和負(fù)載零價鐵粉 的膨潤土漿液，分別獨(dú)立地注入地下并攪拌；
[0010] 步驟30):檢測土壤及地下水中六價鉻還原效果：采用Geoprobe 土壤、地下水取 樣系統(tǒng)，取樣點(diǎn)位水平間隔5X5m，深度范圍內(nèi)每2m取一土樣，每土層取土樣不少于1個， 每取樣點(diǎn)位處取水樣不少于1個；測試地下水中的六價鉻濃度和土壤硫酸硝酸法浸出液中 六價鉻濃度，當(dāng)?shù)叵滤辛鶅r鉻濃度小于或等于〇. lmg/L，且土壤硫酸硝酸法浸出液中六 價鉻濃度值小于或等于5mg/L時，則該場地六價鉻的修復(fù)達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)入步驟40);當(dāng) 地下水中六價鉻濃度大于0. lmg/L或土壤硫酸硝酸法浸出液六價鉻濃度大于5mg/L時，則 該場地六價鉻的修復(fù)未達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，返回步驟20)，直至地下水中六價鉻濃度小于或等于 0. lmg/L，且土壤硫酸硝酸法浸出液中六價鉻濃度均小于或等于5mg/L ;
[0011] 步驟40):注入膨潤土與工業(yè)廢堿混合漿液；
[0012] 步驟50):檢驗六價鉻、三價鉻修復(fù)效果：使用Geoprobe 土壤、地下水取樣系統(tǒng)，取 樣點(diǎn)位水平間隔5 X 5m，深度范圍內(nèi)每2m取一土樣，每土層取土樣不少于1個，每取樣點(diǎn)位 處取水樣不少于1個，檢測地下水中三價鉻及六價鉻濃度、土壤硫酸硝酸法浸出液三價鉻 及六價鉻濃度、土壤及地下水PH值；當(dāng)?shù)叵滤锌傘t濃度小于或等于0. lmg/L，且土壤硫酸 硝酸法浸出液中總鉻濃度值小于或等于15mg/L，土壤及地下水的pH值均在5. 5~9之間 時，則該場地三價鉻的修復(fù)達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，修復(fù)結(jié)束；當(dāng)?shù)叵滤锌傘t濃度大于〇. lmg/L, 或者土壤硫酸硝酸法浸出液總鉻濃度大于15mg/L，或者土壤的pH值在5. 5~9區(qū)間以外， 或者地下水的pH值在5. 5~9區(qū)間以外時，則該場地三價鉻的修復(fù)未達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，返回 步驟40)，直至地下水中總鉻濃度小于或等于0. lmg/L，且土壤硫酸硝酸法浸出液中總鉻濃 度小于或等于15mg/L，同時土壤的pH值和地下水的pH值均在5. 5~9之間。
[0013] 進(jìn)一步，所述的步驟10)中，處于同一排的樁位中，相鄰兩個樁位相交；相鄰兩排 的樁位相互錯位布設(shè)，且相鄰兩排的樁位之間相切。
[0014] 進(jìn)一步，所述的步驟20)中，當(dāng)擬修復(fù)六價鉻污染地層設(shè)計上限深度在地表以下 時，應(yīng)首先啟動攪拌注入設(shè)備，使攪拌注入設(shè)備鉆桿上的葉片旋轉(zhuǎn)攪拌土體并下沉；其中當(dāng) 攪拌注入設(shè)備為單向攪拌注入設(shè)備時，應(yīng)在鉆進(jìn)過程中注入并攪拌少量負(fù)載活性炭粉的酸 性膨潤土漿液；當(dāng)攪拌注入設(shè)備為雙向攪拌注入設(shè)備時，應(yīng)在鉆進(jìn)過程中同時注入并攪拌 負(fù)載活性炭粉的酸性膨潤土漿液和負(fù)載零價鐵粉的膨潤土漿液；單向及雙向攪拌注入設(shè)備 鉆桿和葉片的下沉速度均由電機(jī)電流檢測表控制，在1~I. 5m/min之間，鉆進(jìn)過程中噴射 少量漿液的目的是防止?jié){液噴出口處被土壤堵塞，其中單向攪拌注入設(shè)備每分鐘噴漿量在 0. 5~IL之間，雙向攪拌注入設(shè)備每分鐘噴漿量在1~2L之間，直至攪拌葉片達(dá)到擬修復(fù) 污染土層的設(shè)計上限深度。
[0015] 進(jìn)一步，所述的步驟20)中，在攪拌葉片達(dá)到擬修復(fù)污染土層的設(shè)計上限深度后， 啟動送漿泵，一邊注入漿液一邊鉆進(jìn)并攪拌；其中當(dāng)攪拌注入設(shè)備為單向攪拌注入設(shè)備時， 應(yīng)在鉆桿鉆進(jìn)過程中注入并攪拌負(fù)載活性炭粉的酸性膨潤土漿液，鉆進(jìn)速度應(yīng)小于〇. 8m/ min，每分鐘噴漿量10~15L ;在攪拌葉片到達(dá)設(shè)計最大深度后，鉆桿繼續(xù)原位噴射負(fù)載活 性炭粉的酸性膨潤土漿液并攪拌10~20s，噴漿速率為10~15L/min ;然后通過鉆桿注入 負(fù)載零價鐵粉的膨潤土漿液，原位持續(xù)噴漿并攪拌10~20s，噴漿速率為10~15L/min ;