一種土壤及地下水原位化學(xué)氧化高壓注射優(yōu)化修復(fù)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種土壤及地下水原位化學(xué)氧化高壓注射優(yōu)化修復(fù)方法，屬于土壤及地下水原位修復(fù)方法技術(shù)領(lǐng)域。①現(xiàn)場試驗(yàn)確定典型地層的注射藥劑擴(kuò)散半徑、單孔每延米最大注漿量及可注性參數(shù)；②加密補(bǔ)充調(diào)查、土壤及地下水?dāng)?shù)據(jù)分析，按空間分布劃分為：四個(gè)濃度主分區(qū)，八個(gè)濃度亞分區(qū)；③通過優(yōu)化各分區(qū)的單孔每延米注漿量、氧化劑配制濃度及配方的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)各分區(qū)修復(fù)藥劑投加比的優(yōu)化，具體施工表現(xiàn)為注射過程調(diào)整高壓注射鉆桿的提升速度實(shí)現(xiàn)，最終達(dá)到降低修復(fù)地塊藥劑投加比參數(shù)的目的。本發(fā)明適用于有機(jī)污染土壤及地下水的重度、深層污染情形，可解決原位化學(xué)氧化修復(fù)工程中藥劑成本較高、藥劑殘留的難題，具有較強(qiáng)的工程可操作性。
【專利說明】
-種±壤及地下水原位化學(xué)氧化高壓注射優(yōu)化修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種±壤及地下水原位化學(xué)氧化高壓注射優(yōu)化修復(fù)方法，屬于±壤及 地下水原位修復(fù)方法技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] ±壤及地下水環(huán)境是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，近年來，隨著全球工業(yè)化進(jìn)程，我 國±壤污染日益嚴(yán)重，其中有機(jī)污染成為重要污染類型之一，不僅破壞生態(tài)環(huán)境本身，直接 或間接危及環(huán)境和人體健康安全。更為嚴(yán)重的是，揮發(fā)性及半揮發(fā)性有機(jī)污染物在不飽和 區(qū)域(包氣帶)會遷移至深層飽和區(qū)域(含水層），尤其是對地下水資源構(gòu)成威脅，造成嚴(yán)重 后果。
[0003] 目前常用的±壤及地下水修復(fù)工程技術(shù)分為原位修復(fù)與異位修復(fù)兩種方式，異位 修復(fù)因設(shè)及污染±壤的清挖、運(yùn)輸、異地修復(fù)W及地下水的抽出處理，容易造成污染物的泄 露和擴(kuò)散。原位修復(fù)技術(shù)受到青睞的重要原因，是因其能解決深層±壤及地下水污染問題， 避免了深基坑開挖、降水、二次污染等問題，安全性及經(jīng)濟(jì)性也大大提高。
[0004] 美國自上世紀(jì)80年代中期W來，已經(jīng)投入大量資金用于±壤及地下水修復(fù)，一些 新的原位修復(fù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。原位化學(xué)氧化（In Situ Chemical Oxidation, ISC0)技術(shù)依 靠向±壤及地下水投加化學(xué)氧化劑，將地下水里的污染物氧化成毒性相對較低的產(chǎn)物(如 二氧化碳、水、或氯離子等），從而達(dá)到修復(fù)目的，該類技術(shù)可同時(shí)處理多種污染物，處理效 率較高，化學(xué)氧化一般不受污染物濃度限制。常用的化學(xué)氧化藥劑包括芬頓試劑、高儘酸 鐘、臭氧、活化的過硫酸鹽等，可修復(fù)±壤及地下水中的苯系物、硝基苯類、石油控等有機(jī)污 染物。影響原位化學(xué)氧化技術(shù)的因素包括:氧化劑在地下水中的擴(kuò)散、氧化劑類別、氧化劑 投加量、污染物類型及濃度等。
[0005] 原位注入兩個(gè)重要參數(shù)設(shè)計(jì)，a)注入點(diǎn)布孔方式及參數(shù)(機(jī)械成本）；b)藥劑投加 比設(shè)計(jì)(藥劑成本），藥劑投加比設(shè)計(jì)是原位化學(xué)氧化修復(fù)最關(guān)鍵的設(shè)計(jì)參數(shù)之一。
[0006] 由于揮發(fā)性/半揮發(fā)性(VOCs/SVOCs)類有機(jī)物的物理化學(xué)性質(zhì)的特殊性，其在± 壤及地下水中常W吸附態(tài)、溶解態(tài)、氣相(飽和±層相對比例很?。⒆杂上嗟人姆N狀態(tài)存 在，同時(shí)存在一定程度的遷移和轉(zhuǎn)化。因此，該類有機(jī)污染物在不同地層中分布均一性較 差，考慮大部分有機(jī)污染物有一定的溶解性，在地下水中同時(shí)有一定的分布。污染物在±壤 及地下水中運(yùn)移規(guī)律與±層有機(jī)質(zhì)含量、±層的滲透性、±層結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（如±壤密度、密 實(shí)度、孔隙度）、±層分層特點(diǎn)（如局部含薄夾層或透鏡體等）、污染物的特性(溶解度、蒸氣 壓、亨利常數(shù)、±-水分配系數(shù)等)相關(guān)。
[0007] 根據(jù)《場地環(huán)境調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則K町25.1-2014)要求原場地調(diào)查采樣單元最基本要 求按不大于1600m2 (40m X 40m網(wǎng)格)設(shè)計(jì)，該單元規(guī)格對于后期修復(fù)工程設(shè)計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，加 之前期場地調(diào)查重視程度不足及費(fèi)用緊張等因素，調(diào)查階段投入工作量較少，大型±壤及 地下水修復(fù)工程基于原場地調(diào)查所獲得的污染數(shù)據(jù)信息欠缺，難W指導(dǎo)修復(fù)精細(xì)化施工， 往往不足W支撐修復(fù)工程原位化學(xué)氧化工程工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，導(dǎo)致修復(fù)工程存在工 期、成本等方面的壓力和風(fēng)險(xiǎn)，尤其對于重度污染區(qū)域施工藥劑投加設(shè)計(jì)具有很大的修復(fù) 風(fēng)險(xiǎn)及經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)。由于水文地質(zhì)的復(fù)雜性、有機(jī)污染物濃度及分布的差異性，亟待通過加密 補(bǔ)充調(diào)查，對大型污染場地重點(diǎn)地塊/區(qū)域進(jìn)行空間的濃度分區(qū)識別，從而指導(dǎo)工程修復(fù)設(shè) 計(jì)參數(shù)的優(yōu)化。
[0008] 現(xiàn)有的原位化學(xué)氧化修復(fù)藥劑原位投加主要有兩種方式:攬拌和注入/注射，其中 原位注入/注射分為:Geoprobe鉆頭高壓注射、建井注入(PVC注入井）、化emgrout注漿技術(shù)、 深層攬拌原位注漿技術(shù)W及其他巖±注漿技術(shù)等。
[0009] 美國專利No. 5，639，182 "±壤原位修復(fù)方法"設(shè)及一種原位±壤攬拌方法，它通過 移動式履帶行進(jìn)的鉆機(jī)，配備有可垂直鉆進(jìn)的葉輪鉆頭，可實(shí)現(xiàn)污染±壤的原位攬拌。所采 用攬拌鉆頭為一體式葉輪鉆頭，因而攬拌深度受到了限制且阻力較大，其應(yīng)用具有一定的 局限性，僅適合于較松散地層的處理。攬拌技術(shù)難W實(shí)現(xiàn)垂直深度的藥劑投加參數(shù)的調(diào)整。
[0010] 原位鉆頭直壓式注入是把配置好的藥劑W-定壓力通過注入鉆頭注入到污染± 層并不斷攬拌混勻污染上和氧化藥劑從而修復(fù)污染上壤和地下水。在專利號為US2002/ 0143226A1和專利號為US006457905的美國專利中公開了兩種化學(xué)氧化原位鉆頭注入修復(fù) 系統(tǒng)，運(yùn)兩種修復(fù)系統(tǒng)都通過螺旋鉆桿或注射鉆頭將化學(xué)氧化劑注入到污染±壤中。
[0011] 建井注射技術(shù)：申請?zhí)枮?01410387735.4的"一種有機(jī)污染±壤和地下水原位修 復(fù)裝置及修復(fù)方法"、申請?zhí)枮?01410615166.4的"一種修復(fù)污染±壤和地下水的原位化學(xué) 氧化注入裝置"等中國發(fā)明專利中，提到一種建井注射原位化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)，修復(fù)前需在 修復(fù)區(qū)域設(shè)置注射井的修復(fù)方法。運(yùn)兩種發(fā)明采用間歇式注射方式，在上層垂直深度方向 無法控制和實(shí)現(xiàn)修復(fù)藥劑投加比的優(yōu)化設(shè)計(jì)及實(shí)施。
[0012] 專利號No.US 2003/0069142的美國專利中公開了一種化學(xué)氧化注入井注入系統(tǒng)， 該裝置在裝有固體粉末狀藥劑的篩管前段設(shè)置導(dǎo)流擋板，篩管內(nèi)的藥劑溶解后隨著地下水 流向通過導(dǎo)流擋板擴(kuò)散到目標(biāo)區(qū)域從而修復(fù)污染±壤和地下水。專利號為US2008/ 0174571A1的美國專利中公開了一種化學(xué)氧化原位注入井修復(fù)技術(shù)，該修復(fù)系統(tǒng)通過注入 井向地下注入過氧化氨、臭氧及壓縮空氣氧化修復(fù)污染±壤和地下水。運(yùn)兩種發(fā)明均難W 實(shí)現(xiàn)在垂直深度方向的藥劑投加量的控制。
[0013] 申請?zhí)枮?01510159423.2的"一種銘污染的原位修復(fù)方法"中國發(fā)明專利，藥劑投 加參數(shù)依據(jù)注射鉆孔的覆蓋面積所計(jì)算的搭接比（相鄰注入點(diǎn)重疊的面積與注入點(diǎn)覆蓋面 積S的比值)及注射點(diǎn)布孔數(shù)量等參數(shù)獲得，該計(jì)算方法的不足在于搭接比參數(shù)在工程實(shí)施 中無法實(shí)測，同時(shí)藥劑投加參數(shù)在垂直深度方向未考慮優(yōu)化。
[0014] 申請?zhí)枮?01410148583.2的"通過原位化學(xué)氧化去除水中氯締控的方法"中國發(fā) 明專利，提到采用高儘酸鐘在表面活性劑輔助下去除水中的有機(jī)物Ξ氯乙締(TCE)、四氯乙 締(PCE)去除率較高，但工程可操作性差，不適宜于±壤及地下水復(fù)合污染的情形。
[0015] W上修復(fù)技術(shù)應(yīng)用過程需要一系列的原位修復(fù)系統(tǒng)和工藝方法，實(shí)現(xiàn)修復(fù)藥劑的 投加的優(yōu)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 本發(fā)明的目的是為了解決目前國內(nèi)±壤及地下水原位修復(fù)工程項(xiàng)目中，普遍存在 原場地調(diào)查污染數(shù)據(jù)不足，原位化學(xué)氧化修復(fù)施工中缺乏主要目標(biāo)污染物的詳細(xì)數(shù)據(jù)信 息，難w解決重點(diǎn)污染地塊的±壤及地下水修復(fù)原位注入布孔參數(shù)優(yōu)化、注漿參數(shù)(藥劑注 射參數(shù))優(yōu)化、藥劑(氧化劑)投加比優(yōu)化設(shè)計(jì)問題?，F(xiàn)有的原位化學(xué)氧化原位注入修復(fù)系統(tǒng) 及方法，難W解決復(fù)雜有機(jī)污染地塊的±壤及地下水的修復(fù)工程優(yōu)化設(shè)計(jì)、修復(fù)藥劑殘留 難題。進(jìn)而提供一種±壤及地下水原位化學(xué)氧化高壓注射優(yōu)化修復(fù)方法。
[0017] 本發(fā)明的目的是通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0018] -種±壤及地下水原位化學(xué)氧化高壓注射優(yōu)化修復(fù)方法，
[0019] 步驟一:現(xiàn)場試驗(yàn)確定原位化學(xué)氧化高壓旋噴注射條件下，主要代表性地層的擴(kuò) 散半徑、單孔每延米最大注漿量及可注性參數(shù)：
[0020] a)試驗(yàn)條件為:采用氣、液二重管工藝，高壓注漿累注射壓力25~30Mpa，空壓機(jī)氣 累壓力0.7~0.8Mpa;注射藥劑采用過硫酸鹽(簡稱K藥劑)及液堿活化劑配置的溶液；
[0021] b)按地層分布特點(diǎn)及規(guī)律確定原位注入修復(fù)擴(kuò)散半徑:根據(jù)前期擴(kuò)散半徑試驗(yàn)數(shù) 據(jù)及經(jīng)驗(yàn)值，確定所修復(fù)地塊的原位注入修復(fù)藥劑擴(kuò)散半徑，自上而下基于最不利地層的 滲透性確定該地塊的擴(kuò)散半徑；
[0022] C)最大藥劑注射量(可注性)分析及可注性參數(shù)α確定:移動孔隙率及可注性參數(shù) 滿足W下公式：
[0023] Vinj=3lR2〇h 目movXlOOO (1)
[0024] Vv = jiR2 化目 iXiooo (2)
[0025] α =(目 m/目 1)X100% (3)
[00%]其中，Vinj--最大注漿量L/m;Vv--單位含水層孔隙體積，L/m;R〇--藥劑有效 擴(kuò)散半徑，m;h--單孔延米注漿段，取h= Im; 9i--總孔隙率，無量綱；9m--移動孔隙率， 由于地下水流動而獲得的激活孔隙體積，無量綱;α-一可注性參數(shù)，移動孔隙率占總孔隙 率的比例，該值越高說明可注性越高，％，該參數(shù)為單輪注射單孔注漿量的設(shè)計(jì)提供了設(shè)計(jì) 理論依據(jù)；
[0027] 步驟二:注入點(diǎn)布設(shè):依據(jù)原場地調(diào)查數(shù)據(jù)(±層鉆孔柱狀圖、地下水監(jiān)測井鉆孔 柱狀圖，工程地質(zhì)剖面圖），按Ξ角形法布設(shè)原位注入點(diǎn)（鉆孔）的布孔參數(shù)L(孔距，垂直地 下水流動方向）、Β(排距，沿著地下水流動方向），確定修復(fù)地塊的布孔密度(個(gè)點(diǎn)/loom2);
[0028] 步驟補(bǔ)充加密調(diào)查:有機(jī)污染場地修復(fù)前若重點(diǎn)污染地塊的污染濃度數(shù)據(jù)不 足W支持原位化學(xué)氧化修復(fù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，則需進(jìn)行加密調(diào)查，加密調(diào)查網(wǎng)格設(shè)置遵循W下 兩條原則：
[0029] a)補(bǔ)充加密調(diào)查網(wǎng)格小于原場地調(diào)查網(wǎng)格，補(bǔ)充加密調(diào)查網(wǎng)格為原場地調(diào)查網(wǎng)格 (一般為40m*40m)的1/2~1/4(如義用20巧Om~10m*10m)，根據(jù)場地污染分布復(fù)雜情況取值 (場地越復(fù)雜，取較小值）；
[0030] b)網(wǎng)格劃分滿足條件a)的情況下，同時(shí)考慮原位注入高壓旋噴注射注入點(diǎn)布孔排 距設(shè)置，采用若干排距整數(shù)倍，便于后期原位修復(fù)施工優(yōu)化設(shè)計(jì)及分區(qū)施工；
[0031] 步驟四：±壤及地下水調(diào)查結(jié)果分析:綜合原場地調(diào)查、補(bǔ)充加密調(diào)查的主要目標(biāo) 污染物的濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)按步驟Ξ確定的單個(gè)網(wǎng)格區(qū)域的±壤目標(biāo)污染物的濃度 范圍及規(guī)律，確定單個(gè)網(wǎng)格的主要目標(biāo)污染的特征濃度(能反映該區(qū)域濃度普遍水平)數(shù)據(jù) 范圍W及在垂直深度的分布特點(diǎn)和規(guī)律；
[0032] 步驟五:細(xì)化分區(qū)、注漿參數(shù)(藥劑配方、氧化劑濃度、單孔注漿量、藥劑綜合投加 比)優(yōu)化：
[0033] 空間分區(qū)基于平面及深度分區(qū)，同時(shí)考慮修復(fù)深度、高壓旋噴注漿鉆桿參數(shù)、地下 水分布特點(diǎn)，細(xì)化分區(qū)為：四個(gè)主濃度分區(qū)，八個(gè)亞濃度分區(qū)，具體為：
[0034] a)平面星級分區(qū)（濃度主分區(qū)）：依據(jù)步驟四確定的調(diào)查分析結(jié)論，將確定單個(gè)網(wǎng) 格的主要目標(biāo)污染物的特征濃度統(tǒng)計(jì)歸類合并，按±壤中污染物的空間濃度差異原位注入 點(diǎn)施工區(qū)域劃分按主要目標(biāo)污染物濃度由低到高依次分為:*、**、***、****濃度分區(qū)，共計(jì) 四個(gè)主濃度分區(qū)，四個(gè)主濃度分區(qū)注漿參數(shù)優(yōu)化為：同一主分區(qū)采用相同的氧化劑濃度、注 射藥劑溶液/漿液配方；
[0035] b)垂直深度兩段分區(qū)（濃度亞分區(qū)）：按垂直濃度顯著差異劃分為兩個(gè)深度區(qū)間 (按H1深度將修復(fù)深度Η劃分為上下兩段），主分區(qū)第一亞層(下段，Η~H1)，主分區(qū)第二亞層 (上段，Η1~0);四個(gè)主濃度分區(qū)注漿參數(shù)優(yōu)化為：同一主分區(qū)采用相同的氧化劑濃度、注射 藥劑溶液/漿液配方;八個(gè)亞濃度分區(qū)注漿參數(shù)優(yōu)化為：同一主分區(qū)每個(gè)鉆孔采用相同的單 孔注漿量，自下而上第一亞層和第二亞層采用不同的單孔每延米注漿量，施工中通過調(diào)節(jié) 高壓注射旋噴鉆桿提升速度實(shí)現(xiàn)；
[0036] 步驟六:按主分區(qū)進(jìn)行原位化學(xué)氧化原位注入(高壓旋噴注射)修復(fù)操作及分區(qū)施 工，其步驟如下：
[0037] a)高壓旋噴原位注射施工條件同步驟一中所述a)試驗(yàn)條件;根據(jù)各主分區(qū)代表性 污染物濃度，設(shè)計(jì)相應(yīng)的單孔注漿量如^孔)及每延米注漿量化/m)，施工中各主分區(qū)注入 點(diǎn)分別單獨(dú)編號，便于施工記錄及識別；
[0038] b)同一濃度主分區(qū)（同一星級）的各濃度亞分區(qū)必須采用同一藥劑配方，即注射藥 劑溶液/漿液采用同一氧化劑濃度(氧化劑濃度固定）；
[0039] C)不同濃度主分區(qū)的各濃度亞分區(qū)采用不同藥劑配方(各配方也可相同），即注射 藥劑溶液/漿液采用不同氧化劑濃度(也可相同）；
[0040] d)各濃度亞分區(qū)的單孔每延米注漿量化/m)參數(shù)優(yōu)化為：*(V1，V2)、**(V3， V4 )、***( V5，V6 )、****( V7，V8 )，即根據(jù)垂直污染分布情況每個(gè)主濃度分區(qū)單孔每延米注漿 量化/m)采用兩個(gè)不同取值的參數(shù)(二者可取相同值）；施工中表現(xiàn)為完成單孔下段化~H1) 藥劑注射操作后，需調(diào)整高壓注漿鉆桿的提升速度后，完成單孔上段化1~0)的藥劑注射操 作；
[0041] e)不同主分區(qū)投入不同的原位注入高壓旋噴設(shè)備進(jìn)行施工，同一設(shè)備不可在不同 主分區(qū)之間交叉作業(yè)；
[0042] 步驟屯:原位化學(xué)氧化高壓旋噴注射分區(qū)藥劑綜合投加比的優(yōu)化：
[0043] a)單孔注漿量參數(shù)優(yōu)化過程及特征：按主分區(qū)優(yōu)化為:*(V1，V2)、**(V3，V4)、*** (￥5，￥6)、****(￥7，￥8)，￥1~￥8取值根據(jù)步驟一所確定的可注性參數(shù)范圍來調(diào)整，并通過藥 劑配比、注射氧化劑配置濃度來反算優(yōu)化，W滿足理論計(jì)算藥劑投加比設(shè)計(jì)值的要求；
[0044] b)各分區(qū)藥劑投加比按如下公式計(jì)算：
[0045] *分區(qū)：
[0046]
[0047] 林分區(qū)：
[0053] 其中，A、A1、A2、A3、A4分別為整個(gè)研究地塊、*、**、*林、*林*主分區(qū)對應(yīng)修復(fù)面積， 單位:m2;Nl，N2，N3，N4分別為*、**、林*、林**主分區(qū)對應(yīng)高壓旋噴原位注入點(diǎn)數(shù)量，暫按注 射一輪考慮，單位:個(gè)點(diǎn)（鉆孔）；乂1、乂3、￥5、￥7依次為*、林、*林、*林*主分區(qū)第一亞層(下段， Η~H1)單孔每延米注漿量參數(shù)，單位:L/m;V2、V4、V6、V8依次為*、**、***、****主分區(qū)第二 亞層（上段，H1~0)單孔每延米注漿量參數(shù)，單位：L/m;Kl%、Κ2%、Κ3%、Κ4%依次 為*、**、***、****主分區(qū)對應(yīng)的氧化劑（過硫酸鹽，簡稱1(藥劑）對應(yīng)配置濃度（質(zhì)量百分 比），單位:無量綱，四個(gè)主分區(qū)采用藥劑配方為配方1~配方4,配置氧化劑溶液比重假設(shè)為 1，單位:無量綱;V為配藥站單罐藥劑溶液的體積，單位:m3，一般取3m3; 0為±壤密度，單位： t/m3, 一般取值 1.6 ~1.8t/V;
[0054] C)整個(gè)地塊氧化劑的綜合投加比按W下公式計(jì)算：
[0化5]
[0056] 所述步驟一中，現(xiàn)場試驗(yàn)確定的原位化學(xué)氧化高壓旋噴注射修復(fù)的單孔每延米注 漿量參數(shù)范圍：粘上類(如粉質(zhì)粘±)取值為150~40化/111;砂±類(如粉細(xì)砂)取值為500~ 12(K)L/m;可移動孔隙率參數(shù)范圍：粘±類(如粉質(zhì)粘±)取值為0.06~0.16;砂±類(如粉細(xì) 砂)取值為0.02~0.05;可注性參數(shù)范圍：粘±類(如粉質(zhì)粘±)取值為20%~52% ;砂±類 (如粉細(xì)砂)取值為6 %~15 %。
[0057] 所述步驟屯中，各分區(qū)氧化劑的投加比參數(shù)計(jì)算，a)根據(jù)步驟四所獲得的主要目 標(biāo)污染物的特征濃度與K藥劑氧化反應(yīng)的摩爾比計(jì)算獲得理論值，同時(shí)綜合考慮地下水中 污染物的濃度分布、±水分配系數(shù)、±壤的化學(xué)氧化SOD值的影響因素，通過反算微調(diào)獲得 各星級分區(qū)注漿量參數(shù)(單孔注漿量及每延米注漿量，L/m)，理論值優(yōu)化為設(shè)計(jì)值;b)各星 級分區(qū)注漿參數(shù)的優(yōu)化，實(shí)際是反算過程，根據(jù)各分區(qū)主要目標(biāo)污染物的特征濃度，理論計(jì) 算后進(jìn)行配藥站藥劑配比、單孔注漿參數(shù)的優(yōu)化和調(diào)整，便于施工操作方便，單孔注漿量優(yōu) 化為50化的整數(shù)倍。
[005引本發(fā)明的有益效果是：
[0059] -、飽和±壤/地下水的原位注入的最大注漿量問題，實(shí)質(zhì)是可注性問題，即如何 確定特定場地飽和層的移動孔隙率及可注性參數(shù)。由于±層結(jié)構(gòu)、滲透性的顯著差異，導(dǎo)致 原位注入過程不同地層的可注性參數(shù)顯著不同?？勺⑿詤?shù)為藥劑投加比的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供 了理論依據(jù)，可注性參數(shù)的上限即為藥劑可配置最大濃度(最高配比）情形下單輪注射最大 藥劑投加比，高于該極限的情形，需啟動第二輪注射(需重新進(jìn)行原位注入機(jī)械施工，相應(yīng) 的高壓注射機(jī)械費(fèi)用增加）。通過地層分析優(yōu)化確定擴(kuò)散半徑及布孔參數(shù)，補(bǔ)充加密調(diào)查網(wǎng) 格，細(xì)化分區(qū)（平面分區(qū)，深度分區(qū)），注射參數(shù)優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)修復(fù)藥劑綜合投加比的降低， 保證修復(fù)效果的同時(shí)提高經(jīng)濟(jì)性。
[0060] 二、藥劑投加比的優(yōu)化具體通過調(diào)整各星際分區(qū)的原位注入點(diǎn)（鉆孔）的注漿參 數(shù)，單孔注漿量、每延米注漿量、各分區(qū)修復(fù)藥劑(氧化劑+活化劑)的配方及配比來進(jìn)行。通 過各分區(qū)投加比的優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)地塊的藥劑綜合投加比的優(yōu)化。由于污染物在飽和 ±層(包括含水層）中的分布規(guī)律的差異性，因此，制定針對±層分布規(guī)律、污染物分布規(guī)律 的精細(xì)化分區(qū)，按具有明顯不同規(guī)律的各分區(qū)采用階梯式修復(fù)藥劑投加比的優(yōu)化，同時(shí)考 慮各±層、主要目標(biāo)修復(fù)污染物濃度在空間(平面及垂直)的分布規(guī)律，垂直濃度進(jìn)行劃分。 從而實(shí)現(xiàn)各分區(qū)藥劑投加比的優(yōu)化，最終顯著降低整個(gè)地塊的藥劑綜合投加比，保證修復(fù) 效果的同時(shí)，降低原位修復(fù)的藥劑成本。
[0061] Ξ、氧化劑綜合投加比的優(yōu)化意義:一方面提高經(jīng)濟(jì)性降低藥劑成本，一方面保證 修復(fù)效果的同時(shí)防止藥劑過量殘留。
[0062] (1化藥劑氧化優(yōu)勢，相比雙氧水(安全性，分解快，地下水中持續(xù)時(shí)間短）、高儘酸 鐘(安全性差）、臭氧(氣體，擴(kuò)散受限）。
[0063] (2化藥劑活化選擇:液堿優(yōu)勢在于，持續(xù)時(shí)間長，無二次污染，最終酸堿度接近中 性而二價(jià)鐵氧化容易產(chǎn)生Ξ價(jià)鐵沉淀，加熱原位處置能耗大，雙氧水反應(yīng)太快，不能持續(xù)。
[0064] (3)優(yōu)化應(yīng)用對象:針對±壤及地下水重點(diǎn)污染地塊，有兩重意義，一方面修復(fù)面 積修復(fù)深度大，一方面污染程度高、差異，具備優(yōu)化設(shè)計(jì)的必要性。
[0065] 四、分區(qū)設(shè)計(jì)考慮主要目標(biāo)污染物的濃度的空間分布差異、分段設(shè)計(jì)考慮含水層 分布、原位注入鉆桿參數(shù)，便于施工操作等因素，深度分兩個(gè)檔次優(yōu)化，若優(yōu)化為分N段施 工，理論上可行，但不具有可操作性。調(diào)整每延米注射量(通過調(diào)節(jié)鉆速及提升速度實(shí)現(xiàn)）， 從而達(dá)到按深度優(yōu)化藥劑參數(shù)的功能。注射井很難按深度精確控制藥劑投加參數(shù)，因此注 射過程容易形成優(yōu)先流動和短路。
【附圖說明】
[0066] 圖1為本發(fā)明一種±壤及地下水原位化學(xué)氧化高壓注射優(yōu)化修復(fù)方法流程圖。
[0067] 圖2為本發(fā)明的實(shí)施例1的原位化學(xué)氧化原位注入修復(fù)優(yōu)化分區(qū)示意圖（補(bǔ)充調(diào)查 加密網(wǎng)格參數(shù)為：19.2m*19.2m)。
[006引圖2中的附圖標(biāo)記：1為*修復(fù)分區(qū)，2為林*修復(fù)分區(qū)，3為****修復(fù)分區(qū)，4為*修復(fù) 分區(qū)內(nèi)高壓旋噴原位注入點(diǎn)，5為***修復(fù)分區(qū)內(nèi)高壓旋噴原位注入點(diǎn)，6為****修復(fù)分區(qū)內(nèi) 高壓旋噴原位注入點(diǎn)，7為地下水流向，a為補(bǔ)充加密網(wǎng)格寬度參數(shù)，單位:m;Ll、L2、L3分別 為*、***、****修復(fù)分區(qū)的原位注入孔距參數(shù)（垂直地下水流向），單位:m;Bl、B2、B3分別 為*、***、****修復(fù)分區(qū)的原位注入排距參數(shù)(沿地下水流向），單位:m。
[0069] 圖3為本發(fā)明的實(shí)施例1的原位化學(xué)氧化原位注入優(yōu)化修復(fù)±壤修復(fù)效果對比圖 (*分區(qū)）、化藥劑綜合投加比1.03% )。
[0070] 圖4為本發(fā)明的實(shí)施例1的原位化學(xué)氧化原位注入優(yōu)化修復(fù)±壤修復(fù)效果對比圖 (***分區(qū)）、化藥劑綜合投加比2.05% )。
[0071] 圖5為本發(fā)明的實(shí)施例1的原位化學(xué)氧化原位注入優(yōu)化修復(fù)±壤修復(fù)效果對比圖 (****分區(qū)）、化藥劑綜合投加比2.73% )。
【具體實(shí)施方式】
[0072] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：本實(shí)施例在W本發(fā)明技術(shù)方案為 前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例。
[0073] -種±壤及地下水原位化學(xué)氧化高壓注射優(yōu)化修復(fù)方法，包括W下步驟：
[0074] (1)針對±壤/地下水重點(diǎn)污染地塊/區(qū)域，現(xiàn)場試驗(yàn)確定原位化學(xué)氧化高壓旋噴 原位注射條件下，主要代表性地層的擴(kuò)散半徑、單孔每延米最大注漿量及可注性參數(shù)：
[0075] a)試驗(yàn)條件為:采用氣、液二重管工藝，高壓注漿累注射壓力25~30Mpa，空壓機(jī)氣 累壓力〇.7~O.SMpa。
[0076] b)按地層分布特點(diǎn)及規(guī)律確定原位注入修復(fù)擴(kuò)散半徑:根據(jù)前期擴(kuò)散半徑試驗(yàn)數(shù) 據(jù)及經(jīng)驗(yàn)值，確定所修復(fù)地塊的原位注入修復(fù)藥劑擴(kuò)散半徑，自上而下基于最不利地層的 滲透性確定該地塊的擴(kuò)散半徑。（實(shí)施例1，N3-1主要地層及最不利地層為粉質(zhì)粘±，因此選 擇粉質(zhì)粘±為主的擴(kuò)散半徑0.9m，進(jìn)行布點(diǎn)設(shè)計(jì)）。
[0077] C)最大藥劑注射量(可注性)分析及可注性參數(shù)α確定：
[0078] 移動孔隙率及可注性參數(shù)推導(dǎo)如下：
[00巧]Vinj = 3lR2〇h目mov X 1000 ( 1 )
[0080] Vv=JiR2〇h0iXl〇〇〇 (2)
[0081 ] α =(目 m/目 i)X100% (3)
[0082]其中，Vinj--最大注漿量L/m;Vv--單位含水層孔隙體積，L/m;R〇--藥劑有效 擴(kuò)散半徑，m;h--單孔延米注漿段，取h= Im; 9i--總孔隙率，無量綱；9m--移動孔隙率， 由于地下水流動而獲得的激活孔隙體積，無量綱;α-一可注性參數(shù)，移動孔隙率占總孔隙 率的比例，該值越高說明可注性越高，％，該參數(shù)為單輪注射單孔注漿量的設(shè)計(jì)提供了設(shè)計(jì) 理論依據(jù)。
[0083]單孔每延米注漿量參數(shù)范圍：粘±類(如粉質(zhì)粘±)取值為150~40化/111;砂±類 (如粉細(xì)砂)取值為500~1200L/m。
[0084] 可移動孔隙率參數(shù)范圍：粘±類(如粉質(zhì)粘±)取值為0.06~0.16;砂±類(如粉細(xì) 砂)取值為0.02~0.05。
[0085] 可注性參數(shù)范圍：粘±類(如粉質(zhì)粘±)取值為20%~52% ;砂±類(如粉細(xì)砂)取 值為6%~15%。
[0086] (2)注入點(diǎn)布設(shè):依據(jù)原場地調(diào)查數(shù)據(jù)(±層鉆孔柱狀圖、地下水監(jiān)測井鉆孔柱狀 圖，工程地質(zhì)剖面圖），按Ξ角形法布設(shè)原位注入點(diǎn)（鉆孔）的布孔參數(shù)L(孔距，垂直地下水 流動方向）、B(排距，沿著地下水流動方向），確定修復(fù)地塊的布孔密度(個(gè)點(diǎn)/100m2)。
[0087] (3)補(bǔ)充加密調(diào)查:有機(jī)污染場地修復(fù)前若重點(diǎn)污染地塊的污染濃度數(shù)據(jù)不足W 支持原位化學(xué)氧化修復(fù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，則需進(jìn)行加密調(diào)查。加密調(diào)查網(wǎng)格設(shè)置遵循W下兩條 原則：
[0088] a)補(bǔ)充加密調(diào)查網(wǎng)格小于原場地調(diào)查網(wǎng)格，補(bǔ)充加密調(diào)查網(wǎng)格為原場地調(diào)查網(wǎng)格 (一般為40m*40m)的1/2~1/4為宜（如義用20巧Om~10m*10m)，根據(jù)場地污染分布復(fù)雜情況 取值(場地越復(fù)雜，取較小值）；
[0089] b)網(wǎng)格劃分滿足條件a)的情況下，同時(shí)考慮原位注入高壓旋噴注射注入點(diǎn)布孔排 距設(shè)置，可采用若干排距整數(shù)倍，保證單個(gè)加密調(diào)查網(wǎng)格內(nèi)均布原位注入點(diǎn)，便于后期原位 修復(fù)施工優(yōu)化設(shè)計(jì)及分區(qū)施工。
[0090] (4)±壤及地下水調(diào)查結(jié)果分析:綜合原場地調(diào)查、補(bǔ)充加密調(diào)查的主要目標(biāo)污染 物的濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)按步驟Ξ確定的單個(gè)網(wǎng)格區(qū)域的±壤目標(biāo)污染物的濃度范圍 及規(guī)律，確定單個(gè)網(wǎng)格的主要目標(biāo)污染的特征濃度(能反映該區(qū)域濃度普遍水平)數(shù)據(jù)范圍 W及在垂直深度的分布特點(diǎn)和規(guī)律。
[0091] (5)細(xì)化分區(qū)、注漿參數(shù)(藥劑配方、氧化劑濃度、單孔注漿量、綜合藥劑投加比）參 數(shù)優(yōu)化及精細(xì)化原位注入修復(fù)施工：
[0092] 空間分區(qū)基于平面及深度分區(qū)，同時(shí)考慮修復(fù)深度、高壓旋噴注漿鉆桿參數(shù)(如單 根鉆桿規(guī)格為3m)、地下水分布特點(diǎn)。細(xì)化分區(qū)為：四個(gè)主濃度分區(qū)，八個(gè)亞濃度分區(qū)。
[0093] a)平面星級分區(qū)(濃度主分區(qū)）：依據(jù)步驟(4)確定的調(diào)查分析結(jié)論，將確定單個(gè)網(wǎng) 格的主要目標(biāo)污染的特征濃度統(tǒng)計(jì)歸類合并，按±壤中污染物的空間濃度差異原位注入點(diǎn) 施工區(qū)域劃分按主要目標(biāo)污染物濃度由低到高依次分為:*濃度分區(qū)（31，11，81，布孔密度 1)、**濃度分區(qū)（R2，L2，B2，布孔密度2)、林*濃度分區(qū)（R3，L3，B3，布孔密度3)、****濃度分 區(qū)（34，1^4,84，布孔密度4)，共計(jì)四個(gè)級別。四個(gè)主分區(qū)修復(fù)面積分別為41~心。修復(fù)面積滿 足W下公式：
[0094] A=A1+A2+A3+A4 (1)
[00M] 其中，A、A1、A2、A3、A4分別為整個(gè)研究地塊、*、**、*林、*林*主分區(qū)對應(yīng)修復(fù)面積， 單位:m2;
[0096] 布孔密度定義為W下公式：
[0097] 布孔密度=1艦* (些 >，其中i = 1，2戎4 (2) Μ
[0098] 其中，N1、N2、N3、N4分別為*、**、林*、林林主分區(qū)對應(yīng)原位注入高壓旋噴注射點(diǎn)數(shù) 量，暫按注射一輪考慮，單位:個(gè)點(diǎn)(鉆孔）。
[0099] b)垂直深度兩段分區(qū)（濃度亞分區(qū)）：按垂直濃度顯著差異劃分為兩個(gè)深度區(qū)間， 主分區(qū)第一亞層（下段，Η~H1)，主分區(qū)第二亞層(上段，H1~0)。具體分區(qū)信息詳見表1。修 復(fù)深度滿足W下公式：
[0100] Η=化-Η1)+化 1-0) (3)
[0101] 其中，Η為修復(fù)最大深度，Η1為優(yōu)化亞層分層深度，Η~化為第一亞層，下段;Η1~0 為第二亞層，上段；
[0102] 所研究修復(fù)地塊各分區(qū)注漿參數(shù)優(yōu)化見下表：
[0103] 表1原位化學(xué)氧化高壓旋噴注射注漿參數(shù)優(yōu)化表
[0104]
[0105] 注：（1)修復(fù)深度為H，劃分為兩段:0~化、HI~H，注漿(藥劑注射)參數(shù)依據(jù)自下而 上的原位注射修復(fù)方法設(shè)定；（2)采用氣、液二重管高壓旋噴注射方法實(shí)現(xiàn)修復(fù)藥劑(氧化 劑及活化劑)原位注入±壤及地下水中。
[0106] (6)按主分區(qū)進(jìn)行精細(xì)化原位化學(xué)氧化原位注入(高壓旋噴注射)修復(fù)操作及分區(qū) 施工，其特征如下：
[0107] 高壓旋噴原位注射過程采用氣、液二重管法，注射條件為：高壓注漿累壓力25~ 30Mpa，空壓機(jī)壓力0.7~0.8Mpa。注射藥劑采用W過硫酸鹽(簡稱K藥劑)為氧化劑、液堿(一 定濃度的化0田容液)為活化劑配制的溶液，同時(shí)注入±壤及地下水修復(fù)目標(biāo)層位。配制注射 溶液中投加一定比例的活化劑，保證活化效果的同時(shí)，保證修復(fù)后±壤酸堿度不超標(biāo)。
[0108] a)按表1所述細(xì)化分區(qū)，根據(jù)各分區(qū)代表性污染物濃度，設(shè)計(jì)相應(yīng)的單孔總注漿量 如^孔)及每延米注漿量化/m)。施工中各主分區(qū)注入點(diǎn)分別單獨(dú)編號，便于施工記錄及識 別。
[0109] b)同一濃度主分區(qū)（同一星級）的各濃度亞分區(qū)必須采用同一藥劑配方，即注射藥 劑溶液/漿液采用同一氧化劑濃度(氧化劑濃度固定），施工中表現(xiàn)為使用同一配方的配藥 站。
[0110] C)不同濃度主分區(qū)的各濃度亞分區(qū)采用不同藥劑配方(各配方也可相同），即注射 藥劑溶液/漿液采用不同氧化劑濃度(也可相同），施工中表現(xiàn)為使用不同配方的配藥站。
[0111] d)各濃度亞分區(qū)的單孔每延米注漿量化/m)參數(shù)優(yōu)化為：*(V1，V2)、**(V3， V4)、***(V5，V6)、****(V7，V8)，即根據(jù)垂直污染分布情況每個(gè)主濃度分區(qū)單孔每延米注漿 量化/m)采用2個(gè)不同取值的參數(shù)(二者可取相同值）。施工中表現(xiàn)為完成單孔下段化~H1) 藥劑注射操作后，需調(diào)整高壓注漿鉆桿的提升速度后，完成單孔上段化1~0)的藥劑注射操 作。
[0112] e)不同主分區(qū)投入不同的原位注入高壓旋噴設(shè)備進(jìn)行施工，同一設(shè)備不可在不同 主分區(qū)之間交叉作業(yè)。
[0113] (7)原位化學(xué)氧化高壓旋噴注射分區(qū)（主分區(qū)及整個(gè)地塊）藥劑綜合投加比的優(yōu) 化：
[0114] a)單孔注漿量參數(shù)優(yōu)化過程及特征：
[0115] ①按主分區(qū)優(yōu)化為：*(￥1，￥2)、**(￥3，￥4)、*林(￥5，￥6)、林林(￥7，￥8)，其特征為￥1 ~V8取值根據(jù)步驟(1)所確定的可注性參數(shù)范圍來調(diào)整，并通過藥劑配比、注射氧化劑配置 濃度來反算優(yōu)化，W滿足理論計(jì)算藥劑投加比設(shè)計(jì)值的要求。
[0116] ②各分區(qū)K藥劑投加比參數(shù)計(jì)算根據(jù)步驟(4)所獲得的主要目標(biāo)污染物的特征濃 度與K藥劑氧化反應(yīng)的摩爾比計(jì)算獲得理論值，同時(shí)綜合考慮地下水中污染物的濃度分布、 ±水分配系數(shù)、±壤的化學(xué)氧化SOD值的影響因素，通過反算微調(diào)獲得各星級分區(qū)注漿量參 數(shù)(單孔注漿量及每延米注漿量，L/m)，理論值優(yōu)化為設(shè)計(jì)值。
[0117] ③各星級分區(qū)注漿參數(shù)的優(yōu)化，實(shí)際是反算過程，根據(jù)各分區(qū)主要目標(biāo)污染物的 特征濃度，理論計(jì)算后進(jìn)行配藥站藥劑配比、單孔注漿參數(shù)的優(yōu)化和調(diào)整，便于施工操作方 便，建議單孔注漿量優(yōu)化為50化的整數(shù)倍。
[0118] b)各分區(qū)單孔注漿量的十算如下：
[0119] * 分區(qū)；
[0120] Ql=Vl(H-Hl)+V2(Hl-0) (4)
[0121] ** 分區(qū)；
[0122] Q2 = V3W-Hl)+V4(Hl-0) (5)
[0123] 林*分區(qū).
[0124] Q3 = V5W-Hl)+V6(Hl-0) (6)
[0125] **** 分區(qū).
[0126] Q4 = V7(H-Hl)+V8(Hl-0) (7)
[0127] C)各分區(qū)藥劑投加比計(jì)算如下(C與K關(guān)聯(lián)）：
[012引 *分區(qū)；
[0136] 其中，A、A1、42、43、44分別為整個(gè)研究地塊、^及*、**、林*、****主分區(qū)對應(yīng)修復(fù) 面積，單位:m2;Nl、N2、N3、N4分別為*、**、***、****主分區(qū)對應(yīng)高壓旋噴原位注入點(diǎn)數(shù)量， 暫按注射一輪考慮，單位:個(gè)點(diǎn)(鉆孔）；乂1、乂3、￥5、￥7依次為*、**、***、林林主分區(qū)第一亞層 (下段，Η~H1)單孔每延米注漿量參數(shù)，單位:17111;￥2、￥4、￥6、￥8依次為*、**、林*、**林主分 區(qū)第二亞層（上段，Η1~0)單孔每延米注漿量參數(shù)，單位:L/m;Κ1 %、Κ2%、Κ3%、Κ4%依次 為*、**、***、****主分區(qū)對應(yīng)的氧化劑（過硫酸鹽，簡稱1(藥劑）對應(yīng)配置濃度（質(zhì)量百分 比），單位:無量綱；4個(gè)主分區(qū)采用藥劑配方為配方1~配方4，配置氧化劑溶液比重假設(shè)為 1，單位:無量綱;V為配藥站單罐藥劑溶液的體積，單位:m3，一般取3m3; 0為±壤密度，單位： t/m3,一般取值1.6~1.8t/m3,我國南方地區(qū)典型飽和±層推薦值為1.化/V。
[0137] d)整個(gè)地塊藥劑(氧化劑)綜合投加比計(jì)算如下：
[0141 ] e)整個(gè)地塊原位化學(xué)氧化原位注入經(jīng)濟(jì)性參數(shù):氧化劑投加比降低率（％ )。
[0142]
[0143] 其中，C4%為所研究重點(diǎn)修復(fù)地塊優(yōu)化前設(shè)計(jì)氧化劑投加比，單位:無量綱;C0% 為優(yōu)化后設(shè)計(jì)氧化劑投加比，單位:無量綱。
[0144] 針對有機(jī)污染場地±壤/地下水重點(diǎn)污染地塊/區(qū)域，該類地塊/區(qū)域具有修復(fù)面 積及修復(fù)深度大、污染程度高且污染分布差異顯著，水文地質(zhì)條件復(fù)雜（如地層較為復(fù)雜、 地下水埋藏淺且豐富）的特點(diǎn)，本發(fā)明提出的技術(shù)方案及思路可用于有機(jī)污染場地±壤及 地下水原位化學(xué)氧化原位注射修復(fù)過程的藥劑(氧化劑)投加參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及工程實(shí)施， 工程可操作性強(qiáng)、顯著提高原位修復(fù)的經(jīng)濟(jì)性，具有廣闊的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。
[0145] 實(shí)施例1
[0146] 本實(shí)施例為有機(jī)污染±壤/地下水修復(fù)工程中重點(diǎn)污染地塊/區(qū)域的原位化學(xué)氧 化技術(shù)應(yīng)用高壓旋噴注射原位修復(fù)工藝實(shí)現(xiàn)修復(fù)藥劑(氧化劑)投加參數(shù)優(yōu)化的方法，本實(shí) 施例中沒有特別說明的操作，參照
【發(fā)明內(nèi)容】
中已經(jīng)給出的方法進(jìn)行，在此不再寶述。
[0147] 本實(shí)施例具體如下所述：
[0148] 本項(xiàng)目為南京某化工廠±壤及地下水修復(fù)工程，±壤修復(fù)工程量25.8萬方，地下 水修復(fù)工程量17萬平，±壤及地下水中的目標(biāo)污染物為氯苯、苯、對/鄰硝基氯化苯等VOCs/ SVOCs類有機(jī)物?！廊雷畲笮迯?fù)深度12m，存在兩層粉質(zhì)粘±層、含水層為粉細(xì)砂層(分布在3 ~6m或4~7m)，地下水埋藏淺（約Im左右)且豐富。項(xiàng)目原位修復(fù)的難點(diǎn)之一是重點(diǎn)污染地 塊/區(qū)域(N3-UN3-2地塊)的化學(xué)氧化藥劑投加比優(yōu)化難題，原場地調(diào)查數(shù)據(jù)不足W支撐修 復(fù)工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)。重度污染地塊所占比重較大，其中，±壤修復(fù)工程量占78.73%，與之同 時(shí)修復(fù)的地下水修復(fù)工程量占10.0%，根據(jù)原場地調(diào)查結(jié)論，該重點(diǎn)污染地塊也是本項(xiàng)目 的重度污染地塊，±壤及地下水中主要目標(biāo)污染物W對/鄰硝基氯化苯為主，初始代表性濃 度高于lOOOmg/kg。因此，本實(shí)施例的優(yōu)化設(shè)計(jì)對于原位化學(xué)修復(fù)藥劑成本、修復(fù)效果W及 藥劑殘留的控制具有重要意義，藥劑投加參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)對于大型、復(fù)雜有機(jī)污染±壤及 地下水修復(fù)工程尤為重要。結(jié)合圖1~圖2, W本項(xiàng)目中修復(fù)深度12m，主要目標(biāo)污染物為對/ 鄰硝基氯化苯的典型地塊之一 (N3-1地塊)為例，原位化學(xué)氧化高壓旋噴注射優(yōu)化修復(fù)的步 驟，簡述如下：
[0149] (1)現(xiàn)場試驗(yàn)確定原位化學(xué)氧化高壓旋噴注射修復(fù)工藝的擴(kuò)散半徑、單孔每延米 注漿量及可注性參數(shù):根據(jù)原場地調(diào)查資料及數(shù)據(jù)，所研究地塊(N3-l)12m深度范圍自上而 下依次分布有雜填±(ο~2m)、粉質(zhì)粘±( 2~3m)、粉細(xì)砂（含水層3~6m)、粉質(zhì)粘±(6~ 12m)四層±壤，地層主要由粉質(zhì)粘±、粉細(xì)砂組成，考慮最不利的粉質(zhì)粘±的滲透性，采用 粉質(zhì)粘±的擴(kuò)散半徑(取0.9m)作為該地塊擴(kuò)散半徑優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)而確定布孔參數(shù):按 Ξ角形法布點(diǎn)，孔距L= 1.6m(垂直地下水方向，東西向），排距B= 1.4m(沿著地下水方向，南 北向）。按粉質(zhì)粘±地層確定單孔每延米注漿量參數(shù)范圍：150~40化/m;可移動孔隙率參數(shù) 范圍:0.06~0.16;可注性參數(shù)范圍：20%~52 %。
[0150] (2)注入點(diǎn)布設(shè):根據(jù)按最不利滲透的地層考慮，所研究地塊統(tǒng)一按粉質(zhì)粘±所確 定的布孔參數(shù)進(jìn)行布點(diǎn)，設(shè)計(jì)原位化學(xué)氧化高壓旋噴注射原位注入點(diǎn)數(shù)量總計(jì)N=3067個(gè)， 覆蓋所研究整個(gè)修復(fù)地塊(修復(fù)面積A = 6628m2)，確定布孔密度為46.27個(gè)/100m2。
[0151] (3)補(bǔ)充加密調(diào)查:補(bǔ)充加密網(wǎng)格寬度(a)參數(shù)選擇原位注入布點(diǎn)12倍排距的寬度 (約為原調(diào)查網(wǎng)格的1/2)，如下表所示，選擇。
[0152] 表1補(bǔ)充調(diào)查加密網(wǎng)格參數(shù)
[0153]
[0154] ~(4)±壤及地下水調(diào)查結(jié)果分析：結(jié)合原場地調(diào)查及補(bǔ)充加密調(diào)查對±壤及地下~ 水取樣檢測結(jié)果進(jìn)行分析，確定每個(gè)加密網(wǎng)格(19.2m*19.2m)主要目標(biāo)污染物對/鄰硝基氯 化苯的特征濃度范圍，并分析濃度的深度分布規(guī)律。
[0155] (5)細(xì)化分區(qū)、注漿參數(shù)(藥劑配方、氧化劑濃度、單孔注漿量、綜合藥劑投加比)優(yōu) 化:考慮修復(fù)深度、高壓旋噴注漿鉆桿參數(shù)(單根鉆桿3m長度）、地下水分布特點(diǎn)，目標(biāo)污染 物的空間濃度差異，細(xì)化分區(qū)為:平面星級分為3個(gè)主濃度分區(qū)（*、***、****)，其中**分區(qū) 缺失；垂直按6m深度劃分，分為6個(gè)亞濃度分區(qū)。各濃度分區(qū)的目標(biāo)污染物特征濃度(mg/kg 或ppm)、分區(qū)面積(m2)、高壓旋噴注射點(diǎn)數(shù)量(個(gè)）、Κ藥劑配比濃度（％ )及配方類型的參數(shù) 詳見下表。
[0156] 具體注漿參數(shù)優(yōu)化見下表。
[0157] 表2各分區(qū)注漿參數(shù)優(yōu)化表 [015 引
[0159]注：（1 )NCB為Ν3-1地塊主要目標(biāo)污染物對/鄰硝基氯化苯英文縮寫簡稱，擴(kuò)散半徑 取0.9m(粉質(zhì)粘±);(2)N3-1地塊修復(fù)面積6628m2,修復(fù)深度為12m，合計(jì)±壤修復(fù)工程量為 79536m3; (3)單罐配藥站體積V=3m3，±壤密度P=1.化/m3。
[0160] 由上表可知，本實(shí)施例1中12m深度單孔最大注漿量優(yōu)化為3~4m3。
[0161] (6)原位化學(xué)氧化高壓旋噴注射分區(qū)藥劑綜合投加比的計(jì)算：
[0162] 按公式(8)~（11)計(jì)算可得，所研究N3-1地塊各濃度主分區(qū)（*、***、****分區(qū)化藥 劑的綜合投加比為：1.03 %、2.05 %、2.73 %，再按公式（14)可計(jì)算得，N3-1地塊K藥劑綜合 投加比為1.99%。
[0163] 實(shí)施例2
[0164] 本實(shí)施例對實(shí)施例1中針對±壤及地下水中的目標(biāo)污染物NCB的原位化學(xué)氧化高 壓旋噴注射優(yōu)化修復(fù)方法的修復(fù)效果及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析和評價(jià)。
[01化]1、±壤修復(fù)效果評價(jià)：
[0166] 按實(shí)施例1所述優(yōu)化修復(fù)方法，NCB的初始濃度(原場地調(diào)查數(shù)據(jù)或補(bǔ)充加密調(diào)查 數(shù)據(jù))與優(yōu)化修復(fù)后驗(yàn)收檢測濃度進(jìn)行比較，±壤修復(fù)效果如圖3~圖5所示。
[0167] NCB的±壤修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)由原設(shè)計(jì)5mW上19ppm、5mW下33ppm，優(yōu)化為6mW上19ppm、6m W下33ppm，符合安全性原則，也便于分區(qū)優(yōu)化施工及計(jì)算。
[0168] 如圖3所示，*分區(qū)優(yōu)化后K藥劑(氧化劑)的綜合投加比為1.03%，優(yōu)化修復(fù)后±壤 6m上下NCB均顯著降低，達(dá)到了相應(yīng)±壤驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，修復(fù)效果顯著。
[0169] 如圖4所示，***分區(qū)優(yōu)化后K藥劑(氧化劑)的綜合投加比為1.52%，優(yōu)化修復(fù)后± 壤6m上下NCB均顯著降低，達(dá)到了相應(yīng)±壤驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，修復(fù)效果顯著。
[0170] 如圖5所示，****優(yōu)化后K藥劑(氧化劑）的綜合投加比為2.73%，優(yōu)化修復(fù)后±壤 6m上下NCB均顯著降低，達(dá)到了相應(yīng)±壤驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，修復(fù)效果顯著。
[0171] 2、N3-1地塊原位化學(xué)氧化原位注入經(jīng)濟(jì)性參數(shù)分析：
[0172] 本實(shí)施例通過將復(fù)雜有機(jī)污染地塊(N3-1地塊)細(xì)化分區(qū)為*、***、****Ξ個(gè)濃度 主分區(qū)，通過各分區(qū)注漿參數(shù)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)地塊的氧化劑化藥劑）的投加參數(shù)的優(yōu) 化。
[0173] ****濃度分區(qū)代表了優(yōu)化前的Κ藥劑投加比（C4% =2.73%)，優(yōu)化后整個(gè)地塊的 綜合藥劑投加比（C0 % = 1.99 % )，實(shí)質(zhì)是將C4 %優(yōu)化為C0 %的過程，即藥劑(氧化劑)綜合 投加比的降低率（％ )為本項(xiàng)目Κ藥劑投加經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，見下表。
[0174] 表3藥劑投加比經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)
[0175]
[0176] 從上表可知，本實(shí)施例通過補(bǔ)充加密調(diào)查、注入點(diǎn)布設(shè)、細(xì)化分區(qū)及注漿參數(shù)的優(yōu) 化過程，最終實(shí)現(xiàn)了重度污染地塊原位化學(xué)氧化修復(fù)藥劑投加參數(shù)的優(yōu)化，在保證修復(fù)效 果的同時(shí)，顯著提升了經(jīng)濟(jì)性，降低了修復(fù)工程的藥劑成本。
[0177] W上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，運(yùn)些【具體實(shí)施方式】都是基于本發(fā)明 整體構(gòu)思下的不同實(shí)現(xiàn)方式，而且本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域 的技術(shù)人員在本發(fā)明掲露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該W權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種±壤及地下水原位化學(xué)氧化高壓注射優(yōu)化修復(fù)方法，其特征在于， 步驟一:現(xiàn)場試驗(yàn)確定原位化學(xué)氧化高壓旋噴注射條件下，主要代表性地層的擴(kuò)散半 徑、單孔每延米最大注漿量及可注性參數(shù)： a) 試驗(yàn)條件為:采用氣、液二重管工藝，高壓注漿累注射壓力25~30Mpa，空壓機(jī)氣累壓 力0.7~0.8Mpa;注射藥劑采用過硫酸鹽及液堿活化劑配置的溶液； b) 按地層分布特點(diǎn)及規(guī)律確定原位注入修復(fù)擴(kuò)散半徑:根據(jù)前期擴(kuò)散半徑試驗(yàn)數(shù)據(jù)及 經(jīng)驗(yàn)值，確定所修復(fù)地塊的原位注入修復(fù)藥劑擴(kuò)散半徑，自上而下基于最不利地層的滲透 性確定該地塊的擴(kuò)散半徑； C)最大藥劑注射量分析及可注性參數(shù)α確定:移動孔隙率及可注性參數(shù)滿足W下公式： Vinj = 3TR2〇h 目 movXlOOO (1) Vv = 3iR2化目ixiooo (2) α=(白 m/白 1)X100% (3) 其中，Vinj-一最大注漿量L/m;Vv--單位含水層孔隙體積，L/m;R〇-一藥劑有效擴(kuò)散 半徑，m; h-一單孔延米注漿段，取h = Im; θι--總孔隙率，無量綱；-一移動孔隙率，由于 地下水流動而獲得的激活孔隙體積，無量綱;α-一可注性參數(shù)，移動孔隙率占總孔隙率的 比例，該值越高說明可注性越高，％，該參數(shù)為單輪注射單孔注漿量的設(shè)計(jì)提供了設(shè)計(jì)理論 依據(jù)； 步驟二:注入點(diǎn)布設(shè)： 依據(jù)原場地調(diào)查數(shù)據(jù)，按Ξ角形法布設(shè)原位注入點(diǎn)的布孔參數(shù)L、B，確定修復(fù)地塊的布 孔密度； 步驟Ξ:補(bǔ)充加密調(diào)查： 有機(jī)污染場地修復(fù)前若重點(diǎn)污染地塊的污染濃度數(shù)據(jù)不足W支持原位化學(xué)氧化修復(fù) 的優(yōu)化設(shè)計(jì)，則需進(jìn)行加密調(diào)查，加密調(diào)查網(wǎng)格設(shè)置遵循W下兩條原則： a) 補(bǔ)充加密調(diào)查網(wǎng)格小于原場地調(diào)查網(wǎng)格，補(bǔ)充加密調(diào)查網(wǎng)格為原場地調(diào)查網(wǎng)格的1/ 2~1/4,根據(jù)場地污染分布復(fù)雜情況取值； b) 網(wǎng)格劃分滿足條件a)的情況下，同時(shí)考慮高壓旋噴注射原位注入點(diǎn)布孔排距設(shè)置， 采用若干排距整數(shù)倍，便于后期原位修復(fù)施工優(yōu)化設(shè)計(jì)及分區(qū)施工； 步驟四：±壤及地下水調(diào)查結(jié)果分析： 綜合原場地調(diào)查、補(bǔ)充加密調(diào)查的主要目標(biāo)污染物的濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)按步驟 Ξ確定的單個(gè)網(wǎng)格區(qū)域的±壤目標(biāo)污染物的濃度范圍及規(guī)律，確定單個(gè)網(wǎng)格的主要目標(biāo)污 染的特征濃度數(shù)據(jù)范圍W及在垂直深度的分布特點(diǎn)和規(guī)律； 步驟五:細(xì)化分區(qū)、注漿參數(shù)優(yōu)化： 空間分區(qū)基于平面及深度分區(qū)，同時(shí)考慮修復(fù)深度、高壓旋噴注漿鉆桿參數(shù)、地下水分 布特點(diǎn)，細(xì)化分區(qū)為：四個(gè)主濃度分區(qū)，八個(gè)亞濃度分區(qū)，具體為： a)平面星級分區(qū)：依據(jù)步驟四確定的調(diào)查分析結(jié)論，將確定單個(gè)網(wǎng)格的主要目標(biāo)污染 物的特征濃度統(tǒng)計(jì)歸類合并，按±壤中污染物的空間濃度差異原位注入點(diǎn)施工區(qū)域劃分按 主要目標(biāo)污染物濃度由低到高依次分為:*、**、***、****濃度分區(qū)，共計(jì)四個(gè)主濃度分區(qū)， 四個(gè)主濃度分區(qū)注漿參數(shù)優(yōu)化為：同一主分區(qū)采用相同的氧化劑濃度、注射藥劑溶液/漿液 配方； b)垂直深度兩段分區(qū)：按垂直濃度顯著差異劃分為兩個(gè)深度區(qū)間，主分區(qū)第一亞層，主 分區(qū)第二亞層；四個(gè)主濃度分區(qū)注漿參數(shù)優(yōu)化為：同一主分區(qū)采用相同的氧化劑濃度、注射 藥劑溶液/漿液配方;八個(gè)亞濃度分區(qū)注漿參數(shù)優(yōu)化為：同一主分區(qū)每個(gè)鉆孔采用相同的單 孔注漿量，自下而上第一亞層和第二亞層采用不同的單孔每延米注漿量，施工中通過調(diào)節(jié) 高壓注射旋噴鉆桿提升速度實(shí)現(xiàn)； 步驟六:按主分區(qū)進(jìn)行原位化學(xué)氧化原位注入修復(fù)操作及分區(qū)施工，其步驟如下： a) 高壓旋噴原位注射施工條件同步驟一中所述a)試驗(yàn)條件;根據(jù)各主分區(qū)代表性污染 物濃度，設(shè)計(jì)相應(yīng)的單孔注漿量及每延米注漿量，施工中各主分區(qū)注入點(diǎn)分別單獨(dú)編號，便 于施工記錄及識別； b) 同一濃度主分區(qū)的各濃度亞分區(qū)必須采用同一藥劑配方，即注射藥劑溶液/漿液采 用同一氧化劑濃度； C)不同濃度主分區(qū)的各濃度亞分區(qū)采用不同藥劑配方，即注射藥劑溶液/漿液采用不 同氧化劑濃度； d) 各濃度亞分區(qū)的單孔每延米注漿量參數(shù)優(yōu)化為：*(V1，V2)、**(V3，V4)、***(V5， V6)、****(V7，V8)，即根據(jù)垂直污染分布情況每個(gè)主濃度分區(qū)單孔每延米注漿量采用兩個(gè) 不同取值的參數(shù);施工中表現(xiàn)為完成單孔下段藥劑注射操作后，需調(diào)整高壓注漿鉆桿的提 升速度，W完成單孔上段的藥劑注射操作； e) 不同主分區(qū)投入不同的原位注入高壓旋噴設(shè)備進(jìn)行施工，同一設(shè)備不可在不同主分 區(qū)之間交叉作業(yè)； 步驟屯:原位化學(xué)氧化高壓旋噴注射分區(qū)藥劑綜合投加比的優(yōu)化： a) 單孔注漿量參數(shù)優(yōu)化過程及特征：按主分區(qū)優(yōu)化為:*、**、***、****，VI~V8取值根 據(jù)步驟一所確定的可注性參數(shù)范圍來調(diào)整，并通過藥劑配比、注射氧化劑配置濃度來反算 優(yōu)化，W滿足理論計(jì)算藥劑投加比設(shè)計(jì)值的要求； b) 各分區(qū)藥劑投加比按如下公式計(jì)算： *分區(qū)：其中，A、A1、A2、A3、A4分別為整個(gè)研究地塊、*、**、***、****主分區(qū)對應(yīng)修復(fù)面積，單 位:m2;Nl、N2、N3、M分別為*、**、*林、*林*主分區(qū)對應(yīng)高壓旋噴原位注入點(diǎn)數(shù)量，暫按注射 一輪考慮，單位:個(gè)點(diǎn);VI、V3、V5、V7依次為*、**、***、****主分區(qū)第一亞層單孔每延米注漿 量參數(shù)，單位:L/m;V2、V4、V6、V8依次為*、**、***、****主分區(qū)第二亞層單孔每延米注漿量 參數(shù)，單位:17111;1(1%、1(2%、1(3%、1(4%依次為*、**、***、****主分區(qū)對應(yīng)的氧化劑對應(yīng)配 置濃度，單位:無量綱；四個(gè)主分區(qū)采用藥劑配方為配方1~配方4，配置氧化劑溶液比重假 設(shè)為1，單位:無量綱;V為配藥站單罐藥劑溶液的體積，單位:m3，一般取3m3; 0為±壤密度，單 位:t/m3，一般取值 1.6~1.8t/V; C)整個(gè)地塊氧化劑的綜合投加比按W下公式計(jì)算：2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的±壤及地下水原位化學(xué)氧化高壓注射優(yōu)化修復(fù)方法，其特征 在于，所述步驟一中，現(xiàn)場試驗(yàn)確定的原位化學(xué)氧化高壓旋噴注射修復(fù)的單孔每延米注漿 量參數(shù)范圍：粘±類取值為150~40化/111;砂±類取值為500~1200L/m;可移動孔隙率參數(shù) 范圍：粘±類取值為0.06~0.16;砂±類取值為0.02~0.05;可注性參數(shù)范圍：粘±類取值 為20 %~52 % ;砂±類取值為6 %~15 %。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的±壤及地下水原位化學(xué)氧化高壓注射優(yōu)化修復(fù)方法，其特征 在于，所述步驟屯中，各分區(qū)氧化劑的投加比參數(shù)計(jì)算，a)根據(jù)步驟四所獲得的主要目標(biāo)污 染物的特征濃度與K藥劑氧化反應(yīng)的摩爾比計(jì)算獲得理論值，同時(shí)綜合考慮地下水中污染 物的濃度分布、±水分配系數(shù)、±壤的化學(xué)氧化SOD值的影響因素，通過反算微調(diào)獲得各星 級分區(qū)注漿量參數(shù)，理論值優(yōu)化為設(shè)計(jì)值;b)各星級分區(qū)注漿參數(shù)的優(yōu)化，實(shí)際是反算過 程，根據(jù)各分區(qū)主要目標(biāo)污染物的特征濃度，理論計(jì)算后進(jìn)行配藥站藥劑配比、單孔注漿參 數(shù)的優(yōu)化和調(diào)整，便于施工操作方便，單孔注漿量優(yōu)化為50化的整數(shù)倍。
【文檔編號】B09C1/08GK105964677SQ201610461742
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】楊樂巍, 汪福旺, 張?jiān)? 李書鵬, 郭麗莉, 宋曉威, 陳凡, 尹鵬程, 崔雙超, 劉巖, 牛強(qiáng)
【申請人】北京建工環(huán)境修復(fù)股份有限公司