本發(fā)明涉及污染地下水修復(fù)領(lǐng)域，尤其涉及地下水重金屬修復(fù)反應(yīng)介質(zhì)材料及滲透墻體施工方法。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展和人類活動的急劇增加，特別是采礦、選礦、冶煉、制革、電鍍、化工和電子等行業(yè)生產(chǎn)，產(chǎn)生的含銅、鉛、鎘、鉻等離子廢水的排放以及重大環(huán)境污染突發(fā)事件的出現(xiàn)，不僅對地表水造成了污染，而且對土壤和地下水的污染也日益嚴(yán)重。由于地下水的隱蔽性及流通性，導(dǎo)致地下水重金屬治理難度非常大，對人類健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了威脅。因此，對地下水中多種重金屬污染治理成為當(dāng)前我國亟待解決的環(huán)境生態(tài)問題。

近幾年地下水修復(fù)技術(shù)包括異位修復(fù)技術(shù)和原位修復(fù)技術(shù)，異位修復(fù)技術(shù)耗時長、效率低、投資成本高，限制其廣泛應(yīng)用，原位修復(fù)技術(shù)經(jīng)濟有效、節(jié)約土地資源，且能實現(xiàn)地下水的原位修復(fù)，因此有著良好的應(yīng)用前景。原位修復(fù)技術(shù)中prb可滲透反應(yīng)墻技術(shù)作為阻隔+凈化的管控技術(shù)，由于其成本低、效果好，得到了較快的發(fā)展。prb(permeablereactivebarrier)技術(shù)是根據(jù)特征污染物選擇各種反應(yīng)介質(zhì)材料所組成的一個構(gòu)筑物，它垂直立于地下水水流的方向，形成一個反應(yīng)屏障區(qū)，受污水流靠自然水力經(jīng)過反應(yīng)柵欄時，通過物理、化學(xué)及生物反應(yīng)，溶解的有機物、金屬、核素等污染物被降解、吸附、沉淀或去除，以達(dá)到修復(fù)凈化受污染的地下水的目標(biāo)。

目前prb可滲透反應(yīng)墻技術(shù)不夠成熟，一方面介質(zhì)材料由于長期埋在地下，需要確保其長期有效性并不產(chǎn)生二次污染；另一方面，對于地下水位較深的情況，常規(guī)的開挖筑墻方式難度很大，且施工速度較慢。因此，目前prb處理地下水的技術(shù)在我國的實際工程應(yīng)用還比較少。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供地下水重金屬修復(fù)反應(yīng)介質(zhì)材料及滲透墻體施工方法，解決現(xiàn)有目前prb可滲透反應(yīng)墻技術(shù)不夠成熟的技術(shù)問題。該發(fā)明提供一種地下水重金屬處理效率高、有效期長、成本低、來源廣泛的可滲透反應(yīng)墻活性材料復(fù)配方法，及提供一種施工快速，易于現(xiàn)場操作的可滲透墻體快速施工方法，該施工方法避免了開挖施做墻體預(yù)留透水管等繁瑣操作，大大縮短施工周期，且適用于高水位地段施工。

地下水重金屬修復(fù)反應(yīng)介質(zhì)材料，該反應(yīng)介質(zhì)材料包括石英砂、鐵粉、和沸石粉按30-40％、40-55％、10-20％的比例投入預(yù)混合設(shè)備內(nèi)攪拌混合。

所述石英砂粒徑40-80目，石英砂中二氧化硅含量≥99wt％；

所述鐵粉為零價還原鐵粉，鐵粉中鐵的含量≥98wt％；

所述沸石粉為斜發(fā)沸石破碎研磨，粒徑80-100目，沸石粉中鋁硅含量≥99wt％。

所述預(yù)混合設(shè)備為翻轉(zhuǎn)搖床，轉(zhuǎn)速50-120rad/min，預(yù)混合時間為20-40min。

所述修復(fù)的重金屬包括地下水中的cu(ⅱ)、zn(ⅱ)、pb(ⅱ)中的任意一種或任意幾種。

本發(fā)明還提供一種用于地下水重金屬修復(fù)的可滲透墻體快速施工方法。該快速施工方法采用鋼板樁快速施工法，實現(xiàn)prb可滲透墻體反應(yīng)介質(zhì)材料的快速填充，大大縮短prb可滲透墻體的施工周期，達(dá)到地下水重金屬修復(fù)目標(biāo)。包括如下步驟：

(1)首先利用植樁機將鋼板樁原位壓入污染羽下游遷移途徑指定深度的土體中，形成長方形墻體；

(2)然后開挖鋼板樁內(nèi)土體，同時根據(jù)開挖深度施作圈梁及鋼支撐；

(3)最后填入混合均勻的反應(yīng)介質(zhì)材料，填埋過程逐步拆除圈梁及支撐，填埋至原地面高度后拔出鋼板樁，在介質(zhì)材料表面覆膜后覆土壓實，即實現(xiàn)可滲透反應(yīng)墻快速施工過程。

所述步驟(1)中的鋼板樁為帶鎖口冷彎型鋼板，厚度為2-5cm，長×寬為6-25m×0.5-1.0m；鋼板樁在植樁機外力作用下垂直于地面壓入土體直至不透水層，每塊鋼板樁之間通過鎖口緊密連接。

所述步驟(2)中開挖圈梁內(nèi)土體，根據(jù)深度邊開挖邊逐級施加圈梁及支撐403，防止鋼板樁因樁側(cè)土壓力增大導(dǎo)致變形，確保施工正常運行。

所述步驟(2)中挖完圈梁內(nèi)土體填入混合介質(zhì)材料，邊加材料邊施加壓力壓實，直到材料填滿整個圍凜。

所述步驟(3)中圍凜為鋼板樁圍成的一個長方形結(jié)構(gòu)，圍凜內(nèi)土體開挖過程需邊開挖邊施加圈梁及支撐；

所述步驟(3)中圍凜內(nèi)填滿反應(yīng)介質(zhì)材料過程逐步拆除各級圈梁及支撐，回填完成后利用植樁機拔出鋼板樁，并在可滲透墻體的材料表面覆膜后覆土壓實。

本發(fā)明采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

本發(fā)明將石英砂、鐵粉、沸石按特定比例進(jìn)行共混，作為prb可滲透反應(yīng)墻填充材料，能有效處理地下水多種重金屬污染，延長活性材料的有效期；同時提供了一種簡便快速鋼板樁可滲透墻體快速施工方法，降低了地下水重金屬污染處理成本，達(dá)到快速有效去除地下水污染物目的。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的施工方案圖

圖2是施工剖面圖

圖3是鋼板樁鎖口連接圖

圖4是施工平面圖

圖中：植樁機-101，鋼板樁-102，圈梁-201，鋼板樁-202，鎖口-301，圈梁-401，鋼板樁-402，鋼支撐-403。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉出優(yōu)選實施例，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。然而，需要說明的是，說明書中列出的許多細(xì)節(jié)僅僅是為了使讀者對本發(fā)明的一個或多個方面有一個透徹的理解，即便沒有這些特定的細(xì)節(jié)也可以實現(xiàn)本發(fā)明的這些方面。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的地下水重金屬修復(fù)反應(yīng)介質(zhì)材料，該反應(yīng)介質(zhì)材料包括石英砂、鐵粉、和沸石粉按30-40％、40-55％、10-20％的比例投入預(yù)混合設(shè)備內(nèi)攪拌混合，作為prb可滲透反應(yīng)墻填料，用于去除弱酸性污染水體中的多種重金屬離子。所述石英砂粒徑40-80目，石英砂中二氧化硅含量≥99wt％；所述鐵粉為零價還原鐵粉，鐵粉中鐵的含量≥98wt％；所述沸石粉為斜發(fā)沸石破碎研磨，粒徑80-100目，沸石粉中鋁硅含量≥99wt％。

所述預(yù)混合設(shè)備為翻轉(zhuǎn)搖床，轉(zhuǎn)速50-120rad/min，預(yù)混合時間為20-40min。

所述修復(fù)的重金屬包括地下水中的cu(ⅱ)、zn(ⅱ)、pb(ⅱ)中的任意一種或任意幾種。

根據(jù)上述的原理說明和參閱圖1-4對本發(fā)明實施例進(jìn)一步說明：

本發(fā)明還提供一種用于地下水重金屬修復(fù)的可滲透墻體快速施工方法。該快速施工方法采用鋼板樁快速施工法，實現(xiàn)prb可滲透墻體反應(yīng)介質(zhì)材料的快速填充，大大縮短prb可滲透墻體的施工周期，達(dá)到地下水重金屬修復(fù)目標(biāo)。包括如下步驟：

(1)首先利用植樁機將鋼板樁原位壓入污染羽下游遷移途徑指定深度的土體中，形成長方形墻體；

(2)然后開挖鋼板樁內(nèi)土體，同時根據(jù)開挖深度施作圈梁及鋼支撐；

(3)最后填入混合均勻的反應(yīng)介質(zhì)材料，填埋過程逐步拆除圈梁及支撐，填埋至原地面高度后拔出鋼板樁，在介質(zhì)材料表面覆膜后覆土壓實，即實現(xiàn)可滲透反應(yīng)墻快速施工過程。

所述步驟(1)中的鋼板樁102、202、402為帶鎖口301冷彎型鋼板，厚度為2-5cm，長×寬為6-25m×0.5-1.0m；鋼板樁102、202、402在植樁機101外力作用下垂直于地面壓入土體直至不透水層，每塊鋼板樁之間通過鎖口緊密連接。

所述步驟(2)中開挖圈梁201、401內(nèi)土體，根據(jù)深度邊開挖邊逐級施加圈梁及支撐403，防止鋼板樁因樁側(cè)土壓力增大導(dǎo)致變形，確保施工正常運行。

所述步驟(2)中挖完圈梁201、401內(nèi)土體填入混合介質(zhì)材料，邊加材料邊施加壓力壓實，直到材料填滿整個圍凜。

所述步驟(3)中圍凜為鋼板樁402圍成的一個長方形結(jié)構(gòu)，圍凜內(nèi)土體開挖過程需邊開挖邊施加圈梁401及支撐403；

所述步驟(3)中圍凜內(nèi)填滿反應(yīng)介質(zhì)材料過程逐步拆除各級圈梁及支撐，回填完成后利用植樁機拔出鋼板樁402，并在可滲透墻體的材料表面覆膜后覆土壓實。

以下是本發(fā)明反應(yīng)介質(zhì)材料及及可滲透墻體快速施工方法的應(yīng)用實例：

實施例1：

根據(jù)工程需要，用于地下水重金屬修復(fù)的反應(yīng)介質(zhì)材料按重量百分比稱?。?5％石英砂，50％還原鐵粉，15％斜發(fā)沸石粉，將稱取的各組分在80r/min的轉(zhuǎn)速下預(yù)混合30min，形成混合物料備用。

用于地下水重金屬修復(fù)的可滲透墻體快速施工方法，包括如下步驟：

(1)首先利用植樁機101將鋼板樁102、202、402原位壓入污染羽下游遷移途徑7m深度的土體中，形成長方形墻體；

(2)然后開挖鋼板樁內(nèi)土體，在3m深度位置施作圈梁401及鋼支撐403；

(3)最后填入混合均勻的反應(yīng)介質(zhì)材料，填埋過程逐步拆除圈梁及支撐，填埋至原地面高度后拔出鋼板樁402，在介質(zhì)材料表面覆膜后覆土壓實，即實現(xiàn)可滲透反應(yīng)墻快速施工過程。

實施例2：

根據(jù)工程需要，用于地下水重金屬修復(fù)的反應(yīng)介質(zhì)材料按重量百分比稱?。?0％石英砂，40％還原鐵粉，20％斜發(fā)沸石粉，將稱取的各組分在80r/min的轉(zhuǎn)速下預(yù)混合30min，形成混合物料備用。

用于地下水重金屬修復(fù)的可滲透墻體快速施工方法，包括如下步驟：

(1)首先利用植樁機101將鋼板樁102、202、402原位壓入污染羽下游遷移途徑12m深度的土體中，形成長方形墻體；

(2)然后開挖鋼板樁內(nèi)土體，分別在0m及6m位置各施作圈梁401及鋼支撐403；

(3)最后填入混合均勻的反應(yīng)介質(zhì)材料，填埋過程逐步拆除圈梁及支撐，填埋至原地面高度后拔出鋼板樁402，在介質(zhì)材料表面覆膜后覆土壓實，即實現(xiàn)可滲透反應(yīng)墻快速施工過程。

實施例3：

根據(jù)工程需要，用于地下水重金屬修復(fù)的反應(yīng)介質(zhì)材料按重量百分比稱?。?5％石英砂，50％鐵粉，15％斜發(fā)沸石粉，將稱取的各組分在80r/min的轉(zhuǎn)速下混合30min，形成預(yù)混合物料備用。

用于地下水重金屬修復(fù)的可滲透墻體快速施工方法，包括如下步驟：

(1)利用植樁機101將鋼板樁102、202、402原位壓入污染羽下游遷移途徑22m深度的土體中，形成長方形墻體；

(2)然后開挖鋼板樁內(nèi)土體，分別在0m、6m、12m、18m位置各施作圈梁401及鋼支撐403；

(3)最后填入混合均勻的反應(yīng)介質(zhì)材料，填埋過程逐步拆除圈梁及支撐，填埋至原地面高度后拔出鋼板樁402，在介質(zhì)材料表面覆膜后覆土壓實，即實現(xiàn)可滲透反應(yīng)墻快速施工過程。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

1.地下水重金屬修復(fù)反應(yīng)介質(zhì)材料，其特征在于：該反應(yīng)介質(zhì)材料包括石英砂、鐵粉和沸石粉，按30-40％、40-55％、10-20％的比例投入預(yù)混合設(shè)備內(nèi)攪拌混合，所述石英砂粒徑為40-80目，石英砂中二氧化硅含量≥99wt％；所述鐵粉為零價還原鐵粉，鐵粉中鐵的含量≥98wt％；所述沸石粉為斜發(fā)沸石破碎研磨，粒徑為80-100目，沸石粉中鋁硅含量≥99wt％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水重金屬修復(fù)反應(yīng)介質(zhì)材料，其特征在于：所述預(yù)混合設(shè)備為翻轉(zhuǎn)搖床，轉(zhuǎn)速50-120rad/min，預(yù)混合時間為20-40min。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地下水重金屬修復(fù)反應(yīng)介質(zhì)材料，其特征在于：所述修復(fù)的重金屬包括地下水中的cu(ⅱ)、zn(ⅱ)、pb(ⅱ)中的任意一種或任意幾種。

4.地下水重金屬修復(fù)反應(yīng)介質(zhì)材料的滲透墻體施工方法，其特征在于：該快速施工方法包括如下步驟：

步驟1：利用植樁機(101)將鋼板樁(102、202、402)原位壓入污染羽下游遷移途徑指定深度的土體中，形成長方形墻體；

步驟2：然后開挖鋼板樁(102、202、402)內(nèi)土體，同時一邊施挖內(nèi)土體一邊作圈梁(201、401)及鋼支撐(403)；

步驟3：最后填入權(quán)利要求1的反應(yīng)介質(zhì)材料，填埋過程逐步拆除圈梁(201、401)及鋼支撐(403)，填埋至原地面高度后拔出鋼板樁(102、202、402)，在介質(zhì)材料表面覆膜后覆土壓實，即實現(xiàn)可滲透反應(yīng)墻快速施工過程。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的地下水重金屬修復(fù)反應(yīng)介質(zhì)材料的滲透墻體施工方法，其特征在于：所述步驟1中的鋼板樁(102、202、402)為帶鎖口(301)冷彎型鋼板，厚度為2-5cm，長×寬為6-25m×0.5-1.0m；鋼板樁(102、202、402)在植樁機(101)外力作用下垂直于地面壓入土體直至不透水層，每塊鋼板樁之間通過鎖口(301)緊密連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地下水重金屬修復(fù)反應(yīng)介質(zhì)材料的滲透墻體施工方法，其特征在于：所述步驟2中開挖圈梁(201、401)內(nèi)土體，根據(jù)深度邊開挖邊逐級施加圈梁(201、401)及鋼支撐(403)，防止鋼板樁因樁側(cè)土壓力增大導(dǎo)致變形，確保施工正常運行。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地下水重金屬修復(fù)反應(yīng)介質(zhì)材料的滲透墻體施工方法，其特征在于：所述步驟2中挖完圈梁(201、401)內(nèi)土體填入混合介質(zhì)材料，邊加材料邊施加壓力壓實，直到材料填滿整個圍凜。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地下水重金屬修復(fù)反應(yīng)介質(zhì)材料的滲透墻體施工方法，其特征在于：所述步驟(3)中圍凜為鋼板樁(102、202、402)圍成的一個長方形結(jié)構(gòu)，圍凜內(nèi)土體開挖過程需邊開挖邊施加圈梁(201、401)及鋼支撐(403)。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地下水重金屬修復(fù)反應(yīng)介質(zhì)材料的滲透墻體施工方法，其特征在于：所述步驟3中圍凜內(nèi)填滿反應(yīng)介質(zhì)材料過程逐步拆除各級圈梁及支撐，回填完成后利用植樁機拔出鋼板樁(102、202、402)，并在可滲透墻體的材料表面覆膜后覆土壓實。

10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地下水重金屬修復(fù)反應(yīng)介質(zhì)材料的滲透墻體施工方法，其特征在于：所述滲透墻體施工方法采用鋼板樁快速施工法。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了地下水重金屬修復(fù)反應(yīng)介質(zhì)材料及滲透墻體施工方法，屬于污染地下水修復(fù)領(lǐng)域，該反應(yīng)介質(zhì)材料包括石英砂、鐵粉和沸石粉，按30?40％、40?55％、10?20％的比例進(jìn)行混合，作為PRB可滲透反應(yīng)墻填料，用于去除弱酸性污染水體中的多種重金屬離子。施工方法具體施工過程包括：首先利用植樁機將鋼板樁原位壓入污染羽下游遷移途徑指定深度的土體中，形成墻體；然后開挖鋼板樁內(nèi)土體，根據(jù)開挖深度施作圈梁及鋼支撐；最后填入混合均勻的反應(yīng)介質(zhì)材料，填埋過程逐步拆除圈梁及支撐，填埋至原地面高度后拔出鋼板樁，在介質(zhì)材料表面覆膜后覆土壓實。本發(fā)明處理弱酸性條件下多種重金屬污染地下水，應(yīng)用前景廣，為目前可滲透反應(yīng)墻的工程應(yīng)用提供可行性施工方法。

技術(shù)研發(fā)人員：湯桂騰;朱紅祥;楊崎峰;周永信;宋海農(nóng);廖長君;謝湉;謝冬燕;秦豪;蘇建;陳婷婷;吳春華;王建雄

受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣西博世科環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br />
技術(shù)研發(fā)日：2020.02.21

技術(shù)公布日：2020.06.23