土壤修複技術之原位固化/穩定化技術

作者: 伊人影院科技集團 / 時間: 2019-05-30 02:38:55
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北極星環境修複網訊:D6-原位固化/穩定化技術

6.1技術名稱

技術名稱:原位固化/穩定化,英文名稱:In-situ Solidification/Stabilization

6.2技術適用性

1) 適用的介質:汙染土壤。

2) 可處理的汙染物類型:金屬類,石棉,放射性物質,腐蝕性無機物,氰化物以及砷化合物等無機物;農藥/除草劑,石油或多環芳烴類,比特幣中國現狀,多氯聯苯類以及二噁英等有機化合物。

3) 應用限製條件:該技術不宜用於揮發性有機化合物,不適用於以汙染物總量為驗收目標的項目。

6.3 技術介紹

1) 原理:通過一定的機械力在原位向汙染介質中添加固化劑/穩定化劑,在充分混合的基礎上,使其與汙染介質、汙染物發生物理、化學作用,將汙染介質固封在結構完整的具有低滲透係數固態材料中,或將汙染物轉化成化學性質不活潑形態,降低汙染物在環境中遷移和擴散。

2) 係統構成和主要設備:主要由挖掘、翻耕或螺旋鑽等機械深翻鬆動裝置係統、試劑調配及輸料係統、氣體收集係統、工程現場取樣監測係統以及長期穩定性監測係統組成。主要設備包括機械深翻攪動裝置係統(如挖掘機、翻耕機、螺旋中空鑽等)、試劑調配及輸料係統(輸料管路、試劑儲存罐、流量計、混配裝置、水泵、壓力表等)、氣體收集係統(氣體收集罩、氣體回收處理裝置)、工程現場取樣監測係統(驅動器、取樣鑽頭、固定裝置)、長期穩定性監測係統(氣體監測探頭、水分、溫度、地下水在線監測係統等)。

6.4關鍵技術參數或指標

主要包括:汙染介質組成及其濃度特征、汙染物組成、汙染物位置分布、固化劑/穩定化劑組成與用量、場地地質特征、無側限抗壓強度、滲透係數以及汙染物浸出特性。

1) 汙染介質組成及其濃度特征:汙染介質中可溶性鹽類會延長固化劑的凝固時間並大大降低其物理強度,水分含量決定添加劑中水的添加比例,有機汙染物會影響固化體中晶體結構的形成,往往需要添加有機改性黏結劑來屏蔽相關影響,修複後固體的水力滲透係數會影響到地下水的侵蝕效果。

2) 汙染物組成:對無機汙染物,添加固化劑/穩定化劑即可實現非常好的固化/穩定化效果;對無機物和有機物共存時,尤其是存在揮發性有機物(如多環芳烴類),則需添加除固化劑以外的添加劑以穩定有機汙染物。

3) 汙染物位置分布:汙染物僅分布在淺層汙染介質當中時,通常采用改造的旋耕機或挖掘鏟裝置實現土壤與固化劑混合;當汙染物分布在較深層汙染介質當中時,通常需要采用螺旋鑽等深翻攪動裝置來實現試劑的添加與均勻混合;

4) 固化劑組成與用量:有機物不會與水泥類物質發生水合作用,對於含有機汙染物的汙染介質通常需要投加添加劑以固定汙染物。石灰和矽酸鹽水泥一定程度上還會增加有機物質的浸出。同時,固化劑添加比例決定了修複後係統的長期穩定性特征。

5) 場地地質特征:水文地質條件、地下水水流速率、場地上是否有其他構築物、場地附近是否有地表水存在,這些都會增加施工難度並會對修複後係統的長期穩定性產生較大影響。

6) 無側限抗壓強度:修複後固體材料的抗壓強度一般應大於50Pa/ft2帕/平方英尺,(約合538.20Pa/m2),材料的抗壓強度至少要和周圍土壤的抗壓強度一致。

7) 滲透係數:衡量固化/穩定化修複後材料的關鍵因素。滲透係數小於周圍土壤時,才不會造成固化體侵蝕和汙染物浸出。固化/穩定化後固化體的滲透係數一般應小於10-6cm/s。

8) 浸出性特征:針對固化/穩定化後土壤的不同再利用和處置方式,采用合適的浸出方法和評價標準,具體方法見表6-1。

表6-1 典型的固化/穩定化處理效果評價方法

6.5技術應用基礎和前期準備

在利用該技術進行修複前,應進行相關測試評估汙染場地應用原位固化/穩定化技術的可行性,並為下一步工程設計提供基礎參數。具體測試參數包括:

(1)固化/穩定化藥劑選擇,需考慮藥劑間的幹擾以及化學不兼容性、金屬化學因素、處理和再利用的兼容性、成本等因素;

(2)分析所選藥劑對其他汙染物的影響;

(3)優化藥劑添加量;

(4)汙染物浸出特征測試;

(5)評估汙染介質的物理化學均一性;

(6)確定藥劑添加導致的體積增加量;

(7)確定性能評價指標;

(8)確定施工參數。

6.6 主要實施過程

首先基於修複目標建立修複材料的性能參數,進行實驗室可行性分析,確定固化劑、添加劑和水的最佳混合配料比。然後進行場地試驗,進一步優化實施技術,建立運行性能參數。最後,實施修複工程,並對修複過程實施後的材料性能進行長期監控與監測。

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