本發(fā)明涉及一種綠色污染土壤處理方法，特別是一種人工凍結(jié)法封閉驅(qū)替土壤中污染物的方法。

背景技術(shù)：

由于城市地域的不斷發(fā)展，原本位于市郊的化工廠逐漸包含于城市內(nèi)部，為了避免污染，這些化工廠外遷，增加了城市發(fā)展的空間，同時(shí)也遺留下大量受污染的場(chǎng)地，為了達(dá)到對(duì)污染場(chǎng)地治理，目前常用的方法是采用化學(xué)反應(yīng)的方法向污染場(chǎng)地注入能夠反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，或者將其與污染土攪拌；這些方法存在以下兩方面的問題：(一)注入的化學(xué)物質(zhì)可能造成場(chǎng)地的二次污染(污染本身擴(kuò)散不均勻，部分未受到污染土?xí)谥卫碇性斐啥挝廴?；(二)污染場(chǎng)地范圍大，徹底處理涉及的工程量驚人，以4平方公里的面積，污染場(chǎng)地深度10m計(jì)算，需要處理的污染土達(dá)到：4000萬立方米。

綜上所述，現(xiàn)場(chǎng)迫切需要一種既能達(dá)有效治理污染土，同時(shí)避免二次污染的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有處理污染土技術(shù)不能達(dá)有效治理污染土，同時(shí)產(chǎn)生二次污染的弊端，提供一種人工凍結(jié)法封閉驅(qū)替土壤中污染物的方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的人工凍結(jié)法封閉驅(qū)替土壤中污染物的方法：對(duì)探明的污染場(chǎng)地的面積和深度范圍，采用人工凍結(jié)的方式在污染場(chǎng)地四周形成封閉的凍土墻，利用凍土墻自身優(yōu)良的防滲功能，將污染場(chǎng)地封閉起來，避免污染物進(jìn)一步擴(kuò)大；然后，針對(duì)污染物的結(jié)冰溫度和析出速率的特性，選擇-10℃～-30℃的凍結(jié)溫度，控制1厘米/天～10厘米/天的凍結(jié)速率，由外向內(nèi)利用凍結(jié)凈化原理逐步凍結(jié)驅(qū)替污染土壤中的污染物，將污染物集中，剩余濃度高的污染土壤再采用化學(xué)處理。

進(jìn)一步的，依據(jù)探明的污染場(chǎng)地的面積和深度范圍，確定人工凍結(jié)鉆孔的位置，凍結(jié)孔的位置遠(yuǎn)離污染場(chǎng)地2～6m，凍結(jié)孔深度超過污染場(chǎng)地深度3～10m，或者深度深入到穩(wěn)定隔水層范圍3m以上，具體依據(jù)場(chǎng)地的水文地質(zhì)條件決定凍結(jié)孔間距1～3m，凍土墻的形式據(jù)污染場(chǎng)地的形狀確定，在污染場(chǎng)地外圍構(gòu)成封閉凍結(jié)帷幕。

進(jìn)一步的，確定污染場(chǎng)地的污染種類，明確污染物的析出特性，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行凍結(jié)析出實(shí)驗(yàn)，確定凍結(jié)參數(shù)：凍結(jié)溫度和凍結(jié)速率，達(dá)到最高效的凍結(jié)驅(qū)替的效果。

進(jìn)一步的，人工凍結(jié)方式采用氨制冷機(jī)組，鹽水循環(huán)系統(tǒng)；制冷機(jī)組的功率依據(jù)凍結(jié)土體的體積、地溫、氣溫、凍結(jié)溫度和凍結(jié)鋒面推進(jìn)速率共同決定，凍結(jié)管采用無縫鋼管焊接，供液管采用塑料管。

進(jìn)一步的，氨制冷機(jī)組，鹽水循環(huán)系統(tǒng)中鹽水循環(huán)采用正循環(huán)，凍結(jié)壁交圈后，內(nèi)側(cè)凍結(jié)鋒面由外向內(nèi)推進(jìn)，隨著內(nèi)側(cè)凍結(jié)鋒面的推進(jìn)凍結(jié)管逐漸向內(nèi)布置，確定驅(qū)替完成的區(qū)域，拔出凍結(jié)管，自然解凍，通過布設(shè)的溫度測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)凍結(jié)方面的推進(jìn)；布設(shè)的溫度測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)凍結(jié)的推進(jìn)過程，凍結(jié)鋒面推進(jìn)2m以上，凍結(jié)壁內(nèi)側(cè)補(bǔ)凍結(jié)孔，凍結(jié)孔距離內(nèi)層凍結(jié)鋒面不小于0.5m，外側(cè)凍結(jié)孔停止凍結(jié)自然解凍，采用交替推進(jìn)方式。

進(jìn)一步的，凍結(jié)驅(qū)替過程中，對(duì)凍結(jié)土體的污染含量進(jìn)行實(shí)施監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)驅(qū)替效果，優(yōu)化調(diào)整凍結(jié)參數(shù)，推進(jìn)凍結(jié)速度。

進(jìn)一步的，通過凍結(jié)驅(qū)替將污染集中于封閉的小區(qū)域內(nèi)，采用污染物傳統(tǒng)的化學(xué)處理措施，對(duì)剩余污染土進(jìn)行集中處理，處理過程中保持凍結(jié)狀態(tài)，避免污染物處理不當(dāng)二次泄露。

進(jìn)一步的，確定剩余污染場(chǎng)地處理達(dá)標(biāo)后，停止凍結(jié)，凍結(jié)壁自然融化。

有益效果，由于采用了上述方案，利用人工凍結(jié)過程水結(jié)冰析出污染物的凍結(jié)凈化原理，借助綠色無污染的人工凍結(jié)技術(shù)，只向污染場(chǎng)地內(nèi)注入冷量，不僅能夠達(dá)到封閉污染場(chǎng)地的目的，而且還能夠通過試驗(yàn)的凍結(jié)方式驅(qū)替污染土中污染物的目標(biāo)，避免直接化學(xué)處理成本大，二次污染的危險(xiǎn)。

人工凍結(jié)凍土帷幕的布置靈活，依據(jù)污染場(chǎng)地的特征靈活布置，城市污染場(chǎng)地深度范圍較小，目前凍結(jié)孔鉆孔精度可以滿足凍結(jié)帷幕布置的要求。

凍結(jié)驅(qū)替過程中實(shí)時(shí)溫度和污染物濃度檢測(cè)，進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整凍結(jié)參數(shù)：凍結(jié)溫度和凍結(jié)速率，確保污染驅(qū)替達(dá)到要求。

附圖說明

圖1(a)是本發(fā)明人工凍結(jié)法污染場(chǎng)地示意圖。

圖1(b)是本發(fā)明人工凍結(jié)法1圈封閉污染場(chǎng)地示意圖。

圖1(c)是本發(fā)明人工凍結(jié)法2圈封閉驅(qū)替污染場(chǎng)地示意圖。

圖1(d)是本發(fā)明人工凍結(jié)法3圈封閉驅(qū)替污染場(chǎng)地示意圖。

圖2是本發(fā)明的凍結(jié)管示意圖。

圖中：1-污染場(chǎng)地；2-凍結(jié)內(nèi)鋒面；3-凍結(jié)外鋒面；4-凍土帷幕；5-凍結(jié)管；6-回液管；7-供液管；8-凍結(jié)管外管。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的人工凍結(jié)法封閉驅(qū)替土壤中污染物的方法：對(duì)探明的污染場(chǎng)地的面積和深度范圍，采用人工凍結(jié)的方式在污染場(chǎng)地四周形成封閉的凍土墻，利用凍土墻自身優(yōu)良的防滲功能，將污染場(chǎng)地封閉起來，避免污染物進(jìn)一步擴(kuò)大；然后，針對(duì)污染物的結(jié)冰溫度和析出速率的特性，選擇-10℃～-30℃的凍結(jié)溫度，控制1厘米/天～10厘米/天的凍結(jié)速率，由外向內(nèi)利用凍結(jié)凈化原理逐步驅(qū)替污染土壤中的污染物，將污染物集中，剩余濃度高的污染土壤再采用化學(xué)處理。

依據(jù)探明的污染場(chǎng)地的面積和深度范圍，確定人工凍結(jié)鉆孔的位置，凍結(jié)孔的位置遠(yuǎn)離污染場(chǎng)地2～6m，凍結(jié)孔深度超過污染場(chǎng)地深度3～10m，或者深度深入到穩(wěn)定隔水層范圍3m以上，具體依據(jù)場(chǎng)地的水文地質(zhì)條件決定凍結(jié)孔間距1～3m，凍土墻的形式依據(jù)污染場(chǎng)地的形狀確定，在污染場(chǎng)地外圍構(gòu)成封閉凍結(jié)帷幕。

確定污染場(chǎng)地的污染種類，明確污染物的析出特性，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行凍結(jié)析出實(shí)驗(yàn)，確定凍結(jié)參數(shù)：凍結(jié)溫度和凍結(jié)速率，達(dá)到最高效的凍結(jié)驅(qū)替的效果。

人工凍結(jié)方式采用氨制冷機(jī)組，鹽水循環(huán)系統(tǒng)；制冷機(jī)組的功率依據(jù)凍結(jié)土體的體積、地溫、氣溫、凍結(jié)溫度和凍結(jié)鋒面推進(jìn)速率共同決定，凍結(jié)管采用無縫鋼管焊接，供液管采用塑料管。

氨制冷機(jī)組，鹽水循環(huán)系統(tǒng)中鹽水循環(huán)采用正循環(huán)，凍結(jié)壁交圈后，內(nèi)側(cè)凍結(jié)鋒面由外向內(nèi)推進(jìn)，隨著內(nèi)側(cè)凍結(jié)鋒面的推進(jìn)凍結(jié)管逐漸向內(nèi)布置，確定驅(qū)替完成的區(qū)域，拔出凍結(jié)管，自然解凍，通過布設(shè)的溫度測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)凍結(jié)方面的推進(jìn)；布設(shè)的溫度測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)凍結(jié)的推進(jìn)過程，凍結(jié)鋒面推進(jìn)2m以上，凍結(jié)壁內(nèi)側(cè)補(bǔ)凍結(jié)孔，凍結(jié)孔距離內(nèi)層凍結(jié)鋒面不小于0.5m，外側(cè)凍結(jié)孔停止凍結(jié)自然解凍，采用交替推進(jìn)方式。所述的鹽水循環(huán)采用正循環(huán)為低溫鹽水由供液管進(jìn)，回液管回。

凍結(jié)驅(qū)替過程中，對(duì)凍結(jié)土體的污染含量進(jìn)行實(shí)施監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)驅(qū)替效果，優(yōu)化調(diào)整凍結(jié)參數(shù)，推進(jìn)凍結(jié)速度。

通過凍結(jié)驅(qū)替將污染集中于封閉的小區(qū)域內(nèi)，采用污染物傳統(tǒng)的化學(xué)處理措施，對(duì)剩余污染土進(jìn)行集中處理，處理過程中保持凍結(jié)狀態(tài)，避免污染物處理不當(dāng)二次泄露。

確定剩余污染場(chǎng)地處理達(dá)標(biāo)后，停止凍結(jié)，凍結(jié)壁自然融化。

下面結(jié)合附圖中的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明：

實(shí)施例1：如圖1(a)、(b)所示，人工凍結(jié)法封閉驅(qū)替土壤中污染物的方法，首先依據(jù)污染場(chǎng)地1的特征：場(chǎng)地范圍、深度，在污染場(chǎng)地外圍2～6m范圍布置至少一圈工作凍結(jié)管；圖1(c)、(d)所示凍結(jié)管布置為2圈和3圈，圈與圈之間的凍結(jié)管距離為1.5～2.0m，凍結(jié)管之間的間距為1～3m，圈與圈之間的凍結(jié)管間差排列，凍結(jié)管深度超過污染場(chǎng)地深度為3～10m。

采用人工制冷的方式：氨制冷、工作凍結(jié)管5內(nèi)鹽水正循環(huán)，見圖2，低溫鹽水由供液管8進(jìn)，回液管7回，凍結(jié)管外管9和土體直接接觸；當(dāng)凍結(jié)帷幕4交圈后，通過預(yù)設(shè)的溫度測(cè)點(diǎn)實(shí)施監(jiān)測(cè)凍結(jié)壁內(nèi)鋒面2和凍結(jié)壁外鋒面3；

當(dāng)凍結(jié)壁的內(nèi)鋒面向污染場(chǎng)地?cái)U(kuò)展2m以上，在凍結(jié)帷幕4內(nèi)側(cè)插花方式布置內(nèi)圈凍結(jié)管5，并逐步停止外圈凍結(jié)管5的凍結(jié)，確定驅(qū)替效果后自然解凍。

為了達(dá)到最優(yōu)化的驅(qū)替效果，需要針對(duì)污染的特性，開展合適凍結(jié)參數(shù)的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，確定污染物的結(jié)冰溫度和析出效率與凍結(jié)速率，并通過現(xiàn)場(chǎng)驅(qū)替效果的檢驗(yàn)，調(diào)整和優(yōu)化凍結(jié)參數(shù)：凍結(jié)溫度和凍結(jié)速率。

采用人工凍結(jié)驅(qū)替方式將污染場(chǎng)地1縮小到一定范圍后，直徑10～20m，污染物的濃度大于未驅(qū)替狀態(tài)下150～200％，在保持凍結(jié)帷幕4的條件下，對(duì)集中的污染場(chǎng)地范圍的土進(jìn)行化學(xué)處理，經(jīng)檢驗(yàn)確定場(chǎng)地范圍污染物達(dá)標(biāo)后，停止所有凍結(jié)管5的凍結(jié)，自然解凍。

本發(fā)明的人工凍結(jié)法封閉驅(qū)替土壤中污染物方法步驟概括如下：

1.預(yù)先考察實(shí)測(cè)污染場(chǎng)地的范圍：面積和深度；依據(jù)污染場(chǎng)地的特征確定人工凍結(jié)帷幕的布置形式：凍結(jié)管布置位置和深度；

2.確定污染物的類型，實(shí)驗(yàn)污染物的析出特性和凍結(jié)參數(shù)：凍結(jié)溫度和凍結(jié)速率；

3.采用氨制冷機(jī)組和鹽水正循環(huán)開始凍結(jié)，凍結(jié)管采用無縫鋼管焊接，供液管采用塑料管；

4.凍結(jié)壁交圈后，內(nèi)側(cè)凍結(jié)鋒面由外向內(nèi)逐漸推進(jìn)，驅(qū)替污染物，凍結(jié)壁內(nèi)側(cè)補(bǔ)凍結(jié)孔，外側(cè)凍結(jié)孔停止凍結(jié)自然解凍，采用交替推進(jìn)方式；

5.凍結(jié)驅(qū)替過程中，對(duì)凍結(jié)土體的污染含量進(jìn)行實(shí)施監(jiān)測(cè)，優(yōu)化調(diào)整凍結(jié)參數(shù)；

6.對(duì)于驅(qū)替后富集的污染場(chǎng)地，采用傳統(tǒng)的化學(xué)處理措施，處理過程中保持凍結(jié)狀態(tài)，避免污染物的二次泄露；

7.確定剩余污染場(chǎng)地達(dá)到處理標(biāo)準(zhǔn)后，停止凍結(jié)，凍結(jié)壁自然融化。