本发明涉及污染地下水修复领域，尤其涉及地下水重金属修复反应介质材料及渗透墙体施工方法。
背景技术：
随着工业的迅猛发展和人类活动的急剧增加，特别是
采矿、选矿、冶炼、制革、电镀、化工和电子等行业生产，产生的含铜、铅、镉、铬等离子废水的排放以及重大环境污染突发事件的出现，不仅对地表水造成了污染，而且对土壤和地下水的污染也日益严重。由于地下水的隐蔽性及流通性，导致地下水重金属治理难度非常大，对人类健康和生态环境构成了威胁。因此，对地下水中多种重金属污染治理成为当前我国亟待解决的环境生态问题。
近几年地下水修复技术包括异位修复技术和原位修复技术，异位修复技术耗时长、效率低、投资成本高，限制其广泛应用，原位修复技术经济有效、节约土地资源，且能实现地下水的原位修复，因此有着良好的应用前景。原位修复技术中prb可渗透反应墙技术作为阻隔+净化的管控技术，由于其成本低、效果好，得到了较快的发展。prb(permeablereactivebarrier)技术是根据特征污染物选择各种反应介质材料所组成的一个构筑物，它垂直立于地下水水流的方向，形成一个反应屏障区，受污水流靠自然水力经过反应栅栏时，通过物理、化学及生物反应，溶解的有机物、金属、核素等污染物被降解、吸附、沉淀或去除，以达到修复净化受污染的地下水的目标。
目前prb可渗透反应墙技术不够成熟，一方面介质材料由于长期埋在地下，需要确保其长期有效性并不产生二次污染；另一方面，对于地下水位较深的情况，常规的开挖筑墙方式难度很大，且施工速度较慢。因此，目前prb处理地下水的技术在我国的实际工程应用还比较少。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供地下水重金属修复反应介质材料及渗透墙体施工方法，解决现有目前prb可渗透反应墙技术不够成熟的技术问题。该发明提供一种地下水重金属处理效率高、有效期长、成本低、来源广泛的可渗透反应墙活性材料复配方法，及提供一种施工快速，易于现场操作的可渗透墙体快速施工方法，该施工方法避免了开挖施做墙体预留透水管等繁琐操作，大大缩短施工周期，且适用于高水位地段施工。
地下水重金属修复反应介质材料，该反应介质材料包括石英砂、铁粉、和沸石粉按30-40％、40-55％、10-20％的比例投入预混合设备内搅拌混合。
所述石英砂粒径40-80目，石英砂中二氧化硅含量≥99wt％；
所述铁粉为零价还原铁粉，铁粉中铁的含量≥98wt％；
所述沸石粉为斜发沸石破碎研磨，粒径80-100目，沸石粉中铝硅含量≥99wt％。
所述预混合设备为翻转摇床，转速50-120rad/min，预混合时间为20-40min。
所述修复的重金属包括地下水中的cu(ⅱ)、zn(ⅱ)、pb(ⅱ)中的任意一种或任意几种。
本发明还提供一种用于地下水重金属修复的可渗透墙体快速施工方法。该快速施工方法采用钢板桩快速施工法，实现prb可渗透墙体反应介质材料的快速填充，大大缩短prb可渗透墙体的施工周期，达到地下水重金属修复目标。包括如下步骤：
(1)首先利用植桩机将钢板桩原位压入污染羽下游迁移途径指定深度的土体中，形成长方形墙体；
(2)然后开挖钢板桩内土体，同时根据开挖深度施作圈梁及钢支撑；
(3)最后填入混合均匀的反应介质材料，填埋过程逐步拆除圈梁及支撑，填埋至原地面高度后拔出钢板桩，在介质材料表面覆膜后覆土压实，即实现可渗透反应墙快速施工过程。
所述步骤(1)中的钢板桩为带锁口冷弯型钢板，厚度为2-5cm，长×宽为6-25m×0.5-1.0m；钢板桩在植桩机外力作用下垂直于地面压入土体直至不透水层，每块钢板桩之间通过锁口紧密连接。
所述步骤(2)中开挖圈梁内土体，根据深度边开挖边逐级施加圈梁及支撑403，防止钢板桩因桩侧土压力增大导致变形，确保施工正常运行。
所述步骤(2)中挖完圈梁内土体填入混合介质材料，边加材料边施加压力压实，直到材料填满整个围凛。
所述步骤(3)中围凛为钢板桩围成的一个长方形结构，围凛内土体开挖过程需边开挖边施加圈梁及支撑；
所述步骤(3)中围凛内填满反应介质材料过程逐步拆除各级圈梁及支撑，回填完成后利用植桩机拔出钢板桩，并在可渗透墙体的材料表面覆膜后覆土压实。
本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：
本发明将石英砂、铁粉、沸石按特定比例进行共混，作为prb可渗透反应墙填充材料，能有效处理地下水多种重金属污染，延长活性材料的有效期；同时提供了一种简便快速钢板桩可渗透墙体快速施工方法，降低了地下水重金属污染处理成本，达到快速有效去除地下水污染物目的。
附图说明
图1是本发明的施工方案图
图2是施工剖面图
图3是钢板桩锁口连接图
图4是施工平面图
图中：植桩机-101，钢板桩-102，圈梁-201，钢板桩-202，锁口-301，圈梁-401，钢板桩-402，钢支撑-403。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
如图1所示，根据本发明的地下水重金属修复反应介质材料，该反应介质材料包括石英砂、铁粉、和沸石粉按30-40％、40-55％、10-20％的比例投入预混合设备内搅拌混合，作为prb可渗透反应墙填料，用于去除弱酸性污染水体中的多种重金属离子。所述石英砂粒径40-80目，石英砂中二氧化硅含量≥99wt％；所述铁粉为零价还原铁粉，铁粉中铁的含量≥98wt％；所述沸石粉为斜发沸石破碎研磨，粒径80-100目，沸石粉中铝硅含量≥99wt％。
所述预混合设备为翻转摇床，转速50-120rad/min，预混合时间为20-40min。
所述修复的重金属包括地下水中的cu(ⅱ)、zn(ⅱ)、pb(ⅱ)中的任意一种或任意几种。
根据上述的原理说明和参阅图1-4对本发明实施例进一步说明：
本发明还提供一种用于地下水重金属修复的可渗透墙体快速施工方法。该快速施工方法采用钢板桩快速施工法，实现prb可渗透墙体反应介质材料的快速填充，大大缩短prb可渗透墙体的施工周期，达到地下水重金属修复目标。包括如下步骤：
(1)首先利用植桩机将钢板桩原位压入污染羽下游迁移途径指定深度的土体中，形成长方形墙体；
(2)然后开挖钢板桩内土体，同时根据开挖深度施作圈梁及钢支撑；
(3)最后填入混合均匀的反应介质材料，填埋过程逐步拆除圈梁及支撑，填埋至原地面高度后拔出钢板桩，在介质材料表面覆膜后覆土压实，即实现可渗透反应墙快速施工过程。
所述步骤(1)中的钢板桩102、202、402为带锁口301冷弯型钢板，厚度为2-5cm，长×宽为6-25m×0.5-1.0m；钢板桩102、202、402在植桩机101外力作用下垂直于地面压入土体直至不透水层，每块钢板桩之间通过锁口紧密连接。
所述步骤(2)中开挖圈梁201、401内土体，根据深度边开挖边逐级施加圈梁及支撑403，防止钢板桩因桩侧土压力增大导致变形，确保施工正常运行。
所述步骤(2)中挖完圈梁201、401内土体填入混合介质材料，边加材料边施加压力压实，直到材料填满整个围凛。
所述步骤(3)中围凛为钢板桩402围成的一个长方形结构，围凛内土体开挖过程需边开挖边施加圈梁401及支撑403；
所述步骤(3)中围凛内填满反应介质材料过程逐步拆除各级圈梁及支撑，回填完成后利用植桩机拔出钢板桩402，并在可渗透墙体的材料表面覆膜后覆土压实。
以下是本发明反应介质材料及及可渗透墙体快速施工方法的应用实例：
实施例1：
根据工程需要，用于地下水重金属修复的反应介质材料按重量百分比称取：35％石英砂，50％还原铁粉，15％斜发沸石粉，将称取的各组分在80r/min的转速下预混合30min，形成混合物料备用。
用于地下水重金属修复的可渗透墙体快速施工方法，包括如下步骤：
(1)首先利用植桩机101将钢板桩102、202、402原位压入污染羽下游迁移途径7m深度的土体中，形成长方形墙体；
(2)然后开挖钢板桩内土体，在3m深度位置施作圈梁401及钢支撑403；
(3)最后填入混合均匀的反应介质材料，填埋过程逐步拆除圈梁及支撑，填埋至原地面高度后拔出钢板桩402，在介质材料表面覆膜后覆土压实，即实现可渗透反应墙快速施工过程。
实施例2：
根据工程需要，用于地下水重金属修复的反应介质材料按重量百分比称取：40％石英砂，40％还原铁粉，20％斜发沸石粉，将称取的各组分在80r/min的转速下预混合30min，形成混合物料备用。
用于地下水重金属修复的可渗透墙体快速施工方法，包括如下步骤：
(1)首先利用植桩机101将钢板桩102、202、402原位压入污染羽下游迁移途径12m深度的土体中，形成长方形墙体；
(2)然后开挖钢板桩内土体，分别在0m及6m位置各施作圈梁401及钢支撑403；
(3)最后填入混合均匀的反应介质材料，填埋过程逐步拆除圈梁及支撑，填埋至原地面高度后拔出钢板桩402，在介质材料表面覆膜后覆土压实，即实现可渗透反应墙快速施工过程。
实施例3：
根据工程需要，用于地下水重金属修复的反应介质材料按重量百分比称取：35％石英砂，50％铁粉，15％斜发沸石粉，将称取的各组分在80r/min的转速下混合30min，形成预混合物料备用。
用于地下水重金属修复的可渗透墙体快速施工方法，包括如下步骤：
(1)利用植桩机101将钢板桩102、202、402原位压入污染羽下游迁移途径22m深度的土体中，形成长方形墙体；
(2)然后开挖钢板桩内土体，分别在0m、6m、12m、18m位置各施作圈梁401及钢支撑403；
(3)最后填入混合均匀的反应介质材料，填埋过程逐步拆除圈梁及支撑，填埋至原地面高度后拔出钢板桩402，在介质材料表面覆膜后覆土压实，即实现可渗透反应墙快速施工过程。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
技术特征：
1.地下水重金属修复反应介质材料，其特征在于：该反应介质材料包括石英砂、铁粉和沸石粉，按30-40％、40-55％、10-20％的比例投入预混合设备内搅拌混合，所述石英砂粒径为40-80目，石英砂中二氧化硅含量≥99wt％；所述铁粉为零价还原铁粉，铁粉中铁的含量≥98wt％；所述沸石粉为斜发沸石破碎研磨，粒径为80-100目，沸石粉中铝硅含量≥99wt％。
2.根据权利要求1所述的地下水重金属修复反应介质材料，其特征在于：所述预混合设备为翻转摇床，转速50-120rad/min，预混合时间为20-40min。
3.根据权利要求2所述的地下水重金属修复反应介质材料，其特征在于：所述修复的重金属包括地下水中的cu(ⅱ)、zn(ⅱ)、pb(ⅱ)中的任意一种或任意几种。
4.地下水重金属修复反应介质材料的渗透墙体施工方法，其特征在于：该快速施工方法包括如下步骤：
步骤1：利用植桩机(101)将钢板桩(102、202、402)原位压入污染羽下游迁移途径指定深度的土体中，形成长方形墙体；
步骤2：然后开挖钢板桩(102、202、402)内土体，同时一边施挖内土体一边作圈梁(201、401)及钢支撑(403)；
步骤3：最后填入权利要求1的反应介质材料，填埋过程逐步拆除圈梁(201、401)及钢支撑(403)，填埋至原地面高度后拔出钢板桩(102、202、402)，在介质材料表面覆膜后覆土压实，即实现可渗透反应墙快速施工过程。
5.根据权利要求3所述的地下水重金属修复反应介质材料的渗透墙体施工方法，其特征在于：所述步骤1中的钢板桩(102、202、402)为带锁口(301)冷弯型钢板，厚度为2-5cm，长×宽为6-25m×0.5-1.0m；钢板桩(102、202、402)在植桩机(101)外力作用下垂直于地面压入土体直至不透水层，每块钢板桩之间通过锁口(301)紧密连接。
6.根据权利要求4所述的地下水重金属修复反应介质材料的渗透墙体施工方法，其特征在于：所述步骤2中开挖圈梁(201、401)内土体，根据深度边开挖边逐级施加圈梁(201、401)及钢支撑(403)，防止钢板桩因桩侧土压力增大导致变形，确保施工正常运行。
7.根据权利要求4所述的地下水重金属修复反应介质材料的渗透墙体施工方法，其特征在于：所述步骤2中挖完圈梁(201、401)内土体填入混合介质材料，边加材料边施加压力压实，直到材料填满整个围凛。
8.根据权利要求4所述的地下水重金属修复反应介质材料的渗透墙体施工方法，其特征在于：所述步骤(3)中围凛为钢板桩(102、202、402)围成的一个长方形结构，围凛内土体开挖过程需边开挖边施加圈梁(201、401)及钢支撑(403)。
9.根据权利要求4所述的地下水重金属修复反应介质材料的渗透墙体施工方法，其特征在于：所述步骤3中围凛内填满反应介质材料过程逐步拆除各级圈梁及支撑，回填完成后利用植桩机拔出钢板桩(102、202、402)，并在可渗透墙体的材料表面覆膜后覆土压实。
10.根据权利要求4所述的地下水重金属修复反应介质材料的渗透墙体施工方法，其特征在于：所述渗透墙体施工方法采用钢板桩快速施工法。
技术总结
本发明公开了地下水重金属修复反应介质材料及渗透墙体施工方法，属于污染地下水修复领域，该反应介质材料包括石英砂、铁粉和沸石粉，按30?40％、40?55％、10?20％的比例进行混合，作为PRB可渗透反应墙填料，用于去除弱酸性污染水体中的多种重金属离子。施工方法具体施工过程包括：首先利用植桩机将钢板桩原位压入污染羽下游迁移途径指定深度的土体中，形成墙体；然后开挖钢板桩内土体，根据开挖深度施作圈梁及钢支撑；最后填入混合均匀的反应介质材料，填埋过程逐步拆除圈梁及支撑，填埋至原地面高度后拔出钢板桩，在介质材料表面覆膜后覆土压实。本发明处理弱酸性条件下多种重金属污染地下水，应用前景广，为目前可渗透反应墙的工程应用提供可行性施工方法。
技术研发人员：汤桂腾;朱红祥;杨崎峰;周永信;宋海农;廖长君;谢湉;谢冬燕;秦豪;苏建;陈婷婷;吴春华;王建雄
受保护的技术使用者：广西博世科环保科技股份有限公司
技术研发日：2020.02.21
技术公布日：2020.06.23
声明：
“地下水重金属修复反应介质材料及渗透墙体施工方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：广西博世科环保科技股份有限公司
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2025年01月03日 ~ 05日 
