场地污染地下水微纳铁基材料原位修复技术应用指南-征求意见稿

T/ZJSESXX—20261场地污染地下水微纳铁基材料原位修复技术应用指南本文件规定了微纳铁基材料应用于场地污染地下水原位修复工程的工作程序、设计信息收集、技术工艺设计、施工运行及监测、效果评估、安全管理及二次污染控制等。本文件适用于微纳铁基材料在污染地下水原位修复工程中的应用，主要针对的污染物为卤代烃。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB8978污水综合排放标准GB/T31962污水排入城镇下水道水质标准HJ25.1建设用地土壤污染状况调查技术导则HJ25.6污染场地地下水修复和风险管控技术导则HJ/T164地下水环境监测技术规范DZ/T0282水文地质调查规范DZ/T0374绿色地质勘查工作规范DZ/T0475区域地质调查规范（1:50000）3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1微纳铁基材料micro-nanoiron-basedmaterial颗粒中位粒径D50<300nm，以零价铁（Fe0）为核心活性成分，通过提供电子驱动污染物发生还原反应，可通过物理混合（如与活性炭、生物炭复合）或表面改性（如羟基化、聚合物包覆）提升分散性与抗团聚能力。3.2联用材料collaborativematerial在污染地下水原位修复中与微纳铁基材料联用的辅助药剂，主要用于提高微纳铁基材料在地下水中的分散性、迁移性与活性。3.3井管注射工艺wellinjectionprocessT/ZJSESXX—20262利用注射设备、注射井群、管道系统，将混有微纳铁基材料的浆液注入被污染的地下水中，达到去除污染物的目的。井管注射工艺一般适用于渗透性较好、污染深度较浅的场地修复。3.4直推注射工艺directpushinjectionprocess利用Geoprobe等专业设备钻进目标区域，根据需求将混有微纳铁基材料的浆液直接注入地层。反应材料在压力作用下向注射点周边区域渗透、迁移扩散，最终覆盖整个目标区域。直推注射工艺一般适用于污染范围较小、作业空间受限、地层渗透系数较小的污染场地及薄弱区的补充注射。3.5高压旋喷注射工艺high-pressurejetgroutingprocess利用旋喷钻机将混有微纳铁基材料的浆液高压注入地层，并通过反复冲切等方式实现注射材料与地层中土壤地下水的搅拌混合。高压旋喷注射工艺适用于低渗透地层的修复，实施前需要确保污染场地无埋地设施和管线，地上无架空管线。3.6机械强力搅拌工艺mechanicalhigh-shearmixingprocess采用专业的机械设备，通过浆片在土体中进行原位翻转，使得注入的药剂与土壤充分混合，从而达到药剂与地下污染物充分接触的目的。机械强力搅拌处理工艺一般适用于浅层地下水的原位修复，实施前需要确保污染场地无埋地设施和管线。4工作程序场地污染地下水微纳铁基材料原位修复技术应用工作流程如图1所示。开展技术设计信息搜集，掌握场地的污染信息，地质及水文地质信息，地球化学信息，现场施工条件和周边环境等信息。开展技术工艺的设计，确定药剂类型、添加量、注射工艺和运行监测方案。根据设计内容开展现场的施工运行，并对运行过程进行监测。在自检达到要求的前提下开展效果评估，评估达标后可关闭工程。T/ZJSESXX—20263图1场地污染地下水微纳铁基材料原位修复技术应用工作流程5设计信息收集5.1场地污染信息了解污染来源信息，分析其属于历史存量污染或持续产生的新污染，若污染源持续存在，需明确其位置及风险；收集场地内土壤、地下水、地表水等介质的污染信息，了解污染物的物理化学特征。参考HJ25.1进行场地环境补充调查，点位布设及点位信息收集可参考HJ/T164。5.2地质及水文地质信息收集场地地层特征信息，主要包括地层层序、岩性、分布特点等，依照DZ/T0475进行补充调查。调查过程中应依照DZ/T0374将绿色勘察和生态环境保护贯穿调查全过程。收集水文地质信息，主要包括地下水类型、分布等，依照DZ/T0282进行补充调查。5.3地球化学信息收集场地地球化学信息，主要包括地下水氧化还原电位、电导率、溶解氧、Fe3+、NO3-等。当地下水与地表水水力联系较强时，还应收集地表水相关信息，并根据需要进行补充调查。5.4现场施工条件收集场地内施工条件，包括能源和水源供应、交通、作业空间等。5.5周边环境信息T/ZJSESXX—20264根据污染源类型和污染迁移扩散特征收集周边环境信息，确认场地周边环境状况，包括敏感人群、地表水、周边水源地、周边浅层地下水等敏感区域的分布及特征。6技术工艺设计结合场地特征和小试、中试结果进行工艺方案设计，在设计时需要综合考虑处理效果、成本、能耗、工期、环境影响等多种因素。6.1药剂类型选择6.1.1微纳铁基材料需结合场地污染特征、项目需求、工程条件和试验结果等选择适宜的微纳铁基材料种类。在使用前需要对微纳铁基材料的质量和性能进行测试。每批次检测样品数量不少于3个，主要检测铁元素含量、零价铁含量、粒径分布、比表面积、表观密度、真密度、还原能力、含水率、重金属含量等指标。6.1.2联用材料联用材料主要包括分散剂/稳定剂、表面活性剂、微生物菌剂、有机碳源等。使用微纳铁基材料对污染地下水进行原位修复时，为缓解铁基材料团聚失活，促进迁移扩散，可添加羧甲基纤维素、黄原胶、瓜尔胶等分散剂；当地层土壤粘粒含量较高时，为增加污染物在地下水中的溶解度，促进土壤污染物的解吸，可提前注射表面活性剂；在使用微纳铁基材料修复氯代烃污染地下水后期，为进一步降低低氯代污染物浓度，确保完全降解，可注射微生物菌剂。此外，还可注射有机碳源，通过富集污染物，降解产氢或形成包覆层，提高微纳铁基材料的修复效果。6.2药剂添加量设计6.2.1微纳铁基材料微纳铁基材料的添加量可通过多种方式进行核算，可根据实际条件进行选择。方式1：以注射影响区域的污染物含量，微纳铁基材料与污染物化学反应的物料平衡为基准，综合反应效率、地层条件、安全系数等进行微纳铁基材料需求量计算。方式2：以注射影响区域孔隙体积为基准，微纳铁基材料悬浊液的投加体积一般为影响区域空隙体积的10%~30%。悬浊液药剂中微纳铁基材料含量宜为5%~10%。方式3：以小试试验、中试试验结果为基准，通过试验确定单位体积污染羽的微纳铁基材料消耗量，从而计算出微纳铁基材料需求量。6.2.2联用材料需根据小试试验确定联用材料的添加量。以黄原胶为例，添加比例一般为微纳铁基材料质量的4%~10%。6.3注射工艺设计微纳铁基材料在污染场地原位修复中的应用工艺主要分为井管注射、直推注射、高压旋喷注射、机械强力搅拌等，需根据多种因素进行选择，常见的工艺类型及其适用场景见附录A。T/ZJSESXX—202656.3.1井管注射处理工艺6.3.1.1工艺系统组成井管注射系统主要由注射设备、井群系统、管道系统等组成，以井群系统为媒介，实施微纳铁基材料注射及效果监测。6.3.1.2井群系统井群由注射井、抽提井（按需）和监测井等组成。注射井可布设于高浓度污染范围内进行污染存量削减，也可呈多排布设于污染羽下游用于末端风险管控，布设间距受地层渗透系数影响；抽提井、监测井根据场地实际情况设置，抽提井一般按需布设于注射井之间或下游，监测井则布设于注射区上游、注射区内薄弱点，以及注射区下游、两侧的位置。不同功能井间距主要依据中试试验结果、工期要求和模拟预测结果等确定。图2污染削减井群示意T/ZJSESXX—20266图3末端风险管控井群示意（1）注射井设计注射井宜选择强度高、耐压、耐腐蚀、对地下水水质无污染风险的管材作为井管，一般可选择UPVC管。注射井管的公称直径控制在25mm~50mm之间，壁厚控制在3.25mm以上。井管之间宜采用螺纹接口，严禁使用任何有机类粘接剂。井管由上至下分为白管、筛管、沉砂管，筛管位置覆盖污染层。总体可参照HJ164相关要求进行建设。（2）抽提井设计抽提井宜选择耐腐蚀、对地下水水质无污染风险的管材作为井管，一般可选择UPVC管；抽提井管的公称直径不宜小于100mm。其它要求参考注射井设计。（3）监测井设计监测井参照HJ164相关要求进行建设。6.3.1.3管道系统管道系统宜结合应用场景合理设计，对于批量的注射井可采用固定的UPVC/PE材质的管道进行连接，对于零散的注射井可采用移动性好的PVC软管进行连接。6.3.1.4注射设备注射设备可结合应用场景配备固定式或移动式注射设备。固定式注射设备一般适用于规模化井群的注射，移动式注射设备一般适用于作业条件受限、零散分布的注射井。（1）固定式注射设备T/ZJSESXX—20267一般为撬装式设计，由药剂配制单元、注射单元、控制单元、撬装单元等组成。配制单元宜配备强力搅拌机构、氮气保护机构；注射单元一般可选择隔膜泵、离心泵、自吸泵作为主体，注射压力可选0.1MPa~2MPa。（2）移动式注射设备采用移动式设计，由药剂配制单元、注射单元、控制单元、移动单元等组成。配制单元宜配备强力搅拌机构、氮气保护机构；注射单元一般可选择离心泵、自吸泵作为主体，注射压力可选0.1MPa~1MPa。6.3.1.5注射点布设注射点的间距受地层条件影响，一般需结合现场中试结果确定，点间距不宜大于影响半径的2倍。6.3.2直推注射处理工艺6.3.2.1工艺系统组成直推注射工艺系统主要由材料配制系统、直推注射系统组成。6.3.2.2材料配制系统材料配制系统主要用于微纳铁基材料及其联用材料的混和，配制成浆状液体或悬浮液，宜配备强力搅拌机构和氮气保护机构。6.3.2.3直推注射式系统直推注射式系统一般可选择Geoprope等类型钻机，主要由钻机主体、直推式注入杆、流量计、压力表等组成，注射压力一般可达4.5MPa以上。直推式注入杆一般由多根长度为0.9m~1.5m的中空钢管组成，钢管尾端设有开筛花管，通过花管将材料注入指定深度。6.3.2.4注射点布设注射点的间距受地层条件影响，一般需结合现场中试结果确定，点间距不宜大于影响半径的2倍。6.3.3高压旋喷注射处理工艺6.3.3.1工艺系统组成高压旋喷注射工艺系统主要由气动源系统、材料配制系统、引孔系统、注入系统组成。6.3.3.2气动源系统微纳铁基材料注射宜配置氮气源系统，可用于浆状液体或悬浮液的配置及辅助注射，缓解铁基材料的钝化失活。6.3.3.3材料配制及注入系统材料配制及注入系统包含材料配制单元和注入单元两大部分。材料配制单元宜配备强力搅拌机构、氮气保护机构（利用气动源系统注入单元的主要组成为高压注射泵、高压旋喷机，注射压力可选20MPa~30MPa。6.3.3.4引孔系统（如需）对于一些高压旋喷机难以钻进的地层，需要引孔系统提前钻进引孔，必要时可下衬管。T/ZJSESXX—202686.3.3.5注射点布设高压旋喷注射点的间距宜基于有效作用半径进行设计，有效作用半径可根据现场中试试验进行确定。6.3.4机械强力搅拌处理工艺6.3.4.1工艺系统组成机械强力搅拌工艺系统主要由材料配制系统、移动动力系统、原位搅拌系统，通过各系统的组合使用实现微纳铁基材料与表层土壤的充分混合。6.3.4.2材料配制系统材料配制系统主要用于微纳铁基材料及其联用材料的混匀，配制浆状液体或悬浮液，宜配备强力搅拌机构、氮气保护机构。6.3.4.3移动动力系统移动动力系统一般为液压挖掘机，机动性强、灵活性好，可适用于不同工况场景。6.3.4.4原位搅拌系统原位搅拌系统为强力搅拌头，直接安装于移动动力系统上，可实现微纳铁基材料与土壤的充分混合。6.4过程监测方案设计（1）监测井点位在修复区的上游、内部、两侧及下游布设监测井，监测井参照HJ164相关要求进行建设。（2）监测指标运行过程中，以实验室检测、现场快速检测相结合的方式对地下水理化性能、目标污染物和中间副产物指标进行监测分析，并记录运行参数。对于地下水中总铁、ORP、DO、耗氧量等理化性能指标，主要采用在线监测探头和快速检测设备进行现场监测，及时掌握地下水中反应环境的变化。对于地下水中的目标污染物、副产物等污染物指标，主要采样送有资质的实验室进行检测，分析微纳铁基材料对污染物的降解效果。（3）监测频次根据目标污染物浓度变化，修复工程运行阶段可分为运行初期、运行稳定期和运行后期。监测频次随着处置进程的推进而减少，一般运行初期监测频次为每半个月一次，运行稳定期为每月一次，运行后期为每季度一次，具体可参照HJ25.6执行。7施工运行及监测7.1施工流程微纳铁基材料在污染场地进行原位修复使用时，施工流程主要包括施工准备、药剂配制、药剂使用、过程监测及自检评估等内容，具体施工流程见图4。T/ZJSESXX—20269图4施工流程图7.2施工准备完成污染地下水原位修复施工方案制定，确定各功能区分布、原位修复施工范围、机械设备使用计划等。完成现场基本准备工作，包括三通一平及各功能区的建设，药剂配制平台搭建，配足安全防护设施，做好人员安全培训教育，污染区测量放线，药剂的安全暂存等。排查和规避作业区内的地下障碍物，井管注射按需配备井群系统、管道系统及注射设备。7.3药剂配制药剂配制优先选用高效搅拌设备，设备宜配置强力搅拌机构、氮气保护等装置。根据当日施工需求量配制相应的药剂，做到按需配制、随配随用。配置好的药剂存放时间不宜超过24h。工程施工结束后剩余的药剂宜尽快使用，失效的药剂可进行综合利用，不可随意丢弃或填埋。每批次微纳铁基材料存放时间不宜超过1个月，联用材料存放时间不宜超过3个月。7.4药剂使用7.4.1井管注射处理在注射药剂前，可通过氮气保护装置向注射井内注入氮气，营造厌氧环境。原位注射药剂时，需定期观察压力表和注射区周边地面，当压力表出现压力骤降时，应及时排查问题；当注射区周边地面出现冒浆时，应及时进行堵孔。完成药剂注射后，可注射适量的水进一步促进药剂的迁移扩散。原位注射期间做好施工记录，除设备运行参数外，还应记录各注射井的注药数据。条件允许的情况下，宜使用可视化平台进行原位注射操作与数据记录。7.4.2直推注射处理可采用Geoprobe等类型钻机，以定点注射或连续注射的方式将药剂自下而上注射至地层中，定点注射时宜以0.3m/min~1m/min的速度提升驱动杆。当驱动杆回撤长度超过一节时，拧下该节钻杆并对T/ZJSESXX—2026钻杆内残余的药剂进行收集处理。7.4.3高压旋喷注射处理采用高压旋喷处理装置向地层注射药剂。在下置旋喷钻具前，需对旋喷钻具进行防腐处理或选用具备防腐性能的不锈钢钻具。注浆泵泵头可用细目纱网罩罩住，防止粗粒物堵塞钻头喷嘴。旋喷注药前应检查高压设备和管路系统。设备的压力和排量须满足设计要求，使用高压泵时，应对安全阀进行测定。旋喷注药采用由下而上的顺序，当喷头下钻到修复层底部后，再边提钻边喷药。提钻速度一般为10cm/min~25cm/min，钻头旋转速度为20r/min~30r/min。7.4.4机械强力搅拌处理采用机械强力搅拌装置采用由上往下的顺序将药剂与土壤进行原位搅拌，搅拌宜分层进行，每层的厚度不宜超过1m。当日施工结束前，需对注药管路清洗干净。7.5过程监测及自检评估基于运行监测内容，在修复工程运行初期、运行稳定期、运行后期进行过程监测及自检评估工作。原则上采用修复工程运行阶段监测数据进行修复达标初判，至少需要提供连续4个批次的季度监测数据。若地下水中污染物浓度均未检出或低于修复目标值，则初步判断达到修复目标；若部分浓度高于修复目标值，可采用均值检验或趋势检验方法进行修复达标初判，具体可参照HJ25.6。8效果评估效果评估包括修复后地下水及二次污染采样、检测与分析评估，具体可参照HJ25.6执行。实施地下水风险管控的地块，原则上应开展后期环境