[发明专利]一种地下水原位除砷的方法

说明书

技术领域

本发明属于含有砷的地下水的原位处理技术领域，具体涉及一种地下水原位除砷的方法。

背景技术

在环境化学污染物中，砷是当前环境中使人致癌的最普遍、危害性最严重的污染物之一。在地下水中砷存在三价(As(III))与五价(As(V))二种形态，其中As(III)三价砷毒性较大，易在体内蓄积，主要经胃肠道缓慢排泄；而五价砷则相对毒性较低，蓄积倾向低，主要经肾脏较快排泄。由于砷在人体内蓄积，引发的疾病很难治愈。所以，饮用高砷地下水的长期效应十分可怕，可对人类健康造成严重且不可逆转的损害。

目前，砷中毒已成为全人类共同面对的世界性难题，正威胁着至少22个国家和地区5000万人口的健康。地下水中砷的去除研究是世界性热门活题，也是前缘性研究课题，至今全世界许多科学家尚在探索之中，具有广泛的世界性需求。

抽出处理技术(Pump-Treat)是最早出现的地下水污染修复技术，也是地下水异位修复的代表技术。自20世纪80年代开展地下水污染修复至今，国外有关地下水污染治理工程多以抽出处理技术为主。据美国环保署统计，在1982年到2002年间，抽出处理技术的历年累积使用比例高达68％，远远超过其它修复技术。但该技术存在操作复杂、运行难度大和维护费用昂贵，致使当今受高砷水威胁的人群依然众多。主要的处理技术包括化学、物理和生物方法。后二种方法中，包括反渗透、生物吸附与吸收等，在处理效率与成本上，这二种方法具有非常有限的应用范围与前景。而化学方法则是研究的主要方向。

近年来，地下水污染原位修复技术的兴起受到人们的广泛关注，和异位修复法相比，原位修复不但修复费用相对节省，而且还最大程度地减少污染物的暴露和对土地环境的扰动，是一种极有发展前景的地下水修复技术。较常用的地下水原位修复技术有：渗透性反应屏障技术(Permeable Reactive Barriers，简称PRB，对有机与无机污染物均有效)、地下水曝气(Air Sparging，简称AS，主要处理有机污染地下水)、原位生物修复技术(Bioremediation，主要针对可生化降解的污染物)等。尽管原位修复是一种热门技术，但对于原位处理高砷地下水的研究非常少，应用工程则更少。例如，有研究使用零价铁构建PRB除砷，但类似于吸附交换法，同样的沉淀与饱和吸附问题致使其无法长期运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地下水原位除砷的方法，该方法具有成本低、处理后地下水中砷含量明显降低的特点。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种地下水原位除砷的方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)在地下水中含有砷的地表区域设置抽水井，在抽水井的周围布置注液和注气井，将曝气装置的曝气头设置在注液和注气井内的底部；

2)先把抽水井以及注液和注气井中的井水全部抽完，再向注液和注气井中注入氯化亚铁溶液，氯化亚铁溶液的投入量为：注水后的注液和注气井内的氯化亚铁的浓度为10mg/L[氯化亚铁溶液的投入量为：按注液和注气井内全部注满水的体积∶氯化亚铁的重量＝100L∶1g；可采用：氯化亚铁与水配成氯化亚铁溶液，然后将氯化亚铁溶液投入注液和注气井中；也可直接向注液和注气井中投入氯化亚铁]；

然后向注液和注气井中注水(水可以是当地的含砷的地下水，也可为不含砷的水)，注水至水面与地面持平(即注液和注气井内全部注满水)；向注液和注气井中注水完成后，抽水井开始抽水；

3)当检测到抽水井中的地下水的铁离子含量增高至10mg/L后，通过曝气装置向注液和注气井内的地下水中注入空气，注入空气的时间为15分钟；每隔4小时，检测注液和注气井中的铁离子含量，当发现铁离子含量降低至≤2mg/L时，向注液和注气井中补充氯化亚铁溶液，补充氯化亚铁溶液的量为：注液和注气井中的铁离子含量增高至10mg/L；每隔4小时向注液和注气井注入空气，每次注入空气的时间为15分钟，并且保证注入氯化亚铁溶液与注入空气是间隔进行；

4)当抽水井抽取上来的地下水中砷离子含量稳定在≤10μg/L时，且氯离子含量不超标时(≤150mg/L时)，停止注入氯化亚铁溶液和注入空气。

所述的地下水中砷的含量＞50μg/L。

所述的注液和注气井为3-6个，每个注液和注气井分别与抽水井相距350cm-1000cm(本发明的实施例采用3个注液和注气井，相邻的注液和注气井之间的距离为610cm，注液和注气井与抽水井之间的距离为350cm)。

本发明可以应用于单个饮用抽水井局部范围内的原位除砷；也可以用于整个含水层范围内的原位除砷；或者整个高砷含水盆地范围内的原位除砷。