[发明专利]一种用于多氯联苯污染土壤修复的表面活性剂泡沫冲洗技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对多氯联苯(PCBs)污染土壤的修复技术，具体的说是一种采用表面活性剂泡沫冲洗技术对有机污染土壤进行修复的方法。

背景技术

PCBs是一类具有持久性、生物蓄积性、半挥发性和长距离迁移性及高毒性，能够在大气环境中长距离迁移并能沉积到地球，对人类健康和环境具有严重危害的天然或人工合成的有机污染物质。由于PCBs具有很强的亲油亲脂性，一旦污染土壤将很难对污染介质进行修复。

表面活性剂冲洗是美国环保署所推荐使用的土壤和地下水污染原位治理疏水性有机污染物的方法之一，它是一种前瞻性修复技术，其去除土壤与地下水污染的有机污染物的作用机理主要有以下两种：一是利用表面活性剂胶束的增溶作用来提高污染物在土壤水中的溶解度；二是通过表面活性剂降低水-污染物界面之间的界面张力，进而增强其易流动性。

但是，表面活性剂冲洗修复技术存在一些弊端：首先，使用表面活性剂进行冲洗时，由于污染物表面张力被降低至一定程度，促进污染物的迁移，会造成污染羽扩大的趋势，另外，表面活性剂的加入以及对污染物的增溶，会使含有污染物的表面活性剂水溶液的密度大于周围地下水的密度，这种密度效应会引起表面活性剂羽的垂直迁移而进一步扩大污染区域；其次，由于土壤的孔隙非均质性和表面张力降低，与水冲洗相比，表面活性剂的冲洗更容易出现固定通道流，倾向于去除大孔隙中污染物，在很大程度减少了冲洗液与污染物的接触，由此降低表面活性剂冲洗去除污染物的效率，而为了最终达到较高的去除效果，需要耗费较大量的高浓度表面活性剂溶液，这无疑会产生较高的修复费用。

为了解决表面活性剂冲洗技术存在的弊端，尤其是降低介质非均匀性对有机污染物去除的不利影响，目前已经提出了不少替代技术，如原位固化技术，电动力学修复技术等。其中将表面活性剂制成泡沫，使用泡沫进行驱油是石油开采行业一种较成熟的增强驱油技术，目前已经有很多泡沫驱油的研究表明，泡沫一方面可以改善流体在介质中的波及效率，另一方面还能有助于被驱替相的排出。

土壤冲洗技术与驱油技术存在很大的相似性，因此，泡沫驱这种技术完全可以应用于土壤修复领域。事实上，近些年国外已经有部分学者将泡沫冲洗应用于土壤污染修复，但目前的泡沫冲洗主要是将气液直接混合注射进入土壤介质，让泡沫在介质孔隙中生成并流动以达到污染修复的目的，这种让泡沫在介质中原位生成并利用生成的泡沫进行修复的技术具有操作简单、设备需求低、能耗低等特点。但由于这种技术中使用的泡沫是在待修复介质孔隙中自然产生，修复过程中泡沫的特性基本不受控制，这样冲洗液不仅不能高效的去除污染物，还会造成气体或发泡剂的浪费。众所周知，泡沫冲洗技术的核心在于降低冲洗液的流动速度同时提高整体的波及效率，而影响泡沫流动性的主要因素是介质的孔隙特征，污染物性质以及泡沫自身特性，小粒径的、较高含气量的泡沫更加稳定，因此也更适合用于控制冲洗液的流动性，目前的土壤泡沫冲洗技术很少能达到这个技术要求，本文提供一泡沫(异位产生)冲洗技术，控制泡沫发生的参数，生成具有一定特性的泡沫，利用这种异位泡沫对PCBs污染土壤进行修复。

发明内容

本发明旨在提供一种可以控制泡沫特性的PCBs污染土壤的泡沫冲洗技术。

本发明提供的PCBs污染土壤的修复技术，包括以下步骤：使用表面活性剂和氮气制造异位泡沫，通过控制泡沫气液比、粒径来控制泡沫的性质，将泡沫通过加压注入的方式进行泡沫冲洗，其中所述泡沫的气液比为100∶35～100∶0.2，所述粒径为10μm～3500μm，所述注入压力为0.1m水柱～15m水柱。

优选地，本发明提供的PCBs污染土壤的修复技术，主要包括以下步骤：使用表面活性剂泡沫，通过控制泡沫气液比、粒径来控制泡沫的性质，将泡沫通过加压注入的方式进行泡沫冲洗，其中所述泡沫的气液比为100∶8，所述粒径为500μm，所述注入压力为4.5m水柱。

上述方法中，泡沫冲洗方式为连续冲洗，泡沫注入方式为注射系统加压注入，冲洗消耗发泡剂30孔隙体积。

所述表面活性剂发泡剂为普通应用于土壤冲洗的表面活性剂溶液十二烷基硫酸钠(SDS)、曲拉通100(TX-100)和聚氧乙烯月桂醚(Brij35)，溶液浓度大于临界胶束浓度10倍以上，泡沫半衰期大于15分钟。

通过流量计分别控制发泡剂的流速0.1～50mL/min和气体的流速1～500mL/min，优选的发泡剂流速为6.8ml/min，气体流速为85ml/min。

为实现以上冲洗方法，所述异位泡沫冲洗装置由气相管路、液相管路、泡沫发生装置和冲洗装置组成。