[发明专利]一种有机物污染土壤和地下水的原位注射‑抽提‑补水循环处置系统及联合修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机物污染土壤和地下水的原位注射-抽提-补水循环处置系统及联合修复方法。

背景技术

土壤和地下水是构成自然生态系统的基本环境要素，也是人类赖以生存和发展的物质基础。随着工业污染的加剧和农业化学物质广泛使用，特别是城市周边的化工、医药、农药等污染厂家搬迁之后，留下大量的废弃场地。这些场地的地下土壤和地下水往往被有机物污染，土壤和地下水环境中污染物质的存在可能会对附近人体和周边环境产生严重的不良影响，严重时可以危及人的生命安全。2004年4月，在北京市宋家庄地铁工程修建过程中，虽然施工方及时给现场施工的三位工人戴上了防毒面具。但是当土坑被掘至5米深处时，三人均出现不适症状，幸好工人被及时送至医院救治，才避免了悲剧的发生。事后经调查得知，该区域原先属于北京某农药厂。

一般来说，土壤和地下水中典型的有机污染物包括苯系物、有机卤化物、石油烃类、农药和多氯联苯等。这些污染物往往都是高致癌性危险性废物，因此必有必要通过合理的技术手段来修复这些受污染的土壤和地下水，从而有效的保护人体健康和杜绝生态环境风险。

按技术原理划分，土壤和地下水的污染修复技术包括物理修复、化学修复和生物修复三大类。土壤气体抽提、泵出处理、表面活性剂强化自由相回收、多相抽提等技术属于物理修复领域；化学氧化以及化学还原等技术属于化学修复领域；而生物通风、强化生物处理等技术则属于生物修复领域。

按修复方式划分，土壤和地下水的污染修复技术包括原位修复、异位修复和原位-异味联合修复的方式；如果采取异位修复的方式，则会在开挖过程中导致周边的空气遭受二次污染。另外，地下的有机污染物在微生物的作用下，转化成具有恶臭的产物，如果直接开挖则会影响周边居民的正常生活。

化学氧化技术是向土壤和地下水中注入氧化剂，通过污染物与注入的氧化剂之间发生的化学氧化还原反应来去除目标污染物或改变污染物的存在形态，从而达到修复的目的，其目标介质是土壤和地下水，目标污染物主要为有机污染，其具有修复时间短、成本低、效果好、可操作性强等优点，在有机物污染土壤的原位修复领域具有较好的应用前景；专利CN 102836867 A介绍了一种氯代烃污染土壤和地下水的原位化学氧化修复方法。该方法以可渗透反应墙的方式，使用高锰酸钾作为氧化剂处理地下氯代烃污染物。但是这种可渗透反应墙技术一般治理周期比较长，而且一般地下水水情复杂，污染物分布不均衡，难以避免出现氧化剂分布不均或氧化剂扩散不充分导致污染物去除效率低下的问题。另外，高锰酸钾的价格比较高、氧化电位不高，因而其使用范围比较受限。专利CN 103480645 A介绍了用于原位化学修复土壤的注射装置及其布设系统。该方法使用的插板机是建筑行业中处理沿海地区软弱地基的机械，并不一定能将该专利设计的平板打入软弱地基，即使可以打入也未必就能取得较好的注射效果。另外，一般的污染场地都不是软弱地基，尤其是工业污染场地一般都有硬化地面和塘渣基础，无法使用插板机作业。因此，该专利的可操行性比较差。

土壤和地下水的原位修复技术是现有技术中常用的修复方式，具有操作方便，成本低和适应范围广的优点，其主要利用渗透系数较高的吸附介质将地下水中的有机污染物通过化学或物理方式处理，而目前已知的处理介质如沸石、活性炭以及复合填料处理效果都不高，对有机污染物特别是难降解的有机污染物无法充分分解，去除效率较低；而且原位修复也面临修复效率低，周期长的缺点，同时还存在化学修复剂污染的风险。

土壤和地下水的异位修复则应用范围广，处理工艺灵活方便，处理效果好，处理周期短，可以针对特定的污染物采用特定的处理工艺，针对性较强；但长时间大流量的抽取地下水容易造成土地塌陷，而且异位修复成本高，难以大规模应用。

异位－原位修复技术则目前应用较少，现有技术中也较少研究上述联用方式，目前已知的联用修复方式也存在设计工艺未能体现两者配合，设计方案仅仅是两者简单叠加的问题，实际处理效果未能达到1+1>2的目的；

因此，本发明针对有机污染物的特点，提出一种去除效率高，处理效果好，经济可行的土壤和地下水修复技术。

发明内容

本发明目的是针对现有技术的不足与缺陷，提供了一种有机物污染土壤和地下水的原位注射-抽提-补水循环处置系统及方法，实行污染场地的原位注射-抽提-补水联合修复，减少施工对现有场地使用的影响，降低修复过程对周边环境和居民造成的二次污染。本发明可以修复的有机物污染因子包括有机氯溶剂、苯系物、石油烃、苯胺类等大部分挥发性有机物和部分半挥发性有机物，以及部分多环芳烃和有机氯农药。