[发明专利]污染土壤和地下水的原位修复系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机污染场地原位修复系统，特别是涉及一种低渗透性土场地硝基苯、硝基氯苯污染的原位修复系统。

背景技术

地下水是人类赖以生存的重要资源，土壤圈是生态系统的枢纽。由于对三废的管控不当，地下水和土壤都受到了不同程度的污染，对其进行风险控制和修复势在必行。目前对污染场地的修复包括原位修复和异位修复两种方法。异位修复需要抽取地下水、挖掘土壤、在软土地区还需采取围护措施，费用较高，且容易产生二次污染，适用于污染深度较小的场地。原位修复具有不需要土方开挖、二次污染小、费用低等优点；但修复的技术难度高，尤其对渗透性低的土体。

三角洲地貌单元的浅部土体通常渗透性较小。对低渗透性污染土体的原位修复，现在主要采取热脱附方法。该法采用高温使污染物成为气态，再抽取污染气体。该法对土的渗透系数不敏感，故修复效果好。但是，地下解吸出来的污染物，后续要进一步进行废气的处理，达标后方可排放，且该法是国外专利技术，修复费用较高。

有机污染场地的原位化学氧化法（in situ chemical oxidation, ISCO）是目前最具潜力的污染治理方法之一。该方法通过向水井中投放表面活性剂和水溶性氧化剂，直接降解场地中的有机污染物。常用的水溶性氧化剂为高锰酸钾、活化过硫酸钠等。但是，当土体渗透性小时，药剂渗入土体速度缓慢，常常难以满足工程需求。因此，结合原位修复的需求，发明一种增加土体渗透性的方法，提升原位氧化修复的效果，有重要的工程意义。

硝基苯、硝基氯苯是一种剧毒物质，具有强烈的致癌、致突变性，长期接触会对植物生长和人体健康产生很大影响，已被各国列为污染物的优先控制名单。但是，硝基苯或硝基氯苯的取代基（硝基、氯基）均为吸电子基，引起苯环上的电子云密度降低、亲电子攻击受阻，从而导致硝基苯、硝基氯苯仅采用高级氧化技术，反应的降解效率很低，难以达到修复技术指标。近年来，零价铁技术被广泛应用于环境修复领域，可高效地把硝基苯或硝基氯苯转化为苯胺、或氯代苯胺，再采取氧化工艺，实验室试验表明，可大幅度地提高高级氧化的效率。

过氧化钙具有在水中或潮湿的空气中缓慢分解，长时间放氧的特性。CaO₂是一种兼具释氧性和氧化性的环境友好型材料。CaO₂的溶解度较低，能够缓慢释放H₂O₂，产生的活性自由基与污染地下水长时间的接触，避免了氧化剂快速消耗的问题，从而具有修复的长效性。CaO₂溶于水产生过氧化氢（H₂O₂）的反应可在较宽的pH范围内进行。催化剂采用天然矿物针铁矿。针铁矿是分布广泛的铁的氧化物，化学组成为α-FeOOH。多项研究显示，催化H₂O₂的过程中会产生·OH，可有效氧化地下水中的氯代烃。

现有最接近技术的分析：

1、硝基苯、硝基氯苯工业污水的地表处理（杨世迎，一种废水中硝基苯类有机污染物的处理方法，专利申请号201210053573.1）。该专利提出了高级还原和高级氧化结合处理技术，对废水中硝基苯类有机污染物降解效果明显。该法是针对工业废水的处理，未涉及地下水和土壤。

2、硝基苯、硝基氯苯污染土壤的异位加药搅拌处理（董长勋，一种加速土壤中有机污染物氧化降解的方法，专利申请号201310462340.1）。该专利提出了异位修复方法。由于还原剂铁粉是固相介质，采用压人地层方法，对低渗透性土是难以实现有效扩散的，需要创新工艺。

3、针对低渗透性土的反应墙技术（高艳丽，一种非连续式渗透反应墙修复污染地下水的系统及方法，专利申请号201510163183.1）。该法采用井中注入液体药剂工艺，对固相药剂难以实施。

4、对反应墙中还原剂的研究（李瑞，一种以负载型纳米零价铁为填料的可渗透反应墙及应用，专利申请号201510382313.2）。该法提出了解决防止纳米零价铁凝聚的方法。

现有的渗透反应墙技术，是利用地下水自身的水力梯度，对流过反应墙的污染物进行净化。该技术对低渗透性土体不适用，对有较强吸附能力的污染物，不能洗脱和净化。

发明内容

本发明目的是提供一种污染土壤和地下水的原位修复系统，该系统解决的是在低渗透性土条件下进行原位修复、并且无二次污染、经济性好。