[发明专利]一种土壤原位修复系统及其修复方法

说明书

本发明公开了一种土壤原位修复系统及其修复方法。该系统包括循环注射系统、多相交流电热系统、电极系统、温度监控装置；所述电极系统包括分布在所处理土壤区域的注射电极井和抽提电极井，所述注射电极井和抽提电极井实现循环传质和传热；所述循环注射系统和多相交流电热系统分别与所述电极系统相连。同时还公开了利用该系统进行原位修复土壤的方法。该修复系统解决了传统的热质传输不同步的问题，同时也解决了污染区域温度不均匀的问题，实现了高效修复污染土壤的目标。

技术领域

本发明土壤修复领域，尤其涉及一种土壤原位修复系统及其修复方法。

背景技术

1、有机污染现状与现有修复技术

由于石化行业生产污染、加油站地下油罐泄漏等导致有机污染场地数量多、分布广、污染重、危害大，已有数十万污染地块亟待修复。这些污染场地主要分布于城市周边人口密集环境敏感区域，往往残留有大量苯系物、多环芳烃、有机氯农药、氯代烃等持久性、高毒性(致癌、致畸、致突变)有机污染物。日益严重的污染场地问题已经给生态环境和人类健康带来严重威胁，成为土地资源安全再利用的重大瓶颈。

污染场地由于城市发展土地资源再开发的迫切性要求场地修复周期非常短，加上原位场地修复的实施经验缺乏，现阶段的场地修复广泛采用异位修复技术：将污染土体挖出后再进行异地或原地异位处理，主要采用水泥窑处置或热脱附处置技术，在污染土壤挖掘、堆存、转运及处置等过程容易导致VOCs(挥发性有机污染物)气体逃逸、污染水体遗漏、有毒粉尘散落，二次污染风险极高。

鉴于异位修复的各种弊端，近二十年原位修复技术逐渐发展成为有机污染场地主流应用技术。原位修复由于不需对污染物进行远程运输及异位堆存，二次污染风险较低。真空抽提、原位化学氧化、原位热处理技术等为常用的有机污染场地原位修复技术。

2、有机污染场地原位修复新兴关键技术--原位化学氧化

原位化学氧化(ISCO)将氧化剂(双氧水、高锰酸钾及过硫酸钠为三种最常用氧化剂)注入或掺进地下环境中，通过氧化反应使地下水或土壤中的有机污染物质被破坏、降解成无毒或危害较小物质的化学处理技术。其能快速有效去除污染物，对不同类型的场地具有较强的适应性，修复后监测维护容易、成本低，因此近年被广泛应用于发达国家有机污染场地修复。

三种常用ISCO氧化剂中，高锰酸钾由于氧化能力较低，主要用于氯代乙烯污染地下水或其NAPLs(非水有机相液体)的修复。其副产品MnO₂(颗粒)容易导致注射孔堵塞，此外MnO₂往往形成致密包覆膜层于NAPLs表面，阻止NAPLs继续氧化，导致高锰酸钾修复NAPLs效果往往非常有限。而Fenton及类Fenton技术基于双氧水催化产生强氧化性的羟基自由基(HO·)能氧化大部分难降解有机污染物。但双氧水化学性质不稳定，在土壤中快速分解，有效利用率低。此外双氧水降解会产生大量的热和气体，原位修复施工过程存在严重的安全隐患(在欧美实际场地修复中出现过爆炸、起火等严重安全事故)，并容易导致VOCs逃逸。鉴于上述缺点，其在美欧污染场地修复应用近年逐渐减少。

过硫酸钠在常温条件下是一种稳定的氧化剂，便于运输及存储。其在水中溶解度很高，便于以高浓度溶液注射到污染区域氧化降解有机污染物。过硫酸钠在土壤环境中寿命比双氧水长得多，可为有机污染物的氧化降解提供充足的反应时间。在实际污染场地修复中，往往通过热活化、有机络合铁化合物或者碱性活化过硫酸钠产生强氧化性的硫酸根自由基负离子SO4·–(E0＝2.7v)和HO·(E0＝2.8v)，能氧化降解各类常见难降解有机污染物。近十年来活化过硫酸钠原位化学氧化技术在美欧广泛应用于各类有机污染场地和地下水修复，展现了安全、经济、高效、对污染物类型不敏感、易于同其他修复技术联合使用等优点。其技术特点非常适合我国众多位于城市周边人口密集区域污染场地的修复，有望实现场地快速修复并规避二次污染风险的双重目标。