[发明专利]一种修复土壤中有机物的原位电动芬顿系统及方法

说明书

本发明涉及一种修复土壤中难降解有机物的基于过氧化钙缓释的原位电动芬顿方法，该方法是利用在酸性条件下过氧化钙缓释双氧水的电动芬顿方法。电动修复装置包括直流电源、计量泵、阴极井、阳极井及自动pH控制系统。从阴极和阳极分别投加酸、过氧化钙溶液及双氧水，亚铁离子由阳极的铁棒产生。采用添加柠檬酸溶液来控制阴阳极的pH在3‑5之间。基于双氧水易分解的特性，采用添加过氧化钙溶液的方式，可降低双氧水的分解速率。基于硫酸亚铁药剂对地下水带来硫酸根离子污染，采用牺牲阳极法产生亚铁离子。

技术领域

本发明属于难降解有机污染土壤原位修复技术领域，具体涉及一种修复土壤中难降解有机物的基于过氧化钙缓释的原位电动芬顿的系统及方法。

背景技术

近年来，随着“退二进三”政策的实施，工业用地重新开发利用中发现一部分工业遗址存在土壤污染，场地中存在难降解有机污染，比如多环芳烃类有机物。低渗透性地层难降解有机污染土壤的原位修复是难题。修复药剂难以在低渗透地层土壤中高效地传质及扩散，使得原位氧化修复的实施受到了限制。

原位高级氧化技术是一种应用较广泛的有机污染原位修复技术。原位高级氧化技术是通过注入井将氧化药剂(过硫酸钠、高锰酸钾、亚铁及双氧水等)注入到污染土壤中并使其扩散，达到去除有机污染的目的。电动修复技术是专门针对低渗透土壤的一种绿色的原位土壤修复技术。电动修复技术是通过向污染土壤中施加直流电场，利用电迁移、电渗流和电泳等电动力学效应，使难降解有机物在电场下定向迁移。芬顿氧化药剂在原位土壤修复中存在双氧水易分解的问题，采用缓释剂可以提高其氧化效率。为了减少硫酸盐的二次污染，采用阳极铁棒产生亚铁离子。

综合考虑成本及修复时间，化学氧化联合电动修复的方法，可以降低修复成本，提高修复效率。

发明内容

1、发明要解决的技术问题

本发明主要解决的技术问题是，提供一种电动芬顿法修复低渗透性地层中难降解有机物污染土壤。单一的原位化学氧化法在低渗透地层存在药剂利用率低，而且传统的芬顿药剂在原位土壤修复中存在双氧水易分解的问题。部分工业场地地下水存在硫酸盐浓度高的情况下，原位氧化药剂需要考虑避免带入新的硫酸根离子。

化学氧化联合电动修复，可有效提高修复效率。芬顿药剂中添加双氧水缓释剂过氧化钙，可提高双氧水的利用率。阳极电极采用铁，可产生亚铁离子，避免采用硫酸亚铁带来地下水中新的硫酸根污染。

2、技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明提供了一种修复土壤中难降解有机物的基于过氧化钙缓释的原位电动芬顿的方法。通过在污染土壤中的电极施加直流电，发生电化学反应过程(电迁移、电渗流和电泳等电动力学效应)，具体步骤为：

1)在污染土壤中按照一定间距布置电极井，在电极井内添加柠檬酸、双氧水和过氧化钙溶液；

2)阳极采用铁，产生亚铁离子；

3)调节电极井内pH值，启动电动修复装置进行土壤中难降解有机物的去除。

其中，在芬顿体系中羟基是反应中间体，催化产生的羟基自由基进攻有机物分子并使其氧化为CO₂、H₂O等无机物质。芬顿产生羟基自由基的机理为：

Fe²⁺+H₂O₂+H⁺→Fe³⁺+H₂O+·OH

作为本发明进一步的改进，电极井保持酸性条件，所述氧化剂为硫酸亚铁、双氧水，过氧化钙为双氧水的缓释剂；

作为本发明进一步的改进，采用10％柠檬酸调节电极井内的pH在3-5之间；