CN100556563C - 一种爆炸物污染土壤和地下水的修复方法 - Google Patents

一种爆炸物污染土壤和地下水的修复方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种爆炸物污染土壤和地下水的修复方法。它包括如下步骤：1)在爆炸物污染土壤和地下水的污染羽注入氯化钾溶液或高锰酸钾溶液，使K+离子与土壤和地下水中的黏土矿物发生离子交换作用，形成吸附带，截留爆炸污染物，同时MnO4 -离子氧化被截留下来的爆炸污染物；2)在吸附截留带和污染区域注入高锰酸钾溶液，化学氧化截留带和污染区域中的爆炸污染物。本发明为爆炸物污染的土壤和地下水的原位修复方法，其工艺简单、技术要求低、运行成本低廉、修复彻底、无二次污染，特别适合于修复芳香硝基化合物等爆炸物生产、使用、拆卸过程中造成的场地和地下水污染。

Description

一种爆炸物污染土壤和地下水的修复方法
技术领域
本发明涉及环境污染控制与修复，尤其涉及一种爆炸物污染土壤和地下水的修复方法。
背景技术
火炸药工业具有能量密度高、瞬间功率大等特点，在军事、工农业的建设和生产上有着广泛的用途。火炸药工业是重要污染源之一，生产过程中产生各种污染物，以气体、液体和固体等形态排入环境，炸药废水中含有的梯恩梯(TNT)、黑索今(RDX)及奥克托今(HMX)等污染物，主要来源于炸药及其制造所用原料及中间产物。这些污染物绝大部分含硝基，硝基化合物一般认为难以生物降解甚至不可生物降解，有急性毒性；因此，爆炸污染物一旦进入环境，将污染土壤及地下水，对农产品和地下水安全构成严重威胁，直接或间接危机人群健康和生态环境安全。在军事基地和军工厂生产、使用、拆卸和消费爆炸物的过程中，常常造成土壤及地下水爆炸物污染，至今没有土壤及地下水污染修复的实用技术。
土壤及地下水有机污染物修复是环境科学与工程共同关注的热点之一。土壤有机污染修复主要涉及有化学修复(如表面活性剂增强洗脱；有机溶剂清洗；化学氧化修复、化学还原修复等)、生物修复(如微生物降解、植物修复、植物-微生物联合修复等)、化学与生物相结合修复。土壤有机污染的化学修复是在土体中注入表面活性剂、环糊精或有机溶剂，提高污染物的流动性而迁出土体(洗脱/清洗作用)，或形成有机粘土提高污染物的滞留性/稳定性，降低其迁移进入其它介质的能力(固定作用)。生物修复是在土壤中利用特定的微生物、根系分泌物和植物等降解或吸收积累土壤污染物，实现修复的目的。但由于污染物常被土壤强烈吸附，往往降低了其生物可利用性(Bioavailability)/生物降解效率。土壤污染的生物修复方式有：微生物降解、植物吸收积累/降解、植物-微生物联合修复。微生物降解修复又可分为原位处理(In Situ)、就地处理(On Site)、生物反应器法(Bioreaction)。其中化学与生物相结合修复是当前土壤有机污染最具潜力的修复方式。它是基于表面活性剂、化学试剂等的活化作用，洗脱土壤污染物，增大污染物在水中的溶解度，改善其生物可利用性，促进其微生物降解/植物吸收。
爆炸物主要为梯恩梯(TNT)、黑索今(RDX)及奥克托今(HMX)等含硝基化合物，在土壤及地下水中不易微生物降解，于环境中长期存在。此类化合物不易用表面活性剂增强洗脱，达到修复目的。因此，急需开发一种爆炸物污染土壤和地下水的修复方法。已有研究表明芳香硝基爆炸物在K+-黏土上具有非常强的吸附作用，为在土壤及地下水中注入KCl电解质溶液，形成吸附截留带，防止爆炸污染物进一步扩散奠定理论基础。KMnO4溶液可以与TNT等芳香硝基化合物发生氧化-还原反应，降解爆炸污染物，生成MnO2。
发明内容
本发明的目的是提供一种爆炸物污染土壤和地下水的修复方法。
爆炸物污染土壤和地下水的修复方法包括如下步骤：
1)在爆炸物污染土壤和地下水的污染羽注入氯化钾溶液或高锰酸钾溶液，使K+离子与土壤和地下水中的黏土矿物发生离子交换作用，形成吸附带，截留爆炸污染物，同时MnO4 -离子氧化被截留下来的爆炸污染物；
2)在吸附截留带和污染区域注入高锰酸钾溶液，化学氧化截留带和污染区域中的爆炸污染物。
所述的注入KCl溶液的浓度为0.05-0.5mol/L。KCl溶液的注入速度为0.01-10m3/h。注入高锰酸钾溶液的浓度为1000-50000mg/L。高锰酸钾溶液的注入速度为0.01-10m3/h。土壤包括沙地、冲积土或滨海土。土壤的水传导系数大于10-3cm/s。土壤的有机质含量小于0.1％。地下水的水传导系数为1×10-8-1×10-4cm/s。爆炸物包括2，4，6-三硝基甲苯、1，3-二硝基苯、硝基苯、黑索今或奥克托今。
本发明为爆炸物污染土壤和地下水的原位修复方法，其工艺简单、技术要求低、运行成本低廉、修复彻底、无二次污染，特别适合于爆炸物生产、使用和拆卸过程中污染的场地和地下水的修复。
附图说明
附图是一种爆炸物污染土壤和地下水的修复方法的工艺流程示意图。
具体实施方法
实施例1
1)在TNT污染地下水的污染羽以1m3/h速度注入0.5mol/L氯化钾溶液，使K+离子地下水中的黏土矿物发生离子交换作用，形成吸附带，截留TNT爆炸污染物。
2)在吸附截留带和地下水污染区域以1m3/h速度注入50000mg/L高锰酸钾溶液，化学氧化降解截留带和污染区域中的TNT爆炸污染物。
实施例2
1)在TNT污染地下水的污染羽以10m3/h速度注入0.05mol/L氯化钾溶液，使K+离子地下水中的黏土矿物发生离子交换作用，形成吸附带，截留TNT爆炸污染物。
2)在吸附截留带和地下水污染区域以10m3/h速度注入1000mg/L高锰酸钾溶液，化学氧化降解截留带和污染区域中的TNT爆炸污染物。
实施例3
1)在TNT污染地下水的污染羽以2m3/h速度注入0.25mol/L氯化钾溶液，使K+离子地下水中的黏土矿物发生离子交换作用，形成吸附带，截留TNT爆炸污染物。
2)在吸附截留带和地下水污染区域以2m3/h速度注入25000mg/L高锰酸钾溶液，化学氧化降解截留带和污染区域中的TNT爆炸污染物。
实施例4
1)在RDX污染地下水的污染羽以1m3/h速度注入0.5mol/L氯化钾溶液，使K+离子地下水中的黏土矿物发生离子交换作用，形成吸附带，截留RDX爆炸污染物。
2)在吸附截留带和地下水污染区域以1m3/h速度注入50000mg/L高锰酸钾溶液，化学氧化降解截留带和污染区域中的RDX爆炸污染物。
实施例5
1)在RDX污染地下水的污染羽以10m3/h速度注入0.05mol/L氯化钾溶液，使K+离子地下水中的黏土矿物发生离子交换作用，形成吸附带，截留RDX爆炸污染物。
2)在吸附截留带和地下水污染区域以10m3/h速度注入1000mg/L高锰酸钾溶液，化学氧化降解截留带和污染区域中的RDX爆炸污染物。
实施例6
1)在RDX污染地下水的污染羽以2m3/h速度注入0.25mol/L氯化钾溶液，使K+离子地下水中的黏土矿物发生离子交换作用，形成吸附带，截留RDX爆炸污染物。
2)在吸附截留带和地下水污染区域以2m3/h速度注入25000mg/L高锰酸钾溶液，化学氧化降解截留带和污染区域中的RDX爆炸污染物。
实施例7
1)在爆炸物污染土壤和地下水的污染羽2m3/h速度注入25000mg/L注入高锰酸钾溶液，使K+离子与土壤和地下水中的黏土矿物发生离子交换作用，形成吸附带，截留爆炸污染物；同时MnO4 -离子氧化被截留下来的爆炸污染物。
2)在爆炸物污染土壤和地下水区域2m3/h速度注入25000mg/L注入高锰酸钾溶液，化学氧化污染区域中的爆炸污染物。
实施例8
1)在爆炸物污染土壤和地下水的污染羽0.01m3/h速度注入50000mg/L注入高锰酸钾溶液，使K+离子与土壤和地下水中的黏土矿物发生离子交换作用，形成吸附带，截留爆炸污染物；同时MnO4 -离子氧化被截留下来的爆炸污染物。
2)在爆炸物污染土壤和地下水区域0.01m3/h速度注入50000mg/L注入高锰酸钾溶液，化学氧化污染区域中的爆炸污染物。
实施例9
1)在爆炸物污染土壤和地下水的污染羽10m3/h速度注入50000mg/L注入高锰酸钾溶液，使K+离子与土壤和地下水中的黏土矿物发生离子交换作用，形成吸附带，截留爆炸污染物；同时MnO4 -离子氧化被截留下来的爆炸污染物。
2)在爆炸物污染土壤和地下水区域10m3/h速度注入50000mg/L注入高锰酸钾溶液，化学氧化污染区域中的爆炸污染物。

Claims (10)

1.一种爆炸物污染土壤和地下水的修复方法，其特征在于包括如下步骤：
1)在爆炸物污染土壤和地下水的污染羽注入氯化钾溶液或高锰酸钾溶液，使K+离子与土壤和地下水中的黏土矿物发生离子交换作用，形成吸附带，截留爆炸污染物，若使用高锰酸钾溶液，MnO4 -离子将同时氧化被截留下来的爆炸污染物；
2)在吸附截留带和污染区域注入高锰酸钾溶液，化学氧化截留带和污染区域中的爆炸污染物。
2.根据权利要求1所述的一种爆炸物污染土壤和地下水的修复方法，其特征在于所述的注入KCl溶液的浓度为0.05-0.5mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种爆炸物污染土壤和地下水的修复方法，其特征在于所述的KCl溶液的注入速度为0.01-10m3/h。
4.根据权利要求1所述的一种爆炸物污染土壤和地下水的修复方法，其特征在于所述的注入高锰酸钾溶液的浓度为1000-50000mg/L。
5.根据权利要求1所述的一种爆炸物污染土壤和地下水的修复方法，其特征在于所述的高锰酸钾溶液的注入速度为0.01-10m3/h。
6.根据权利要求1所述的一种爆炸物污染土壤和地下水的修复方法，其特征在于所述的土壤包括沙地、冲积土或滨海土。
7.根据权利要求1所述的一种爆炸物污染土壤和地下水的修复方法，其特征在于所述土壤的水传导系数大于10-3cm/s。
8.根据权利要求1所述的一种爆炸物污染土壤和地下水的修复方法，其特征在于所述的土壤的有机质含量小于0.1％。
9.根据权利要求1所述的一种爆炸物污染土壤和地下水的修复方法，其特征在于所述的地下水的水传导系数为1×10-8-1×10-4cm/s。
10.根据权利要求1所述的一种爆炸物污染土壤和地下水的修复方法，其特征在于所述的爆炸物包括2，4，6-三硝基甲苯、1，3-二硝基苯、硝基苯、黑索今或奥克托今。
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