CN101792214B - 原位强化曝气修复受污染地下水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种原位强化曝气修复受污染地下水的方法。在地下水污染区域打一口以上表面活性剂注入井、曝气井和抽提井，将表面活性剂通过泵注入到地下水污染区域，使其溶解于地下水中，在地下水污染区域形成表面张力，开动抽提泵，将包气带抽成负压，启动曝气泵，进行连续曝气。有效的解决了曝气井附近孔道狭窄，大部分污染物只能通过扩散进入孔道后才得以去除的问题。提高了地下水中的空气饱和度，污染物有更多的机会和空气接触。经试验，当曝气量为100mL/min时，表面张力由70.5dyn/cm降低50.4dyn/cm时，污染物氯苯去除的半衰期由31min缩短至16min，同时拖尾浓度也由22.08mg/L降至5.1mg/L。经过420min，去除率由89.2％提高至98.5％。该方法工艺简单，成本低，且表面活性剂注入量少，对环境影响较小。
Description
技术领域：
本发明涉及一种有机污染物污染地下水的治理，尤其是通过表面活性剂强化地下水曝气修复地下水的方法。
背景技术：
近年来我国经济社会快速发展，环境污染事件频繁发生，特别是爆炸、泄露、偷排等重大环境污染事件产生的高浓度剧毒有机污染物高强度场地污染，对人民健康、生态环境及社会安全构成了严重威胁。
地下水曝气技术(air sparging，AS)被认为是去除饱和土壤和地下水中挥发性有机化合物的最有效方法。通过将新鲜空气喷射注入含水层中，由于浮力的作用，空气携带污染物逐步上升，在包气带中被气相抽提井收集，从而达到去除地下水中化学物质的目的。同时，喷入的空气还能为地下水和包气带的好氧生物提供足够的氧气，促进了污染物的生物降解。
然而，通过实验室和场地研究发现，现有的AS技术仍存在些弊端：气流只局限在曝气井附近几条狭窄的孔道内，大部分污染物只能首先通过扩散进入孔道后才得以去除，因此，扩散作用大大限制了污染物的去除效率[文献1：Ji W，Dahmani A，Ahlfeld D P，et al.1993.Laboratory study of air sparging：air flowvisualization.Ground Water Monit R，13(4)：115-126]，导致污染物去除缓慢，且拖尾浓度较高。
发明内容：
本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种能够提高地下水中挥发性有机物修复效果的原位强化曝气修复受污染地下水的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
原位强化曝气修复受污染地下水的方法，包括如下顺序和步骤：
a、在地下水污染区域打一口以上表面活性剂注入井，井深穿过包气带至污染区，再打一口以上曝气井，曝气井深应穿过受污染的地下水层，还要打一口以上抽提井，抽提井不穿透包气带，井底在包气带内接近地下水面；
b、将表面活性剂存储罐通过管线和注入泵与表面活性剂注入井连接，曝气泵通过管线与曝气井连接，抽提井通过管线与抽提泵连接；
c、将表面活性剂通过注入泵注入到地下水污染区域，使其溶解于地下水中，在地下水污染区域形成表面张力为45dyn/cm-55dyn/cm；
d、开动抽提泵，将地下水污染区域上方的包气带抽成负压；
e、启动曝气泵，进行曝气，曝气量为6～3333mL/min；
本发明的目的还可以通过以下技术方案实现：
步骤a所述的注入井间距2-10m，曝气井间距1.5m-10m，抽提井间距1.5m-10m。表面活性剂为阴离子或非离子表面活性剂。所述的非离子表面活性剂吐温80的投加量为每升地下水20--100mg/升，曲拉通100的投加量为每升地下水30-100mg/升，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠的投加量为每升地下水150-500mg/升，十二烷基硫酸钠的投加量为每升地下水100-300mg/升。
有益效果：表面活性剂强化地下水曝气方法有效的解决了曝气井附近孔道狭窄，大部分污染物只能通过扩散进入孔道后才得以去除的问题。表面活性剂的加入使地下水的表面张力降低，使水气两相毛细压力减小，在介质中形成更多的孔道，大幅度的提高了地下水中的空气饱和度，污染物有更多的机会和空气接触，未和孔道直接接触的污染物向孔道的扩散距离也大大缩短，因而极大地提高了去除效果。经试验，曝气量为100mL/min，表面张力由70.5dyn/cm降低50.4dyn/cm时，污染物氯苯去除的半衰期由31min缩短至16min，同时拖尾浓度也由22.08mg/L降至5.1mg/L。经过420min，去除率由89.2％提高至98.5％。该方法工艺简单，成本低，既可加快去除速率，也可提高去除效果，且表面活性剂注入量少，对环境影响较小。适用于氯苯、苯、甲苯等挥发性有机物污染地下水的修复。
附图说明：
附图为原位强化曝气修复受污染地下水的方法试验图
具体实施方式：
下面结合附图和实施例作进一步的详细说明：
原位强化曝气修复受污染地下水的方法，包括如下顺序和步骤：
a、在地下水污染区域打一口以上表面活性剂注入井，注入井间距、2-10m，井深穿透包气带至污染区，打一口以上曝气井，曝气井间距1.5m-10m，曝气井深应穿过受污染的地下水层，还要打一口以上抽提井，抽提井间距1.5m-10m，抽提井不穿过包气带，井底在包气带内接近地下水面；
b、将表面活性剂存储罐通过管线与表面活性剂注入井连接，曝气泵通过管线与曝气井连接，抽提井通过管线与抽提泵连接；
c、将表面活性剂中的任一种通过注入泵注入到地下水污染区域，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠按每升地下水150-500mg/升注入，十二烷基硫酸纳按每升地下水100-300mg/升注入，或非离子表面活性剂吐温80按每升地下水20-100mg/升注入，曲拉通100按每升地下水30-100mg/升注入，使其中的任一种表面活性剂溶解于地下水中，在地下水污染区域形成表面张力为45dyn/cm-55dyn/cm；
d、开动抽提泵，将地下水污染区域上方的包气带抽成负压；
e、启动曝气泵，进行曝气，曝气量为6～3333mL/min；
实施例1
a、在地下水污染区域打4口表面活性剂注入井，注入井间距5m，井深穿过包气带至污染区，打3口曝气井，曝气井间距5m，曝气井深应穿过受污染的地下水层，还要打3口抽提井，抽提井间距5m，抽提井不穿透包气带，井底在包气带内接近地下水面；曝气井和抽提井布置在表面活性剂注入井之间；
b、将表面活性剂存储罐通过管线与表面活性剂注入井连接，曝气泵通过管线与曝气井连接，抽提井通过管线与抽提泵连接；
c、将阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠按每升地下水注入400mg/升的量，通过注入泵注入到地下水污染区域，使十二烷基苯磺酸钠溶解于地下水中，在地下水污染区域形成表面张力为50dyn/cm；
d、开动抽提泵，将地下水污染区域上方的包气带抽成负压；
e、启动曝气泵，进行连续曝气，曝气量从6mL/min开始逐次提高到3333mL/min。
实施例2
a、在地下水污染区域打3口表面活性剂注入井，注入井间距3m，井深穿过包气带至污染区，打2口曝气井，曝气井间距2m，曝气井深应穿过受污染的地下水层，还要打2口抽提井，抽提井间距2m，抽提井不穿透包气带，井底在包气带内接近地下水面；曝气井和抽提井布置在表面活性剂注入井之间；
b、将表面活性剂存储罐通过管线与表面活性剂注入井连接，曝气泵通过管线与曝气井连接，抽提井通过管线与抽提泵连接；
c、将阴离子表面活性剂十二烷基硫酸纳按每升地下水200mg/升的量，通过注入泵注入到地下水污染区域，使十二烷基硫酸纳溶解于地下水中，在地下水污染区域形成表面张力为45dyn/cm；
d、开动抽提泵，将地下水污染区域上方的包气带抽成负压；
e、启动曝气泵，进行连续曝气，曝气量从6mL/min开始逐次提高到3333mL/min。
实施例3
a、在地下水污染区域打6口表面活性剂注入井，注入井间距7m，井深穿过包气带至污染区，打5口曝气井，曝气井间距7m，曝气井深应穿过受污染的地下水层，还要打5口抽提井，抽提井间距7m，抽提井不穿透包气带，井底在包气带内接近地下水面；曝气井和抽提井布置在表面活性剂注入井之间；
b、将表面活性剂存储罐通过管线与表面活性剂注入井连接，曝气泵通过管线与曝气井连接，抽提井通过管线与抽提泵连接；
c、将非离子表面活性剂吐温80按每升地下水100mg/升的量，通过注入泵注入到地下水污染区域，使表面活性剂吐温80溶解于地下水中，在地下水污染区域形成表面张力为45dyn/cm；
d、开动抽提泵，将地下水污染区域上方的包气带抽成负压；
e、启动曝气泵，进行连续曝气，曝气量从6mL/min开始逐次提高到3333mL/min。
实施例4
a、在地下水污染区域打10口表面活性剂注入井，注入井间距10m，井深穿过包气带至污染区，打9口曝气井，曝气井间距10m，曝气井深应穿过受污染的地下水层，还要打9口抽提井，抽提井间距10m，抽提井不穿透包气带，井底在包气带内接近地下水面；曝气井和抽提井布置在表面活性剂注入井之间；
b、将表面活性剂存储罐通过管线与表面活性剂注入井连接，曝气泵通过管线与曝气井连接，抽提井通过管线与抽提泵连接；
c、将非离子表面活性剂曲拉通100按每升地下水70mg/升的量，通过注入泵注入到地下水污染区域，使表面活性剂曲拉通100溶解于地下水中，在地下水污染区域形成表面张力为50dyn/cm；
d、开动抽提泵，将地下水污染区域上方的包气带抽成负压；
e、启动曝气泵，进行连续曝气，曝气量从6mL/min开始逐次提高到3333mL/min。
实施例5
a、在地下水污染区域打5口表面活性剂注入井，注入井间距5m，井深穿过包气带至污染区，打4口曝气井，曝气井间距5m，曝气井深应穿过受污染的地下水层，还要打4口抽提井，抽提井间距5m，抽提井不穿透包气带，井底在包气带内接近地下水面；曝气井和抽提井布置在表面活性剂注入井之间；
b、将表面活性剂存储罐通过管线与表面活性剂注入井连接，曝气泵通过管线与曝气井连接，抽提井通过管线与抽提泵连接；
c、将阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠按每升地下水500mg/升的量，通过注入泵注入到地下水污染区域，使十二烷基苯磺酸钠溶解于地下水中，在地下水污染区域形成表面张力为45dyn/cm；
d、开动抽提泵，将地下水污染区域上方的包气带抽成负压；
e、启动曝气泵，进行连续曝气，曝气量从6mL/min开始逐次提高到3333mL/min。
实施例6
a、在地下水污染区域打8口表面活性剂注入井，注入井间距8m，井深穿过包气带至污染区，打7口曝气井，曝气井间距8m，曝气井深应穿过受污染的地下水层，还要打7口抽提井，抽提井间距8m，抽提井不穿透包气带，井底在包气带内接近地下水面；曝气井和抽提井布置在表面活性剂注入井之间；
b、将表面活性剂存储罐通过管线与表面活性剂注入井连接，曝气泵通过管线与曝气井连接，抽提井通过管线与抽提泵连接；
c、将阴离子表面活性剂十二烷基硫酸纳按每升地下水100mg/升的量，通过注入泵注入到地下水污染区域，使其十二烷基硫酸纳按溶解于地下水中，在地下水污染区域形成表面张力为55dyn/cm；
d、开动抽提泵，将地下水污染区域上方的包气带抽成负压；
e、启动曝气泵，进行连续曝气，曝气量从6mL/min开始逐次提高到3333mL/min。
实施例7
a、在地下水污染区域打7口表面活性剂注入井，注入井间距6m，井深穿过包气带至污染区，打6口曝气井，曝气井间距6m，曝气井深应穿过受污染的地下水层，还要打6口抽提井，抽提井间距6m，抽提井不穿透包气带，井底在包气带内接近地下水面；曝气井和抽提井布置在表面活性剂注入井之间；
b、将表面活性剂存储罐通过管线与表面活性剂注入井连接，曝气泵通过管线与曝气井连接，抽提井通过管线与抽提泵连接；
c、将非离子表面活性剂吐温80按每升地下水100mg/升的量，通过注入泵注入到地下水污染区域，使吐温80表面活性剂溶解于地下水中，在地下水污染区域形成表面张力为45dyn/cm；
d、开动抽提泵，将地下水污染区域上方的包气带抽成负压；
e、启动曝气泵，进行连续曝气，曝气量从6mL/min开始逐次提高到3333mL/min。
实施例8
a、在地下水污染区域打9口表面活性剂注入井，注入井间距9m，井深穿过包气带至污染区，打8口曝气井，曝气井间距9m，曝气井深应穿过受污染的地下水层，还要打8口抽提井，抽提井间距9m，抽提井不穿透包气带，井底在包气带内接近地下水面；曝气井和抽提井布置在表面活性剂注入井之间；
b、将表面活性剂存储罐通过管线与表面活性剂注入井连接，曝气泵通过管线与曝气井连接，抽提井通过管线与抽提泵连接；
c、将非离子表面活性剂曲拉通100按每升地下水30mg/升的量，通过注入泵注入到地下水污染区域，使表面活性剂曲拉通100溶解于地下水中，在地下水污染区域形成表面张力为55dyn/cm；
d、开动抽提泵，将地下水污染区域上方的包气带抽成负压；
e、启动曝气泵，进行连续曝气，曝气量从6mL/min开始逐次提高到3333mL/min。
Claims (2)
1.一种原位强化曝气修复受污染地下水的方法，其特征在于，包括如下顺序和步骤：
a、在地下水污染区域打一口以上表面活性剂注入井，表面活性剂注入井井深穿过包气带至污染区，再打一口以上曝气井，曝气井井深应穿过受污染的地下水层，还要打一口以上抽提井，抽提井不穿透包气带，抽提井井底在包气带内接近地下水面；曝气井和抽提井布置在表面活性剂注入井之间；
b、将表面活性剂存储罐通过管线和注入泵与表面活性剂注入井连接，曝气泵通过管线与曝气井连接，抽提井通过管线与抽提泵连接；
c、将表面活性剂通过注入泵注入到地下水污染区域，使其溶解于地下水中，在地下水污染区域形成表面张力为45dyn/cm-55dyn/cm；
表面活性剂为阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂；
所述的阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠，非离子表面活性剂为吐温80或曲拉通100；
所述的非离子表面活性剂吐温80的投加量为每升地下水20-100mg/升，曲拉通100的投加量为每升地下水30-100mg/升，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠的投加量为每升地下水150-500mg/升，十二烷基硫酸钠的投加量为每升地下水100-300mg/升；
d、开动抽提泵，将地下水污染区域上方的包气带抽成负压；
e、启动曝气泵，进行连续曝气，曝气量为6～3333mL/min。
2.按照权利要求1所述的原位强化曝气修复受污染地下水的方法，其特征在于，步骤a所述的表面活性剂注入井间距2-10m，曝气井间距1.5m-10m，抽提井间距1.5m-10m。
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