CN101805153B - 一种用于修复地下水污染的可渗透反应墙介质材料 - Google Patents
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Abstract
一种用于修复地下水污染的可渗透反应墙介质材料，其成份以重量计为20％-30％烧制骨料、15％-25％的CaO2、5％-10％的MgO2、10％-15％的FeO，余量为泥炭，其中骨料是由粉煤灰、粘土、沸石粉和石膏按照重量比1-3∶1-3∶1-3∶1-3混合经预热和高温烧结而成。本发明在可渗透反应墙装填这种复合材料，可以同时修复受重金属和有机物等多重污染的地下水，其处理效果大大优于由单一材料组成的活性介质，同时本材料使用寿命长，更换出的材料无毒无害，本发明有利于新型地下水污染修复技术-渗透反应墙技术的推广与应用。
Description
技术领域
本发明属于地下水污染修复领域，特别涉及一种可渗透反应墙介质材料配方的改良。
背景技术
目前，世界范围内的地下水污染问题日益突出，很多国家已经投入大量的人力物力对污染的地下水进行修复。渗透反应墙(Permeable ReactiveBarrier，PRB)技术是近年来迅速发展的一种地下水污染的原位修复技术，PRB目前正逐步取代运行成本高昂的抽出处理技术，成为地下水修复技术的发展方向，迄今为止，在北美和欧洲已经建立安装了120座以上的PRB。
大量研究证实，PRB可以去除地下水中共存的重金属(如Cr6+)和有机物(如苯、乙苯、二甲苯和多氯联苯)，PRB对地下水中的污染物去除种类和效果主要与渗透介质材料有关。目前，可用于PRB渗透介质的材料主要有羟基磷酸盐、碳酸钙、沸石、颗粒活性炭、铁的氢氧化物、黏土矿物、过氧化镁、过氧化钙、零价铁、Fe(II)矿物及双金属等等，实际应用中，可以根据所处理的地下水的污染物种类选择不同的介质材料。
实际上，介质材料的选择不仅影响受污染地下水的去除效果，而且决定了PRB的使用寿命。目前PRB介质材料大多选用单一材料(如零价铁)或者性质相近的两种或两种以上材料(如CaO2和MgO2)构成，这些介质材料对于处理地下水中单一污染物(如Cr6+)或者一类污染物(石油烃)往往具有较好的处理效果，同时，这些介质材料的更换周期也较短，一般在10年-20年后就需要更换反应介质。因此，PRB介质材料对污染物复杂的地下水的处理效果不佳，以及介质材料的使用寿命短已经成为影响PRB技术应用与推广的障碍。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于修复地下水污染的可渗透反应墙介质材料。
为实现上述目的，本发明提供的介质材料，是由其组成以重量计为20％-30％的烧制骨料、15％-25％的CaO2、5％-10％的MgO2、10％-15％的FeO，以及余量的泥炭混合而成；其中的烧制骨料是将粉煤灰、粘土、沸石粉和石膏按重量比1-3∶1-3∶1-3∶1-3(优选的重量比2∶2∶1∶1)的比例均匀混合后制粒，其粒径优选为5mm-15mm，于300-350℃温度下预热25-30分钟，再在750-850℃温度烧结10-15分钟。
本发明的介质材料具有制备简单，原料来源丰富，成本低廉，使用寿命长的特点，使用这种材料的可渗透反应墙对地下水中石油烃类和重金属均具有良好的去除效果，大大提高可渗透反应墙对污染地下水的修复能力，该材料不会产生有毒金属重新活化和地下水的新生污染问题。
具体实施方式
本发明提出的是一种用于污染地下水修复的可渗透反应墙介质材料，其主要制作过程如下：首先将粉煤灰、粘土、沸石粉和石膏按照重量比按1-3∶1-3∶1-3∶1-3的比例混合后，加压造粒(粒径在5mm-15mm之间)，随后在300-350℃温度下预热25-30分钟后，再在750-850℃温度烧结10-15分钟，制成活性骨料；制成后的骨料再与CaO2、MgO2、FeO以及泥炭按照比例混合均匀后制成可渗透反应墙介质材料，以上物质在介质材料中的含量(以重量计)为烧制骨料：20％-30％、CaO2：15％-25％、MgO2：5％-10％、FeO：10％-15％以及余量泥炭。
本发明在可渗透反应墙添装后，可以明显改善受污染地下水修复效果，有效延长介质的更换周期，在地下水修复过程中不产生新的污染物，同时，更换后的介质材料无毒无害，无需进行无害化处置。因此，这种介质材料的开发有利于渗透反应墙技术的推广与应用，有利于促进我国饮用水安全问题的解决。
实施例1
本实施例采用的可渗透反应墙介质材料是由20％的烧制骨料(烧制骨料中粉煤灰、粘土、沸石粉和石膏的重量比2∶2∶1∶1)、25％的CaO2、7％的MgO2、10％的FeO和38％泥炭组成，以这种介质材料构成的PRB处理受苯、乙苯、二甲苯以及C6-C36的烷烃污染的地下水，研究在实验室地下水污染三维模拟装置中进行，试验运行6个月后，单环芳烃的去除率为75-99％，C6-C9、C10-C14、C15-C28和C29-C36的去除率分别达到91.2％、87.6％、79.5％和74％，对石油烃总平均去除率为87％。
实施例2
利用柱试验，建立了由25％的烧制骨料(烧制骨料中粉煤灰、粘土、沸石粉和石膏的重量比2∶1∶3∶2)、20％的CaO2、10％的MgO2、15％的FeO和30％泥炭构成的PRB对受Cr和TCE污染的地下水进行修复，结果表明，试验运行1个月后，地下水中的Cr6+由10mg/L降为0.01mg/L，TCE由6mg/L降为0.001mg/L。
本发明具有以下优点：
1)可以同时修复受重金属和有机物等多重污染的地下水。
2)处理效果大大优于由单一材料组成的活性介质。
3)使用寿命长，介质材料的更换周期是传统材料的2-5倍。
4)更换出的材料无毒无害，无需按危险废物处理处置。
Claims (3)
1.一种用于修复地下水污染的可渗透反应墙介质材料，是由其组成以重量计为20％-30％的烧制骨料、15％-25％的CaO2、5％-10％的MgO2、10％-15％的FeO以及余量的泥炭混合而成；
其中的烧制骨料是将粉煤灰、粘土、沸石粉和石膏按重量比1-3∶1-3∶1-3∶1-3的比例均匀混合后制粒，于300-350℃温度下预热25-30分钟，再在750-850℃温度烧结10-15分钟。
2.如权利要求1所述的用于修复地下水污染的可渗透反应墙介质材料，其中，烧制骨料中粉煤灰、粘土、沸石粉和石膏的重量比2∶2∶1∶1。
3.如权利要求1所述的用于修复地下水污染的可渗透反应墙介质材料，其中，烧制骨料在预热之前进行的制粒其粒径为5mm-15mm。
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