CN103252342A - 一种电动力紫外光光解原位修复装置及其修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境保护技术领域，特别涉及一种电动力紫外光光解原位修复装置及其修复方法。该装置由电源、阳极、阴极、加药井、收集井、传输泵、地面处理系统、升降控制安全弹簧和紫外光光解系统组成。本发明利用电动力系统结合污染区域的水文地质状况，从加药井中投入催化解析剂，将需要治理的地下水、污染物和投加的催化解析剂聚集于收集井；然后通过紫外光光解系统对污染的地下水进行光解处理；经过光解的地下水，由传输泵送到地面处理装置进行检测和处理，处理后的水体检测达标后回灌地下。本发明通过紫外光光解系统可有效的修复多氯联苯污染的地下水，电动力系统和催化解析剂则可以加快污染物的运动速率，大大提高了地下水修复的效率和效果。
Description
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，特别涉及一种电动力紫外光光解原位修复装置及其修复方法。
背景技术
PCBs是一类具有持久性、生物蓄积性、半挥发性和长距离迁移性及高毒性，能够在大气环境中长距离迁移并能沉积到地面，对人类健康和环境具有严重危害的天然或人工合成的有机污染物质。常温下，PCBs为晶体，混合物为油状液体，密度为1.44（相对于水），它在水中的溶解度极低，其辛醇/水分配系数（Kow）很大（＞104），易溶于脂溶性物质或吸附于颗粒物表面，且蒸汽压极小，难于挥发，残留性高，处理难度较大。由于PCBs具有很强的亲油亲脂性，一旦污染土壤将很难对污染介质进行修复。PCBs的降解方式主要分为生物降解和非生物降解两种，在生物降解过程中，环境中的PCBs在通过生物食物链的过程中，由于选择性的生物转化作用而使低氯代组分逐渐消失。在非生物降解过程中，PCBs的化学性质很稳定，在环境中不可能通过水解或类似的反应以明显的速度降解。自然界的分解作用是靠土壤中微生物酶和依赖日光中紫外线，但效率不高。因此，PCB在环境中滞留时间相当长。
电动力修复污染土壤技术是20世纪80年代初由美国路易斯安那州大学研究出来的一种净化土壤污染的原位修复技术。该技术涉及到土壤化学、电化学、环境化学和分析化学等多个学科领域。其原理主要是通过在污染土壤两侧施加直流电压，形成电场梯度，使污染物质在电场作用下以电迁移、电渗流和电泳的方式迁移到电极两端，从而清洁污染土壤。该技术适用的污染种类相当广泛，在国内外，不论是污染场址现地修复或者实验室规模试验，关于电动修复的探讨都有相当多的研究，且所针对的目标污染物种类亦由初期的无机污染物质（如铅、镉、铬、锌等重金属）发展到种类多样化的极性（如酚、二氯酚、4－氯酚等）与非极性有机污染物质（如苯、甲苯、二甲苯、多氯联苯等）。于其传统修复技术相比，电动修复技术有成本低，修复时间段，对土壤性质和生态破坏较小等特点，被称为绿色修复技术。电动力修复技术同时可处理饱和层和不饱和层土壤，并且电动力修复技术具有可与其他修复方法组合应用的特点。
电动修复技术可以促使土壤中的PCBs从污染地块中迁移出富集，但是却无法消除或者降低PCBs的毒性，电动修复后的产物是含有高浓度PCBs的污水，需要将其从地下抽出并且进行进一步的降解，抽出的含高浓度的PCBs的污水对周围的环境和施工人员的健康都有较大的危害。
虽然PCBs的理化性质较为稳定，难于化学降解且抗生物降解，但在一定条件下PCBs可被紫外光所分解。在非极性溶液内，PCBs的光降解主要为脱氯反应。即将含氯量较高的PCBs转变为危害性较少的含氯量较低的PCBs。在用电动力修复法处理土壤中PCBs的过程中，在含高浓度的PCBs污水被抽出前，加入一个紫外线光解环节，利用PCBs可被紫外光分解的原理降低PCBs的含氯量，减少PCBs对周围环境和施工人员身体健康的危害，也可以方便对PCBs的进一步降解处理。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供了一种电动力紫外光光解原位修复装置及其修复方法。
一种电动力紫外光光解原位修复装置，其在土壤中分别设置阳极和阴极，二者分别与电源的正极和负极相连；在靠近阳极的土壤中设置加药井，在靠近阴极的土壤中设置收集井，所述阳极、加药井、收集井和阴极依次按照地下水由上游到下游方向排列；所述收集井中设置紫外光光解系统，所述紫外光光解系统由上到下依次设置多层光源装置板，每个光源装置板上均平均分布设置多个紫外光光源，紫外光光解系统顶端通过升降控制安全弹簧与传输泵相连，所述传输泵与地面处理装置相连。
所述紫外光光解系统为柱形可上下移动式；紫外光光解系统由上到下依次设置3层光源装置板，每层光源装置板上紫外光光源数目为9个。
所述紫外光光源所发出的紫外光波长为200nm～275nm。
所述阳极和阴极的材质均为石墨。
一种电动力紫外光光解原位修复装置的修复方法，其具体方案如下：
首先进行场地调查，结合模型模拟优化，获得场地详细的水文地质状况、污染现状等信息，最终确定电极布设位置、加药井和收集井位置、光解条件及修复参数；然后根据所得结论，布设电动力紫外光光解原位修复装置；首先开启电源，然后通过加药井投放催化解析剂；待需要治理的地下水、污染物和投加的催化解析剂聚集于收集井后，通过设置于收集井内的紫外光光解系统对污染的地下水进行光解处理；经过光解的地下水，由传输泵和管道系统送到地面处理装置进行检测和处理；处理后的水体检测达标后再回灌地下。
所述紫外光光解系统中发出的紫外光波长为200nm～275nm，平均光照反应时间为2～4min。
所述催化解析剂为环糊精溶液；环糊精溶液的浓度为2g/L～6g/L。
所述电极的材质为石墨。
所述电动力紫外光光解原位修复装置运行期间定期监测电极附近土壤的pH值，阳极附近土壤的pH<7时，向土壤中投加缓冲剂。
所述电动力紫外光光解原位修复装置运行期间定期监测地下水中污染浓度，从而机动调整光解参数。
本发明的有益效果为：
本发明装置修复过程流畅，设备结构紧凑，操作简单；修复过程属于原位修复，对生态扰动小，绿色环保；光解修复手段极大的提高了多氯联苯修复的适用范围，处理容量扩大50%～70%；电动力系统和催化解析剂极大的提高了修复效率，缩短修复周期40%～55%；出水水质好，多氯联苯去除率在90%以上，经处理后污染指标达到国家污水综合排放一级标准。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图；
图2为本发明紫外光光解系统结构放大示意图；
图中标号：1-阳极；2-加药井；3-收集井；4-阴极；5-污染带；6-电源；7-传输泵；8-地面处理装置；9-地下水流向；10-紫外光光解系统；11-升降控制安全弹簧；12-光源装置板；13-紫外光光源；14-紫外光光线。
具体实施方式
本发明提供了一种电动力紫外光光解原位修复装置及其修复方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
一种电动力紫外光光解原位修复装置，其在土壤中分别设置阳极1和阴极4，二者分别与电源6的正极和负极相连；在靠近阳极1的土壤中设置加药井2，在靠近阴极4的土壤中设置收集井3，所述阳极1、加药井2、收集井3和阴极4依次按照地下水由上游到下游方向排列；所述收集井3中设置紫外光光解系统10，所述紫外光光解系统10由上到下依次设置多层光源装置板12，每个光源装置板12上均平均分布设置多个紫外光光源13，紫外光光解系统10顶端通过升降控制安全弹簧11与传输泵7相连，所述传输泵7与地面处理装置8相连。
所述紫外光光解系统10为柱形可上下移动式；紫外光光解系统10由上到下依次设置3层光源装置板12，每层光源装置板12上紫外光光源13数目为9个。
所述紫外光光源13所发出的紫外光波长为200nm～275nm。
所述阳极1和阴极4的材质均为石墨。
一种电动力紫外光光解原位修复装置的修复方法，其具体方案如下：
首先进行场地调查，结合模型模拟优化，获得场地详细的水文地质状况、污染现状等信息，最终确定电极布设位置、加药井和收集井位置、光解条件及修复参数；然后根据所得结论，布设电动力紫外光光解原位修复装置；首先开启电源，然后通过加药井投放催化解析剂；待需要治理的地下水、污染物和投加的催化解析剂聚集于收集井后，通过设置于收集井内的紫外光光解系统对污染的地下水进行光解处理；经过光解的地下水，由传输泵和管道系统送到地面处理装置进行检测和处理；处理后的水体检测达标后再回灌地下。
所述紫外光光解系统中发出的紫外光波长为200nm～275nm，平均光照反应时间为2～4min。
所述催化解析剂为环糊精溶液；环糊精溶液的浓度为2g/L～6g/L。
所述电极的材质为石墨。
所述电动力紫外光光解原位修复装置运行期间定期监测电极附近土壤的pH值，阳极附近土壤的pH<7时，向土壤中投加缓冲剂。
所述电动力紫外光光解原位修复装置运行期间定期监测地下水中污染浓度，从而机动调整光解参数。
本发明装置修复过程流畅，设备结构紧凑，操作简单；修复过程属于原位修复，对生态扰动小，绿色环保；光解修复手段极大的提高了多氯联苯修复的适用范围，处理容量扩大50%～70%；电动力系统和催化解析剂极大的提高了修复效率，缩短修复周期40%～55%；出水水质好，多氯联苯去除率在90%以上，经处理后污染指标达到国家污水综合排放一级标准。
Claims (10)
1.一种电动力紫外光光解原位修复装置，其特征在于：在土壤中分别设置阳极（1）和阴极（4），二者分别与电源（6）的正极和负极相连；在靠近阳极（1）的土壤中设置加药井（2），在靠近阴极（4）的土壤中设置收集井（3），所述阳极（1）、加药井（2）、收集井（3）和阴极（4）依次按照地下水由上游到下游方向排列；所述收集井（3）中设置紫外光光解系统（10），所述紫外光光解系统（10）由上到下依次设置多层光源装置板（12），每个光源装置板（12）上均平均分布设置多个紫外光光源（13），紫外光光解系统（10）顶端通过升降控制安全弹簧（11）与传输泵（7）相连，所述传输泵（7）与地面处理装置（8）相连。
2.根据权利要求1所述的修复装置，其特征在于：所述紫外光光解系统（10）为柱形可上下移动式；紫外光光解系统（10）由上到下依次设置3层光源装置板（12），每层光源装置板（12）上紫外光光源（13）数目为9个。
3.根据权利要求2所述的修复装置，其特征在于：所述紫外光光源（13）所发出的紫外光波长为200nm～275nm。
4.根据权利要求1所述的修复装置，其特征在于：所述阳极（1）和阴极（4）的材质均为石墨。
5.一种如权利要求1所述的电动力紫外光光解原位修复装置的修复方法，其特征在于，具体方案如下：
首先进行场地调查，结合模型模拟优化，获得场地详细的水文地质状况、污染现状等信息，最终确定电极布设位置、加药井和收集井位置、光解条件及修复参数；然后根据所得结论，布设电动力紫外光光解原位修复装置；首先开启电源，然后通过加药井投放催化解析剂；待需要治理的地下水、污染物和投加的催化解析剂聚集于收集井后，通过设置于收集井内的紫外光光解系统对污染的地下水进行光解处理；经过光解的地下水，由传输泵和管道系统送到地面处理装置进行检测和处理；处理后的水体检测达标后再回灌地下。
6.根据权利要求5所述的修复方法，其特征在于：所述紫外光光解系统中发出的紫外光波长为200nm～275nm，平均光照反应时间为2～4min。
7.根据权利要求5所述的修复方法，其特征在于：所述催化解析剂为环糊精溶液；环糊精溶液的浓度为2g/L～6g/L。
8.根据权利要求5所述的修复方法，其特征在于：所述电极的材质为石墨。
9.根据权利要求5所述的修复方法，其特征在于：所述电动力紫外光光解原位修复装置运行期间定期监测电极附近土壤的pH值，阳极附近土壤的pH<7时，向土壤中投加缓冲剂。
10.根据权利要求5所述的修复方法，其特征在于：所述电动力紫外光光解原位修复装置运行期间定期监测地下水中污染浓度，从而机动调整光解参数。
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