CN110182987A - 一种修复汽修电镀场地复合污染地下水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种修复汽修‑电镀场地复合污染地下水的方法，通过抽取已污染的地下水至地表，经过地表污水处理技术处理，去除有机污染物和重金属离子；加入药剂回注入地下水，通过不断地抽取置换污染地下水,使污染范围和污染程度逐渐减小,并使含水层介质中的污染物通过向水中转化而得到清除。与传统的修复复合污染地下水的方法相比，本发明采用了先氧化处理有机污染，同时去除干扰重金属沉淀的有机螯合剂，最后向污染场地地下水加入还原性重金属稳定剂，达到进一步修复的目的。本方法具有处理工艺合理，成本低、效果明显的特点。

Description

一种修复汽修电镀场地复合污染地下水的方法
技术领域
本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种修复汽修-电镀场地复合污染地下水的方法。
背景技术
近年来，随着对地下水的利用日益增加，地下水的污染也日趋严重，城市地下水中的重金属污染，主要是由于粗放式的经济发展，工业在经济总量中的比重越来越高，矿区开采、金属冶炼等传统工业生产废水的排放、矿物堆放、人们生活垃圾不加分类的堆放以及材料运输过程等等因素的综合作用对城市中的地下水造成重金属污染。
目前，国内外对土壤中污染物的研究大多仅考虑单一污染物水平的环境行为，而对土壤和地下水中复合污染的研究还非常少。在自然界中，单个污染物质构成的环境污染虽时有发生，但事实上绝对意义上的单一污染是不存在的，污染多具伴生性和综合性，即多种污染物形成的复合污染。
以本专利涉及的汽修电镀污染场地，土壤和地下水中受到机油润滑油类有机石油烃污染还存在电镀液排放泄漏的污染，其中重金属含有铬，镉，镍，锰，铅，锌，铜等重金属,这些有机石油烃和重金属复合污染在环境中迁移、转化, 最终进入并累积于土壤和地下水中,直接或间接地危害着人体健康。这种复合污染的地下水对生物体会产生更大毒性，目前对复合污染地下水的修复方法还很少，由于场地地下水污染范围较大，埋藏较深，且地下水循环交替速度缓慢，地下含水层和包气带土壤都受到不同程度的污染，确定采用抽出处理技术与原位注入相结合的技术对地下水进行修复治理；
本发明解决了有机石油烃污染需氧化反应处理，而重金属铬需将其六价价态还原降低其价态，从而降低其毒性的修复处理要求。所以本发明所涉及的一种重金属和有机复合污染场地地下水的修复方法的研究具有实际应用的意义。
发明内容
本发明的目的在于针对汽修电镀地下水有机-重金属复合污染问题，开发一种修复汽修电镀场地复合污染地下水的方法，通过一套处理系统，可以处理修复含有机石油烃和电镀重金属复合污染地下水。
具体为将污染地下水抽出，经水处理装置处理后，去除污染地下水中有机石油烃和电镀重金属污染物质。加入淋洗作用的药剂回注入地下水中，再抽出置换，最后再在污染场地注入液中加入重金属稳定剂，使地下水中重金属发生还原、沉淀、吸附等作用。从而改变重金属的形态，使重金属降低毒性危害。本发明解决了有机石油烃需氧化反应处理，而重金属铬需还原降低其价态，从而降低其毒性的要求。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的；
一种修复汽修-电镀场地复合污染地下水的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、将复合污染地下水用抽提泵抽出，并测定污染物浓度；
B、将抽出的复合污染地下水进行氧化处理，降低地下水中有机污染物浓度，包括破坏、去除螯合重金属的有机螯合剂；
C、将氧化处理后的地下水加碱性药剂中和至中性后，加入重金属捕捉剂，絮凝剂，将重金属和有机污染物同时沉淀，用过滤的方式加以分离；
D、对上述处理后的地下水进行测定，如满足污染物修复目标，则进行下一步；如不满足污染物修复目标，则重复上述步骤B、C；
E、将上述处理后的地下水加入表面活性剂和重金属淋洗剂，用压力泵通过注入井重新回注至污染场地；
F、循环上述A至E步骤，至步骤A中抽出的地下水中污染物浓度满足修复目标后进行下一步；
G、将抽出的地下水加入还原性金属稳定化剂，通过注入井重新注回污染场地，与土壤及地下水中的重金属发生还原，吸附、沉淀、离子交换等作用，从而达到修复的目的。
上述步骤中，复合污染地下水为有机污染物和重金属污染物复合污染的地下水；有机污染物为汽修场地有机石油烃污染物，特别适用碳链长度在C6到C40 的污染物；重金属污染物为电镀场地重金属包括铬，镉，镍，锰，铅，锌，铜等。
步骤B对复合污染地下水的处理，所采取的处理方法的选择，根据污染场地内污染地下水的调查、采样、分析检测，确定污染物的种类、污染分布、污染程度以及污染地下水的体积；跟据所述有机污染物的种类、污染程度确定处理方式。步骤B中的所述的氧化处理药剂为芬顿试剂，芬顿试剂由双氧水和硫酸亚铁组成；27.5％的双氧水用量为复合污染水质量的0.5-2％，硫酸亚铁用量为复合污染水质量的0.1-0.5％。
步骤C中，对复合污染地下水处理是重金属络合沉淀的药剂的选择，跟据所述重金属污染物的种类、污染程度确定；重金属捕集剂克服了传统中和沉淀法的缺陷，特别优选二硫代氨基甲酸类化合物及其衍生物。主要有两类：一类是高分子捕收剂；另一类是小分子的沉淀剂；即螯合剂和螯合树脂两种。步骤C 中所述的金属捕捉剂为二硫代氨基甲酸类化合物及其衍生物，重金属捕捉剂的用量为水中重金属质量含量的2-20倍，优选为5-10倍；所述的碱为NaOH、Ca(OH)2中的至少一种；絮凝剂为PAC、PAM中的至少一种，加入量为0.01-0.1％。
步骤E中，回注入地下水的药剂选用，跟据所述有机-重金属污染物的种类、污染程度；步骤E中的表面活性剂和重金属淋洗剂均采用生物及半合成产品，表面活性剂为吐温系列、烷基糖苷(APG)、鼠李糖脂、单宁酸、皂角苷、腐殖酸、环糊精及其衍生物中的至少一种，重金属淋洗剂为柠檬酸、苹果酸、草酸、丙二酸以及天然有机物胡敏酸、富里酸等中的至少一种，表面活性剂与重金属淋洗剂使用比例为1：1-20，优选为1：8-12；表面活性剂和重金属淋洗剂用量为回注水质量的0.1-5％，优选0.2-0.5％。
步骤G中，对回注入复合污染地下水中进行稳定化处理的药剂的选择，根据所述有机-重金属污染物的种类、污染程度确定，步骤G中所述的还原性金属稳定化剂为水溶性硫化物如硫化钠、亚硫酸盐、多硫化钙及纳米零价铁(硫化亚铁)复合乳液中的至少一种，注入浓度为10-20％，注入量为整体修复水质量的0.01-0.1％。
本发明通过抽取已污染的地下水至地表，经过地表污水处理技术进行处理，去除有机污染物和重金属离子，加入一定的药剂，回注入地下水，通过不断地抽取置换污染地下水,使污染晕的范围和污染程度逐渐减小,并使含水层介质中的污染物通过向水中转化而得到清除。与传统的修复复合污染地下水的方法相比，本发明采用了先氧化处理有机污染，同时以便于去除干扰重金属沉淀的有机螯合剂，最后向污染场地地下水加入还原性重金属稳定剂，达到进一步修复的目的。本方法具有处理工艺合理，成本低、效果明显的特点。
附图说明
图1是本发明工艺流程图
图2是本发明实施例1修复前后对比
具体实施方式
实施例1：
某汽修厂电镀污染场地，污染地块污染地下水面积1600平方米，污染深度 6m，污染地下水为石油烃和重金属复合污染，总修复方量2080m3。在清挖0-0.5 米较重污染土后，场地内地下水污染监测井检测数据见表-1修复前污染物物检测结果。根据前期场地调查，确定抽出井的影响作用半径为1.5m，在1600m2的修复区域布置抽出、注入井，布设方式采取正六边形排列，六边顶点位抽出井，中心点为注入井。布设间距为2.5m，共计布置118个抽出井，40个注入井。抽提井安装深度为8m，下层6-8m为筛管，外径60mm。
将污染地下水抽出，进入污水处理系统，先加入0.5％双氧水和0.1％的硫酸亚铁进行芬顿处理，以氧化石油烃等有机物，再调pH值在6-8，加入金属捕捉剂0.2-0.5％和适量的PAC及PAM，进行沉淀，板框压滤絮凝沉淀物后，对出水进行测定，满足验收标准。
在处理水加入0.5-1％的柠檬酸和0.2-0.5％吐温80后，重新注入注射井中。本场地中注射井的开筛孔段位于地面下2-6m，注射井井管开筛孔段根据地下水污染深度设定，单井的注射压力维持在0.05MPa左右。以此循环处理。
当抽出地下水中浓度总石油烃检测小于600μg/L，将抽出的地下水加入多硫化钙水溶液，回注入地下水中，现场实施过程中，通过配置浓度为10％。注射药剂期间地下水环境pH呈碱性，共计注射多硫化钙药剂(29波美度)10t。进行金属还原稳定处理，经过60天四轮的抽出注入循环，及一轮的还原稳定化的修复处置，监测井地下水污染物的浓度明显下降，检测数据见表-2修复后污染物物检测结果。各项指标达到了修复目标值。
表-1修复前污染物物检测结果
表-2修复后地下水污染物检测结果
名称 单位 采样点数 最小值 最大值 平均值 标准限值 超标个数
总石油烃 μg/L 9 ND 360 86.67 600 0
铬(六价) μg/L 9 ND 7 1.33 10 0
镍 μg/L 9 ND 4 0.67 20 0
铜 μg/L 9 ND ND ND 1000 0
锰 μg/L 9 ND ND ND 100 0
锌 μg/L 9 ND 85 10.56 1000 0
镉 μg/L 9 ND ND ND 10 0
实例2
某汽修厂电镀污染场地，污染地块污染地下水面积780平方米，污染深度7 m，污染地下水为石油烃污染和重金属复合，总修复方量1150m3。在清挖0-0.5 米较重污染土后。场地内地下水污染监测井检测数据见表-3修复前污染物物检测结果。
根据前期场地调查的地质数据，在780m2的修复区域布置抽出、注入井，布设方式采取正六边形排列，六边顶点位抽出井，中心点为注入井。布设间距为2.5m，共计布置60个抽出井，22个注入井。抽提井安装深度为8m，下层 6～8m为筛管，外径60mm.
将污染地下水，抽出，进入污水处理系统，先加入0.6％双氧水和0.1％的硫酸亚铁进行芬顿处理，以氧化石油烃等有机物污染物，再调pH值在6-8，加入金属捕捉剂0.2％，和适量的PAC及PAM，进行沉淀，板框压滤絮凝沉淀物后，对出水进行测定，满足验收标准。
在处理水加入0.1％的草酸和0.5％吐温80后，重新注入注射井中。本场地中注射井的开筛孔段位于地面下2～7m，注射井井管开筛孔段根据地下水污染深度设定，单井的注射压力维持在0.05MPa左右。以此循环处理。
当抽出地下水中浓度总石油烃检测小于600μg/L，将抽出的地下水加入亚硫酸铁水溶液，回注入地下水中，现场实施过程中，通过配置浓度为10％。共计注射七水亚硫酸铁固体30t。进行金属还原处理，经过40天三轮的抽出注入循环，及一轮的还原稳定化的修复处置，监测井地下水污染物的浓度明显下降，检测数据见表-4修复后污染物物检测结果。各项指标达到了修复目标值。
表-3修复前污染物物检测结果
名称 单位 采样点数 最小值 最大值 平均值 标准限值 超标个数
总石油烃 μg/L 5 60 10120 3676 600 3
铬(六价) μg/L 5 ND 980 262 100 2
镍 μg/L 5 5 535 174 100 3
铜 μg/L 5 ND 380 76 1500 0
铅 μg/L 5 ND 152 35.6 100 1
镉 μg/L 5 5 47 23 10 4
表-4修复后地下水污染物检测结果
名称 单位 采样点数 最小值 最大值 平均值 目标限值 超标个数
总石油烃 μg/L 5 ND 550 90 600 0
铬(六价) μg/L 5 ND 70 28 100 0
镍 μg/L 5 ND 35 14 100 0
铜 μg/L 5 ND ND ND 1500 0
铅 μg/L 5 ND 15 3 100 0
镉 μg/L 5 ND ND ND 10 0
实例3
某汽修厂电镀污染场地，污染地块污染地下水面积1100平方米，污染深度 6.5m，污染地下水为石油烃污染和重金属复合，总修复方量1500m3。在清挖 0-0.5米较重污染土后。场地内地下水污染监测井检测数据见表-5修复前污染物物检测结果。
根据前期场地调查的地质数据，在1100m2的修复区域布置抽出、注入井，布设方式采取正六边形排列，六边顶点位抽出井，中心点为注入井。布设间距为2.5m，共计布置90个抽出井，32个注入井。抽提井安装深度为8m，下层 6～8m为筛管，外径60mm。
将污染地下水抽出，进入污水处理系统，先加入0.4％双氧水和0.1％的硫酸亚铁进行芬顿处理，以氧化石油烃等有机物，再调pH值在6-8，加入金属捕捉剂0.2％和适量的PAC及PAM，进行沉淀，板框压滤絮凝沉淀物后，对出水进行测定，不满足验收标准。
将处理水重新进入污水处理系统，先加入0.5％双氧水和0.1％的硫酸亚铁进行芬顿处理，以氧化石油烃等有机物，再调pH值在6-8，加入金属捕捉剂0.1％和适量的PAC及PAM，进行沉淀，板框压滤絮凝沉淀物后，对出水进行测定，满足验收标准。
在处理水加入0.5％吐温80后，重新注入注射井中。本场地中注射井的开筛孔段位于地面下2～6m，注射井井管开筛孔段根据地下水污染深度设定，单井的注射压力维持在0.05MPa左右。以此循环处理。
当抽出地下水中浓度总石油烃检测小于600μg/L。将抽出的地下水加入硫化钠水溶液，回注入地下水中，现场实施过程中，通过配置浓度为5％。注射药剂期间地下水环境pH呈碱性，共计注射硫化钠17t。进行金属还原处理，经过 60天四轮的抽出注入循环，及一轮的还原稳定化的修复处置，监测井地下水污染物的浓度明显下降，检测数据见表-6修复后污染物物检测结果。各项指标达到了修复目标值。
表-5修复前污染物物检测结果
名称 单位 采样点数 最小值 最大值 平均值 标准限值 超标个数
总石油烃 μg/L 7 20 8120 1688.57 600 3
铬(六价) μg/L 7 ND 880 382.85 100 4
镍 μg/L 7 20 730 217.14 100 5
镉 μg/L 7 ND 75 21.14 10 5
钴 μg/L 7 ND 474 67.71 100 1
表-6修复后地下水污染物检测结果
名称 单位 采样点数 最小值 最大值 平均值 目标限值 超标个数
总石油烃 μg/L 7 ND 450 210 600 0
铬(六价) μg/L 7 ND 50 25.7 100 0
镍 μg/L 7 ND 25 13.6 100 0
铜 μg/L 7 ND ND ND 1500 0
铅 μg/L 7 ND 10 4.67 100 0
镉 μg/L 7 ND ND ND 10 0

Claims (6)

1.一种修复汽修-电镀场地复合污染地下水的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、将复合污染地下水用抽提泵抽出，并测定污染物浓度；
B、将抽出的复合污染地下水进行氧化处理，降低地下水中有机污染物浓度，包括破坏、去除螯合重金属的有机螯合剂；
C、将氧化处理后的地下水加碱中和至中性后，加入重金属捕捉剂，絮凝剂，将重金属和有机污染物同时沉淀，用过滤的方式加以分离；
D、对上述处理后的地下水进行测定，如满足污染物修复目标，则进行下一步；如不满足污染物修复目标，则重复上述步骤B、C；
E、将上述处理后的地下水加入表面活性剂和重金属淋洗剂，用压力泵通过注入井重新回注至污染场地；
F、循环上述A至E步骤，至步骤A中抽出的地下水中污染物浓度满足修复目标后进行下一步；
G、将抽出的地下水加入还原性金属稳定化剂，通过注入井重新注回污染场地，与土壤及地下水中的重金属发生还原，吸附、沉淀、离子交换等作用，从而达到修复的目的。
2.根据权利要求1所述一种修复汽修-电镀场地复合污染地下水的方法，其特征在于，复合污染地下水为有机污染物和重金属污染物复合污染的地下水；有机污染物为汽修场地有机石油烃污染物，特别适用碳链长度在C6到C40的污染物；重金属污染物为电镀场地重金属包括铬，镉，镍，锰，铅，锌，铜等。
3.根据权利要求1所述的一种修复汽修-电镀场地复合污染地下水的方法，其特征在于，步骤B中的所述的氧化处理药剂为芬顿试剂，芬顿试剂由双氧水和硫酸亚铁组成；27.5％的双氧水用量为复合污染水质量的0.5-2％，硫酸亚铁用量为复合污染水质量的0.1-0.5％。
4.根据权利要求1所述的一种修复汽修-电镀场地复合污染地下水的方法，其特征在于，步骤C中所述的金属捕捉剂为二硫代氨基甲酸类化合物及其衍生物，重金属捕捉剂的用量为水中重金属质量含量的2-20倍，优选为5-10倍；所述的碱为NaOH、Ca(OH)2中的至少一种；絮凝剂为PAC、PAM中的至少一种，加入量为0.01-0.1％。
5.根据权利要求1所述的一种修复汽修-电镀场地复合污染地下水的方法，其特征在于，步骤E中的表面活性剂和重金属淋洗剂均采用生物及半合成产品，表面活性剂为吐温系列、烷基糖苷(APG)、鼠李糖脂、单宁酸、皂角苷、腐殖酸、环糊精及其衍生物中的至少一种，重金属淋洗剂为柠檬酸、苹果酸、草酸、丙二酸以及天然有机物胡敏酸、富里酸等中的至少一种，表面活性剂与重金属淋洗剂使用比例为1：1-20；表面活性剂和重金属淋洗剂用量为回注水质量的0.1-5％，优选0.2-0.5％。
6.根据权利要求1所述的一种修复汽修-电镀场地复合污染地下水的方法，其特征在于，步骤G中所述的还原性金属稳定化剂为水溶性硫化物如硫化钠、亚硫酸盐、多硫化钙及纳米零价铁(硫化亚铁)复合乳液中的至少一种，注入浓度为10-20％，注入量为整体修复水质量的0.01-0.1％。
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