CN111069260B - 土壤和地下水中的非水相污染物的原位处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种土壤和地下水中的非水相污染物的原位处理方法，其包括以下步骤：步骤1、布置抽提井和注射井；步骤2、将表面活性剂和双氧水以一定浓度比例混合为第一溶液后注射到注射井中，非水相污染物与第一溶液形成一个弱乳化液流动到地下水井中；步骤3、在抽提井抽提弱乳化液并储存，以待进一步处理；步骤4、反复注射和抽提多次；步骤5、将表面活性剂和双氧水以一定浓度比例混合为第二溶液后，注射到注射井中；步骤6、间隔一定时间后，将氧化剂和活化剂溶液注射至注射井中，对非水相污染物进行处理。本发明能够对非水相污染物进行原位分解净化修复处理，修复范围大，效率高，效果好，不会对土壤的生态环境造成破坏，便于后续恢复处理。

Description

土壤和地下水中的非水相污染物的原位处理方法

技术领域

本发明涉及土壤地下水修复领域，尤其涉及一种土壤和地下水中的非水相污染物的原位处理方法。

背景技术

在环境工程领域的土壤地下水修复中，很多污染场地中，因为非水相污染物的存在使得土壤地下水污染变得复杂。现有技术中，在某些场地条件下，石油类污染物、多环芳烃类污染物和氯代有机物污染物等可以通过原位化学氧化的方式进行治理，但是由于非水相污染物的存在，使得原位化学氧化存在以下问题：所需的化学氧化剂添加量过多，使得原位化学氧化方法变得不经济；化学氧化只针对水相中溶解的污染物效率较高，对非水相污染物效果不明显；多相抽提可以用于抽取土壤地下水中的非水相物质，但是由于非水相物质在涂抹带等土壤颗粒中的吸附，流动性不好，流到抽提井中的速率有限，从而影响多相抽提来去除非水相的有效性。

中国专利CN201310747856 .0介绍了一种用于修复土壤和/或水中有机化合物污染的方法，该方法通过将过硫酸盐加入分散于水中的受有机化合物污染的土壤中，或者加入受有机化合物污染的水中，调节pH至3～12，再加入双氧水，最后添加活化剂，所述活化剂为金属盐与螯合剂螯合所得的螯合物，所述金属盐为Fe盐或Mn盐的一种或两种以上任意组合，来进行土壤和/或水中有机化合物的降解。

中国专利CN201410713218 .1介绍了一种修复有机污染土壤及地下水的氧化剂及方法，其氧化剂组成包括过硫酸钠、硫酸亚铁和双氧水。修复方法为：测定污染的土壤/地下水中有机污染物的含量；取污染土壤/地下水装入密闭容器；加入硫酸亚铁或硫酸亚铁络合物，使亚铁离子的浓度为20mg/L～200mg/L；加入过硫酸钠溶液，使过硫酸钠的浓度为5g/L～50 g/L；加入活化剂2体积比为30%的双氧水，加入量控制为2%～20%；加入适量去离子水，混匀后反应6～48h。

上述两个专利主要采用几种过硫酸盐、双氧水和活化剂的组合方式，来达到去除污染物的目的，处理方法上，是将上述的试剂加入污染的水或土壤中，或者是取污染的地下水/土壤装入密闭容器内，加入上述的试剂，无法做到原位修复，其处理成本和处理效率都比较低，而且对污染物的处理效果不好。

中国专利CN201310153637 .X中介绍了一种利用表面活性剂对吸附在土壤中的有机物的解析作用和超临界水对氧气和有机物的高溶解度，在表面活性剂将土壤中的有机物增溶溶解到水中后，在高温高压下进行超临界氧化反应，最终生成无害的固、液、气三相产物的方法。

中国台湾地区专利TW096126254中介绍了一种处理环境中有机污染物的化学氧化方法，其方法主要步骤包括：a、于废水及土壤及地下水污染环境反应系统中添加增溶剂以增加有机污染物之水中溶解度；b、加入过硫酸盐氧化剂于该环境反应系统中以氧化破坏有机污染物；c、导入活化剂于该环境反应系统中加速反应，以活化生成硫酸根自由基强氧化剂，进而将有机污染物加速氧化降解。

上述两个专利中，均考虑使用了表面活性剂作为增溶剂，来增加有机污染物在水中溶解度，但是表面活性剂不能够增加土壤通透性，只能够对于土壤颗粒表面的一些吸附态有机污染物进行溶解，对于一些包裹在土壤颗粒中的吸附态有机物溶解能力差。

公开号为CN106269823A的专利文件，公开了一种高浓度有机物污染土壤的修复方法，具体公开了，包括以下步骤：1、对被污染土壤取样，检测分析土壤的污染及理化性质状况；2、根据步骤1的检测分析结果，对被污染土壤进行解吸或增溶的一种或多种操作；3、根据污染物种类，对完成步骤2操作的土壤添加氧化剂或还原剂，将溶解态污染物进一步降解；4、完成被污染土壤的降解修复。步骤2中，被污染土壤中存在溶解度低的有机污染物，通过添加增溶剂提升地下水环境中有机污染物在水体中的溶解度，对被污染土壤进行增溶操作。步骤2中，被污染土壤中有机质含量较高，添加非选择性氧化药剂消耗土壤有机质，降低土壤吸附能力，提升土壤通透性，促进高浓度污染源区域“非水相液体”及土壤吸附态有机污染物解吸操作。步骤2中，被污染土壤中有机质含量高且污染物溶解度低，同时添加非选择性氧化药剂和增溶剂，进行解吸增溶操作。增溶剂为阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂或两性离子表面活性剂或非离子表面活性剂或生物表面活性剂的一种或多种。所述非选择性氧化药剂为Fenton试剂。所述步骤3中，氧化剂为高锰酸钾或过硫酸盐或过碳酸盐的一种或多种。所述步骤3中，还原剂为硫化氢或亚硫酸氢钠或硫酸亚铁或多硫化钙或二价铁盐或零价铁的一种或多种。

上述方案中，是通过非选择性氧化药剂消耗土壤有机质的方法提升土壤的通透性，以便于增溶剂提高溶解度低的有机污染物的溶解度，达到降解的目的，但是这种方案对土壤及地下水的处理范围有限，如果大范围使用，成本高，而且消耗了土壤中的有机质，也会导致土壤的变质。

发明内容

本发明的目的在于针对背景技术中所述的对地下水中非水相污染物的修复效果较差，对氧化剂消耗量大，修复效率低等问题，提供一种土壤和地下水中的非水相污染物的原位处理方法。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种土壤和地下水中的非水相污染物的原位处理方法，其包括以下步骤：

步骤1、布置抽提井和注射井，多个注射井围绕一个抽提井布置，注射井与抽提井之间设置为一定的距离；

步骤2、将表面活性剂和双氧水以一定浓度比例混合为第一溶液后，以一定的注射速度注射到注射井中，注射时间根据场地土壤非水相污染物的污染范围及处理量而定，溶液中的双氧水产生的氧气气泡使得吸附在土壤中的非水相污染物松动，然后在表面活性剂的作用下，非水相污染物与表面活性剂和双氧水溶液的形成一个弱乳化液流动到地下水井中；

步骤3、在抽提井处将流到地下水井中的乳化的非水相污染物抽提到地面，储存在收集罐中，进一步处理；

步骤4、反复多次步骤2和3的过程，使注射的溶液影响半径逐渐增大，土壤中的非水相污染物逐渐减少，直至乳化的非水相污染物流入地下水井中的速度大大下降，同时注射的溶液达到注射井的影响半径；

步骤5、将表面活性剂和双氧水以一定浓度比例混合为第二溶液后，注射到注射井中；

步骤6、间隔一定时间后，将一定浓度的氧化剂和活化剂溶液注射至注射井中，注射溶液的体积和注射时间根据场地土壤非水相污染物的污染范围及处理量而定，在注射的过程中，在抽提井处进行抽提，通过抽提井的抽提造成的压力梯度将注射的氧化剂引导至目标污染物区域，对非水相污染物进行处理。

进一步的方案是，步骤2中，第一溶液中的表面活性剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂或生物表面活性剂中的一种或多种，第一溶液中表面活性剂混合物的浓度为10-30g/L，双氧水按重量计浓度为0.5-1%。

进一步的方案是，步骤2中，注射第一溶液后，再注射一些清水来将注射的化学物质推的更远，使其影响半径更大。

进一步的方案是，步骤2、4、5中，注射时采用低压注射，在注射的过程中，在抽提井处进行抽提，通过抽提井的抽提造成的压力梯度将注射的溶液引导至目标污染物区域，对非水相污染物进行处理。

进一步的方案是，步骤6中，氧化剂和活化剂溶液以一定频率交替脉冲注射至注射井中，防止氧化剂在到达目标区域前就被激活，防止自由基的浪费。

进一步的方案是，步骤5中，第二溶液中的表面活性剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂或生物表面活性剂中的一种或多种，表面活性剂的浓度为5-10g/L，双氧水按重量计浓度为4-8%。

进一步的方案是，步骤6中，氧化剂为质量百分比10-15%的过硫酸钠，活化剂为浓度是15-25g/L的 NaOH溶液和0.5-1.5g/L的柠檬酸亚铁溶液。

进一步的方案是，步骤6中，在注射井注射第二溶液5-10天后，再将一定浓度的氧化剂和活化剂溶液注射至注射井中。

进一步的方案是，步骤2中，在注射井注射第一溶液时，注射速度为5-10L/min。

本发明具有积极的效果：本发明的土壤和地下水中的非水相污染物的原位处理方法的有益效果为：1）能够在污染场地中对被污染的土壤和地下水中的非水相污染物进行原位分解净化修复处理，修复范围大，修复效率高，修复效果好，能对土壤及地下水中的非水相污染物进行彻底的处理；2）与现有技术相比，在处理的过程中，土壤中的有机质能够部分保留，不会对土壤的生态环境造成破坏，便于土壤的后续恢复处理。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的土壤和地下水中的非水相污染物的原位处理方法，包括以下的步骤：

步骤1、布置抽提井和注射井，多个注射井围绕一个抽提井布置，注射井与抽提井之间设置为一定的距离。注射井与抽提井之间的距离可以根据实际的土壤净化处理的范围来设定，通常注射井与提取井之间的距离为10米-50米，相邻的注射井之间的距离为10米-30米。

步骤2、将表面活性剂和双氧水以一定浓度比例混合为第一溶液后，以5-10L/min的注射速度注射到注射井中，注射时间根据场地土壤非水相污染物的污染范围及处理量而定，溶液中的双氧水产生的氧气气泡使得吸附在土壤中的非水相污染物松动，然后在表面活性剂的作用下，非水相污染物与表面活性剂和双氧水溶液的形成一个弱乳化液流动到地下水井中；第一溶液中的表面活性剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂或生物表面活性剂中的一种或多种，第一溶液中表面活性剂混合物的浓度为10-30g/L，双氧水按重量计浓度为0.5-1%；注射第一溶液后，再注射一些清水来将注射的化学物质推的更远，使其影响半径更大。

步骤3、在抽提井处将流到地下水井中的乳化的非水相污染物抽提到地面，储存在收集罐中，进一步处理。

步骤4、反复多次步骤2和3的过程，使注射的溶液影响半径逐渐增大，土壤中的非水相污染物逐渐减少，直至乳化的非水相污染物流入地下水井中的速度大大下降，同时注射的溶液达到注射井的影响半径。

步骤5、将表面活性剂和双氧水以一定浓度比例混合为第二溶液后，注射到注射井中；步骤5中，第二溶液中的表面活性剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂或生物表面活性剂中的一种或多种，表面活性剂的浓度为5-10g/L，双氧水按重量计浓度为4-8%。

步骤6、在注射井注射第二溶液5-10天后，将一定浓度的氧化剂和活化剂溶液注射至注射井中，注射溶液的体积和注射时间根据场地土壤非水相污染物的污染范围及处理量而定，在注射的过程中，在抽提井处进行抽提，通过抽提井的抽提造成的压力梯度将注射的氧化剂引导至目标污染物区域，对非水相污染物进行处理；氧化剂和活化剂溶液以一定频率交替脉冲注射至注射井中，防止氧化剂在到达目标区域前就被激活，防止自由基的浪费；氧化剂为质量百分比10-15%的过硫酸钠，活化剂为浓度是15-25g/L的 NaOH溶液和0.5-1.5g/L的柠檬酸亚铁溶液。

在上述的步骤2、4、5中，注射时采用低压注射，在注射的过程中，在抽提井处进行抽提，通过抽提井的抽提造成的压力梯度将注射的溶液引导至目标污染物区域，对非水相污染物进行处理。

上述的表面活性剂为聚甘油脂肪酸酯、内烯烃磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、烷基芳基磺酸盐、烷烃磺酸盐、石油磺酸盐、烷基二苯醚（二）磺酸盐、醇硫酸盐、烷氧基硫酸盐、乙氧基化蓖麻油、乙氧基化脂肪酸、醇磷酸盐、烷氧基磷酸盐、PEG-2椰油酰胺、磺基琥珀酸酯、醇乙氧基化物、柠檬烯、烷基酚乙氧基化物或季铵盐、甜菜碱或磺基甜菜碱、非离子：乳化剂OP、聚乙二醇辛基苯基醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠或鼠李糖脂中的一种或几种。

本发明的土壤和地下水中的非水相污染物的原位处理方法，能够在污染场地中对被污染的土壤和地下水中的非水相污染物进行原位分解净化修复处理，修复范围大，修复效率高，修复效果好，能对土壤及地下水中的非水相污染物进行彻底的处理；2）与现有技术相比，在处理的过程中，土壤中的有机质能够部分保留，不会对土壤的生态环境造成破坏，便于土壤的后续恢复处理。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种土壤和地下水中的非水相污染物的原位处理方法，其特征在于：其包括以下步骤：

步骤1、布置抽提井和注射井，多个注射井围绕一个抽提井布置，注射井与抽提井之间设置为一定的距离；

步骤2、将表面活性剂和双氧水以一定浓度比例混合为第一溶液后，以一定的注射速度注射到注射井中，注射时间根据场地土壤非水相污染物的污染范围及处理量而定，溶液中的双氧水产生的氧气气泡使得吸附在土壤中的非水相污染物松动，然后在表面活性剂的作用下，非水相污染物与表面活性剂和双氧水溶液的形成一个弱乳化液流动到地下水井中；

步骤3、在抽提井处将流到地下水井中的乳化的非水相污染物抽提到地面，储存在收集罐中，进一步处理；

步骤4、反复多次步骤2和3的过程，使注射的溶液影响半径逐渐增大，土壤中的非水相污染物逐渐减少，直至乳化的非水相污染物流入地下水井中的速度大大下降，同时注射的溶液达到注射井的影响半径；

步骤5、将表面活性剂和双氧水以一定浓度比例混合为第二溶液后，注射到注射井中；

步骤6、间隔一定时间后，将一定浓度的氧化剂和活化剂溶液注射至注射井中，注射溶液的体积和注射时间根据场地土壤非水相污染物的污染范围及处理量而定，在注射的过程中，在抽提井处进行抽提，通过抽提井的抽提造成的压力梯度将注射的氧化剂引导至目标污染物区域，对非水相污染物进行处理；

步骤2中，第一溶液中的表面活性剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂或生物表面活性剂中的一种或多种，第一溶液中表面活性剂混合物的浓度为10-30g/L，双氧水按重量计浓度为0.5-1%；

步骤5中，第二溶液中的表面活性剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂或生物表面活性剂中的一种或多种，表面活性剂的浓度为5-10g/L，双氧水按重量计浓度为4-8%。

2.根据权利要求1所述的土壤和地下水中的非水相污染物的原位处理方法，其特征在于：步骤2中，注射第一溶液后，再注射一些清水来将注射的化学物质推的更远，使其影响半径更大。

3.根据权利要求1所述的土壤和地下水中的非水相污染物的原位处理方法，其特征在于：步骤2、4、5中，注射时采用低压注射，在注射的过程中，在抽提井处进行抽提，通过抽提井的抽提造成的压力梯度将注射的溶液引导至目标污染物区域，对非水相污染物进行处理。

4.根据权利要求1所述的土壤和地下水中的非水相污染物的原位处理方法，其特征在于：步骤6中，氧化剂和活化剂溶液以一定频率交替脉冲注射至注射井中，防止氧化剂在到达目标区域前就被激活，防止自由基的浪费。

5.根据权利要求1所述的土壤和地下水中的非水相污染物的原位处理方法，其特征在于：步骤6中，氧化剂为质量百分比10-15%的过硫酸钠，活化剂为浓度是15-25g/L的 NaOH溶液和0.5-1.5g/L的柠檬酸亚铁溶液。

6.根据权利要求1所述的土壤和地下水中的非水相污染物的原位处理方法，其特征在于：步骤6中，在注射井注射第二溶液5-10天后，再将一定浓度的氧化剂和活化剂溶液注射至注射井中。

7.根据权利要求1所述的土壤和地下水中的非水相污染物的原位处理方法，其特征在于：步骤2中，在注射井注射第一溶液时，注射速度为5-10L/min。