CN111721903B - 一种用于确定地下水原位氧化修复半径的方法 - Google Patents
一种用于确定地下水原位氧化修复半径的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111721903B CN111721903B CN202010454656.6A CN202010454656A CN111721903B CN 111721903 B CN111721903 B CN 111721903B CN 202010454656 A CN202010454656 A CN 202010454656A CN 111721903 B CN111721903 B CN 111721903B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- well
- monitoring well
- monitoring
- groundwater
- injection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 112
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 230000008439 repair process Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 133
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 133
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 81
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims abstract description 68
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 claims abstract description 52
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims abstract description 28
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims abstract description 28
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 12
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 187
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 26
- 238000005067 remediation Methods 0.000 claims description 25
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 24
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 22
- LCPVQAHEFVXVKT-UHFFFAOYSA-N 2-(2,4-difluorophenoxy)pyridin-3-amine Chemical group NC1=CC=CN=C1OC1=CC=C(F)C=C1F LCPVQAHEFVXVKT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- CHQMHPLRPQMAMX-UHFFFAOYSA-L sodium persulfate Substances [Na+].[Na+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O CHQMHPLRPQMAMX-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 21
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 claims description 18
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 15
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 14
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 12
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000005012 migration Effects 0.000 claims description 8
- 238000013508 migration Methods 0.000 claims description 8
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 7
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 6
- 238000003895 groundwater pollution Methods 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 claims description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 2
- 238000011020 pilot scale process Methods 0.000 claims description 2
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 9
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 9
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 5
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 5
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 4
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000003124 biologic agent Substances 0.000 description 2
- MJBPUQUGJNAPAZ-AWEZNQCLSA-N butin Chemical compound C1([C@@H]2CC(=O)C3=CC=C(C=C3O2)O)=CC=C(O)C(O)=C1 MJBPUQUGJNAPAZ-AWEZNQCLSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 150000008280 chlorinated hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- MJBPUQUGJNAPAZ-UHFFFAOYSA-N Butine Natural products O1C2=CC(O)=CC=C2C(=O)CC1C1=CC=C(O)C(O)=C1 MJBPUQUGJNAPAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010525 oxidative degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000006042 reductive dechlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/18—Water
- G01N33/1813—Specific cations in water, e.g. heavy metals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
- G01K13/02—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/06—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a liquid
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/18—Water
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/18—Water
- G01N33/182—Specific anions in water
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/22—Measuring resistance of fluids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/20—Controlling water pollution; Waste water treatment
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明提供一种用于确定地下水原位氧化修复半径的方法,包括如下步骤:S1:建井成井;S2:采样洗井;S3:采集地下水样品检测污染物初始浓度;S4:配置氧化药剂溶液;S5:将自动水位监测仪放入井下;S6:用低流量潜水泵将氧化药剂溶液打入注药井G0液面以下;S7:采集地下水样品检测污染物浓度、氧化药剂离子浓度和地下水水化学参数;S8:分析污染物浓度、氧化药剂离子浓度和地下水水化学参数变化规律。该方法用于更合理的确定原位氧化注射药剂修复地下水的氧化效果以及单井氧化药剂注入影响范围的几何形态,从而最终确定有效影响半径,为修复工程的开展提供有效的技术参数,并为减少过量氧化药剂投放提供技术支撑。
Description
技术领域
本发明涉及地下水污染技术领域,尤其涉及一种用于确定地下水原位氧化修复半径的方法。
背景技术
原位氧化修复技术是地下水污染修复的常用技术,其实修复半径是该技术的工程实施的关键参数。目前对于修复半径的认识多为以注入井为圆心的圆形,多数修复项目中试仅估算以某一方向的影响半径作为最终的修复半径。实际上,受地下水流场等因素的影响,药剂或好氧生物或微生物注入后,在地下水流场方向上游、下游以及流场的垂直方向上迁移距离不同。如果不能识别不同方向影响半径的差异,按照圆形的影响半径布设药剂或好氧生物或微生物注入井,将导致某些方向药剂或好氧生物或微生物注入不足,修复不完全,而其他方向药剂或好氧生物或微生物注入过量,加重修复过程的二次污染。
CN109824140A公开了一种地下水原位强化生物修复方法,该生物修复方法通过布设修复井,在修复井中注入好氧生物菌剂后依次曝气,完成地下水的修复,通过曝气快速把好氧生物菌扩散至修复井修复半径范围内,其中,所述布设修复井包括如下步骤:1a)确定修复半径R;1b)在拟修复场地内布设四个修复井,使得四个修复井之间形成边长为2R的正四边形,再在正四边的中央设置一个修复井;1c)按照步骤1b)的方法陆续布置其他修复井,使得所有圆的交集覆盖拟修复场地,所述圆指的是以修复井为中心,半径为修复半径R的圆。
CN102976490A公开了一种原位生物修复地下水氯代烃污染的方法,具体为厌氧还原脱氯和好氧氧化降解的耦合过程,饱水带中沿地下水流动方向,在氯代烃污染羽内前后建立厌氧反应区和好氧反应区。在厌氧区内多氯代烃(3氯或4氯)被快速还原脱氯成低氯代烃(1氯或2氯),低氯代烃迁移至好氧区后被氧化降解为水和二氧化碳等产物。厌氧区通过注入井加注提供电子给体物质、除氧剂和还原剂实现,好氧区通过向地下水中曝气实现。
CN110355193A公开了一种基于动态地下水循环的污染场地原位修复方法。所述原位修复方法将动态地下水循环和原位微生物或化学还原/氧化等技术进行耦合优化,通过原位微生物或化学方法的还原/氧化作用对污染物进行修复、固定、解毒,同时通过动态地下水循环系统减少或去除污染总量,提高污染物的脱附能力和修复药剂在地下环境中的传输及分布能力。
上述三个专利文献中均是通过生物或微生物对修复井进行修复,而且CN109824140A公开的修复半径以修复井为中心的圆,按照圆形的影响半径布设原位微生物或化学还原/氧化药剂进行修复,而专利文献CN102976490A公开了仅仅以饱水带中沿地下水流动方向作为最终的修复半径;其均会导致某些方向修复药剂注入不足,修复不完全,而某些方向修复药剂过多,造成2次污染。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题,本发明提供了一种用于确定地下水原位氧化修复半径的方法,本发明通过明确理论影响半径计算方法,依据理论影响半径分别在地下水流场方向和垂直方向设置不同距离观测井,用以确定氧化药剂注入后在不同方向的迁移距离,最终确定更合理的修复半径。
具体技术方案如下:一种用于确定地下水原位氧化修复半径的方法,包括如下步骤:
S1:建井成井:井分别为注药井G0、监测井G1、监测井G2、监测井G3、监测井G4、监测井G5和监测井G6,注药井G0、监测井G1、监测井G2、监测井G3、监测井G4、监测井G5和监测井G6均设有筛管;
S2:采样洗井:在注药前24小时内,洗井;
S3:分别采集注药井G0、监测井G1、监测井G2、监测井G3、监测井G4、监测井G5和监测井G6中地下水样品检测污染物初始浓度;
S4:配置氧化药剂溶液;
S5:将设置好的自动水位监测仪分别放入注药井G0、监测井G1、监测井G2、监测井G3、监测井G4、监测井G5和监测井G6中,确保自动水位监测仪在水面以下,并记录每口井对应的编号;
S6:用低流量潜水泵将步骤S4中配置的氧化药剂溶液注入注药井G0,并用软管进行导流,使溶液被注入注药井G0液面以下;
S7:氧化药剂溶液注入注药井G0后,进行样品采集,对采集的样品进行检测因子检测。
优选地,步骤S4中,配置氧化药剂溶液,包括以下步骤:
S41:计算目标区域地下水的体积;
S42:根据目标区域地下水目标污染物的初始浓度计算污染物的量;
S43;根据步骤S42中计算得到污染物的量,结合实验室小试试验结果,并结合环境中地下水溶解态中的修复目标污染物氧化剂、在土壤颗粒吸附态中的修复目标污染物氧化剂、土壤天然氧化剂需求以及氧化药剂迁移过程造成的损失,设计氧化药剂投放量;
S44:根据氧化药剂的最大溶解度将氧化药剂配置成溶液,搅拌,使其完全溶解,备用。
优选地,步骤S41中计算目标区域地下水的体积采用式(1),如下:
V=S×h×n (1)
其中,V为目标区域地下水的体积,S为目标区域地下水的面积,h为目标区域地下水初见水位,n为总孔隙度。
优选地,步骤S43中实验室小试试验结果表明污染物与氧化药剂质量比为1:1000;且根据经验值,结合环境中地下水溶解态中的修复目标污染物氧化剂、在土壤颗粒吸附态中的修复目标污染物氧化剂、土壤天然氧化剂需求以及氧化药剂迁移过程造成的损失影响,污染物的质量为实验室小试试验的10-20倍。
优选地,所述氧化药剂为过硫酸钠,过硫酸钠溶液的质量浓度为10%。
优选地,步骤S6中注入氧化药剂的速率以水位变化不超过筛管上端为宜,避免水位过高引起氧化药剂沿非饱和层优先通道迁移,导致氧化药剂被非目标修复层消耗,修复效果达不到预期目标的情况。
优选地,所述注药井G0、监测井G1、监测井G2、监测井G3、监测井G4、监测井G5和监测井G6相邻井之间的距离为理论影响半径(r),所述注药井G0位于监测井G1和监测井G2之间,所述注药井G0位于监测井G5和监测井G6之间,所述注药井G0、监测井G1、监测井G2、监测井G3、监测井G4位于同一直线上,所述注药井G0、监测井G5和监测井G6位于同一直线上。
优选地,理论影响半径通过式(2)计算,如下:
假设氧化药剂扩散形状为圆形,一定药剂注射量条件下的理论影响半径为:
V为氧化药剂注入量,m3;
π为3.14,无量纲;
r为理论影响半径,m;
h为处理区域垂向高度,采用注射井筛管长度,m;
ne为有效孔隙度,无量纲。
优选地,步骤S7中检测因子包括第一类检测因子、第二类检测因子和第三类检测因子;所述第一类检测因子为地下水污染特征因子:挥发酚;第二类检测因子为氧化药剂特征离子:钠离子、硫酸根离子;第三类检测因子为水化学离子:pH值、氧化还原电位、电导率、溶解氧、水温。
优选地,步骤S1中,在注药井G0的上游、下游和地下水流场的垂直方向分别设置监测井G1、监测井G2、监测井G3、监测井G4、监测井G5和监测井G6,地下水下游方向的监测井数量多于上游和垂直方向的监测井数量;注药井G0和监测井G1、监测井G2、监测井G3、监测井G4、监测井G5和监测井G6在完全识别地下水埋藏与赋存条件下完成,注药井G0和监测井G1、监测井G2、监测井G3、监测井G4、监测井G5和监测井G6取水层位相同;注药井G0的筛管位置不超过地下水水位;注药井G0的筛管设置在同渗透系数的地层内。
与现有技术相对比,本发明的有益效果如下:
(1)通过在地下水流向不同方向设置监测井,辅以地下水水位自动监测、污染物指标采样监测、氧化药剂特征离子采样监测、水化学离子采样监测的技术特征,取得了验证氧化药剂修复效果、确定单井氧化药剂注入影响半径及其几何形态的技术效果。
(2)本发明通过在注药井G0的上游、下游和地下水流场的垂直方向分别设置监测井G1、监测井G2、监测井G3、监测井G4、监测井G5和监测井G6,地下水下游方向的监测井数量多于上游和垂直方向的监测井数量,并根据地下水流场方向上游、下游以及流场的垂直方向上迁移距离不同,识别不同方向的影响半径,并确定单井氧化药剂注入影响半径,并确定投入的氧化药剂的注入量,从而达到较好的修复效果,也不至于注入氧化药剂过量导致污染。
(3)本发明通过明确理论影响半径计算方法,依据理论影响半径分别在地下水流场方向和垂直方向设置不同距离观测井,用以确定氧化药剂注入后在不同方向的迁移距离,并根据原位氧化注射药剂修复地下水的氧化效果以及单井氧化药剂注入影响范围的几何形态,从而最终确定有效影响半径,最终确定更合理的修复半径。
附图说明
图1是本发明提供的原位氧化中试示意图;
图2是各监测井内水位变化速率图;
图3是本发明提供的注药井和监测井电导率随时间的变化图;
图4是本发明提供的注药井和监测井溶解氧随时间的变化图;
图5是本发明提供的注药井和监测井钠离子浓度随时间的变化图;
图6是本发明提供的注药井和监测井硫酸盐浓度随时间的变化图;
图7是注药井G0和监测井G1、监测井G2、监测井G3、监测井G4、监测井G5和监测井G6中的特征污染物浓度变化
图8是影响半径各项异性估算。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施方式作详细的说明。
实施例1:
S1:试验准备
S11:氧化药剂估算
中试目标区域面积为1.5m*1.5m=2.25m2,场地地下水初见水位为6.0m,含水层底板为9.0m,即目标含水层厚度为3.0m,含水层土质为粉土,总孔隙度经验值为0.25。那么目标区域地下水的体积为:
2.25(m2)*3(m)*0.25=1.7m3
根据检测结果,目标区域地下水中挥发酚的检测值为6.0mg/L,则目标区域内挥发酚的量为6.0mg/L*1.7*1000L=10.0g。根据该场地小试试验结果,污染地下水的氧化药剂消耗质量比为1g挥发酚:1000g过硫酸钠,估算目标区域需要过硫酸钠质量为10.0kg。
氧化药剂作用过程需同时考虑地下水溶解态中的修复目标污染物氧化剂需求、在土壤颗粒吸附态中的修复目标污染物氧化剂需求和土壤天然氧化剂需求。同时需考虑氧化药剂迁移过程造成损失。根据经验值,为小试试验的10-20倍,该试验中添加的过硫酸钠的质量为200kg,约为小试试验值20倍。
根据过硫酸钠的溶解度,本试验按照质量浓度10%配置过硫酸钠溶液,配置氧化药剂溶液2000L。
S12:理论影响半径计算
假设氧化药剂扩散形状为圆形,药剂注射量2立方米条件下的理论影响半径为:
V=氧化药剂注入量,单位立方米;
π=3.14,无量纲;
r=理论影响半径,单位米;
h=处理区域垂向高度,采用注射井筛管长度,单位米;
ne=有效孔隙度,无量纲
S2:试验实施
S21:建井
G0为注药井,内径为160mm,监测井深度为9.5m,筛管埋深为7.5m。G1-G6为监测井,内径均为50mm,监测井深度为9.5m,筛管埋深为6.0-9.0m。参考理论影响半径,相邻井之间的直线距离设置为1.0m。具体相对位置关系见图1。
S22:洗井
在中试开始前24小时,用贝勒管进行洗井,目的是清除井内沉淀的泥沙和其他杂质,粘在井孔壁上的泥浆皮等,以便保证中试的顺利进行。
S23:配置过硫酸钠溶液
将过硫酸钠200kg过硫酸钠分4次分别溶解于500ml水中,配置成溶液,其质量浓度为10%。搅拌,使其完全溶解,备用。
S24:初始样品采集
添加氧化剂之前,采集注入井和监测井中地下水样品检测污染物初始浓度;检测氧化药剂特征离子钠离子和硫酸根离子;现场检测水化学指标pH值、氧化还原电位、电导率、溶解氧、水温5种指标。采集的样品送至实验室进行检测分析。
S25:自动水位监测仪安放
待采集完地下水样品后,将设置好的自动水位监测仪分别放入注药井G0、监测井G1、监测井G2、监测井G3、监测井G4、监测井G5和监测井G6中,确保监测仪在水面以下,并记录每个监测井对应的水位监测仪编号。
S26:氧化药剂溶液投加
如表1-1中所示,用低流量潜水泵将过硫酸钠溶液逐步注入注药井G0,并用软管进行导流,使溶液被打入注药井液面以下。在整个过程中做好现场记录,包括注药的起止时间、水位变化等。
表1-1过硫酸钠投加过程
S27:样品采集
中试当天药剂注入前进行样品采集,中午12点左右(D0)、中试当天,氧化药剂注入完成,下午3点左右进行样品采集(D1),氧化药剂注入后监测计划为D2、D3、D4、D7、D9、D11。
S28:检测因子
检测因子分为三类。
第一类为地下水污染特征因子:挥发酚;
第二类为氧化药剂特征离子:钠离子、硫酸根离子;
第三类为水化学离子:pH值、氧化还原电位、电导率、溶解氧、水温。
S29:离场
再次确认现场记录完整,并无误。取出井里的自动水位监测计,将井盖盖好。对水位监测计进行清洗、擦拭,并将其数据导出保存。
收拾现场设备及所用的其他材料,并按要求放置在指定的位置。再次巡视现场,确定无遗漏后离开现场。
实验结果分析
1.1.1水位变化
氧化药剂注入开始时间为2018年10月16日12:47,以此时间为0时刻,自动水位监测仪测得氧化药剂注入过程水位随时间的变化,氧化药剂注入145min时间内,相较于初始时间水位随时间的变化量如图2所示。
氧化药剂溶液第一次500L注入速率为45L/min,为了控制液面高度,接下来注入速率为19L/min。当第一桶过硫酸钠溶液注入注药井G0后,各井中水位整体上呈快速升高的趋势。注药井G0水位提升最大值出现在第一次注入结束时,即注入11min时水位上升70cm。注药对注药井G0中水位有直接影响,注药井G0水位变化周期与注药周期长度相当,步调与注药步调一致。
位于注入井上游的监测井G1水位最大值14cm出现在注药后18min,比注药步调延后7min,注药井G0的过硫酸钠溶液到达监测井G1需要一定的时间导致。
位于注药井G0下游的监测井G2水位变化周期与注药周期长度相当,最大值出现的时间与注药步调一致,水位变化最大值出现时间与注药井G0一致,为11min左右水位相较于初始状态水位提升了25cm。
位于注入井西侧的监测井G5和位于东侧的监测井G6,水位变化最大值出现的时间比注药步调延后5-10min,水位升高到一定程度之后趋于平缓。监测井G5水位提升最大值出现在20min左右,提升最大值为12cm。监测井G6水位提升最大值出现在16min左右,提升最大值为19cm。
氧化药剂硫酸钠溶液注入注药井G0水后,各井水位的变化呈不同的趋势。其中注药井G0和监测井G1呈周期性变化,监测井G2、监测井G5和监测井G6中的水位先是升高到一定程度,再有一定的下降,之后趋于平缓。最后注药停止后,各井中水位呈下降的趋势。以上分析可知,不同的注药阶段,水位相对变化量的变化情况也不同,即水位相对变化速率不同,如图7所示。开始注药11min时,除了注药井G0内的水位变化较明显外,监测井G2内水位的变化也较明显,其次是监测井G6,之后是监测井G1,最后是监测井G5。这说明注入注药井G0中的过硫酸钠溶液向监测井G2流动的趋势比较大,其次是监测井G6,之后是监测井G1,最后是监测井G5。与各井中水位变化最大值数值和最大值出现时间的规律一致。其中监测井G2位于注入井的下游,注药井G0内的高水头复合地下水流向的双重作用导致氧化药剂延地下水流向扩散速率最快。监测井G6位于注药井G0和国控监测井之间,国控监测井可成为地下水向下迁移的优先通道,形成局部低水头区域,此方向扩散速率较高。注药井G0上游方向和无优先通道的方向扩散速率较慢。
氧化药剂溶液注入后并非均匀扩散,受地下水流向、局部小区域流场的复合影响,氧化药剂扩散呈现各向异性的结果。
1.1.2电导率和溶解氧变化
将注药剂开始的那一刻计时,并规定开始的时间为0小时。在之后持续的时间里,定时检测每口井中电导率和溶解氧的变化,监测结果见表1-2。根据表1-2的检测数据,每口井中电导率和溶解氧的随时间的变化如图3-4所示。
表1-2注入过硫酸钠溶液后,电导率和溶解氧的检测数据
1.1.3氧化药剂特征离子浓度变化
场地修复所选药剂为过硫酸钠,过硫酸钠投加氧化的过程会引入钠离子和硫酸根离子,中试实验过程钠离子的浓度变化如图5所示。本试验中注入过硫酸钠溶液的质量浓度为10%,即所注入氧化药剂钠离子浓度为1.0*105mg/L,氧化药剂溶液注入结束后,注药井G0钠离子监测数据为0.2*105mg/L。其他观测井钠离子浓度变化不大。随着观测时间的增加,注药井G0中钠离子浓度逐渐降低,处于下游的监测井G2钠离子浓度逐渐增加,氧化药剂注入之前钠离子浓度为354mg/L,氧化药剂注入后第9天钠离子浓度为1671mg/L,增加了5倍。第9天后钠离子浓度逐渐降低。其余监测井钠离子浓度在监测时间内几乎没有变化。氧化药剂注入之前钠离子浓度介于IV类和V类水之间,氧化药剂注入后注药井G0和下游观测井钠离子浓度高于V类水标准。
硫酸盐浓度变化如图6所示。氧化药剂注入当天注药井G0中硫酸盐由656mg/L增加到1691mg/L,此后略有波动,第四天开始浓度逐渐增加,随着氧化反应的进行,第9天时硫酸盐浓度达到最大值4021mg/L。第9天后硫酸盐浓度呈下降的趋势,监测至26天时,浓度降至874mg/L,接近初始状态。处于下游的监测井G2在氧化药剂注入后第2天开始硫酸盐浓度呈逐渐增加的趋势,第9天时硫酸盐浓度达到最大值3861mg/L。第9天后硫酸盐浓度呈下降的趋势,监测至26天时,浓度降至504mg/L,接近初始状态。注药井G0和下游监测井G2其他监测井中硫酸盐浓度几乎没有变化。氧化药剂注入前硫酸盐浓度高于V类水标准,氧化药剂注入后注药井G0和下游井硫酸盐浓度显著增加,高于V类水标准。
1.1.4特征污染物浓度变化
注药井及监测井中挥发酚浓度变化如图7所示。由图可知除了距离注药井4m的监测井G4外,注药井G0和其他观测井中会挥发酚浓度均呈现先增加后降低的趋势。注药井G0中挥发酚浓度增加最多,且持续时间长,注入后第7天浓度降至检出限以下,至监测时间26天内,浓度没有反弹。由吸附解吸实验可知,虽然土壤样品中挥发酚未检出,但是解吸到水溶液中的挥发酚仍可超过修复目标值。中试过程中,注药井G0水位最高时较初始状态提升了70cm,监测井G2提升了25cm,监测井G6提升了19cm,监测井G5提升了12cm,监测井G1提升了14cm。水位提升导致土壤中的污染物溶解到地下水中,是污染物浓度增加的主要原因,在氧化药剂的作用下,增加的浓度重新降至检出限以下。
观测井内污染物由于氧化不充分在监测周期内污染物浓度有波动。下游1m处监测井G2浓度下降后浓度有反弹现象,由于迁移至监测井G2的氧化药剂量有限,氧化不充分导致。结合电导率、氧化药剂特征离子等的监测结果,氧化药剂主要沿地下水流向迁移,流向方向上修复效果较好,其他方向修复效果不明显。
1.1.5影响半径各项异性估算
Claims (7)
1.一种用于确定地下水原位氧化修复半径的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:依据理论影响半径分别在地下水流场方向和垂直方向建井成井:井分别为注药井G0、监测井G1、监测井G2、监测井G3、监测井G4、监测井G5和监测井G6,注药井G0、监测井G1、监测井G2、监测井G3、监测井G4、监测井G5和监测井G6均设有筛管;
S2:采样洗井;
S3:分别采集注药井G0、监测井G1、监测井G2、监测井G3、监测井G4、监测井G5和监测井G6中地下水样品检测污染物初始浓度;
S4:配置氧化药剂溶液;
S5:将设置好的自动水位监测仪分别放入注药井G0、监测井G1、监测井G2、监测井G3、监测井G4、监测井G5和监测井G6中,确保自动水位监测仪在水面以下,并记录每口井对应的编号;
S6:用低流量潜水泵将步骤S4中配置的氧化药剂溶液注入注药井G0,并用软管进行导流,使溶液被注入注药井G0液面以下;
S7:氧化药剂溶液注入注药井G0后,进行样品采集,对采集的样品进行检测因子检测;
检测因子包括第一类检测因子、第二类检测因子和第三类检测因子;所述第一类检测因子为地下水污染特征因子:挥发酚;第二类检测因子为氧化药剂特征离子:钠离子、硫酸根离子;第三类检测因子为水化学离子:pH值、氧化还原电位、电导率、溶解氧、水温;
S8:根据步骤S7中的检测因子检测结果确定有效影响半径;
步骤S1中,在注药井G0的上游、下游和地下水流场的垂直方向分别设置监测井G1、监测井G2、监测井G3、监测井G4、监测井G5和监测井G6,地下水下游方向的监测井数量多于上游和垂直方向的监测井数量;注药井G0和监测井G1、监测井G2、监测井G3、监测井G4、监测井G5和监测井G6在完全识别地下水埋藏与赋存条件下完成,注药井G0和监测井G1、监测井G2、监测井G3、监测井G4、监测井G5和监测井G6取水层位相同;注药井G0的筛管位置不超过地下水水位;注药井G0的筛管设置在同渗透系数的地层内;
所述注药井G0、监测井G1、监测井G2、监测井G3、监测井G4、监测井G5和监测井G6相邻井之间的距离为理论影响半径,所述注药井G0位于监测井G1和监测井G2之间,所述注药井G0位于监测井G5和监测井G6之间,所述注药井G0、监测井G1、监测井G2、监测井G3、监测井G4位于同一直线上,所述注药井G0、监测井G5和监测井G6位于同一直线上。
2.如权利要求1所述的一种用于确定地下水原位氧化修复半径的方法,其特征在于,步骤S4中,配置氧化药剂溶液,包括以下步骤:
S41:计算目标区域地下水的体积;
S42:根据目标区域地下水目标污染物的初始浓度计算污染物的量;
S43;根据步骤S42中计算得到污染物的量,结合实验室小试试验结果,并结合环境中地下水溶解态中的修复目标污染物氧化剂、在土壤颗粒吸附态中的修复目标污染物氧化剂、土壤天然氧化剂需求以及氧化药剂迁移过程造成的损失,设计氧化药剂投放量;
S44:根据氧化药剂的最大溶解度将氧化药剂配置成溶液,搅拌,使其完全溶解,备用。
3.如权利要求2所述的一种用于确定地下水原位氧化修复半径的方法,其特征在于,步骤S41中计算目标区域地下水的体积采用式(1),如下:
V=S×h×n (1)
其中,V为目标区域地下水的体积,S为目标区域地下水的面积,h为目标含水层厚度,n为总孔隙度。
4.如权利要求2所述的一种用于确定地下水原位氧化修复半径的方法,其特征在于,步骤S43中实验室小试试验结果表明污染物与氧化药剂质量比为1:1000;且根据经验值,结合环境中地下水溶解态中的修复目标污染物氧化剂、在土壤颗粒吸附态中的修复目标污染物氧化剂、土壤天然氧化剂需求以及氧化药剂迁移过程造成的损失影响,污染物的质量为实验室小试试验的10-20倍。
5.如权利要求2所述的一种用于确定地下水原位氧化修复半径的方法,其特征在于,所述氧化药剂为过硫酸钠,过硫酸钠溶液的质量浓度为10%。
6.如权利要求1所述的一种用于确定地下水原位氧化修复半径的方法,其特征在于,步骤S8中,通过地下水污染特征因子数据分析确定所选氧化药剂在目标地块中对于污染物的氧化效果,通过地下水水位变化速率分析确定原位氧化注入影响范围的几何形态,结合地下水水化学数据分析综合确定有效影响半径。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010454656.6A CN111721903B (zh) | 2020-05-26 | 2020-05-26 | 一种用于确定地下水原位氧化修复半径的方法 |
AU2021102223A AU2021102223A4 (en) | 2020-05-26 | 2021-04-27 | Method for Determining Radius of In-Situ Chemical Oxidation (ISCO) Remediation of Groundwater |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010454656.6A CN111721903B (zh) | 2020-05-26 | 2020-05-26 | 一种用于确定地下水原位氧化修复半径的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111721903A CN111721903A (zh) | 2020-09-29 |
CN111721903B true CN111721903B (zh) | 2021-06-11 |
Family
ID=72565179
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010454656.6A Active CN111721903B (zh) | 2020-05-26 | 2020-05-26 | 一种用于确定地下水原位氧化修复半径的方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111721903B (zh) |
AU (1) | AU2021102223A4 (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112570434A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-03-30 | 浙江风玉顺环保科技有限公司 | 一种原位注入井修复系统中土壤及地下水污染的防治方法 |
CN112845569B (zh) * | 2020-12-31 | 2022-06-28 | 杭州科运环境技术有限公司 | 一种过硫酸盐法土壤持久性有机污染物原位修复方法 |
CN114888069B (zh) * | 2022-04-14 | 2023-09-26 | 中交天航环保工程有限公司 | 一种污染土壤原位化学氧化修复的点位设计方法 |
CN114925533B (zh) * | 2022-05-30 | 2024-06-14 | 大连理工大学 | 一种地下水原位化学氧化系统过硫酸盐影响半径的预测方法 |
CN116592933B (zh) * | 2023-07-19 | 2023-09-26 | 宝航环境修复有限公司 | 一种用于原位注入修复的含水层堵塞监测系统和监测方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103926172A (zh) * | 2014-04-17 | 2014-07-16 | 中国环境科学研究院 | 用于模拟含水层中dnapl污染物的表面活性剂强化修复过程的实验装置及方法 |
CN105964677A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-09-28 | 北京建工环境修复股份有限公司 | 一种土壤及地下水原位化学氧化高压注射优化修复方法 |
CN205719868U (zh) * | 2016-06-23 | 2016-11-23 | 北京建工环境修复股份有限公司 | 污染土壤及地下水原位注入修复扩散半径确定的试验系统 |
CN106807736A (zh) * | 2017-03-01 | 2017-06-09 | 北京建工环境修复股份有限公司 | 一种土壤及地下水固相浅层搅拌原位化学氧化修复方法 |
CN108046404A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-05-18 | 浙江省环境保护科学设计研究院 | 一种有机物污染地下水的原位化学氧化修复方法 |
CN109164018A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-01-08 | 北京建工环境修复股份有限公司 | 原位注入修复技术扩散半径的连续监测系统及监测方法 |
-
2020
- 2020-05-26 CN CN202010454656.6A patent/CN111721903B/zh active Active
-
2021
- 2021-04-27 AU AU2021102223A patent/AU2021102223A4/en not_active Ceased
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103926172A (zh) * | 2014-04-17 | 2014-07-16 | 中国环境科学研究院 | 用于模拟含水层中dnapl污染物的表面活性剂强化修复过程的实验装置及方法 |
CN105964677A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-09-28 | 北京建工环境修复股份有限公司 | 一种土壤及地下水原位化学氧化高压注射优化修复方法 |
CN205719868U (zh) * | 2016-06-23 | 2016-11-23 | 北京建工环境修复股份有限公司 | 污染土壤及地下水原位注入修复扩散半径确定的试验系统 |
CN106807736A (zh) * | 2017-03-01 | 2017-06-09 | 北京建工环境修复股份有限公司 | 一种土壤及地下水固相浅层搅拌原位化学氧化修复方法 |
CN108046404A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-05-18 | 浙江省环境保护科学设计研究院 | 一种有机物污染地下水的原位化学氧化修复方法 |
CN109164018A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-01-08 | 北京建工环境修复股份有限公司 | 原位注入修复技术扩散半径的连续监测系统及监测方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
"原位化学氧化技术在地下水修复工程中的应用";郑伟 等;《资源节约与环保》;20181231(第10期);第24-25页2.1节、2.3节 * |
原位修复氯代烃污染场地地下水的现场中试研究;孟梁 等;《工业水处理》;20140831;第34卷(第8期);第18-21页 * |
地下水原位化学修复技术药剂添加方式及;江文琛;《化工管理》;20191130;第87-88页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111721903A (zh) | 2020-09-29 |
AU2021102223A4 (en) | 2021-06-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111721903B (zh) | 一种用于确定地下水原位氧化修复半径的方法 | |
CN110355193B (zh) | 一种基于动态地下水循环的污染场地原位修复方法 | |
CN107159697B (zh) | 一种有机污染土壤和地下水修复方法及药剂 | |
CN105964677A (zh) | 一种土壤及地下水原位化学氧化高压注射优化修复方法 | |
CN111003792A (zh) | 一种有机污染地下水的原位氧化循环抽提修复系统及修复方法 | |
CN104140153B (zh) | 一种采用纳米技术修复岩层环境污染的装置及应用 | |
CN104801536B (zh) | 利用化学淋洗与微生物相结合修复卤代烃污染场地的方法 | |
CN205762951U (zh) | 土壤及地下水原位注入——高压旋喷注射原位修复系统 | |
CN105731628A (zh) | 用于地下水氯代烃污染的原位化学氧化修复系统及方法 | |
CN114988556B (zh) | 基于循环井强化修复剂在低渗透区域迁移的方法及装置 | |
US9328005B2 (en) | Denitrification process | |
CN211770492U (zh) | 一种有机污染地下水的原位氧化循环抽提修复系统 | |
CN104787830A (zh) | 一种基于硫酸盐还原的地下水原位除砷方法 | |
Otten | In situ soil remediation | |
CN213763431U (zh) | 一种污染土壤原位好氧生物修复系统 | |
KR101952612B1 (ko) | Iot기반 오염토양 정화장치의 실시간 모니터링 및 자동제어시스템 | |
CN210915496U (zh) | 地下水中挥发性有机物修复系统 | |
CN115784417A (zh) | 一种原位臭氧氧化修复挥发酚污染地下水的方法 | |
CN111732221A (zh) | 一种地下水污染处理方法 | |
CN116239205A (zh) | 用于地浸铀矿山的污染地下水修复方法 | |
CN110436605A (zh) | 铁刨花活化过硫酸钠去除含表面活性剂的地下水中氯代烃的方法 | |
JP2006130419A (ja) | 汚染地層浄化システムおよびそれを用いた汚染地層浄化工法 | |
CN202688099U (zh) | 一种用于地下水污染治理的原位修复系统 | |
US20090232603A1 (en) | In Situ Remediation Methods Using Electron Donors And Dispersant Gas | |
CN203556633U (zh) | 用于原位化学修复土壤的注射装置及其布设系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |