CN112845569A - 一种过硫酸盐法土壤持久性有机污染物原位修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过硫酸盐法土壤持久性有机污染物原位修复方法，它涉及土壤修复技术领域。其步骤为：采集土壤柱样分析，确定土壤渗透系数和目标污染物的污染深度与浓度，确定注药井的深度和布置位置后钻挖注药井，制备包裹有过硫酸盐和复合激活剂的胶质氮气泡、包裹有空气的胶质空气泡，并确定注入量；利用高压泵向注药井中注入悬浮有给定剂量胶质氮气泡和胶质空气泡的乳浊液，注药完毕后，利用超声波仪使分散于土壤中的胶质氮气泡和胶质空气泡破裂，激活氧化剂，原位修复土壤持久性有机污染物。本发明处理效率高，周期短，后续处理简单，药剂分布均匀、靶向明确，降低药剂用量，可大幅提高修复效率，对环境副作用小，经济环保，应用前景广阔。

Description

一种过硫酸盐法土壤持久性有机污染物原位修复方法

技术领域

本发明涉及的是土壤修复方法，具体涉及一种过硫酸盐法土壤持久性有机污染物原位修复方法，属于土壤修复技术领域。

背景技术

持久性有机污染物(POPs)是一类能够在环境中长期存在，并且对人类和动植物造成严重威胁的化学物质，具有长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性。POP化学品中有许多重要的类别，包括多氯联苯，呋喃和不同的有机氯农药等。现今我国土壤的有机污染十分严重，且对农产品和人体健康的影响已开始显现。

目前，治理POPs污染土壤主要为物理法、化学法和生物修复法。其中，生物修复中微生物在土壤中的迁移性差，易受污染物毒性效应的抑制，且运行周期缓慢，易对修复环境带来次生污染；植物修复中超积累植物只对适应污染物具有一定耐性，且生长周期长，吸收和积累污染物往往需要几个生长季节；与前两者相比，化学修复具有周期短、见效快、成本低和处理效果好等优点，但是也存在副作用大和后续处理复杂等缺点。

污染土壤修复技术还可以分为原位修复和异位修复两种。(1)原位修复技术：可以对深层次污染的土壤进行修复，其特点：经济有效，对污染物就地处置，降解和减毒，不需要建设昂贵的地面环境工程基础设施和远程运输，操作维护起来比较简单，同时也存在一些处理效率低、易产生二次污染、处理周期较长等缺点。(2)异位修复技术：只能局限于表层污染的土壤进行修复，特点：环境风险较低，系统处理的预测性高于原位修复，针对性强，消耗的药剂与原位相比较少，但是，需要消耗大量的人力和财力资源进行运输，而且运输过程中，也会对周边途经的环境带来一定的威胁，并且目前市场上的异位修复设备普遍存在价格昂贵，占地面积非常大，选址也是比较困难。

因此，针对现有土壤持久性有机污染物修复方法处理效率低、周期较长、易产生二次污染、后续处理复杂和药剂与目标污染物混合不均匀且药剂极大的过量等不足，设计一种过硫酸盐法土壤持久性有机污染物原位修复方法尤为必要。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种过硫酸盐法土壤持久性有机污染物原位修复方法，处理效率高，周期短，后续处理简单，药剂分布均匀、靶向明确，可大幅提高修复效率，对环境副作用小，经济环保，易于推广使用。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种过硫酸盐法土壤持久性有机污染物原位修复方法，其步骤为：

(1)使用钻孔取样器在污染土壤区域内采集土壤柱样，经测试分析后确定土壤渗透系数和目标污染物的污染深度与污染物浓度；

(2)根据土壤渗透系数，数值模拟确定胶质气泡流体注入注药井后在土壤中迁移的轨迹与范围，根据胶质气泡的最大迁移半径，确定注药井的深度和间距；

(3)通过胶质氮气泡发生器、胶质空气泡发生器分别制备包裹有过硫酸盐和复合激活剂的胶质氮气泡、包裹有空气的胶质空气泡；

(4)根据土壤污染物检测结果，计算所需过硫酸盐的理论值，由此确定胶质氮气泡和胶质空气泡的注入量；

(5)利用高压泵向注药井中注入悬浮有给定剂量胶质氮气泡和胶质空气泡的乳浊液，注入压力由小逐渐变大，直至设定最大值，使乳浊液均匀分散至注药井周围的污染土壤中；

(6)注药完毕后，利用超声波仪使分散于土壤中的胶质氮气泡和胶质空气泡破裂，胶质氮气泡内的混合激活剂与空气和水接触，释放大量热量和过渡金属离子，激活过硫酸盐，氧化周围的有机污染物，原位修复土壤持久性有机污染物。

作为优选，所述的注药井的深度大于目标污染物的污染深度，注药井的间距大于胶质气泡的最大迁移半径。

作为优选，所述的胶质氮气泡和胶质空气泡的实际投加量为过硫酸盐理论值的2-5倍。

本发明的有益效果：本方法处理效率高，周期短，后续处理简单，药剂分布均匀、靶向明确，降低药剂用量，可大幅提高修复效率，对环境副作用小，经济环保，应用前景广阔。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的原理示意图；

图3为本发明注药井的布置图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参照图1-3，本具体实施方式采用以下技术方案：一种过硫酸盐法土壤持久性有机污染物原位修复方法，其步骤为：

(1)使用钻孔取样器在污染土壤区域内采集土壤柱样(图1中污染物深度线1)，经测试分析后，确定土壤渗透系数和目标污染物的污染深度h与污染物浓度；

(2)根据土壤渗透系数，数值模拟确定胶质气泡流体注入注药井3后在土壤中迁移的轨迹与范围，图1中胶质气泡最远轨迹线2为最大注入压力时，胶质气泡最远的轨迹线，由于气泡上浮，所以轨迹线是伞形的；根据胶质气泡的最大迁移半径R，确定注药井3的深度H和间距d；

值得注意的是，该注药井3的深度H大于目标污染物的污染深度h，注药井3的间距d大于胶质气泡的最大迁移半径R。

(3)通过胶质氮气泡发生器4、胶质空气泡发生器5分别制备包裹有过硫酸盐和复合激活剂的胶质氮气泡、包裹有空气的胶质空气泡；

(4)根据土壤污染物检测结果，计算所需过硫酸盐的理论值，由此确定胶质氮气泡和胶质空气泡的注入量，实际投加量为过硫酸盐理论值的2-5倍；

(5)利用高压泵6向注药井3中注入悬浮有给定剂量胶质氮气泡和胶质空气泡的乳浊液，注入压力由小逐渐变大，直至设定最大值，使乳浊液均匀分散至注药井3周围的污染土壤中，根据“相似相溶”原理，溶解的有机污染物会吸附于胶质氮气泡和胶质空气泡上，不溶的有机污染物液滴会附着有胶质氮气泡和胶质空气泡；

(6)注药完毕后，利用超声波仪7使分散于土壤中的胶质氮气泡和胶质空气泡破裂，胶质氮气泡内的混合激活剂与空气和水接触，释放大量热量和过渡金属离子，激活过硫酸盐，氧化周围的有机污染物，原位修复土壤持久性有机污染物。

本具体实施方式利用胶质气泡容易扩散、不易聚并、易与有机污染物结合等特征，以胶质气泡为载体，将过硫酸盐和混合激活剂运载至目标污染物周围，药剂分布均匀、靶向明确，可大幅提高修复效率、降低药剂用量，减小化学土壤修复法的副作用，对环境副作用小，处理效率高，周期较短，后续处理更加简单，具有广阔的市场应用前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种过硫酸盐法土壤持久性有机污染物原位修复方法，其特征在于，其步骤为：

①使用钻孔取样器在污染土壤区域内采集土壤柱样，经测试分析后确定土壤渗透系数和目标污染物的污染深度(h)与污染物浓度；

②根据土壤渗透系数，数值模拟确定胶质气泡流体注入注药井(3)后在土壤中迁移的轨迹与范围，根据胶质气泡的最大迁移半径(R)，确定注药井(3)的深度(H)和间距(d)；

③通过胶质氮气泡发生器(4)、胶质空气泡发生器(5)分别制备包裹有过硫酸盐和复合激活剂的胶质氮气泡、包裹有空气的胶质空气泡；

④根据土壤污染物检测结果，计算所需过硫酸盐的理论值，由此确定胶质氮气泡和胶质空气泡的注入量；

⑤利用高压泵(6)向注药井(3)中注入悬浮有给定剂量胶质氮气泡和胶质空气泡的乳浊液，注入压力由小逐渐变大，直至设定最大值，使乳浊液均匀分散至注药井(3)周围的污染土壤中；

⑥注药完毕后，利用超声波仪(7)使分散于土壤中的胶质氮气泡和胶质空气泡破裂，胶质氮气泡内的混合激活剂与空气和水接触，释放大量热量和过渡金属离子，激活过硫酸盐，氧化周围的有机污染物，原位修复土壤持久性有机污染物。

2.根据权利要求1所述的一种过硫酸盐法土壤持久性有机污染物原位修复方法，其特征在于，所述的注药井(3)的深度(H)大于目标污染物的污染深度(h)，注药井(3)的间距(d)大于胶质气泡的最大迁移半径(R)。

3.根据权利要求1所述的一种过硫酸盐法土壤持久性有机污染物原位修复方法，其特征在于，所述的胶质氮气泡和胶质空气泡的实际投加量为过硫酸盐理论值的2-5倍。

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