CN115432828A - 土壤地下水中氯代有机物原位还原修复药剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土壤地下水中氯代有机物原位还原修复药剂，包括纳微米级的ZVI、有机碳源、生物养分和粘合剂，各组分的质量百分比为：纳微米级的ZVI30‑50％，有机碳源40‑60％，养分9‑20％，粘合剂1‑5％。本发明的土壤地下水中氯代有机物原位还原修复药剂，纳微米级的ZVI为经过表面处理的材料，硫化物与零价铁ZVI表面的部分铁反应生成硫化亚铁，能防止零价铁ZVI与水反应被氧化而钝化，而且硫化亚铁能与地下水中的氯代有机物发生还原脱氯反应；有机碳源和养分能够有效地控制有机碳源的释放以及其被微生物降解的速度，能够长期地为有还原脱氯功能的微生物提供电子供体，有效性可以延长到两年以上；减少药剂投加次数和投加量。
Description
技术领域
本发明涉及土壤地下水污染治理技术领域，特别是涉及一种土壤地下水中氯代有机物原位还原修复药剂。
背景技术
氯代有机物是土壤地下水中常见的一类污染物，污染问题较为普遍，也不易治理修复。现有技术中，常见的修复方法有抽提处理、原位生物修复、零价铁（ZVI）修复和换血还原剂修复等。采用抽提处理的方法，将含有氯代有机物的地下水抽提上来，在地面进行相应的处理。这种修复方式是一种异味修复方法，这种方式修复周期长，运营较为复杂，成本也高。原位生物修复通过向地下水中加电子供体和养分的浓度来提高厌氧微生物对氯代有机污染物的降解速率，同时促成一个还原性的环境，来引发氯代有机物的还原脱氯机制。单纯的原位修复方法对氯代有机物污染需要的修复周期较长，且容易产生其他较不易在还原条件下生物降解的子产物如二氯乙烯（DCE）、氯乙烯（VC）等等，对地下水环境依然会造成污染影响。零价铁的修复方法，通过零价铁的还原性，在地下水中造成一个还原的环境，同时通过非生物的还原脱氯机理来促进地下水中氯代有机物的还原脱氯和降解。零价铁的应用有两个局限性：一方面，零价铁除了能够还原氯代有机物，还与水反应生成氢气，零价铁表面被氧化钝化，影响其对氯代有机物的降解效率以及长期有效性，另一方面，零价铁比重大，实施形式多以挖槽回填的方式形成过滤性反应格栅（PRB），不利于地下水井注射或移动式压力注射等方式，影响半径较小，在地下水中通过注射添加的影响范围较小。化学还原剂修复方法，通常是采用一些用于氯代有机物还原脱氯的化学还原剂，通过往地下水中添加化学还原剂来促进生物性和非生物性的还原脱氯机理。这类还原剂多为有机碳源和纳微米级ZVI的组合。化学还原剂中的ZVI可以降低地下水的氧化还原电位，并能够与氯代有机物直接发生还原反应，达到非生物性还原脱氯的作用。化学还原剂中的有机碳源在地下水中可以被发酵分解为挥发性脂肪酸（VFA）分子，这些VFA可以为有脱氯功能的微生物提供电子，达到生物性还原脱氯的作用。 这些化学还原剂在实际应用中依然存在ZVI表面钝化、有机碳源释放速度过快或过慢、在地下水中添加影响范围不大，分布不均匀等问题。
发明内容
本发明的目的在于针对背景技术中所述的现有技术中对地下水中的氯代有机物的治理方法存在的问题，提供一种能解决前述问题的土壤地下水中氯代有机物原位还原修复药剂。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种土壤地下水中氯代有机物原位还原修复药剂，包括纳微米级的ZVI、有机碳源、生物养分和粘合剂，各组分的质量百分比为：纳微米级的ZVI30-50％，有机碳源40-60％，养分9-20％，粘合剂1-5％。
采用本发明的氯代有机物原位还原修复药剂，能使土壤地下水中的氯代有机物中的氯被去除掉，具体的反应过程为：
通过上述的反应过程，能使氯代有机污染物转化为乙烯或乙炔气体，从水中分离出来，使水中的氯代有机污染物被修复净化。
上述方案中，所述纳微米级的ZVI为经过表面处理的材料，其表面为ZVI和硫化物的组合。
上述方案中，表面的硫化物为硫化亚铁。
上述方案中，所述有机碳源为微生物生长所需的碳源和电子供体，能促进生物性还原脱氯。
上述方案中，所述有机碳源为淀粉、纤维素、糖蜜、乳清蛋白中的一种或几种。本发明除了这几种常用的有机碳源外，还可以根据需要采用其他的有机碳源。
上述方案中，所述养分为微生物生长所需的氮和磷类养分，能促进生物性还原脱氯。
上述方案中，所述养分为卵磷脂。本发明除了可以使用卵磷脂作为养分外，还可以根据需要采用其他的养分物质为微生物的生长提供氮和磷。
上述方案中，所述粘合剂是用于粘合ZVI颗粒、有机碳源和养分颗粒，能有效控制碳源和ZVI与地下水的接触，提高其在地下水注射时的扩散距离。
上述方案中，所述粘合剂为海藻酸盐。本发明除了可以使用海藻酸盐作为粘合剂，还可以使用其他的粘合剂来用于ZVI颗粒、有机碳源和养分颗粒的粘合。
本发明具有积极的效果：本发明的土壤地下水中氯代有机物原位还原修复药剂，纳微米级的ZVI为经过表面处理的材料，硫化物与零价铁ZVI表面的部分铁反应，生成硫化亚铁，硫化亚铁能防止零价铁ZVI与水反应被氧化而钝化，而且硫化亚铁依然有反应性，可以与地下水中的氯代有机物发生还原脱氯反应。有机碳源为微生物生长所需的碳源和电子供体，能促进微生物的生长，进而促进生物性还原脱氯；养分为微生物生长所需的氮和磷类养分，能促进微生物的生长，进而促进生物性还原脱氯；有机碳源和养分，能够有效地控制有机碳源的释放以及其被微生物降解的速度，能够长期地为有还原脱氯功能的微生物提供电子供体，有效性可以延长到两年以上；减少药剂投加次数和投加量，从而降低修复所需的药剂成本。粘合剂是用于ZVI颗粒、有机碳源和养分颗粒的粘合及粘度调节，将纳微米级ZVI和有机碳源结合起来，控制粉末状药剂的大小和密度，能有效控制碳源和ZVI与地下水的接触，提高其在地下水注射时的扩散距离，同时该配方的粘合剂可以在有氯代有机物的情况下逐步溶解，释放有机碳源和ZVI，使本发明的还原修复药剂能够在土壤及地下水中更大范围的扩散，扩大其作用范围，增强其使用效果。
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。
实施例1
一种土壤地下水中氯代有机物原位还原修复药剂，包括的组分及质量百分比为：纳微米级的ZVI30％，淀粉50％，卵磷脂15％，海藻酸盐5%。
实施例2
一种土壤地下水中氯代有机物原位还原修复药剂，包括的组分及质量百分比为：纳微米级的ZVI40％，纤维素40％，卵磷脂15％，海藻酸盐5%。
实施例3
一种土壤地下水中氯代有机物原位还原修复药剂，包括的组分及质量百分比为：纳微米级的ZVI45％，糖蜜40％，卵磷脂10％，海藻酸盐5%。
实施例４
一种土壤地下水中氯代有机物原位还原修复药剂，包括的组分及质量百分比为：纳微米级的ZVI30％，乳清蛋白60％，卵磷脂9％，海藻酸盐1%。
实施例5
一种土壤地下水中氯代有机物原位还原修复药剂，包括的组分及质量百分比为：纳微米级的ZVI30％，淀粉50％，卵磷脂18％，海藻酸盐2％。
应用例
先对某地的地下水进行取样检测，取样5份地下水，以三氯乙烯为例，对取样的地下水中的三氯乙烯污染物的含量进行检测，检测方法为：
5份采样的地下水中的三氯乙烯污染物的检测结果如下表所示：
采用本发明的实施例1-5的氯代有机物原位还原修复药剂，与水按照1：4的比例混合均匀，注射到地下水中含有氯代有机污染物的注射井中，对地下水进行原位净化处理，经过150天后，采用相同的方法再次对地下水进行取样检测，检测结果如下表所示：
通过检测结果可以看出，通过本发明实施例1-5的氯代有机物原位还原修复药剂的净化处理，采用生物脱氯和非生物脱氯方案的结合，能够有效去除土壤地下水中的三氯乙烯（TCE）。本发明的氯代有机物原位还原修复药剂能将地下水中的三氯乙烯的含量从原有的18400μg/L以上，降低至5μg/L以下，达到净化水的要求。
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 (9)
1.一种土壤地下水中氯代有机物原位还原修复药剂，其特征在于：包括纳微米级的ZVI、有机碳源、生物养分和粘合剂，各组分的质量百分比为：纳微米级的ZVI30-50％，有机碳源40-60％，养分9-20％，粘合剂1-5％。
2.根据权利要求1所述的土壤地下水中氯代有机物原位还原修复药剂，其特征在于：所述纳微米级的ZVI为经过表面处理的材料，其表面为ZVI和硫化物的组合。
3.根据权利要求２所述的土壤地下水中氯代有机物原位还原修复药剂，其特征在于：表面的硫化物为硫化亚铁。
4.根据权利要求1所述的土壤地下水中氯代有机物原位还原修复药剂，其特征在于：所述有机碳源为微生物生长所需的碳源和电子供体，能促进生物性还原脱氯。
5.根据权利要求1所述的土壤地下水中氯代有机物原位还原修复药剂，其特征在于：所述有机碳源为淀粉、纤维素、糖蜜、乳清蛋白中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的土壤地下水中氯代有机物原位还原修复药剂，其特征在于：所述养分为微生物生长所需的氮和磷类养分，能促进生物性还原脱氯。
7.根据权利要求1所述的土壤地下水中氯代有机物原位还原修复药剂，其特征在于：所述养分为卵磷脂。
8.根据权利要求1所述的土壤地下水中氯代有机物原位还原修复药剂，其特征在于：所述粘合剂是用于ZVI颗粒、有机碳源和养分颗粒的粘合，能有效控制碳源和ZVI与地下水的接触，提高其在地下水注射时的扩散距离。
9.根据权利要求1所述的土壤地下水中氯代有机物原位还原修复药剂，其特征在于：所述粘合剂为海藻酸盐。
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2022
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