CN115677047A - 退役化工地块地下水污染应急处置、长期削减和智能化监控一体化的耦合修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了退役化工地块地下水污染应急处置、长期削减和智能化监控一体化的耦合修复方法；所述方法涉及一种地下水污染修复系统，所述系统包括一个以上的原位阻隔修复屏障和一个以上的可渗透反应墙屏障。该耦合修复方法基于太阳能光伏发电为气泵和智能监测井提供电力，低碳绿色无污染，原位阻隔修复屏障可实现地下水污染应急阻隔防控，可渗透反应墙屏障可实现地下水污染物持续高效去除，智能监测井可实现地下水污染状况实时监控反馈，形成集应急阻隔防控‑长期有效削减‑智慧化监控于一体的修复治理方法，可快速、高效、及时治理污染地下水，可有效解决地下水污染应急事故频发、污染物去除率低、地下水修复材料使用寿命短等问题。

Description

退役化工地块地下水污染应急处置、长期削减和智能化监控 一体化的耦合修复方法

技术领域

本发明属于地下水修复技术领域，具体涉及退役化工地块地下水污染应急处置、长期削减和智能化监控一体化的耦合修复方法。

背景技术

目前，在我国，由于社会经济的发展，涉及到的污染应急事故频发，亟需对污染源进行防控，避免污染进一步扩大造成严重的物质和经济损失。阻隔控制是应急控制中一种有效的方法，已经在各个实际领域中被采用。垂直阻隔防渗技术是一种适应性强、效果好的修复方式，采用垂直防渗墙可以有效阻止污染物随地下水水平迁移，保证周边土壤环境不受到污染。尽管阻隔控制能有效阻止污染物迁移，但并不能有效削减污染物的总量，致使污染物仍旧停留在地下，存在较大的安全隐患。阻隔控制与原位修复结合是治理污染地下水的有效途径之一。

可渗透反应墙(PRB)技术是目前用于修复受污染地下水最有潜力的一种原位修复技术，当地下水中的污染组分流经可渗透反应墙时，污染物可被活性介质固定或降解，进而达到去除的目的。可渗透反应墙技术的关键是活性反应介质的选择，另外，可渗透反应墙的设计施工相对复杂，需要综合考虑多种因素，如污染物特征、水文地质条件、经济效益、现场施工的环境影响等。

此外，由于地表以下地层复杂，地下水流动缓慢，地下水状况无法及时直接观察，在应急阻隔、原位修复过程中可能导致污染物扩散发现不及时，因此需要专门针对性地进行监控，及时掌握地下水质量的时空分布和变化规律，防止其污染进一步扩大和恶化。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种地下水污染修复系统。

发明思路：生物活性PRB材料适用性广，不同污染条件下，可驯化相应污染物降解菌，耦合吸附-化学反应-厌氧/好氧生物降解复合作用机制持续高效去除地下水中污染物，包括有机和无机污染物；本发明中生物活性PRB材料的制备过程中加入球磨铁，其颗粒更加分散细小，易与生物炭的孔道结合，形成铁炭复合材料，在炭载体下，球磨铁不易团聚，可增强电子转移效率，提高污染物去除的化学反应速率。

本发明还要解决的技术问题是提供一种退役化工地块地下水污染应急处置、长期削减和智能化监控一体化的耦合修复方法。

为了解决上述第一个技术问题，本发明公开了一种地下水污染修复系统，包括一个以上的原位阻隔修复屏障和一个以上的可渗透反应墙屏障；在一些实施例中，所述地下水污染修复系统包括两个原位阻隔修复屏障和两个可渗透反应墙屏障；在一些实施例中，如图1～图3所示，所述地下水污染修复系统中两个原位阻隔修复屏障垂直分布，两个可渗透反应墙屏障平行分布，同时，其中一个原位阻隔修复屏障和其中一个可渗透反应墙屏障连接形成91～120°的夹角；在一些实施例中形成95～115°的夹角；在一些实施例中形成95°、110°或115°的夹角。

在一些实施例中，所述原位阻隔修复屏障由包括如下质量分数的组分制成的阻隔材料填充而成：粘土18％～37％、膨润土9％～28％、水泥5％～15％；在一些实施例中，所述原位阻隔修复屏障由包括如下质量分数的组分制成的阻隔材料填充而成：粘土18.6％～36.7％、膨润土9.8％～27.6％、水泥5.5％～14.3％，余量为水；在一些实施例中，所述原位阻隔修复屏障由包括如下质量分数的组分制成的阻隔材料填充而成：粘土27％～28.2％、膨润土18％～19.4％、水泥9％～10.8％，余量为水；在一些实施例中，所述原位阻隔修复屏障由包括如下质量分数的组分制成的阻隔材料填充而成：粘土27.65％、膨润土18.7％、水泥9.9％，余量为水。

在一些实施例中，所述原位阻隔修复屏障中，所述粘土的粒径为100～200目，所述膨润土的粒径为100～200目，所述水泥的粒径为100～200目；在一些实施例中，所述原位阻隔修复屏障中，所述粘土的粒径为150目，所述膨润土的粒径为150目，所述水泥的粒径为150目。

在一些实施例中，所述原位阻隔修复屏障中各组分按照如下方法制备得到阻隔材料：(i)将黏土润湿，研磨至10～60μm；(ii)将研磨后的黏土与膨润土混合，加水搅拌，得到固液混合物；(iii)将所得固液混合物与水泥混合，搅拌，即得阻隔材料。

在一些实施例中，所述原位阻隔修复屏障的厚度为1～3m；在一些实施例中，所述原位阻隔修复屏障的厚度为2m。

在一些实施例中，所述可渗透反应墙屏障为生物活性复合材料和石英砂的混合物；在一些实施例中，所述可渗透反应墙屏障为生物活性复合材料和石英砂按照体积比7:3～3:7填充而成的混合物；在一些实施例中，所述可渗透反应墙屏障为生物活性复合材料和石英砂按照体积比1:1填充而成的混合物。

在一些实施例中，所述生物活性复合材料包括内层和外壳。

在一些实施例中，所述内层由包括如下质量分数的组分制成：生物炭35％～42％，球磨铁5～15％，塑性粘结原料26％～29％，高渗透性原料8％～13％，余量为粘合剂；所述内层由包括如下质量分数的组分制成：在一些实施例中，生物炭35.6％～41.3％，球磨铁5.5～14.5％，塑性粘结原料26.5％～28.3％，高渗透性原料8.5％～12.1％，余量为粘合剂；在一些实施例中，所述内层由包括如下质量分数的组分制成：生物炭38.45％，球磨铁10％，塑性粘结原料27.4％，高渗透性原料10.3％，余量为粘合剂。

在一些实施例中，所述外壳由包括如下质量分数的组分制成：生物炭1％～7％，球磨铁0.5％～3.5％，高渗透性原料5％～10％，塑性粘结原料56％～60％，余量为粘合剂；所述外壳由包括如下质量分数的组分制成：在一些实施例中，生物炭2％～6％，球磨铁1％～3％，高渗透性原料5.6％～9.5％，塑性粘结原料56.3％～59.5％，余量为粘合剂；在一些实施例中，所述外壳由包括如下质量分数的组分制成：生物炭4％，球磨铁2％，高渗透性原料7.55％，塑性粘结原料57.9％，余量为粘合剂。

在一些实施例中，所述生物活性复合材料中，所述生物炭的粒径为100～200目，所述球磨铁的粒径为200～300目；在一些实施例中，所述生物活性复合材料中，所述生物炭的粒径为150目，所述球磨铁的粒径为250目。

在一些实施例中，所述生物活性复合材料中，所述塑性粘结原料为凹凸棒土和/或水泥；所述凹凸棒土的粒径为100～200目，所述水泥的粒径为100～200目；在一些实施例中，所述凹凸棒土的粒径为150目，所述水泥的粒径为150目。

在一些实施例中，所述生物活性复合材料中，所述高渗透性原料为硅藻土；所述硅藻土的粒径为100～200目；在一些实施例中，所述硅藻土的粒径为150目。

在一些实施例中，所述生物活性复合材料中，所述粘合剂为海藻酸钠。

在一些实施例中，所述生物活性复合材料的制备方法包括以下步骤：

(1)配制粘合液：将粘合剂均匀、薄层撒入水中，并不断快速搅拌，使粘合剂均匀溶于水中成粘稠状，配成粘合液备用；

(2)将生物炭、球磨铁、塑性粘结原料和高渗透性原料混匀成内层混合原料，先将少量混合原料撒入造粒机中，开启造粒机电源，使内层混合原料在造粒机中转动混合，并不断喷入粘合剂以及不断重复加入混合原料，直至混合原料滚至0.6～1mm，自然风干，即内层的材料；

(3)将生物炭、球磨铁、高渗透性原料和塑性粘结原料混匀成外壳混合原料，撒入造粒机中，同时将步骤(2)所得内层的材料放入造粒机中，开启造粒机电源，使其与外壳混合原料在造粒机中转动混合，在此期间不断喷入粘合剂，直至外壳达到1～2mm；自然风干，得到生物活性复合材料。

在一些实施例中，所述生物活性复合材料中，所述可渗透反应墙屏障内部设有垂直井；所述垂直井通过输送管道与外部的气泵连接，试验运行90天时，基于太阳能光伏发电，利用气泵将空气以1～100mL/min的流量通过垂直井喷进可渗透反应墙屏障中，实现空气注入；在一些实施例中，空气以50mL/min的流量通过垂直井喷进可渗透反应墙屏障中。

在一些实施例中，所述生物活性复合材料中，所述可渗透反应墙屏障的厚度为1.5～3m，各可渗透反应墙屏障的间隔为1～3m；在一些实施例中，所述生物活性复合材料中，所述可渗透反应墙屏障的厚度为2m，各可渗透反应墙屏障的间隔为2m。

在一些实施例中，所述地下水污染修复系统还包括智能监测井；在所述原位阻隔修复屏障的内侧、外侧和周边的任意一个或多个位置设置智能监测井，和/或在所述可渗透反应墙屏障的上游、间隔位置、下游和周边的任意一个或多个位置设置智能监测井；所述智能监测井的供电系统是太阳能光伏发电系统。本发明所述智能监测井已公开于中国发明专利CN108918805A一种地下水智能监测井。

为了解决上述第二个技术问题，本发明还公开了上述地下水污染修复系统在去除地下水中的苯系物和/或氯代烃中的应用；在一些实施例中，所述苯系物包括苯；在一些实施例中，所述氯代烃包括二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和1,2-二氯乙烷。

在一些实施例中，所述地下水污染修复系统中可渗透反应墙屏障与地下水流方向垂直；所述地下水污染修复系统中原位阻隔修复屏障需要满足能够应急阻隔重污染区，具体放置位置需根据场地及周边具体情况确定。

在一些实施例中，所述应用具体包括如下步骤：

S1、污染地块调查及区域划分

对退役化工厂地块进行环境特征调查，所述环境特征调查包括水文地质特征勘察和污染物特征分析，明确地块地层结构分布和地下水流向，了解污染羽范围及污染物的种类和浓度；根据调查所得数据对地块进行区域划分，明确重污染区和污染物危险扩散区；

S2、精确应急阻隔区域、可渗透反应墙截留位置、智能监测井智慧化监测点位

(1)应急阻隔防控

根据地下水流向、地层结构、污染羽分布范围、污染物种类和浓度，在重污染区域设置原位阻隔修复屏障，同时在原位阻隔修复屏障的内侧、外侧和周边设置智能监测井，监测井设置在地下水污染羽的边界外，进行智慧化在线监控；

(2)可渗透反应墙长期削减

在污染物危险扩散区，垂直地下水流向方向设置可渗透反应墙屏障，在可渗透反应墙上游、间隔位置、下游和周边布设智能监测井，进行智慧化在线监控，直至污染场地修复效果达到预设目标。

综上，本发明提供退役化工地块地下水污染应急处置、长期削减和智能化监控一体化的耦合修复方法，该耦合修复方法基于太阳能光伏发电为气泵和智能监测井提供电力，低碳绿色无污染，原位阻隔修复屏障可实现地下水污染应急阻隔防控，可渗透反应墙屏障可实现地下水污染物持续高效去除，智能监测井可实现地下水污染状况实时监控反馈，形成集应急阻隔防控-长期有效削减-智慧化监控于一体的修复治理方法，可快速、高效、及时治理污染地下水。可有效解决地下水污染应急事故频发、污染物去除率低、地下水修复材料使用寿命短、地下水污染实时监控反馈难等问题。

有益效果：相比于现有技术，本发明具有如下优势：

(1)本发明的生物活性复合材料内层和外壳均能缓释碳源和铁源，前期为微生物生长提供所需碳源和适宜的厌氧环境，后期利用气泵将空气通过垂直井喷进可渗透反应墙中，刺激地下水中好氧微生物生长繁殖，形成吸附-化学反应-厌氧/好氧生物降解交替作用的复合机制，高效持久去除地下水中的苯系物和氯代烃。

(2)本发明的耦合修复方法可实现地下水污染应急阻隔防控，地下水污染物持续高效去除，地下水污染状况实时监控反馈，形成集应急阻隔防控-长期有效削减-智慧化监控于一体的修复治理方法，可快速、高效、及时治理污染地下水。

(3)本发明的退役化工地块地下水污染应急处置、长期削减和智能化监控一体化的耦合修复方法利用太阳能光伏发电为气泵和智能监测井提供电力，低碳绿色无污染。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为地下水污染修复系统平面布置示意图。

图2为阻隔墙剖面示意图。

图3为可渗透反应墙剖面示意图。

图中，11为第一原位阻隔修复屏障，12为第二原位阻隔修复屏障，21为第一可渗透反应墙屏障，22为第二可渗透反应墙屏障，31为第一智能监测井，32为第二智能监测井，33为第三智能监测井，34为第四智能监测井，35为第五智能监测井，36为第六智能监测井，37为第七智能监测井，41为第一垂直井，42为第二垂直井，43为第三垂直井，44为第四垂直井，45为第五垂直井，46为第六垂直井，47为第七垂直井，48为第八垂直井，5为污染羽，6为表层填土，7为地层，8为输送管道，9为气泵，10为太阳能光伏发电系统；箭头表示地下水流向。

具体实施方式

下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例1：地下水污染修复系统

1、原位阻隔修复屏障：

原位阻隔修复屏障的厚度为1m，所述原位阻隔修复屏障由阻隔材料填充而成，所述阻隔材料通过注浆或高压旋喷施工工艺注入地下，与土体或岩石形成固结体；在原位阻隔修复屏障的内侧、外侧和周边设置智能监测井，进行智慧化在线监控，实时监测阻隔屏障对地下水中污染物的阻隔效果。

所述阻隔材料由以下原料制成，粘土18.6％、膨润土9.8％、水泥5.5％，余量为水；其中粘土的粒径是100目，膨润土的粒径是100目，水泥的粒径是100目。

所述阻隔材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将粘土喷水润湿后，研磨至10μm；

(2)将步骤(1)中研磨后的粘土和膨润土混合，喷水搅拌，得到固液混合物；

(3)将水泥加入到步骤(2)的固液混合物中，搅拌，得到阻隔材料。

2、可渗透反应墙屏障

如图1所示，第一可渗透反应墙21和第二可渗透反应墙22的厚度均为1.5m，第一可渗透反应墙21和第二可渗透反应墙22平行放置，两个可渗透反应墙的间隔为1m，所述可渗透反应墙由反应介质填充而成；在可渗透反应墙上游、间隔位置、下游及周边布设第四智能监测井34～第七智能监测井37，进行智慧化在线监控，实时监测可渗透反应墙对污染地下水的修复效果；在可渗透反应墙内部设有第一垂直井41～第八垂直井48，以第一可渗透反应墙21为例，所述第一垂直井41～第四垂直井44通过输送管道8与外部的气泵9连接，试验运行90天时，基于太阳能光伏发电系统10，利用气泵将空气以10mL/min流量通过垂直井喷进可渗透反应墙中，刺激可渗透反应墙中好氧降解微生物的生长繁殖，实现可渗透反应墙系统中厌氧和好氧降解交替作用。

所述反应介质是生物活性复合材料和石英砂按体积比7:3填充而成的均匀混合物。

所述生物活性复合材料包括内层和外壳，所述内层由以下原料制成：生物炭35.6％，球磨铁5.5％，塑性粘结原料凹凸棒土26.5％，高渗透性原料硅藻土8.5％，余量为粘合剂海藻酸钠；所述外壳由以下原料制成：生物炭2％，球磨铁1％，高渗透性原料硅藻土5.6％，塑性粘结原料56.3％(凹凸棒土43.5％，普通硅酸盐水泥12.8％)，余量为粘合剂海藻酸钠；其中生物炭、凹凸棒土、硅藻土和水泥的粒径为100目，球磨铁粒径为200目。

所述生物活性复合材料的制备方法包括以下步骤：

(1)将粘合剂海藻酸钠和水按照质量比1:100配制粘合液，将海藻酸钠粉末均匀、薄层撒入水中，并不断快速搅拌，使海藻酸钠完全均匀溶于水中成粘稠状，配成粘合液备用；

(2)将生物炭、球磨铁、高渗透性原料和塑性粘结原料按照相应比例混匀成内层混合原料，先将少量混合原料撒入造粒机中，之后开启造粒机电源，使内层混合原料在造粒机中转动混合，并不断喷入粘合剂以及不断重复加入混合原料，直至混合原料滚至粒径0.6cm，即得到内层结构，自然风干；

(3)将生物炭、球磨铁、塑性粘结原料和高渗透性原料按照相应比例混匀成外壳混合原料，并撒入造粒机，之后将步骤(2)风干后的材料放入造粒机中，开启造粒机电源，使其与外壳混合原料在造粒机中转动混合，在此期间不断喷入粘合剂，直至外壳达到厚度1mm，自然风干，得到生物活性复合材料。

实施例2：地下水污染修复系统

1、原位阻隔修复屏障；

原位阻隔修复屏障的厚度为2m，所述原位阻隔修复屏障由阻隔材料填充而成，所述阻隔材料通过注浆或高压旋喷施工工艺注入地下，与土体或岩石形成固结体；在原位阻隔修复屏障的内侧、外侧和周边设置智能监测井，进行智慧化在线监控，实时监测阻隔屏障对地下水中污染物的阻隔效果。

所述阻隔材料由以下原料制成，粘土27.65％、膨润土18.7％、水泥9.9％，余量为水；其中粘土的粒径是150目，膨润土的粒径是150目，水泥的粒径是150目。

所述阻隔材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将粘土喷水润湿后，研磨至40μm；

(2)将步骤(1)中的研磨后的粘土和膨润土混合，喷水搅拌，得到固液混合物；

(3)将水泥加入到步骤(2)的固液混合物中，搅拌，得到所述阻隔材料。

2、可渗透反应墙屏障

可渗透反应墙的厚度为2m，两个可渗透反应墙的间隔为2m，所述可渗透反应墙由反应介质填充而成；在可渗透反应墙上游、间隔位置、下游及周边布设智能监测井，进行智慧化在线监控，实时监测可渗透反应墙对污染地下水的修复效果；在可渗透反应墙内部设有垂直井，所述垂直井通过输送管道与外部的气泵连接，试验运行90天时，基于太阳能光伏发电系统，利用气泵将空气以50mL/min流量通过垂直井喷进可渗透反应墙中，刺激可渗透反应墙中好氧降解微生物的生长繁殖，实现可渗透反应墙系统中厌氧和好氧降解交替作用。

所述反应介质是生物活性复合材料和石英砂按体积比1:1填充而成的均匀混合物。

所述生物活性复合材料包括内层和外壳，所述内层由以下原料制成：生物炭38.45％，球磨铁10％，塑性粘结原料凹凸棒土27.4％，高渗透性原料硅藻土10.3％，余量为粘合剂海藻酸钠；所述外壳由以下原料制成：生物炭4％，球磨铁2％，高渗透性原料硅藻土7.55％，塑性粘结原料57.9％(凹凸棒土44.3％，普通硅酸盐水泥13.6％)，余量为粘合剂海藻酸钠。其中生物炭、凹凸棒土、硅藻土和水泥的粒径为150目，球磨铁粒径为250目。

所述生物活性复合材料的制备方法包括以下步骤：

(1)将粘合剂海藻酸钠和水按照质量比1:100配制粘合液，将海藻酸钠粉末均匀、薄层撒入水中，并不断快速搅拌，使海藻酸钠完全均匀溶于水中成粘稠状，配成粘合液备用；

(2)将生物炭、球磨铁、高渗透性原料和塑性粘结原料按照相应比例混匀成内层混合原料，先将少量混合原料撒入造粒机中，之后开启造粒机电源，使内层混合原料在造粒机中转动混合，并不断喷入粘合剂以及不断重复加入混合原料，直至混合原料滚至粒径0.8cm，即得到内层结构，自然风干；

(3)将生物炭、球磨铁、塑性粘结原料和高渗透性原料按照相应比例混匀成外壳混合原料，并撒入造粒机，之后将步骤(2)风干后的材料放入造粒机中，开启造粒机电源，使其与外壳混合原料在造粒机中转动混合，在此期间不断喷入粘合剂，直至外壳达到厚度1.5mm，自然风干，得到生物活性复合材料。

实施例3：地下水污染修复系统

1、原位阻隔修复屏障：

原位阻隔修复屏障的厚度为3m，所述原位阻隔修复屏障由阻隔材料填充而成，所述阻隔材料通过注浆或高压旋喷施工工艺注入地下，与土体或岩石形成固结体；在原位阻隔修复屏障的内侧、外侧和周边设置智能监测井，进行智慧化在线监控，实时监测阻隔屏障对地下水中污染物的阻隔效果。

所述阻隔材料由以下原料制成，粘土36.7％、膨润土27.6％、水泥14.3％，余量为水；其中粘土的粒径是200目，膨润土的粒径是200目，水泥的粒径是200目。

所述阻隔材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将粘土喷水润湿后，研磨至60μm；

(2)将步骤(1)中的研磨后的粘土和膨润土混合，喷水搅拌，得到固液混合物；

(3)将水泥加入到步骤(2)的固液混合物中，搅拌，得到所述阻隔材料。

2、可渗透反应墙屏障

可渗透反应墙的厚度为3m，两个可渗透反应墙的间隔为3m，所述可渗透反应墙由反应介质填充而成；在可渗透反应墙上游、间隔位置、下游及周边布设智能监测井，进行智慧化在线监控，实时监测可渗透反应墙对污染地下水的修复效果；可渗透反应墙内部设有垂直井，所述垂直井通过输送管道与外部的气泵连接，试验运行90天时，基于太阳能光伏发电系统，利用气泵将空气以100mL/min流量通过垂直井喷进可渗透反应墙中，刺激可渗透反应墙中好氧降解微生物的生长繁殖，实现可渗透反应墙系统中厌氧和好氧降解交替作用。

所述反应介质是生物活性复合材料和石英砂按体积比3:7填充而成的均匀混合物；所述生物活性复合材料包括内层和外壳，所述内层由以下原料制成：生物炭41.3％，球磨铁14.5％，塑性粘结原料凹凸棒土28.3％，高渗透性原料硅藻土12.1％，余量为粘合剂海藻酸钠；所述外壳由以下原料制成：生物炭6％，球磨铁3％，高渗透性原料硅藻土9.5％，塑性粘结原料59.5％(凹凸棒土45.1％，普通硅酸盐水泥14.4％)，余量为粘合剂海藻酸钠。其中生物炭、凹凸棒土、硅藻土和水泥的粒径为200目，球磨铁粒径为300目。

所述生物活性复合材料的制备方法包括以下步骤：

(1)将粘合剂海藻酸钠和水按照质量比1:100配制粘合液，将海藻酸钠粉末均匀、薄层撒入水中，并不断快速搅拌，使海藻酸钠完全均匀溶于水中成粘稠状，配成粘合液备用；

(2)将生物炭、球磨铁、高渗透性原料和塑性粘结原料按照相应比例混匀成内层混合原料，先将少量混合原料撒入造粒机中，之后开启造粒机电源，使内层混合原料在造粒机中转动混合，并不断喷入粘合剂以及不断重复加入混合原料，直至混合原料滚至粒径1cm，即得到内层结构，自然风干；

(3)将生物炭、球磨铁、塑性粘结原料和高渗透性原料按照相应比例混匀成外壳混合原料，并撒入造粒机，之后将步骤(2)风干后的材料放入造粒机中，开启造粒机电源，使其与外壳混合原料在造粒机中转动混合，在此期间不断喷入粘合剂，直至外壳达到厚度2mm，自然风干，得到生物活性复合材料。

应用试验例：

以长江流域沿江遗留化工污染地块作为试验场地，场地面积1600m²，根据污染场地情况将其分为4个适宜试验区，其中3个试验区分别采用本发明实施例1～3的系统进行修复，第4个试验区原位阻隔修复屏障采用本发明实施例2中的阻隔材料，可渗透反应墙屏障采用现有PRB材料(零价铁，100目)进行填充修复，作为对比例。

具体应用过程包括如下步骤：

S1、污染地块调查及区域划分；

对试验场地进行环境特征调查，所述环境特征调查包括水文地质特征勘察和污染物特征分析，明确地块地层结构分布和地下水流向，了解污染羽5范围及污染物的种类和浓度。根据调查所得数据对地块进行区域划分，明确重污染区和污染物危险扩散区，精确应急阻隔区域、可渗透反应墙截留位置、智能监测井智慧化监测点位。

结果：

实施例1、实施例2、实施例3和对比例对应的区域调查结果相同；具体地，地块表层为人工填土，其下依次为淤泥质粉质粘土、粉土和粉砂，地下水流向为从北向南，地下水流速约为4.32×10^-3m/d，地下水中污染物为氯代烃和苯系物，其中氯代烃污染最大浓度约为50mg/L，苯污染最大浓度约为10mg/L，氯代烃和苯系物浓度高的区域定为重污染区，污染物顺地下水流方向扩散区域定为污染物危险扩散区。

如图1所示设置两面原位阻隔修复屏障(第一原位阻隔修复屏障11和第二原位阻隔修复屏障12)和两个可渗透反应墙屏障(第一可渗透反应墙屏障21和第二可渗透反应墙屏障22)，在原位阻隔修复屏障和可渗透反应墙屏障上方回填表层填土6。所述原位阻隔修复屏障应用于重污染区应急阻隔高浓度污染物的扩散，第一智能监测井31～第三智能监测井33设置在阻隔墙的内侧、外侧和周边，实时监测阻隔屏障对地下水中污染物的阻隔效果。可渗透反应墙屏障应用于污染物危险扩散区，在可渗透反应墙的上游、间隔位置、下游及周边布设第四智能监测井34～第七智能监测井37，实时监测可渗透反应墙对污染地下水的修复效果，试验运行周期为200d。

各实施例和对比例中，第一原位阻隔修复屏障11和第二原位阻隔修复屏障12垂直分布。实施例1中第二原位阻隔修复屏障12与第一可渗透反应墙屏障21的夹角是95°；实施例2中第二原位阻隔修复屏障12与第一可渗透反应墙屏障21的夹角是110°；实施例3中第二原位阻隔修复屏障12与第一可渗透反应墙屏障21的夹角是115°；对比例中第二原位阻隔修复屏障12与第一可渗透反应墙屏障21的夹角是110°。各实施例和对比例中可渗透反应墙屏障与地下水流方向垂直。

从试验开始至试验结束，各试验区的原位阻隔修复屏障对地下水中有机污染物的阻隔效果好；试验结束后，对各试验区可渗透反应墙去除地下水中有机污染物的效率进行检测，检测结果如表1所示。

表1为各实施例污染物去除率

通过表1数据可知，实施例1～3的有机污染物降解率约为90％或大于90％，显著高于对比例中污染物降解率。实施例1中可渗透反应墙是由生物活性复合材料与石英砂按体积比7:3填充而成，可渗透反应墙的厚度为1.5m，可渗透反应墙的间隔为1m，利用气泵将空气以10mL/min流量通过垂直井喷进可渗透反应墙中。实施例2与实施例1相比，可渗透反应墙是由生物活性复合材料与石英砂按体积比1:1填充而成，可渗透反应墙的厚度为2m，可渗透反应墙的间隔为2m，利用气泵将空气以50mL/min流量通过垂直井喷进可渗透反应墙中。实施例2中各有机污染物去除率均高于实施例1。实施例3与实施例1相比，可渗透反应墙是由生物活性复合材料与石英砂按体积比3:7填充而成，可渗透反应墙的厚度为3m，可渗透反应墙的间隔为3m，利用气泵将空气以100mL/min流量通过垂直井喷进可渗透反应墙中。实施例3中，各有机污染物去除率均低于实施例1和实施例2。实施例1～3表明，在地下水污染修复系统中，当可渗透反应墙介质填充体积比为1:1时，氯代烃和苯系物的去除率最高。

本发明提供了退役化工地块地下水污染应急处置、长期削减和智能化监控一体化的耦合修复方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种地下水污染修复系统，其特征在于，包括一个以上的原位阻隔修复屏障和一个以上的可渗透反应墙屏障；

所述原位阻隔修复屏障由包括如下质量分数的组分制成：粘土18％～37％、膨润土9％～28％、水泥5％～15％，余量为水；

所述可渗透反应墙屏障为生物活性复合材料和石英砂的混合物；所述生物活性复合材料包括内层和外壳；所述内层由包括如下质量分数的组分制成：生物炭35％～42％，球磨铁5～15％，塑性粘结原料26％～29％，高渗透性原料8％～13％，余量为粘合剂；所述外壳由包括如下质量分数的组分制成：生物炭1％～7％，球磨铁0.5％～3.5％，高渗透性原料5％～10％，塑性粘结原料56％～60％，余量为粘合剂。

2.根据权利要求1所述地下水污染修复系统，其特征在于，所述原位阻隔修复屏障中，所述粘土的粒径为100～200目，所述膨润土的粒径为100～200目，所述水泥的粒径为100～200目。

3.根据权利要求1所述地下水污染修复系统，其特征在于，所述原位阻隔修复屏障的厚度为1～3m。

4.根据权利要求1所述地下水污染修复系统，其特征在于，所述生物活性复合材料中，所述生物炭的粒径为100～200目，所述球磨铁的粒径为200～300目。

5.根据权利要求1所述地下水污染修复系统，其特征在于，所述生物活性复合材料中，所述塑性粘结原料为凹凸棒土和/或水泥；所述凹凸棒土的粒径为100～200目，所述水泥的粒径为100～200目；所述高渗透性原料为硅藻土；所述硅藻土的粒径为100～200目。

6.根据权利要求1所述地下水污染修复系统，其特征在于，所述可渗透反应墙屏障为生物活性复合材料和石英砂按照体积比7:3～3:7填充而成的混合物。

7.根据权利要求1所述地下水污染修复系统，其特征在于，所述可渗透反应墙屏障内部设有垂直井；所述垂直井通过输送管道与外部的气泵连接，利用气泵将空气以1～100mL/min的流量通过垂直井喷进可渗透反应墙屏障中，实现空气注入。

8.根据权利要求1所述地下水污染修复系统，其特征在于，所述可渗透反应墙屏障的厚度为1.5～3m，各可渗透反应墙屏障的间隔为1～3m。

9.根据权利要求1所述地下水污染修复系统，其特征在于，还包括智能监测井；在所述原位阻隔修复屏障的内侧、外侧和周边的任意一个或多个位置设置智能监测井，和/或在所述可渗透反应墙屏障的上游、间隔位置、下游和周边的任意一个或多个位置设置智能监测井。

10.权利要求1～9中任意一项所述地下水污染修复系统在去除地下水中的苯系物和/或氯代烃中的应用。

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