一種原位氧化藥劑及污染土壤原位氧化修復方法
【專利摘要】本發明公開了一種原位氧化藥劑及污染土壤原位氧化修復方法，原位氧化藥劑包括如下組分以及配比為：過硫酸鈉、氧化鈣、含鐵化合物、表面活性劑和助溶劑的重量比為60～70：20～30：10～15：5～10：1～5。修復方法包括：（1）污染區域劃分；（2）布點、鉆井；（3）藥劑配制；（4）藥劑注入。采用了原位化學氧化的方法，就能克服上述的這些問題。本發明易操作、省時省力，并且不破壞地址結構。
【專利說明】一種原位氧化藥劑及污染土壤原位氧化修復方法
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及一種原位污染土壤和地下水修復技術，具體涉及一種原位氧化藥劑以及通過注射原位氧化藥劑去除污染區域中的污染物。
【背景技術】
[0003]土壤及地下水的修復已成為當前國內外環保研究的熱點。土壤位于自然環境的中心位置，是人類賴以生存的物質基礎，是聯結自然環境中無機界和有機界、生物界和非生物界的中心環節。它作為農業生產的基礎和環境要素的重要組成部分，承擔著環境中大約90%的來自各方面的污染物。近年來，現代工業社會日益發達的同時，進入土壤中的污染物亦日益增多。而且，土壤和地下水相互作用，相互影響。土壤一旦受到污染，會直接影響農作物，污染物還會對地表水和地下水形成二次污染，并通過飲用水或土壤-植物系統，經由食物鏈進入人體，直接危及人體健康，對社會、經濟發展和生態環境有著無法估量的影響。因此，土壤及地下水的污染問題受到了越來越多的關注。
[0004]異位修復需要挖掘土壤，使得工程設施較多、費用較高，且易破壞土壤的結構性質，一般只適用于污染區受污面積較小時或實驗室模擬實驗中。而原位修復不需挖掘和輸送土壤，可節約處理成本，操作簡單，對環境的破壞較小。
[0005]針對土壤和地下水污染的現狀，人們已經對原位修復開發了多種修復技術，包括生物修復、植物修復和化學修復等。生物修復法中的微生物，在土壤中的迀移性差，易受污染物的毒性效應的抑制，且運行周期緩慢，易對修復環境帶來次生污染;植物修復中超積累植物對污染物的吸收和積累極為緩慢，修復往往需要幾個生長季節，運行周期較生物修復還要緩慢。
【發明內容】
[0006]為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種具有所需周期短、見效快、成本低和處理效果好的原位氧化藥劑及利用該原位氧化藥劑進行污染土壤原位氧化修復的方法。
[0007]為達到上述目的，本發明是通過以下的技術方案來實現的。
[0008]一種原位氧化藥劑，包括如下組分以及配比為:過硫酸鈉、氧化鈣、含鐵化合物、表面活性劑和助溶劑的重量比為60?70:20?30:10?15:5?10:1?5。
[0009]表面活性劑活化過硫酸鈉在酸性和堿性條件下都能產生還原性物質和親核物質。所述表面活性劑是陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑和陽離子表面活性劑中的任意一種。陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑和陽離子表面活性劑分別是LankrOpO14500、polyethylene glycol 400和Ethoduomeen T/25。陽離子表面活性劑活化過硫酸鈉產生了較多的.0Η、還原性物質和親核物質，具有較強的活化潛能。研究為過硫酸鈉新型活化方法提供了科學依據。表面活性劑活化過硫酸鈉技術不受土壤P H的限制，效果較好，優先進行選用。
[0010]為了能在中性條件下保持鐵離子的濃度，加入螯合劑或絡合劑可維持金屬離子溶解度，提高反應效率，所述助溶劑為無機酸(無機酸包括草酸、檸檬酸)，EDTA(乙二胺四乙酸、NTA(氮基三乙酸)、三聚磷酸鈉(鈉三聚磷酸酯)、HEDPA (羥基乙叉二膦酸)等，其中以檸檬酸的效果最好，選取其中任意一種都可以。
[0011]利用上述原位氧化藥劑進行污染土壤原位氧化修復方法，包括以下步驟:
(1)在土壤污染區域進行劃分；
(2)在劃分好的土壤污染區域進行布點、鉆眼，然后進行藥劑注射井、監測井的構建；
(3)按照配比進行配制原位氧化藥劑;備用；
(4)將步驟(3)得到的原位氧化藥劑通過注入到注射井內后從而進入地下污染區域中，反應I?7d，即可去除土壤中的污染物。
[0012]由于添加的藥劑會有影響半徑，步驟(I)中的區域劃分為(10m*10m)?(20m*20m)規模的方形區域。
[0013]步驟(2)中的藥劑注射井在每個方形區域的中間，3?4個區域公用一個監測井。
[0014]監測井深度范圍在5?10m，藥劑注射井內設有石英砂填料與水泥質過硫酸鹽緩釋材料。
[0015]所述石英砂填料與水泥質過硫酸鹽緩釋材料中，過硫酸鉀:水泥:砂:水的質量比為1:2:1?4:1。在工程應用方面進行考慮，不同污染區域具有不同的污染特征，往往對氧化劑的量及其釋放速率具有不同的要求。因此，填充具有差異性的過硫酸鹽緩釋材料具有實際應用價值。
[0016]有益效果:與現有技術相比，本發明的優點在于:
1)過硫酸鹽因其具有較好的穩定性、水溶性、強氧化性、反應產物的友好性等可以彌補其它氧化劑的不足；
2)氧化劑可以充分地與污染物接觸.過硫酸鹽經活化后還能夠產生.0H，使得其甚至能夠氧化處理較難降解的物質可；
3)該方法反應效率高、易于推廣、成本低、使用安全，且在修復過程中沒有二次污染的產生，在修復有機類污染土壤領域具有巨大的應用價值。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明的工藝流程圖；
圖2為注射井結構圖；
圖3是本發明中修復區域布局圖；
圖4為I，2_二氯乙烷濃度隨時間變化趨勢圖；
圖5為氯仿污染物濃度隨時間變化趨勢圖。
【具體實施方式】
[0018]下面通過具體實施例來進一步闡述本發明。
[0019]本發明中所采用的表面活性劑包括陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑和陽離子表面活性劑。其中陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑和陽離子表面活性劑分別是Lankropol4500【購買自阿克蘇諾貝爾化學品(博興)有限公司】、polyethylene glycol 400【購買自梯希愛(上海)化成工業發展有限公司，聚乙烯二醇分子量在400左右】和Ethoduomeen T/25【購買自深圳市新志和化工原料有限公司)二異丙醚】。
[0020]實施例1:一種原位氧化藥劑，包括如下組分以及配比為:過硫酸鈉、氧化鈣、含鐵化合物、表面活性劑和助溶劑的重量比為65:25:12:8: 3。
[0021]其中，含鐵化合物是指硫酸亞鐵;表面活性劑是陰離子表面活性劑;助溶劑是檸檬酸。
[0022]實施例2:—種原位氧化藥劑，包括如下組分以及配比為:過硫酸鈉、氧化鈣、含鐵化合物、表面活性劑和助溶劑的重量比為60:20:10:5:1。
[0023]其中，含鐵化合物是氯化亞鐵與硫酸亞鐵的混合物按照I: 5的重量比混合。表面活性劑是非離子表面活性劑。助溶劑是草酸、檸檬酸，EDTA、NTA、三聚磷酸鈉、HEDPA中任意一種。
[0024]實施例3:—種原位氧化藥劑，包括如下組分以及配比為:過硫酸鈉、氧化鈣、含鐵化合物、表面活性劑和助溶劑的重量比為70: 30: 15: 10:5o
[0025]其中，含鐵化合物主要是氯化亞鐵與硫酸亞鐵的混合物按照1:3的重量比混合。
[0026]表面活性劑是陽離子表面活性劑。
[0027]助溶劑是草酸、檸檬酸，EDTA、NTA、三聚磷酸鈉、HEDPA中任意一種。
[0028]實施例4:與實施例1基本相同，所不同的是:含鐵化合物主要是氯化亞鐵與硫酸亞鐵的混合物按照1:10的重量比混合。
[0029]實施例5: 一種污染土壤原位氧化修復方法，包括以下步驟:如圖1至圖3所示，
(1)在土壤污染區域進行劃分;劃分為10m*10m規模的方形區域；
(2)在劃分好的土壤污染區域進行布點、鉆眼，一般在劃分的區域中間進行鉆眼，然后進行藥劑注射井、監測井的構建；圖3中，藥劑I是過硫酸鈉和氧化鈣;藥劑2是含鐵化合物；藥劑3是表面活性劑和助溶劑；
監測井深度范圍在5?10m，藥劑注射井內設有石英砂填料與水泥質過硫酸鹽緩釋材料。所述石英砂填料與水泥質過硫酸鹽緩釋材料中，過硫酸鉀:水泥:砂:水的質量比為I: 2:1:1。
[0030](3)按照實施例1中的配比進行配制原位氧化藥劑;備用；
(4)將步驟(3)得到的原位氧化藥劑通過注入到注射井內后，從而進入地下污染區域中，反應7d，即可去除土壤中的污染物。注藥管上有注射閥、流量計與壓力栗。
[0031]將上述方法對江蘇某化工污染場地進行土壤修復，具體操作如下:
江蘇某化工污染場地的現狀:土壤與地下水層中主要污染物為多環芳烴、氯仿。中試區位于污染區域內，尺寸為10m*10m，中試修復的目標含水層位于地下4?8m。含水層土質為砂土為主，少部分為粘土，容積密度為2100kg/m3。該層地下水流向為自東南向西北，水力梯度4%0，地下水流速為0.08m/d。
[0032]進行修復主要分為三個階段，第一階段，在污染區域建造三口地下水監測井，監控修復前后地下水中污染物濃度的變化;注射井在按照大小劃分好的每個區域中間部分，監測井一般在要考慮場地的水文地質條件在水文地質參數在水平方向有明顯較高異質性和異相性，污染源下方為透水性高的礫石層時，場地水利梯度較高、流速較快、地下水流向變化較大時，都需要縮小監測井的間距。
[0033]第二階段，按照實施例1的原位氧化藥劑的組分配比進行配制，然后將配制好的氧化藥劑高壓注入至鉆好的藥劑注射井內，進行藥劑的注射作業，將壓力激活鉆頭鉆到預定深度，開啟注漿栗進行作業，注漿栗壓力在12.5MPa，藥劑流量在16.8L/min。每個藥劑注射井在6?8m深度進行注漿作業。藥劑注射開始與2014年12月10日，完成于2014年12月18日；
第三階段為采樣監測分析階段，藥劑注射工作完成后，每月采集修復區域內的監測井中采集地下水樣品，分析其中污染物含量及相應理化參數的變化。主要是1，2_二氯乙烷、氯仿特征污染物的濃度與地下水理化性質的監測。在地下水采樣前需要進行洗井作業，使所采水樣具有充分代表性。使用貝勒管手動洗井，并采集地下水樣品。根據采樣的監測數據，制成了污染物濃度變化趨勢表，如圖4和圖5所示。
[0034]修復工程結束時，場地中兩種污染物濃度分別為0.41mg/L、0.36mg/L，這與未進行修復之前的4253mg/L、3280mg/L對比可得，污染物去除率分別為99.99%、99.98%。
[0035]實施例6:與實施例5基本相同，所不同的是，一種污染土壤原位氧化修復方法，包括以下步驟:
(1)在土壤污染區域進行劃分;劃分為20m*20m規模的方形區域；
(2)在劃分好的土壤污染區域進行布點、鉆眼，然后進行藥劑注射井、監測井的構建;藥劑注射井在每個方形區域的中間，3?4個區域公用一個監測井。監測井深度范圍在5?10m，藥劑注射井內設有石英砂填料與水泥質過硫酸鹽緩釋材料。所述石英砂填料與水泥質過硫酸鹽緩釋材料中，過硫酸鉀:水泥:砂:水的質量比為I:2: 4:1。
[0036](3)按照實施例2中的配比進行配制原位氧化藥劑;備用；
(4)將步驟(3)得到的原位氧化藥劑通過注入到注射井內后，從而進入地下污染區域中，反應5d，即可去除土壤中的污染物。注藥管上有注射閥、流量計與壓力栗。
[0037]實施例7:與實施例5基本相同，所不同的是:步驟(4)中的進行反應I天。
[0038]本發明按照上述實施例進行了說明，應當理解，上述實施例不以任何形式限定本發明，凡采用等同替換或等效變換方式所獲得的技術方案，均落在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種原位氧化藥劑，其特征在于，包括如下組分以及配比為:過硫酸鈉、氧化鈣、含鐵化合物、表面活性劑和助溶劑的重量比為60?70:20?30:10?15:5?10:1?5。2.根據權利要求1所述的一種原位氧化藥劑，其特征在于，所述含鐵化合物是硫酸亞鐵，或者是氯化亞鐵與硫酸亞鐵的混合物按照1:3?10的重量比混合。3.根據權利要求1所述的一種原位氧化藥劑，其特征在于，所述表面活性劑是陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑和陽離子表面活性劑中的任意一種。4.根據權利要求1所述的一種原位氧化藥劑，其特征在于，所述助溶劑是無機酸，EDTA、氮基三乙酸、鈉三聚磷酸酯、羥基乙叉二膦酸中的任一種。5.利用權利要求1所述的原位氧化藥劑進行污染土壤原位氧化修復方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)在土壤污染區域進行劃分； (2)在劃分好的土壤污染區域進行布點、鉆眼，然后進行藥劑注射井、監測井的構建； (3)按照配比進行配制原位氧化藥劑;備用； (4)將步驟(3)得到的原位氧化藥劑通過注入到注射井內后從而進入地下污染區域中，反應l-7d，即可去除土壤中的污染物。6.根據權利要求5所述的污染土壤原位氧化修復方法，其特征在于，所述步驟(I)中的區域劃分為(10m*l Om)?(20m*20m)規模的方形區域。7.根據權利要求5所述的一種污染土壤原位氧化修復方法，其特征在于，所述步驟(2)中的藥劑注射井在每個方形區域的中間，3?4個區域公用一個監測井。8.根據權利要求5所述的一種污染土壤原位氧化修復方法，其特征在于，監測井深度范圍在5?I Om，藥劑注射井內設有石英砂填料與水泥質過硫酸鹽緩釋材料。9.根據權利要求8所述的污染土壤原位氧化修復方法，其特征在于，所述石英砂填料與水泥質過硫酸鹽緩釋材料中，過硫酸鉀:水泥:砂:水的質量比為1:2:1?4:1。10.根據權利要求5所述的污染土壤原位氧化修復方法，其特征在于，所述步驟(4)中，原位氧化藥劑通過注藥管注入注射井內，且注藥管上有注射閥、流量計與壓力栗。
【文檔編號】B09C1/08GK105860982SQ201610338332
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月19日
【發明人】楊生哲, 裴啟東, 朱文浩, 王偉, 孟藤藤, 蔡亞菱, 周雨, 徐瑤
【申請人】江蘇天晟環境科技有限公司