CN101428868A

CN101428868A - 一种垃圾填埋场地下水污染修复剂及修复方法

Info

Publication number: CN101428868A
Application number: CNA2007101652996A
Authority: CN
Inventors: 丁爱中; 郑蕾; 李宗良
Original assignee: Beijing Normal University
Current assignee: Beijing Normal University
Priority date: 2007-11-05
Filing date: 2007-11-05
Publication date: 2009-05-13

Abstract

本发明涉及一种垃圾填埋场地下水污染修复剂及修复垃圾填埋场地下水污染的方法，它解决了目前垃圾填埋场地下水修复方法存在成本高、操作复杂的问题。垃圾填埋场地下水污染修复剂由活性炭、沸石、陶粒和零价铁粉组成，其含量分别为15－20％、20－40％、20－25％和20－40％，用具有污水渗透功能的材料设置成空心墙，墙体内填埋本发明中修复剂，再将墙体垂直装置目标污染地，修复地下水。对COD_Cr和NH⁺ ₄－N去除率分别达75％～80％和80－98％，效果良好。垃圾填埋场地下水污染修复剂治理垃圾填埋场地下水污染，可以取得较好的效果，本发明具有成本低，操作简单，修复周期短，活性强，适用范围广的优点。

Description

一种垃圾填埋场地下水污染修复剂及修复方法

技术领域

本发明涉及一种垃圾填埋场地下水污染修复剂及修复圾填埋场地下水污染的方法，属于环境保护中地下水污染治理领域。

背景技术

随着经济发展和人们生活水平的提高，城市人口急剧增加，城市数量和规模不断增长，城市垃圾量逐年增加，许多城市已形成了“垃圾包围城市”的严重局面。目前垃圾填埋法是国内外广泛使用的处理和处置城市垃圾的方法。我国的城市垃圾处理多为露天堆积或简易填埋，这种长期不加防护措施的不合理处置，造成垃圾渗滤液对地下水的严重污染。目前我国许多良好水源由于垃圾渗滤液的入渗无法再继续饮用，这对人体健康产生严重风险，对原本水资源就匮乏的我国造成了极大的威胁。

地下水污染已经成为当今世界的一个突出的环境问题。垃圾渗滤液的污染地下水问题已经成为国际上关注的热点环境问题之一。我国超过40％的河川和50％的城市地下水受到污染^[1]。保护地下水资源和治理被污染的地下水已刻不容缓。地下水的污染具有隐蔽性及难以逆转的特点，一旦被污染，就很难治理。在经济发达的西方国家，通常采用抽出—处理法(pump-and-treat)、生物修复等方法对污染地下水进行治理，但这些方法具有建造、运行、管理成本高，运行周期长，耗能大等缺点，不能得到广泛的应用。因此近几年来各国的专家学者都在研究开发更加经济有效的处理方法来代替这些传统的方法，同时也取得了一些可喜的成果，其中在含水层中安装PRB是最具有发展潜力的一种方法^[2]。传统的PRB多以零价铁为主要反应介质修复氯代烃和重金属污染地下水，在欧美国家广泛应用于控制和清除场地污染，使用的填充介质多种多样。然而，在我国这项技术刚刚起步。

结合国内垃圾填埋的现状，在没有渗滤液回收和处理设施的填埋场周围建立PRB来修复被渗滤液污染的地下水具有可行性。选择有效的介质和配比是应用PRB技术处理渗滤液污染地下水的关键。本次研究通过试验分析PRB工艺对渗滤液污染的地下水处理的适用性以及各种填充介质去除渗滤液污染的效果，为进行垃圾渗滤液污染控制和治理提供理论依据和参考。这在垃圾填埋场渗滤液处理过程有较高的应用价值，对于解决垃圾渗滤液对地下水的二次污染问题、有效保护我们的生存环境具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前垃圾填埋场地下水污染修复方法存在成本高、易造成二次污染和操作复杂的问题，而提供一种以活性炭、沸石、陶粒和零价铁粉为原料的垃圾填埋场地下水污染反应修复剂修复垃圾填埋场污染地下水的方法。本发明以活性炭、沸石、陶粒和零价铁粉为原料的垃圾填埋场地下水污染修复剂由活性炭、沸石、陶粒和零价铁粉组成；其中活性炭占总重量的16～19％、沸石占总重量的25～35％、陶粒占总重量的21～24％、零价铁粉占总重量的25～35％。

本发明所用原料性质如下：活性炭的粒径为0.45mm～0.9mm，沸石粒径0.15mm～0.45mm，陶粒粉粒径小于0.15mm，零价铁粉的粒径为0.15mm，其物理化学性质见下表。

表1 活性炭理化指标

表2 实验用沸石的化学成分

表3 实验用沸石的理化指标

表4 陶粒的化学性质

表5 陶粒的理化指标

本发明得到的重金属污染土壤修复剂是固体。

本发明优势：渗透反应屏障本质是一个填充有活性反应介质的被动反应区，墙体中含可去除污染物的物质，渗透反应屏障一般安装在地下含水层中，垂直于地下水流的方向，当地下水流在水力梯度的作用下通过渗透反应屏障时其中反应介质通过化学或生物反应将污染物转化或者截流，该方法具有安装施工方便、造价低廉、修复效果较好，不破坏生态环境的优点，是地下水修复技术的发展方向。欧美一些发达国家已对其进行了大量试验及工程技术研究，我国对这种技术的研究起步较晚，目前仍处于试验摸索阶段，现场应用还是空白，对该方法的实验研究也仅侧重于有机氯化物的处理，对垃圾填埋场富NH⁺ ₄-N污染地下水处理较少，渗透反应屏障应用中，反应介质成本和效能是核心问题，

由于目标污染物性质和污染程度不同，进行原位处理时所需机制和反材料也有所不同。反应材料可分为与污染物发生化学反应，从而分解污染物使其转化为对人体和环境无害或危害较轻的组分；另一类则是通过将污染物从溶液中转移到固体颗粒表面，主要是通过吸附作用。为了降低费用，反应材料应在反应中不易溶解或消耗。总之，反应材料应满足以下条件：对目标污染物有选择反应性；生态友好，无毒害作用；抗生物降解、寿命长；易得、成本低廉，本发明选用活性炭、沸石、陶粒和零价铁粉，通过适宜配比将吸附作用和化学反应合理结合，使其在合理成本前提下达到良好处理效果和较大应用范围，提高其应用灵活性。

本方法的本发明与其它垃圾填埋场地下水污染修复方法相比具有如下特点和优势：1)原料易得，配置程序简单，易操作；2)综合过滤、吸附和化学反应，处理效果良好；3)与渗透反应屏障原位修复相结合，操作简单，成本低廉；4)根据不同污染特征，可通过调整介质配比提高处理效果，适用范围广。

本发明的新型介质渗透屏障处理垃圾填埋场地下水污染使用方便，且治理费用低、修复周期短、无二次污染，前景广阔。

本发明具有成本低，无二次污染，操作简单，修复周期短，活性强，适用范围广的优点，简化垃圾填埋场地下水污染修复程序，降低修复成本，提高水质质量。

附图说明

附图1本发明实施方式示意图

附图2反应器A与D的CODCr去除率变化曲线

附图3反应器A与D的氨氮去除率变化曲线

具体实施方式

本实施方式中垃圾填埋场地下水污染修复剂以活性炭、沸石、陶粒和零价铁粉为原料，由活性炭、沸石、陶粒和零价铁粉组成；垃圾填埋场地下水污染修复剂呈粒状，可吸附、还原水中污染物，无毒害作用。

实施方式一：本实施方式中垃圾填埋场地下水污染修复剂中，活性炭占总重量15％、沸石占总重量20％、陶粒占总重量20％、零价铁粉占总重量20％。

实施方式二：本实施方式中垃圾填埋场地下水污染修复剂中，活性炭占总重量的19％、沸石占总重量的35％、陶粒占总重量的24％、零价铁粉占总重量的35％。

实施方式三：本实施方式中垃圾填埋场地下水污染修复剂中，于活性炭占总重量的17.5％、沸石占总重量的30％、陶粒占总重量的22.5％、零价铁粉占总重量的30％。

实施方式四：实施方式一所述的一种垃圾填埋场地下水污染修复剂，其特征在于原料性质如下：活性炭的粒径为0.45mm～0.9mm，沸石粒径0.15mm～0.45mm，陶粒粉粒径小于0.15mm，零价铁粉的粒径为0.15mm。

实施方式五：本实施方式采用原位法，即：勿需抽出受污染地下水，直接在污染点进行修复。

实施方式六：本实施方式的步骤如下：用具有污水渗透功能的材料设置成空心墙，墙内装填权利要求的修复剂，再将墙体垂直装置目标污染地，使受污染水渗透流经墙体，与墙内修复剂反应、去除污染物，示意图如附图1，运行参数如表6。

表6 运行参数说明

本实施方式介质配比和运行参数根据地下水污染情况确定。

为了检测本发明修复剂对垃圾填埋场地下水污染的修复效果，分别在活性炭、沸石、陶粒和零价铁粉质量配比为1：1：1：1(记为A)和1：2：1：1(记为D)时进行试验，实验水质量如表7所示

运行结果如附图2和附图3所示。

表7 实验采用垃圾渗滤液水质

附图2表明，虽然实验初始阶段有小幅波动，但反应器运行后期增加沸石比例的反应器D对COD_Cr的去除效果比较稳定。实验进行9天后反应器D和反应器A的总平均去除效率分别为78.9％和79.6％，但运行稳定后反应器D的去除效果比反应器A略好。沸石对COD_Cr的去除主要是吸附作用。由图1可以看出，整个实验过程中反应器D对COD_Cr的去除效果比反应器A稳定，这是由于沸石的外表面只占总表面的1％，可以认为沸石外表面积对沸石的吸附过程影响不大，其外表面所吸附的有机物发生解吸脱附导致去除率降低以及再吸附去除率回升的幅度都比较小。

如附图3所示，增加沸石比例的反应器D对氨氮的去除效果与反应器A相比明显增强，去除率始终接近100％。这是由于在沸石的硅酸盐架状晶格中，其骨架带有负电荷。晶格中含有平衡骨架负电荷的Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等离子，这些碱和碱土金属离子与沸石骨架结合得并不牢固，极易与周围水溶液中的阳离子发生交换作用，因此沸石对氨氮具有很强的吸附与离子交换功能。

Claims

1、一种垃圾填埋场地下水污染修复剂，其特征在于它由活性炭、沸石、陶粒和零价铁粉组成；其中活性炭占总重量15—20％、沸石占总重量20—40％、陶粒占总重量20—25％、零价铁粉占总重量20—40％。

2、根据权利要求1所述的一种垃圾填埋场地下水污染修复剂，其特征在于活性炭占总重量的16～19％、沸石占总重量的25～35％、陶粒占总重量的21～24％、零价铁粉占总重量的25～35％。

3、根据权利要求1所述的一种垃圾填埋场地下水污染修复剂，其特征在于活性炭占总重量的17.5％、沸石占总重量的30％、陶粒占总重量的22.5％、零价铁粉占总重量的30％。

4、根据权利要求1所述的一种垃圾填埋场地下水污染修复剂，其特征在于原料性质如下：

活性炭的粒径为0.45mm～0.9mm，

沸石粒径0.15mm～0.45mm，

陶粒粉粒径小于0.15mm，

零价铁粉的粒径为0.15mm。

5、利用权利要求1所述的一种垃圾填埋场地下水污染修复剂进行修复的的方法，其特征在于采用原位修复法，即在污染点进行修复。其步骤如下：用具有污水渗透功能的材料设置成空心墙，墙体内填埋上述修复剂，再将墙体垂直装置目标污染地，修复地下水。

6、根据权利要求5所述原位修复方法，其特征在于原位修复墙体内装填上述填埋剂密度为1.4-1.6g/cm³。修复使受污染地下水渗透以95—100cm/d的速度流经墙体，与墙内修复剂反应、去除污染物。