CN107952790A - 污染场地原位修复方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种污染场地原位修复方法以及实现该方法的***，该方法包括：步骤一，向污染场地待修复介质中注入还原剂，使待修复介质中的三价铁至少部分地被还原为二价铁离子；步骤二，向待修复介质中注入氧化药剂，氧化药剂在二价铁离子的活化作用下对待修复介质进行修复。本发明提供的污染场地原位修复方法及***，通过将还原剂注入到地下水中，利用还原作用，将地下水和土壤中富含的三价铁还原为二价铁离子，作为活化剂，随后将氧化药剂注入到地下水中，形成氧化体系，因而可以充分利用地下水和土壤环境富含的铁元素，不用额外添加二价铁离子或有效减少二价铁离子的加入量，避免地下水环境中铁离子浓度升高。

Description

污染场地原位修复方法及***

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种污染场地原位修复方法及***。

背景技术

随着国家“退二进三”政策的推行，大量石油、化工、焦化等企业搬迁转移，形成了大量工业遗留遗弃污染场地，严重威胁着周围居民的身体健康、环境状况以及土地的再利用，土壤和地下水污染污染场地修复迫在眉睫。治理场地污染通常有异位修复和原位修复两种方法。原位修复技术由于对不需要挖掘和输送土壤，施工措施简单，成本较低，对环境的扰动较小，可以同时修复深层污染的土壤和地下水等优势在污染场地修复领域崭露头角，得到了广泛应用。

化学氧化法是较为常见的原位修复技术之一，目前最常用的氧化剂体系有活化过硫酸盐体系和Fenton体系：

活化过硫酸盐体系分为碱活化和二价铁活化，其中碱活化体系的劣势在于修复后地下水会呈碱性，需要长期时间才能恢复为中性；二价铁活化体系则较为缓和，但是由于加入了铁离子，可能导致地下水中铁离子浓度升高；

Fenton体系也是通过二价铁活化双氧水，需要额外添加亚铁离子，同样存在铁离子浓度升高的风险。

土壤及地下水原位化学氧化法修复过程中需要将固体药剂配制成溶液后注射至修复区，目前常见的修复药剂配制及注射方式为人工加药、人工配制修复药剂溶液，使用水泵将药剂注射到指定修复区。这种传统的药剂配制及注射方式在土壤及地下水修复工程应用中存在着一些问题：

(1)人工加药的方式导致药剂配制效率低下，且不容易计量；

(2)药剂配制及药剂注射的参数需要人工调节，自动化程度低、灵活性差，操作复杂；

(3)药剂配制及注射装置均为单一设备，***性差，且移动不便。

(4)由于大部分土壤和地下水修复过程中使用的药剂需要连续供应，上述方式影响修复***的稳定持续运行，而且需要配备更多的人力。

发明内容

本发明实施例涉及一种污染场地原位修复方法及***，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明实施例涉及一种污染场地原位修复方法，包括如下步骤：

步骤一，向污染场地待修复介质中注入还原剂，使待修复介质中的三价铁至少部分地被还原为二价铁离子；

步骤二，向待修复介质中注入氧化药剂，所述氧化药剂在二价铁离子的活化作用下对所述待修复介质进行修复。

作为实施例之一，所述还原剂包括硼氢化钾或硼氢化钠。

作为实施例之一，所述还原剂还包括络合剂。

作为实施例之一，所述氧化药剂包括过硫酸盐或双氧水。

作为实施例之一，注入还原剂之后间隔15～48h再注入氧化药剂。

本发明实施例涉及一种实现如上所述的污染场地原位修复方法的污染场地原位修复***，包括还原剂注入单元和氧化药剂注入单元，所述还原剂注入单元和所述氧化药剂注入单元均包括药剂配制机构和药剂注射机构，所述药剂配制机构与对应的所述药剂注射机构通过药剂输送机构连接。

作为实施例之一，两所述药剂配制机构均包括两个药剂配制罐，两所述药剂配制罐的出水管均与对应的所述药剂输送机构连接，各所述出水管上均设有第一控制阀。

作为实施例之一，各所述药剂配制罐均连接有药剂回流管，各所述药剂回流管旁接于对应的所述药剂输送机构上，每一所述药剂回流管上沿药剂回流方向依次设有第二控制阀和流量调节阀。

作为实施例之一，两所述药剂配制机构均还包括传送机和用于盛装固体药剂的药剂斗，所述传送机包括主传输部、两分支传输部以及用于控制所述主传输部与两所述分支传输部切换导通的切换结构，所述主传输部与对应的所述药剂斗衔接，两所述分支传输部分别延伸至对应的两所述药剂配制罐的固体药剂入口处。

作为实施例之一，所述主传输部与两所述分支传输部均为输料管且连接形成一Y形结构，所述主传输部的轴线与对应的两所述分支主传输部的轴线位于同一基准平面内，所述切换结构包括闸板，所述闸板可转动安装于对应的所述Y形结构的三通交汇口处且转轴轴向垂直于所述基准平面。

本发明实施例至少具有如下有益效果：

本发明提供的污染场地原位修复方法及***，通过将还原剂注入到地下水中，利用还原作用，将地下水和土壤中富含的三价铁还原为二价铁离子，作为活化剂，随后将氧化药剂注入到地下水中，形成氧化体系，因而可以充分利用地下水和土壤环境富含的铁元素，不用额外添加二价铁离子或有效减少二价铁离子的加入量，避免地下水环境中铁离子浓度升高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例一提供的污染场地原位修复方法的步骤示意图；

图2为本发明实施例二提供的污染场地原位修复***的主视结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的污染场地原位修复***的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1，本发明实施例提供一种污染场地原位修复方法，包括如下步骤：

步骤一S101，向污染场地待修复介质中注入还原剂，使待修复介质中的三价铁至少部分地被还原为二价铁离子；

步骤二S102，向待修复介质中注入氧化药剂，所述氧化药剂在二价铁离子的活化作用下对所述待修复介质进行修复。

上述污染场地的待修复介质可以是污染土壤，也可以是地下水，一般是二者的综合体。一般地，地下水中的铁以离子形态(包括二价铁、三价铁)或含铁的胶体存在，土壤中的铁以含铁矿物或其他含铁化合物的形式存在，如磁铁矿、赤铁矿、磁赤铁矿、钛铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。上述的还原剂优选为包括硼氢化钾或硼氢化钠，对三价铁的还原效果较好，尤其是地下水中的三价铁离子；同时，该还原剂不会对待修复介质产生负面影响。上述的氧化药剂优选为包括过硫酸盐或双氧水，其与待修复介质中的被还原的二价铁离子配合，形成相应的活化过硫酸盐体系或Fenton体系，从而实现对污染场地的原位修复目的。当然，当待修复介质中的二价铁离子总量不能充分满足氧化药剂的活化需求时，可以向氧化药剂中加入适量的二价铁离子。

本实施例提供的污染场地原位修复方法，通过将还原剂注入到地下水中，利用还原作用，将地下水和土壤中富含的三价铁还原为二价铁离子，作为活化剂，随后将氧化药剂注入到地下水中，形成氧化体系，因而可以充分利用地下水和土壤环境富含的铁元素，不用额外添加二价铁离子或有效减少二价铁离子的加入量，避免地下水环境中铁离子浓度升高。

进一步优选地，所述还原剂还包括络合剂，添加络合剂可以保证还原剂缓慢释放还原作用，保证还原效果以及后续的氧化修复效果。本实施例中，络合剂优选为选择柠檬酸盐，上述络合作用较佳。

进一步优选地，可以对上述还原剂加热后再注入待修复介质中，以提高还原效果。

进一步优选地，注入还原剂之后间隔15～48h再注入氧化药剂，保证待修复介质中产生充分的还原反应，以达到所需的还原效果，避免还原剂与氧化药剂之间相互反应而影响修复效果以及浪费药剂。其中，可以在修复所需的氧化药剂加入量的基础上，适量地增大氧化药剂的加入量，以避免地下水中富余还原剂而影响氧化修复效果以及后续地下水的使用。

易于理解地，上述还原剂及氧化药剂的加入量需要根据实际情况计算、设计，如污染场地的污染程度、污染物的种类、土壤及地下水的组成特性等等，这是本领域计算人员易于确定的。

进一步优化上述污染场地原位修复方法，一般地，上述还原剂及氧化药剂配制过程中均需要用到水。基于此情况，本实施例中，上述步骤二S102中所采用的氧化药剂的配制过程是：

抽取待修复场地的地下水，向该抽取水中加入硼氢化钾或硼氢化钠，使得该部分抽取水中的三价铁离子被还原为二价铁离子；

将还原后的抽取水加入氧化药剂配制罐中，一方面作为配水使用，另一方面提供氧化药剂所需的活化作用，同时可以处理该部分抽取水中的污染物。

基于上述方法，可将地下水原位处理与异位处理工艺相结合，有效提高地下水的修复效率及效果，同时，可有效节约水资源以及二价铁离子的使用量。由于在原位氧化修复过程中，二价铁离子起活化作用的同时被氧化为三价铁离子，因此，在上述地下水循环流通过程中，可以逐步地修复污染场地的污染土壤及地下水，而且可满足氧化药剂所需的活化作用。

实施例二

如图2和图3，本发明实施例涉及一种实现上述实施例一所提供的污染场地原位修复方法的污染场地原位修复***，该修复***包括还原剂注入单元和氧化药剂注入单元，所述还原剂注入单元和所述氧化药剂注入单元均包括药剂配制机构和药剂注射机构，所述药剂配制机构与对应的所述药剂注射机构通过药剂输送机构连接。通过上述还原剂注入单元和氧化药剂注入单元依次向污染场地中注入还原剂和氧化药剂，实现对污染场地的原位修复目的。

接续上述污染场地原位修复***的结构，如图2和图3，两所述药剂配制机构均包括两个药剂配制罐3，两所述药剂配制罐3的出水管均与对应的所述药剂输送机构连接，各所述出水管上均设有第一控制阀37。通过两药剂配制罐3的切换作业，可以实现每组药剂配制机构的流水化作业，从而有效提高修复效率。

接续上述污染场地原位修复***的结构，如图2和图3，两所述药剂配制机构均还包括传送机2和用于盛装固体药剂的药剂斗1，所述传送机2包括主传输部21、两分支传输部22以及用于控制所述主传输部21与两所述分支传输部22切换导通的切换结构，所述主传输部21与对应的所述药剂斗1衔接，两所述分支传输部22分别延伸至对应的两所述药剂配制罐3的固体药剂入口31处。通过上述的药剂斗1和传送机2向各药剂配制罐3加料，可以实现加料的自动化控制，有效提高药剂配制效率，降低劳动强度。通过上述的切换结构控制两分支传输部22与主传输部21切换导通，实现两个药剂配制罐3药剂配制工作的实时切换。

对于上述的切换结构，可以在两分支传输部22中分别设置切断阀，通过控制两切断阀的开闭即可实现对于的分支传输部22的输料通道的通断。本实施例中，如图3，作为优选的实施方式，所述主传输部21与两所述分支传输部22均为输料管且连接形成一Y形结构，所述主传输部21的轴线与对应的两所述分支主传输部21的轴线位于同一基准平面内，所述切换结构包括闸板23，所述闸板23可转动安装于对应的所述Y形结构的三通交汇口处且转轴轴向垂直于所述基准平面，通过控制该闸板23的转动以使得其切换封闭两分支输料管22的输送路径，该闸板23可通过电机等驱动实现其转动。

根据使用药剂的特性，上述传送机2可选择螺旋输送机、皮带输送机等，螺旋输送机旋转轴叶片的面型根据输送物料的不同特性可选择实体面型、带式面型、叶片面型等型式，能够满足不同特性的修复药剂传输需求，使得药剂配制的种类不受限制。

进一步优选地，所述药剂斗1的出料口11处设置有卸料阀和与所述卸料阀联锁控制的计量单元，该计量单元可以是称重传感器等，带有卸料阀及计量设备的料斗是可由市面购得的，其具体结构此处从略。该药剂斗1可按照设计的给料速度和给料量进行药剂供应，实现了药剂供应的自动化控制。

接续上述污染场地原位修复***的结构，如图2和图3，各所述药剂配制罐3均连接有药剂回流管5，各所述药剂回流管5旁接于对应的所述药剂输送机构上，每一所述药剂回流管5上沿药剂回流方向依次设有第二控制阀51和流量调节阀52。进一步地，上述药剂输送机构包括药剂输送管道4，沿药剂输送方向于所述药剂输送管道4上依次设有输送泵42和流量计43，上述药剂回流管5旁接点均位于对应的所述输送泵42与所述流量计43之间。上述的流量计43优选为是电磁流量计；上述的流量调节阀52优选为是电动调节阀。以上的第二控制阀51、流量调节阀52、输送泵42、流量计43等均与中央控制器电连接，实现药剂注射的自动化控制；需要说明的是，本实施例中涉及的自动化控制方式均是现有技术中常用的自动化控制方法，无需另外编程。流量计43能够将流速转化为电信号传输给中央控制器，当输出流速超过设计流速时，中央控制器指导对应的药剂回流管5上的第二控制阀51开启，流量调节阀52的开度调大，部分的药剂回流，输出流速变小；当输出流速低于设计流速时，可增大输送泵42的功率，或减小流量调节阀52的开度，使得输出流速变大。通过上述结构，可保证输出流速达到设计的流速值，从而实现药剂注射的自动控制。

本实施例中，上述的输送泵42的压力设计参数在0.1～10MPa，上述设计流速在10～1000L/min范围内，可以满足不同的药剂注射需求。输送泵42的过流材质根据修复药剂的腐蚀特性可选择铸铁内衬聚四氟乙烯或304不锈钢等耐腐蚀材料。上述的药剂配制罐3的体积可根据每天修复药剂的使用量进行设计，可在0.5～50m³范围内选择，可选择的材质包括PE材质、不锈钢材质等耐腐蚀材料。

进一步优选地，上述药剂输送管道4上设有管式过滤器41，可防止固体药剂未完全溶解而堵塞输送泵42及药剂输送管道4。该管式过滤器41优选为是布置于输送泵42的远离流量计43的一侧。

接续上述污染场地原位修复***的结构，如图2和图3，上述药剂配制罐3顶部设有固体药剂入口31、液体药剂入口33和注水口34，根据实际药剂配制需要可加入固体药剂或液体药剂。其中，上述固体药剂入口31优选为是与上述的分支传输部22对应衔接。在药剂配制罐3上还设有搅拌器32，通过搅拌器32的搅拌作用制成均匀的药剂溶液；该搅拌器32优选为通过电力驱动，采用变频控制，可调节搅拌叶转速，控制药剂配制效率。在药剂配制罐3内进一步还设有液位计36，液位计36能够将药剂配制罐3内的液位转化为电信号传输给中央控制器，以指导注水口34的控制阀和以及输送泵42的功率，当药剂配制罐3内的液位超过高液位线时，液位计36报警，关闭注水口34的控制阀，停止进水；当药剂配制罐3内的液位低于低液位线时，液位计36报警，关闭输送泵42的电源开关，停止供药，为药剂配制罐3运行的安全稳定性提供了保障。

进一步优选地，如图2，各药剂配制罐3的底部均设有排空管35，各排空管35上均设有截止阀，排空管35用于药剂配制罐3的事故排空和清洗排液。

作为本实施例提供的污染场地原位修复***的优选实施方式，上述药剂配制罐3、药剂斗1、传送机2及药剂注射机构均设置在可移动的平台支架上或集装箱中，也可在各装置的落地部件下部设计轮子等可移动部件，便于运输及移动，从而易于到不同的污染场地现场对污染土壤和地下水实施准原位修复。所有连接部件采用可拆卸形式连接，便于拼装、拆卸、移动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种污染场地原位修复方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，向污染场地待修复介质中注入还原剂，使待修复介质中的三价铁至少部分地被还原为二价铁离子；

步骤二，向待修复介质中注入氧化药剂，所述氧化药剂在二价铁离子的活化作用下对所述待修复介质进行修复。

2.如权利要求1所述的污染场地原位修复方法，其特征在于：所述还原剂包括硼氢化钾或硼氢化钠。

3.如权利要求2所述的污染场地原位修复方法，其特征在于：所述还原剂还包括络合剂。

4.如权利要求1所述的污染场地原位修复方法，其特征在于：所述氧化药剂包括过硫酸盐或双氧水。

5.如权利要求1所述的污染场地原位修复方法，其特征在于：注入还原剂之后间隔15～48h再注入氧化药剂。

6.一种实现如权利要求1至5中任一项所述的污染场地原位修复方法的污染场地原位修复***，其特征在于：包括还原剂注入单元和氧化药剂注入单元，所述还原剂注入单元和所述氧化药剂注入单元均包括药剂配制机构和药剂注射机构，所述药剂配制机构与对应的所述药剂注射机构通过药剂输送机构连接。

7.如权利要求6所述的污染场地原位修复***，其特征在于：两所述药剂配制机构均包括两个药剂配制罐，两所述药剂配制罐的出水管均与对应的所述药剂输送机构连接，各所述出水管上均设有第一控制阀。

8.如权利要求7所述的污染场地原位修复***，其特征在于：各所述药剂配制罐均连接有药剂回流管，各所述药剂回流管旁接于对应的所述药剂输送机构上，每一所述药剂回流管上沿药剂回流方向依次设有第二控制阀和流量调节阀。

9.如权利要求7所述的污染场地原位修复***，其特征在于：两所述药剂配制机构均还包括传送机和用于盛装固体药剂的药剂斗，所述传送机包括主传输部、两分支传输部以及用于控制所述主传输部与两所述分支传输部切换导通的切换结构，所述主传输部与对应的所述药剂斗衔接，两所述分支传输部分别延伸至对应的两所述药剂配制罐的固体药剂入口处。

10.如权利要求9所述的污染场地原位修复***，其特征在于：所述主传输部与两所述分支传输部均为输料管且连接形成一Y形结构，所述主传输部的轴线与对应的两所述分支主传输部的轴线位于同一基准平面内，所述切换结构包括闸板，所述闸板可转动安装于对应的所述Y形结构的三通交汇口处且转轴轴向垂直于所述基准平面。