CN110697968B - 一种去除土壤和地下水中污染的脉冲电流和可渗透反应墙协同处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于土壤及其地下水的污染处理技术领域。涉及一种去除土壤和地下水中污染的脉冲电流和可渗透反应墙协同处理方法，包括脉冲电流污染物去除技术，可渗透反应墙污染物去除技术。利用脉冲发生装置将脉冲电流引入污染区域，通过正负极的变化达到污染物和土壤颗粒分离的目的，并使污染物在土壤和地下水介质中迁移。在脉冲电流的电极之间安置连续或非连续的可渗透反应墙，在其中根据污染种类填充反应介质，与迁移过程中的污染物发生反应，使污染物得以阻截、固定或者降解。本发明依靠脉冲电流可以加强污染物在土壤和地下水中的流动性，大大提高了污染物和可渗透反应墙之间的反应效率。

Description

一种去除土壤和地下水中污染的脉冲电流和可渗透反应墙协同处理方法

技术领域

本发明属于土壤和地下水污染修复控制及环境保护工程技术领域，涉及脉冲电流和可渗透反应墙两种技术协同处理污染物的方法。

背景技术

土壤环境总体污染类型主要为有机和无机污染，复合污染比重较小。土壤污染给城市发展带来很大的环境风险，污染物靠自然去除需要很长的时间，导致土地不能被开发，国家也已经投入了大量人力物资对污染土壤进行修复。

地下水状况主要污染物为溶解性总固体，硫酸盐、氟化物、氯化物等，并且存在重金属超标的现象。

可渗透反应墙技术是一种达到环境污染治理目标而将特定反应介质安装在污染场地中的污染处理***。可渗透反应墙安装在污染物的迁移路径中，形成阻断的效果。污染物在通过可渗透反应器墙的时候和内部的反应介质产生反应，将污染物转化为对环境无污染的物质。大量研究和工程案例证明，可渗透反应器墙能够有效去除重金属和有机物。去除的污染物种类和去除的效果主要取决于可渗透反应墙中所设置的反应物。可渗透反应墙技术多用于水污染和地下水污染的污染去除中。土壤中的污染物因为水平迁移能力差的关系，影响了可渗透反应墙在土壤污染物去除领域的实际应用和推广。

电化学修复技术是一种同时适用于土壤和地下水的修复技术。通过在电极周围产生氧化效应，达到治理污染的目的。该技术目前多用于和其他技术联用，达到降低成本或者提高修复效果的目的，其本身修复效果有限。因为传统电化学修复技术无法对整个污染场地产生氧化效应，同时长时间同一极性的电极容易造成电极周边土壤呈现过酸性或碱性。

发明内容

本发明所有要解决的问题就是就是针对上述现有技术的不足，提供一个成本低适用范围广的的脉冲电流和可渗透反应墙协同处理方法。

为了实现解决现有技术缺陷的目标，本发明采用的方案为：

脉冲发生器可以使用成熟的双脉冲电源产品，本发明方法中使用的双脉冲电源为深圳实诚牌双脉冲电源(GKPD数控型)。

用脉冲发生器产生脉冲电流，输出电流电压为6-20V，脉冲电的正负极转换周期为100ms。

使用的电极为直径至少10mm的螺纹钢，埋入污染场地后与脉冲发生器相连接，将脉冲电流导入污染场地内。

在正负电极之间设置一种连续可渗透反应墙。反应墙分为5层，结构依次为石英砂层，细砂层，反应层，细砂层，石英砂层。反应层中反应介质由污染场地的污染物决定。

可渗透反应墙中每层之间设置网状格栅进行分隔。

石英砂层和细砂层厚度设置为5-10cm，其中石英砂粒径为0.5-1.0mm,细砂粒径为小于0.25mm，反应层厚度不小于50cm。

反应层顶部设置开口，用于更换反应物质。

本发明的创新和有益效果是：

将脉冲电流和可渗透反应器墙共同作用于污染场地，达到修复效果。

本发明使用脉冲发生器产生脉冲电流，通过螺旋钢电极将脉冲电导入进污染场地。

螺纹钢电极相比于其他电极，和土壤接触的表面积更大并且和土壤接触更牢固。

脉冲发生器所产生导入的脉冲电流，电压为6-20V，属于安全施工电压。脉冲电流的正负极以100ms的周期进行变换，避免了电极长时间下处于同一极性，从而造成电极附近土壤过度酸碱化。

利用脉冲发生器所产生的脉冲电流，达到地下水和离子的移动与混合效果。通过对水分的来回运动将污染物与土壤颗粒进行分离，同时达到污染物在电极之间水平来回移动的迁移效果，以满足在土壤中使用可渗透反应墙的条件。在地下水环境中增大迁移速率，提高可渗透反应墙的修复效果，缩短修复时间。

附图说明

图1为本发明一种去除土壤和地下水中污染的脉冲电流和可渗透反应墙协同处理方法的安装结构示意图。

图2，为本发明中可渗透反应墙结构图。

具体实施方式

参见图1，直径不小于10mm的螺纹钢电极1埋入受污染的污染土壤和地下水中。将螺纹钢电极1和脉冲发生器6相连接。可渗透反应墙设置在螺纹钢电极1的中间。可渗透反应墙由厚度5-10cm的石英砂层2，细砂层3和厚度不小于50cm的反应层4组成。在脉冲电流的作用下，土壤和地下水中的污染物以迁移途径5的方式在两根螺纹钢电极1之间水平移动。污染物通过可渗透反应墙时于反应层4中设置的反应物产生反应，转化为自然环境可接受的无污染物。

参见图2，为本发明中可渗透反应墙结构图，可渗透反应墙由石英砂层2，细砂层3和反应层4共同组成，每一层由网状格栅1进行分隔。石英砂层2，细砂层3的厚度为5-10cm，其中石英砂粒径为0.5-1.0mm,细砂粒径为小于0.25mm。反应层4厚度不小于50cm。

本实施案例中，参见图1，一种去除土壤和地下水中污染的脉冲电流和可渗透反应墙协同处理方法，用到电流导入装置，电流导入装置由电源6，两个电极 1组成。电极1采用螺纹钢筋，电源6采用脉冲发生器，产生脉冲电流。

参见图1，在可渗透反应墙的反应层4中一1：1比例添加零价铁和石英砂，电源装置6发生6-20V的脉冲电流，电流进入电极1。克渗透反应墙和电极之间添加受铬元素污染的土壤5。电源装置6确保污染土壤5中的电压梯度为2-4V/m。脉冲电流正负极的切换以100ms为一个周期，两根电极1的正负极以100ms周期进行变换。污图中的污染物在两根电极1中来回迁移，反复穿过反应层4，达到将重金属铬从土壤中去除的目的。

在本案例中，参加图1，一种去除土壤和地下水中污染的脉冲电流和可渗透反应墙协同处理方法的具有以下的步骤：

制备带铬污染的污染土壤，其中铬污染浓度为50mg/kg。

将2根电极1埋入污染土壤5中，电极1为螺纹钢筋，埋入深度至土壤底部，脉冲电源发生器和电极1相连，在两个电极1之间***可渗透反应墙，可渗透反应墙由厚度5-10cm的石英砂层2，细砂层3和厚度不小于50cm的反应层4组成，可渗透反应器墙中的反应层4中添加1：1比例的零价铁和石英砂。脉冲电流6发生脉冲电流，将污染土壤5中的电压梯度维持在2-4V/m，通电时间为7 天。

本案例实验结果：

修复过后的土壤中铬浓度为15mg/kg,去除率为70％，达到了优秀的污染物去除效果。

本实施案例中的一种去除土壤和地下水中污染的脉冲电流和可渗透反应墙协同处理方法展现出了修复周期短，成本低，施工安全的优点，且不易造成二次污染。

本实施案例中的特点在于

脉冲发生器以100ms为周期切换电极1的正负极，避免了长时间通电后电极周围出现的极化现象，同时将污染物在两个电极限1中来回迁移，反复穿过可渗透反应墙中的反应层4，提高污染物去除效果。

Claims (3)

1.一种去除土壤和地下水中污染的脉冲电流和可渗透反应墙协同处理方法，其特征在于，

脉冲电流用于将污染物和土壤颗粒分离，并增强污染物的流动性；

污染物在和土壤分离后，在脉冲电流的作用下，在正负两极间移动；污染物在流动过程中经过连续式可渗透反应墙；通过反应材料的吸附、沉淀、化学沉降或生物降解的方式去除土壤和地下水中的污染物；

脉冲电流的安装步骤包括：

(1)脉冲电极以直径不小于10mm的螺纹钢钢筋作为电极；

(2)脉冲电极的埋入的方式安装在污染土壤和地下水介质中；电极长度等于污染深度；

(3)每根电极间隔控制为3-5米；

(4)同极之间的电极用横截面不小于20mm²的电缆依次连接，并和脉冲发生装置连接。

2.根据权利要求1所述的一种去除土壤和地下水中污染的脉冲电流和可渗透反应墙协同处理方法，其特征在于，脉冲电流的处理步骤包括：

(1)在污染场地内安装具有PFC功能开关电源，用于直流电和交流电的转换；

(2)在污染场地内安装脉冲发生器，用于向电极输出脉冲电流，在污染场地里产生脉冲电流的电场；

(3)脉冲电流正负极切换以100ms为一个周期；

(4)脉冲发生器产生的脉冲电流电压控制为6-20V；

(5)电极间距3米，电极间电压控制为2-4V/m。

3.根据权利要求1所述的一种去除土壤和地下水中污染的脉冲电流和可渗透反应墙协同处理方法，其特征在于，可渗透反应墙处理步骤包括：

(1)采用连续式反应器墙结构， 与电极平行埋入污染介质，确保垂直于污染物迁移途径；

(2)可渗透反应墙采用5层设计，以污染物迁移方向依次为石英砂层、细砂层、反应层、细砂层、石英砂层；

(3)石英砂层和细砂层厚度设置为5-10cm，反应层厚度不小于50cm；

(4)反应层顶部设置开口，用于更换反应物质；

(5)可渗透反应墙每层之间都用网状格栅进行分离；

(6)反应层中设置清除对应污染物的反应介质，用于去除地下水和土壤中的污染物。

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