[发明专利]用于土壤和地下水修复的就地pH调节

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及污染的地下物质的修复。更具体地说，本发明涉及通过应用碱性固态物质的悬浮液修复地下物质的方法。更具体地说，本发明涉及把地下物质的pH调节到增强修复的值的方法。

2.相关技术的描述

有许多用来修复污染的地下物质的技术。净化机制可以是物理的、化学的或生物的。通常的物理修复方法包括污染土壤的挖掘和处理，以及污染地下水的泵送与处理。

就地处理污染的地下物质往往是较廉价的方法，因为它不需要机械移动所述污染物。常见的就地处理方法包括需氧和厌氧的生物修复，化学氧化和还原，土壤蒸气提取，充气和就地稳定-固定。就算不是全部，大部分就地处理方法对所述处理方法具有最适pH。许多生物修复方法要求pH在6和8个标准单位(SU)之间以适合所需微生物的最适生长和污染物的生物修复。化学氧化、还原和固定化方法也将具有一个最适pH。如果该pH太低，反应速率可能被降低或者目标化学物质的溶解度可能太高或太低。下面更具体地讨论已经用于各种污染物的不同的修复技术。

应注意，本文在讨论相关技术时，常涉及含义有点模糊的注释。为清楚起见，可参考本“发明背景”的结尾处列出的参考文献部分，其中完整地标记了讨论的文献资料和其它有关文献。

微生物生长的最适pH取决于具体的微生物及其呼吸途径。需氧微生物通常耐更宽的pH范围，而许多厌氧微生物对pH很敏感，因而仅在窄的pH范围内起有效作用。脱氮和产甲烷的生物降解速率通常在pH在7和8SU之间最适宜，而且在低于6SU的pH下可能快速下降(van den Berg，1974；US EPA，1975)。大部分供应水的含水层的pH在6.0和8.5SU之间，不过具有更低pH的水并非罕见的(Hem，1999)。

尽管微生物种群能耐宽范围的pH，但是接近中性的pH(6至8SU)最有利于健康的生长和繁殖以及厌氧脱氯所需的多样微生物群。低pH条件(＜5SU)有害于硫酸盐还原菌、产甲烷菌和脱氯细菌。Dehalococcoides Ethogenes是唯一已知的能完全将全氯乙烯(PCE)和三氯乙烯脱氯为无毒的终产物乙烯的细菌。然而，DehalococcoidesE.似乎对pH非常敏感。Young和Gossett(1997)发现在一系列采用已知包含Dehalococcoides的富集培养基的实验中PCE在pH 6SU下的脱氯速率是在pH 7SU下的四分之一。

可通过增大所述含水层的pH来就地固定各种重金属。钡(Ba)、镉(Cd)、铬(Cr)、铅(Pb)和汞(Hg)在碱性条件下溶解性降低(Dragun，1988)，因此这些金属可通过调节pH就地沉淀。包括砷的其它污染物可通过调节pH提高铁(Fe)或锰(Mn)的沉淀来处理。另外，可通过调节pH以增强对矿物质表面的吸附而强化重金属的去除，所述矿物质包括铁、镁、铝、硅的氧化物及其相应的水合物，无水氢氧化物和羟氧化物形式(Bethke，美国专利No.7141173，Nov，2006)。

可采用pH与氧化还原调节的组合来进一步减少重金属。Deutsch等(2002)描述了通过添加氧化剂和碱性物质引起增强铁和砷的去除。Miller等(2006)证实添加溶解的氢氧化钠可用来增大酸性地下水的pH(pH 3至4SU)，降低溶解的镉、铜(Cu)、铅、镁、镍(Ni)和锌(Zn)的含量。然而，多硫化钙(CPS)与氢氧化钠(NaOH)的结合应用在处理严重的情况时是最有效的。