[发明专利]地下水氧化环境的调控方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地下水氧化环境的调控方法，属于地下水原位修复的范畴。

背景技术

高砷地下水在世界各地广泛用作饮用水，严重危害着数亿人群的身体健康。由于微量砷存在也会对人体产生不利影响，各国饮用水砷安全标准日趋严格。我国现行《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定饮用水砷安全标准为10μg·L^-1，远低于1985年规定的上限值50μg·L^-1。当新的标准建立起来后，开发更加安全、高效的砷去除技术显得尤为重要。

一方面，As(III)的毒性是As(V)的60倍；另一方面，As(III)在水溶液中的存在形态为H₃AsO₃，表现为电中性，远不如As(V)容易固定到含水介质中。那么，无论从降低砷的毒性还是迁移上来讲，采用氧化剂使地下水中的As(III)氧化为As(V)后再行处理是一种更为有效的除砷技术。

传统的原位氧化技术主要将强化学氧化剂用注射井或喷射头直接注入地下以破坏或降解地下水中的有机污染物，可利用的几种典型氧化剂有过氧化氢、Fenton试剂、臭氧和高锰酸钾等。但强化学氧化剂的大量使用容易造成氧化剂的残留以及在氧化过程中产生中间产物，导致地下水二次污染，因此不适合大量使用。而且传统的原位氧化技术处理的对象是挥发性和半挥发性有机污染物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地下水氧化环境的调控方法，该方法可以提高地下水溶解氧的含量，使地下水呈现氧化环境，为降低含砷地下水中砷的毒性和迁移性创造条件。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：地下水氧化环境的调控方法，其特征在于它包括如下步骤：1)直接将氧以不同形态、采用不同方式注入到地下水中，增加地下水溶解氧的含量，使地下水呈现氧化环境；2)检测地下水中砷的含量，根据地下水的用途判定砷的含量是否超标，如若超标，则重新注氧，如此往复(即间歇式注氧)。

氧的注入通过以下三种形态、方式来实现：1、空气注入的实现；2、纯氧气注入的实现；3、液氧注入的实现。

所述将氧以不同形态、采用不同方式注入到地下水中为：氧的形态为空气，注入方式为：空气经空气压缩机压缩后由注氧管导入至注氧井的底部的地下水中，位于注氧井的底部的注氧管的终端安装有一个曝气装置。空气压缩机的工作压力为45L·min^-1(3Bar)左右时，连续注空气15min后，100L的地下水溶解氧值可由2mg·L^-1以下增至8～9mg·L^-1。

所述将氧以不同形态、采用不同方式注入到地下水中为：氧的形态为纯氧气，注入方式为：氧气瓶的纯氧气由注氧管导入至注氧井的底部的地下水中，位于注氧井内的注氧管上安装一个膨胀式封隔器5。纯氧气以1L·min^-1的流速通10min，100L的地下水溶解氧值可由2mg·L^-1以下提高到20mg·L^-1以上。

所述将氧以不同形态、采用不同方式注入到地下水中为：氧的形态为液氧，注入方式为：液氧罐的液氧经液氧泵提升后由注氧管导入至注氧井的底部的地下水中，位于注氧井内的注氧管上安装一个封隔器。液氧以1L·min^-1的流速通10min，100L的地下水溶解氧值可由2mg·L^-1以下提高到20mg·L^-1以上。

本发明的原理是将氧以各种形式注入到地下水中，氧一部分溶解在地下水中成为溶解氧，另一部分未溶解的氧则以气态形式存在于孔隙介质中。含砷地下水一般是还原环境，溶解氧值在2mg·L^-1以下，pH值大约在7.5～8.5的范围内。在这种条件下引入氧源，体系的氧化还原电位瞬时提高，其中的还原性元素Fe(II)和As(III)等会消耗可利用的溶解氧，自身被氧化为Fe(III)和As(V)，Fe(III)形成絮体而吸附As(V)，令其固定在含水介质中。而以气态形式存在的氧则慢慢补充体系中被消耗的溶解氧，如此直至氧被耗尽，待检测水体中砷的含量，根据其用途判定是否超标，如若超标，则重新注氧，如此往复，即间歇式注氧。

本发明的有益效果是：