[发明专利]一种生态安全型天然可渗透反应格栅介质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可渗透反应格栅天然复配反应介质及其制备方法，及其在石油类污染地下水修复中的应用。

背景技术

随着世界范围内石油工业的飞速发展，石油的开采、冶炼、运输和使用过程中的污染和遗漏事故，以及含油废水的排放、污水灌溉、各种石油制品的挥发、不完全燃烧物飘落等引起了一系列石油污染问题。据统计，每年全世界约有80万吨石油进入环境，污染土壤、地下水、河流和海洋，石油类污染已成为当今世界头号公害之一。

调查显示，在我国大部分石油化工区，石油类污染导致的地下水水质恶化问题突出，浅层地下水中石油含量严重偏高，对当地工农业生产和生态健康造成严重危害。例如，河南双河水源地和魏岗水源地，浅层地下水中石油类检出率分别达44％和64.3％；胜利炼油厂区地下水含油量从建厂至今不断增加并呈上升趋势，1997年炼油厂地下水中石油量平均达到了0.1～0.2mg/L，远超过了我国标准所规定的0.05mg/L浓度限值；储油罐、加油站漏油引发的污染事故时有发生。此外，我国城市地下水中，石化产品类污染物也广泛存在，如天津部分加油站附近的大部分地下水样品，总石油烃检出率高达85％，强致癌物多环芳烃的检出率为79％，部分样品中还检出苯、甲苯、二甲苯等毒性物。

地下水中石油类污染因其污染普遍、危害性巨大、去除困难以及治理费用昂贵而备受广泛关注。如何经济、快速、有效地去除地下水中石油类污染物成为各国环境学者研究的热点。自20世纪80年代国外开展地下水污染治理至今，地下水污染修复技术在大量的实践应用中得以不断改进和创新。可渗透反应格栅Permeable Reactive Barrier技术是近年来迅速发展的一种地下水污染原位修复技术，一般的，可渗透反应格栅反应器放在含水层石油类污染水体污染源的下游，一方面反应器起到物理屏障的作用，阻挡污染羽进一步扩大，一方面反应器内的活性介质与石油类污染物起到物理化学作用，使得流出的地下水达到水质标准。为此可渗透反应格栅技术具有能够持续原位处理、处理多种组分、节能经济等优势，具备可持续原位处理多种污染物，处理效果好，对环境扰动小，安装施工方便，成本低等优点，已成为地下水污染原位修复的主要发展方向。

在选取可渗透反应格栅反应介质时一般应考虑以下因素：1.可渗透反应格栅反应介质的选择要充分了解污染场地水文地质特征和污染特征；2.为使反应介质的渗透性能与污染场地的水文地质条件相匹配，介质的粒径要选取合适；3.反应介质的结构和安全特性。在反应介质和污染物反应时，不应发生有害化学反应或产生有毒副产物。4.反应介质在反应中应不易溶解或消耗，且较容易获取。以上因素成为影响可渗透反应格栅修复技术发展和推广的关键因素之一。

目前，国外已有利用可渗透反应格栅技术修复石油类污染地下水的成功工程实例，已报道的可渗透反应格栅反应介质有Fe⁰、活性炭、沸石、褐煤、泥炭土等。其中Fe⁰、活性炭、沸石、褐煤主要针对卤代烃等一些单一物质的去除效果显著，对总烃的研究报道未见，从石油类污染地下水修复的可渗透反应格栅修复过程中采用的反应介质来看，目前已报道的泥炭土价格较为低廉，但是在实际研究应用已报道的是在复配以沙石等一些对石油烃去除效果不显著的介质作为支撑材料填充入可渗透反应格栅反应器内，总体上看去除总烃的效果较好，如Guerin等利用隔水漏斗-导水门Funnel and Gate式可渗透反应格栅系统，以泥炭作为可渗透反应格栅的反应介质，处理受苯、乙苯、二甲苯以及C₆-C₃₆的烷烃污染的地下水，可渗透反应格栅运行10个月后，单环芳烃的去除率为63-96％，对石油烃的平均去除率为72％。Turlough F.Guerin用泥炭做可渗透反应格栅反应介质处理溶剂油污染的地下水，对烷烃和芳烃的平均去除率达72％。目前中国还未有文献报道利用可渗透反应格栅技术原位修复石油类污染地下水的相关实验研究和工程实例，有关可渗透反应格栅反应介质的筛选实验也只是针对垃圾渗滤液、铬和硝酸盐等地下水污染问题。

从国内外的可渗透反应格栅的研究现状来看，对于石油类污染地下水总烃的去除效果有待于进一步的提高，而且研究工作者要寻找更加经济有效的材料，加大修复石油类污染地下水的的可渗透反应格栅的能力，降低修复工程的成本。

发明内容