[发明专利]用微纳米气泡对污染地下水强化原位修复的方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于受污染地下水修复技术领域，特别涉及一种用微纳米气泡对污染地下水强化原位修复的方法及系统。

背景技术

环境与发展，是当今国际社会普遍关注的重大问题。为了实现可持续的发展，环境保护和治理工作应是发展过程的组成部分。地下水资源作为全球水资源的重要组成部分，在我国地表水严重污染的条件下，对于经济和社会发展具有极其重要的作用。近年来，由于社会经济的高速发展和工业废弃物的大量产生，全球的环境污染问题日益严重。目前我国地下水质量恶化趋势显著，污染形势十分严峻，许多地区地下水不同程度遭受有毒有害有机物和无机物的污染。国家“十二五”规划提出要“加大环境保护力度”，解决“土壤污染等损害群众健康的突出环境问题”，“加强地下水污染防治”。2011年10月发布的《全国地下水污染防治规划(2011-2020年)》指出要“初步遏制地下水水质恶化趋势”，“加强重点工业行业地下水环境监管”，“有计划地加快推进地下水污染修复”。环境友好和节能高效的污染地下水创新修复技术的开发和应用是我国国民经济和社会可持续发展的重要途径。

地下水原位修复技术由于成本较低、对环境干扰较小而得到迅速发展，是地下水污染修复的主要技术。地下水曝气法、抽水处理与生物强化技术是污染地下水原位修复的常规技术，常用于有限面积、高污染负荷的场地。传统的地下水曝气法将压缩空气通过曝气井注入饱和土壤及地下水中，空气向上的流动使土壤和地下水中的污染组分产生解吸和挥发等作用，随气流进入土壤非饱和区。同时气流中的氧气不断溶解于土壤水中增加溶解氧含量，为好氧生物降解有机物创造了条件，加速地下水中的微生物降解作用。生物修复技术是80年代以来出现和发展的清除和治理环境污染的生物工程技术，其主要利用生物特有的分解有毒有害物质的能力，去除污染环境中的污染物，达到清除环境污染的目的。生物强化法(EBR)通常为微生物生长和降解作用改善环境条件，提供足量的电子受体/供体、营养盐类，提高微生物的代谢作用和降解活性水平，以促进对污染物的降解速度，能够直接针对主要污染区进行修复。抽水处理法(Pump and Treat，简称P&T)是传统地下水修复技术，通过设计合适的抽水井和地下水流场、使之形成包含整个地下水污染羽状体的截获区，不断的抽取污染地下水，使污染晕的范围和污染程度逐渐减小，并使含水层介质中的污染物向水中转化而得到清除。EBR通常与P&T相结合，通过地下水的运动来输送电子受体/供体和营养盐类，促进微生物活动。EBR技术对环境友好，发展潜力巨大，但目前EBR的主要瓶颈之一是如何高效输送电子受体/供体和营养盐类，为微生物作用创造良好的环境条件。因此，供氧效果好、持续时间长、影响范围大的电子受体/供体和营养盐类输送技术成为EBR的关键技术和发展方向。此外，在污染源等高浓度区，由于污染物对微生物活性的阻碍，微生物降解的作用受到极大的抑制。因此，将污染物浓度降至微生物可以接受的水平也是重要的课题。

电子受体/供体的提供主要通过气体提供，常用气体主要包括空气、氧气、氢气等。为提高地下水中气体溶解量和持续供应能力，降低气泡直径从而增加气泡内压和在水体内的滞留时间是关键技术。目前微纳米气泡生成技术已经发展成熟，采用特定的设备可使地下水中气泡直径达到微纳米级。微纳米气泡直径较小，在水体中停留时间较长，可以随地下水运动，迁移影响范围远大于普通气泡；气泡内压较大，其高溶解能力可为水体提供高含量的溶解氧；同时，微纳米气泡气液界面带负电荷，可以与特定的污染物相互作用，微纳米气泡破裂时产生的自由基和振动波也可促进污染物的去除。营养盐的提供通常采用直接向地下水中添加并通过地下流场输运的方法，可进一步改善微生物的环境条件，促进微生物降解作用。