[发明专利]一种可持续去除地下水Cr污染的原位修复系统及修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及地下水中Cr的去除技术领域，具体涉及一种可持续去除地下水Cr污染的原位修复系统及修复方法。

背景技术

目前，我国乃至世界许多地区的地下水都不同程度受到Cr污染，严重威胁居民的饮用水安全，地下水中Cr污染越来越受到广泛关注。Cr被列为对人体危害最大的八种化学物质之一，是国际公认的三种致癌金属之一，同时也是美国EPA公认的129种重点污染物之一。世界卫生组织(WHO)《饮用水水质标准》和我国《生活饮用水卫生标准》都规定六价Cr标准为0.05mg/L。受Cr污染的地下水修复通常采用抽出-处理法，包括物化法、化学法、生物法和这些技术的复合集成法。抽取-处理法将地下污染水抽取后再进行处理，成本高、周期长、能耗大、容易造成二次污染，不能进行原位修复及有效解决抽出直接使用的问题，更不能从宏观上长期保障我国居民的饮用水安全。PRB（渗透式反应墙）技术是一种高效经济的新兴原位修复技术，该技术无需外加动力、地面储存处理措施，运行和维护成本较低，能够同时去除多种污染物，包括重金属、有机物、放射性核素和营养物质。该技术在欧美已经成功运用到实地污染地下水修复中，在我国该技术还处于起步阶段。零价铁由于具有价廉、高还原势、反应速度快的特点，成为PRB应用最多的的反应介质材料。

很多现场和实验室应用Fe-PRB去除Cr(VI)都取得了较好的效果。在Fe-PRB系统中Cr(VI)首先还原为Cr(III)，伴随零价铁被氧化为Fe(II)或Fe(III)，接着Cr以Cr(III)氢氧化物或Fe(III)/Cr(III)氢氧化物的形式沉淀下来。在PRB运行过程中，零价铁或二价铁被Cr(VI)氧化为三价铁，引起pH值升高。同时，零价铁在好氧条件下被氧气氧化，在厌氧条件下会被水氧化，都伴随着pH值的升高。这使得在PRB长期运行过程中，形成碱性条件，导致零价铁表面生成铁的氧化物、氢氧化物等沉淀。目前，PRB应用过程中的瓶颈问题是长期运行过程中出现的由于零价铁的钝化导致处理能力降低的问题。零价铁表面沉淀根据厚度和组成不同会不同程度覆盖铁表面活性位点，导致电子传递阻力增加，零价铁表面反应活性降低。Henderson和Demond收集了多个污染场地的原位PRB运行数据，识别出影响PRB运行的参数，认为零价铁的活性相比于渗透性降低是制约PRB长期有效运行的最主要因素。Flurry等对瑞士某Cr污染场地PRB进行4年研究，发现导致PRB处理效果降低的主要原因是零价铁的钝化，同时并未发生堵塞现象。污染水的无机离子组成会影响沉淀的生成，在实验室和现场运行PRB中发现多种沉淀物质，如Fe(III)and Cr(III)共沉淀形成的Cr(III)-Fe(III)氢氧化物沉淀，各种铁的氧化物，铁的氢氧化物和碳酸盐沉淀等。目前报道的零价铁解钝化方法包括酸洗和超声处理等，但这些手段不同程度上存在处理费用高、工作量大、可操作性不强等问题。因此，目前亟需一种成本低、效率高、易于操作、可用于实际处理场地的技术，从而有效解决影响PRB应用的钝化问题。

渗透式反应墙的安装技术通常有以下几种安装技术：传统沟槽式安装、沉箱式安装、芯轴式安装和连续挖掘填埋。沟槽式安装采用挖空回填的方式，在拟开挖的反应单元周围打入板桩以支撑加固，之后采用锄耕机和蚌壳式挖泥机等设备挖出一条沟槽的方法。沉箱式安装为利用预制的钢制沉箱帮助开挖，当沉箱达到既定深度将其内部土清除，填上反映介质。芯轴式安装利用一个中空钢轴或芯轴来开辟一块装填反应介质的空隙，然后将介质填进去。连续式开挖能连续开挖40cm-60cm的窄槽，同时立即用反应介质回填或放入防渗的高密度聚氯乙烯连续隔膜。在污染羽状较宽、浓度较高、水流速度较大的地方多用沉箱的隔水漏斗-导水门系统，沉箱通常直径为2.4m或者更小，直径越小越易推入且保持竖直状态。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种可持续去除地下水Cr污染的原位修复系统及修复方法，该原位修复系统能够可持续地去除Cr污染，有效地解决传统PRB应用的钝化问题，在传统的PRB系统填料零价铁钝化后无需更换材料，实现铁活性原位恢复，延长了PRB系统的运行寿命。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种可持续去除地下水Cr污染的原位修复系统，包括放入渗透式反应墙沉箱1内并紧贴其内壁的一层或多层铁网2，置于铁网2内的一层或多层PVC网3，置于PVC网3内的铁填料4，插入渗透式反应墙沉箱1中心位置铁填料4内的铁刷式电极5，所述铁刷式电极5置于渗透式反应墙沉箱1内一端的尖部触及到铁网，还包括与铁网2和铁刷式电极5连接的电源6。