[发明专利]一种采用纳米技术修复岩层环境污染的装置及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种土壤以及地下水污染处理修复领域，尤其涉及一种使用含有单种或者多种反应气体,且反应气体以纳米气泡形式存在于饱和液体中的应用于修复岩层环境有机物和重金属污染的处理装置及其应用处理方法。

背景技术

随着我国城市化，工业化进程的加快，以及经济的快速发展，工业生产对周围环境的污染也日益严重，尤其是对于土壤以及地下水的污染，更有着从城市向农村发展的严峻形式，数据显示：我国已经有2000万公顷耕地受到重金属污染，其中受到矿区污染的达到200万公顷，受到石油污染的达到500万公顷，工业三废污染的达到1000万公顷，固体废弃物堆放污染的达到5万公顷，而污水灌溉污染农田的面积达到330万公顷。

因此，从源头抓起，我国城市工业污染土壤的修复相对比农村污染土壤修复而言更为迫切，目前我国污染土壤主要来源包括：重金属污染，持续性有机污染物（POPs）污染，有机污染为主的石油、化工、焦化等污染场地，以及电子废弃物处理污染场地。

另外，我国城市和农村的地下水污染形势也不容乐观。目前我国地下水开采总量已占总供水量的18%，北方地区65%的生活用水、50%的工业用水和33%的农业灌溉用水来自地下水。全国657个城市中，有400多个以地下水为饮用水源。但是调查显示部分地区地下水超采严重，水位持续下降；一些地区城市污水、生活垃圾和工业废弃物污液以及化肥农药等渗漏渗透，造成地下水环境质量恶化、污染问题日益突出，给人民群众生产生活造成严重影响。国内也发生了多起地下水污染影响居民生活健康和安全的事故。

随着通过我国《土壤污染“十二五”规划》以及《全国地下水污染防治规划（2011—2020年）》等相关的法律法规，我国对于土壤污染以及地下水污染的修复与控制提上了日程。为此，能够有效地，节能环保的土壤以及地下水修复技术在我国面临着巨大的市场需求。

目前的对于地下水的修复存在有多种技术存在，如：抽出处理技术、监测天然衰减技术、原位修复技术。其中原位修复技术由于成本较低，对环境影响小等因素，是目前地下水修复较为普遍的应用技术。

而目前的原位修复法主要包括原位化学修复技术，传统的地下水抽取技术，以及强化生物修复技术。其中：

1.原位化学修复技术包括原位还原修复技术以及原位氧化修复技术，主要是通过向土壤或者地下水中注入氧化剂或者还原剂达到分解有机污染物的目的，如向污染土壤和地下水中加入过氧化氢或者臭氧作为氧化剂。

原位化学修复技术相对可靠，周期短，但是成本相对较高。

2.抽水处理法是传统的地下水修复技术，主要是通过设计合理的抽水井和地下水流场，形成包含整个地下水污染羽状体的截获区，不断地抽取地下水，使得污染晕以及污染程度逐步降低。

但该技术存在处理不彻底的缺点。

3.生物强化技术主要是在生物修复技术的基础上，通过为微生物的生长以及降解作用改善环境，提供足量的电子受/供体，以及营养盐等，提高为生物的代谢作用以及降解水平，从而达到更高效率的降解土壤以及地下水中污染物的目的。

目前国内对于生物强化修复技术，尤其是微纳米技术在污染土壤以及地下水修复上的应用，已经展开了相关的研究，如江浩与吴涛（2011）的微纳米曝气技术在水环境治理方面的应用，杨丽等（2012）的关于微纳米气泡特性及在环境污染控制中的应用等研究。

值得一提的是申请号为201210041355.6的发明专利申请，该旨在提供一种用微纳米气泡对地下污染水强化原位修复的技术以及系统，该发明申请通过向设在上游的注水井注入微纳米气泡（大小定义为100nm-0.2mm）以及营养盐为污染物降解或为微生物持续补充电子受/供体，从而起到强化生物反应的作用，通过抽水井抽水，形成地下水的流场，另外设检测井，借以检测污染物的分解程度，调节曝气装置相关指标，以及水流等。该专利很好的认识到了微纳米气泡的供氧效果好，持续时间长，影响范围大，能够弥补自然降解和生物通风等常规生物修复技术的不足，还具备成本低，节能高效等优点。

但是，该专利内的相关措施和手段在生物强化技术领域也均属标准的、通用的手段，而且该专利还具有以下的局限性：

1.该专利使用的是传统曝气办法产生的微纳米气泡（大小定义为100nm-0.2mm），而非纳米气泡，根据美国US2007/0286795A1号专利，所产生的纳米气泡一般在几十到几百纳米之间，而纳米气泡在相关的性能上比微纳米气泡要好的多。

2.该专利明确指出主要针对不同的有机污染物有修复作用，而忽略了地下水和土壤中的重金属部分。