[发明专利]一种铬污染的原位修复方法

说明书

技术领域

本发明属于铬污染处理技术领域，特别涉及一种铬污染的原位修复方法，适用于饱和含水层土壤和地下水的铬污染修复。

背景技术

从上世纪五、六十年代开始，我国铬盐生产行业产生大量铬渣，据统计，截止到2005年，历史堆存铬渣量达400多万吨，且大多只做了简单的防护。在长期大气降水的淋溶作用下，Cr(VI)渗出液逐渐向下迁移污染土壤和地下水。此外，在印染行业、皮革行业和电镀行业，工业废水的无序排放同样会污染土壤和地下水。在地下环境中，Cr(VI)大多以铬酸根、重铬酸根等阴离子形式存在，不容易被吸附，会随着地下水迁移，使污染范围逐渐扩大，带来更大的环境风险。

现有处理Cr(VI)污染地下水的技术主要有开挖后处理、抽出-处理、注入井原位注入处理和可渗透反应墙技术。这些技术在处理效果，施工可行性、经济合理性等方面仍存在较大的改进空间。其技术优缺点具体分析如下。

(1)开挖后处理：将污染区域全部开挖，暴露出地下水，行业称为基坑水，将基坑水抽出到地表水处理设施后，集中处理，达标排放。该方法需要在地表构建成套水处理设施，基建费用高，施工周期长，运行维护费用高，处理后的水需要排放到其它水体中，可能带来新的环境问题。该方法因需要对土壤进行大规模开挖，土壤结构遭到破坏，地基承载力无法完全恢复，回填后有发生沉降的风险，对后续再开发利用存在一定安全隐患。

(2)抽出-处理：构建一系列抽出井、注入井，将污染的地下水抽出并进入地表水处理设施，集中处理，处理后回灌到地下。该方法需要构建成套水处理设施，同样存在基建费用高，施工周期长，运行维护费用高的问题。此外，地下水回灌同样存在困难，由于回灌速率远小于抽出速率，施工周期大大延长。抽出-处理在前期效果明显，即污染物从较高浓度降低到较低浓度，但进一步降低污染物的浓度就显得比较困难，即使在一定时间内能达到修复目标，静置后仍可能会发生污染物浓度回升的现象，称为“拖尾效应”。

(3)注入井原位注入：需要构建大量注入井，基建费用高，施工周期长，施工完成后，会在修复地块残留注入井，影响后续再开发利用。注入过程采用自然流动或低压注入，地层条件对注入效果影响很大，如遇到粘土层或地层性质不均一，药剂无法均匀扩散，影响修复效果甚至无法完成修复。

(4)可渗透反应墙：在地下水流动方向上构建可渗透性反应墙，墙体中填充活性填料，污染的地下水流经墙体后，Cr(VI)与活性填料反应，达到稳定化的目的。该方法的问题在于地下水流动较慢，当场地面积较大时，处理时间较长。活性填料使用一段时间后会产生钝化层，处理效果下降，需要更换填料。地下水中污染物处理完成后，吸附于土壤中的污染物会重新释放到地下水中，使修复周期进一步延长。

为解决铬污染的现实问题，已有多篇专利公开了其这一问题的技术方案。比如，专利CN203061547U公布了一种铬污染场地综合修复系统。该系统是一种抽出-处理-回灌修复系统。喷洒装置设于待修复场地上方，喷洒修复药剂。利用地下水抽提井将污染的地下水进行抽出-处理，达标后的水可以回灌也可以作为喷洒装置的回用水二次利用。该套系统能同时处理土壤和地下水污染，铬污染物固化/稳定化率达99％以上。该专利要求对地下水流场进行严格控制，使污染的地下水按设计流向、流速流动，否则容易使污染晕扩散，造成更大范围污染。其喷洒装置在处理初期效果较好，但随着系统的运行，铬污染物稳定化后会形成沉淀，使土壤孔隙率下降，喷洒效率降低。

再者，专利CN202688016U公布了一种地下水原位修复装置，包括两排沿地下水流向呈漏斗状设置的防渗墙，在两排防渗墙之间的宽端及窄端分别横向设有一排可渗透反应墙，可渗透反应墙由若干个防渗桩和可渗透充填井依次间隔设置构成，污染物随地下水流动过程中通过可渗透反应墙的填充物后，会得到稳定化。该装置可归类于可渗透反应墙技术，对小范围地下水污染既能达到防止污染物扩散又能修复污染的目的，但对两排可渗透反应墙中间的污染无法完全修复。对大范围地下水污染，由于地下水流速较慢，修复时间大大延长。而对高浓度污染，需要反复更换可渗透反应墙填料，修复成本增加、施工难度增大。

还有，专利CN103232096A公布了一种可持续去除铬污染的原位修复系统及修复方法。在渗透反应墙内填充铬污染物稳定化填料，该填料在工作一段时间钝化后，可通过外连的电极激活，剥离钝化层，使填料能持续发挥稳定铬污染物的目的。该套系统属于可激活的渗透反应墙技术，对流经渗透墙的铬污染物具有较好的稳定化效果，但主要依靠地下水流动，被动的处理铬污染物，处理周期长，且对污染物处理不彻底，吸附在土壤上的污染物会重新释放到地下水中，进一步延长处理周期。