[发明专利]一种模拟污染地下水原位化学氧化修复装置及使用方法

说明书

本发明公开了一种模拟污染地下水原位化学氧化修复装置，包括进水装置、砂箱、修复单元、模拟含水层、污染源渗漏槽、监测井、在线检测设备和出水装置，所述修复单元包括多个垂直设置的可渗透反应格栅注入井和第一注入井，所述可渗透反应格栅注入井包括第二注入井和可渗透反应格栅，所述可渗透反应格栅安装于所述第二注入井中，所述模拟含水层水平铺于所述砂箱中，所述监测井设置于所述砂箱中，且位于靠近所述出水装置这一侧，所述在线检测设备安装于所述监测井中，本发明还公开了其使用方法。本发明适用于不同性质、不同浓度的有机污染地下水，将控制缓释技术和原位渗透反应格栅技术结合，解决低浓度有机物污染地下水的修复。

技术领域

本发明公开了一种模拟污染地下水修复装置及使用方法，具体涉及废水或污水处理领域。

背景技术

随着石油工业的迅猛发展，在石油化工生产区、加油站等地，由于落地石油、输油管道渗漏和含油生产污水排放等原因，造成大量的石油污染物进入土层，造成土壤和地下水污染。石油及其副产品对环境的污染越来越严重，已经危及到人类和动植物的生存与健康。因为石油及其副产品对环境的污染主要成分包括苯等挥发性有机物，石油中的有机烃常以液态形态存在，且难溶于水，密度比水小，因此被称为轻质非水相流体。轻质非水相流体由点源泄漏后会在重力作用下在土壤包气带中垂直迁移至毛细饱和区上界面后开始横向铺展，一直延至地下水面，最终漂浮在地下水面上形成轻质非水相流体的透镜体。

目前，常见典型的土壤及地下水修复技术主要有异位修复技术和原位修复技术。异位修复以P&T(Pump and Treat)技术为主，P&T技术是最早出现的土壤地下水修复技术，即将地下水从原来的位置中抽出，在异地进行修复之后再灌回地下水所在的位置中。但由于毛细张力的作用，滞留在水层的非水相溶液几乎无法从泵中抽出，所以不太适合于石油及其副产品的污染修复。原位修复技术主要是在土壤及地下水内部进行，修复成本低、效果好、修复方法多种多样、对修复区域的扰动很低、适用范围广，因此，在未来的土壤和地下水污染修复过程中，原位修复技术将越来越多地应用于实际修复过程尤其是石油及其副产品所污染的场地。

原位修复技术以原位化学氧化技术为主，原位化学氧化技术通过向污染地下水输送化学氧化剂，利用氧化剂与污染物的氧化反应有效地破坏污染物，降低其对环境的危害。原位化学氧化技术适用于各种污染物，包括氯代烃类溶剂、石油烃、多环芳烃等，具有修复周期短、成本适中、可同时处理多种污染物、处理效率较高和处理效果彻底等优点，符合我国污染场地快速修复的要求，因而在污染地下水修复中具有广阔的应用前景。

地下水污染修复过程中，应用原位注入方式进行化学氧化修复时，由于注入井数量有限以及水力传导系数分布的问题，通过水相注入系统控制氧化剂的用量非常困难。

低渗透性粘土层作为隔水屏障以防止地下水污染物的垂直迁移。然而，有机污染物也可能通过扩散缓慢进入这些地层吸附到细粒材料上。然后这些地层可以作为长期污染物储存，通过反向扩散过程释放吸附的污染物。而且，在高渗透性的含水层中，低渗透性物质(如粘土透镜体)往往存在着介质的非均匀性，它们可以吸附有机污染物，然后通过反扩散释放有机污染物。因为地下不均匀性、限速解吸和不混溶液体的限速溶解，导致浓度拖尾现象。由于以上原因和地下水含水层具有孔隙空腔、“优势通道”、水位变幅带的毛细作用，导致地下水原位修复普遍存在修复效果“回弹”、“反扩散”、“拖尾”现象。

无论是采用渗透格栅还是水相注入，都要对含水层的性质、地球化学变化的可逆性(如溶解作用、解析作用、pH值变化)、污染物的分布和通量等进行详细的评价，以设计出有效的原位处理系统。

现阶段地下水原位污染修复的模拟实验多采用柱实验和槽实验来模拟受污染地下水在含水层的运动，评定污染物的去除效果。柱实验的是模拟污染物的一维分布情况，无法模拟污染物的三维分布特征，因此柱实验模拟的地下水修复环境与实际环境存在很大差距，很难深入的评定污染物修复效果。相较于柱实验，槽实验作为地下水污染修复技术的实验室模拟重要装置，能很好的模拟地下水三维特征，并分析修复过程中的污染物降解的三维变化趋势。