一種原位生物修復(fù)地下水氯代烴污染的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種原位生物修復(fù)地下水氯代烴污染的方法，具體為厭氧還原脫氯和好氧氧化降解的耦合過程，飽水帶中沿地下水流動(dòng)方向，在氯代烴污染羽內(nèi)前后建立厭氧反應(yīng)區(qū)和好氧反應(yīng)區(qū)。在厭氧區(qū)內(nèi)多氯代烴（3氯或4氯）被快速還原脫氯成低氯代烴（1氯或2氯），低氯代烴遷移至好氧區(qū)后被氧化降解為水和二氧化碳等產(chǎn)物。厭氧區(qū)通過注入井加注提供電子給體物質(zhì)、除氧劑和還原劑實(shí)現(xiàn)，好氧區(qū)通過向地下水中曝氣實(shí)現(xiàn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于地下水修復(fù)
，涉及。
技術(shù)介紹
氯代烴被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車部件、電子元件以及衣服的脫脂等領(lǐng)域。上世紀(jì)80年代，由于氯代烴的泄漏以及不正當(dāng)排放引起的地下環(huán)境污染問題已經(jīng)被人們所重視，TCE等氯代烴的名字開始以地下水污染物的身份頻繁出現(xiàn)于各類報(bào)道中。氯代烴具有強(qiáng)烈的致癌作用，其對(duì)人們健康生活乃至生存造成了嚴(yán)重的威脅。氯代烴屬于重質(zhì)非水相流體(DNAPL)，微溶于水，進(jìn)入地下環(huán)境后在重力的作用下會(huì)穿過包氣帶和飽水帶，直至到達(dá)隔水層開始聚集，成為一個(gè)持久性和危害性很強(qiáng)的污染源。氯代烴污染的徹底修復(fù)具有相當(dāng)?shù)碾y度。目前針對(duì)氯代烴污染地下水修復(fù)的方法主要有抽出-處理法、化學(xué)氧化法、滲透反應(yīng)墻法和自然衰減法等。抽出-處理法是最具代表性的地下水修復(fù)技術(shù)，該方法通過抽取受污染含水層中的水至地表，然后用地表污水處理技術(shù)凈化后回注到地表以下；抽出-處理法受水文地質(zhì)條件的影響很大，而且操作周期長(zhǎng)、費(fèi)用較高，存在修復(fù)失敗的可能性；化學(xué)氧化法可以消除氯代烴的污染，但是受含水層中有機(jī)質(zhì)等成分的影響，氧化劑利用率低，藥效時(shí)間短，修復(fù)費(fèi)用昂貴；滲透反應(yīng)墻法采用零價(jià)金屬作為還原劑對(duì)氯代烴進(jìn)行脫氯，其成本低、又具持久性，但其反應(yīng)速率很低，且只能修復(fù)通過反應(yīng)墻的地下水體；生物法指的是氯代烴在地下環(huán)境中被微生物降解的過程；在有氧的地下環(huán)境中，微生物以氯代烴作為電子給體，將電子轉(zhuǎn)移給電子受體(例如氧氣)，并將氯代烴分解成二氧化碳、水和氯； 當(dāng)?shù)叵颅h(huán)境中存在其它電子給體(微生物的食物源)，而地下環(huán)境中的氧氣等電子受體被消耗殆盡，氯代烴就會(huì)成為電子受體完成氫取代氯的還原過程，生成乙烯和乙烷等對(duì)環(huán)境無害物質(zhì)；與其他修復(fù)方法相比，生物法具有修復(fù)成本低、無二次污染等優(yōu)勢(shì)，具有很好應(yīng)用前景。生物修復(fù)法修復(fù)氯代烴污染存在一定的問題，微生物在厭氧條件下可以通過直接代謝或共代謝的方式使氯代烴實(shí)現(xiàn)還原脫氯，但是隨著多氯代烴(例如三氯乙烯、四氯乙烯等)中氯原子被氫原子逐個(gè)取代，反應(yīng)速率會(huì)逐漸下降，因此低氯的中間產(chǎn)物(例如一氯乙烯、二氯乙烯等)會(huì)在環(huán)境中出現(xiàn)累積，這些物質(zhì)具有較強(qiáng)的毒性，對(duì)環(huán)境的危害有增無減。 在有氧條件下，只有低氯代烴可以被微生物用做電子給體直接代謝分解成水和二氧化碳， 而多氯代烴只能通過微生物共代謝的機(jī)理降解；共代謝機(jī)理不但速率慢，而且要消耗氯代烴十倍以上質(zhì)量的電子給體。因此，厭氧還原脫氯法和好氧氧化降解法都有各自的局限性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種低成本、無二次污染、可靠的原位修復(fù)地下水氯代烴污染的方法，即采用厭氧還原脫氯和好氧氧化降解兩種生物修復(fù)方法的耦合，實(shí)現(xiàn)地下水中氯代烴污染的徹底清除。為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是，通過前期場(chǎng)地調(diào)查評(píng)估確定地下水污染羽范圍，沿地下水流動(dòng)方向，在污染羽內(nèi)前后建立厭氧反應(yīng)區(qū)和好氧反應(yīng)區(qū)，厭氧反應(yīng)區(qū)通過布設(shè)藥劑注入井，向飽水帶中注入除氧劑、給電子物質(zhì)和還原劑，多氯代烴被快速還原脫氯成低氯代烴；好氧反應(yīng)區(qū)通過布設(shè)曝氣井和抽提井，使低氯代烴遷移至好氧區(qū)后被氧化降解為水和二氧化碳。所述提供電子給體物質(zhì)為海藻粉、蔗糖、植物油或低分子量脂肪酸中的一種或幾種。所述除氧劑為亞硫酸氫鈉、亞硫酸氫鉀或連二亞硫酸鈉中的一種或幾種。所述還原劑為零價(jià)鐵粉、零價(jià)鋅粉或零價(jià)鋁粉中的一種或幾種，粒徑為100nm-500 μ m。所述注入藥劑的組成按重量計(jì)如下除氧劑1-30份提供電子給體物質(zhì)20-50份還原劑20-50份藥劑注入前配置成水的懸濁液，按重量計(jì)，藥劑含量為1%_30%。厭氧反應(yīng)區(qū)的藥劑注入井間距為Ι-lOm，注入井延伸至飽水帶，在壓縮氮?dú)獾耐苿?dòng)下將藥劑注入井內(nèi)并使其向周圍分散，注射壓力為O. 5-2MPa。所述曝氣井延伸至地下水位以下的飽水帶，抽提井延伸至地下水位以上的包氣帶，通過向地下水中曝氣實(shí)現(xiàn)遷移至好氧區(qū)的低氯代烴被氧化降解為水和二氧化碳。所述的曝氣中混入氨氣一起通入地下水層。所述曝氣井間距為2-10m，抽提井間距為2_10m，曝氣量由曝氣泵控制在10-5000mL/min，抽提井與真空泵相連，曝氣井中混入氨氣提供氮源，氨氣的曝氣量為1 -1 OmT ,/mi η η所述厭氧反應(yīng)區(qū)和好氧反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)有監(jiān)測(cè)井，監(jiān)測(cè)井延伸至地下水位以下，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目污染物含量、溶解氧含量、微生物菌落分布。本專利技術(shù)的有益效果是本專利技術(shù)提供一種低成本、無二次污染、可靠的原位修復(fù)地下水氯代烴污染的方法，與其它方法相比，實(shí)現(xiàn)了厭氧還原脫氯和好氧氧化降解兩種技術(shù)的耦合；在厭氧區(qū)藥劑注入井及其藥劑擴(kuò)散區(qū)域形成了以厭氧生物和零價(jià)鐵組成的滲透反應(yīng)墻，使多氯代烴還原脫氯成為低氯代烴；在好氧區(qū)通過曝氣供氧實(shí)現(xiàn)了好氧菌對(duì)低氯代烴的徹底降解。該方法以相對(duì)較小的成本實(shí)現(xiàn)對(duì)氯代烴污染的控制和治理，克服了傳統(tǒng)生物修復(fù)法中生成有毒中間產(chǎn)物的問題，實(shí)現(xiàn)了氯代烴的深度降解，維護(hù)了地下水的安全。附圖說明圖I為本專利技術(shù)原位生物修復(fù)地下水氯代烴污染的方法的厭氧還原脫氯技術(shù)和好氧氧化分解技術(shù)耦合示意圖。具體實(shí)施例方式如圖I所示，本專利技術(shù)的原位生物修復(fù)地下水氯代烴污染的方法，通過前期場(chǎng)地調(diào)查評(píng)估確定地下水污染羽范圍，沿地下水流動(dòng)方向，在污染羽內(nèi)前后建立厭氧反應(yīng)區(qū)和好氧反應(yīng)區(qū)，厭氧反應(yīng)區(qū)通過布設(shè)藥劑注入井，向飽水帶中注入除氧劑、給電子物質(zhì)和還原劑，多氯代烴被快速還原脫氯成低氯代烴；好氧反應(yīng)區(qū)通過布設(shè)曝氣井和抽提井，使低氯代烴遷移至好氧區(qū)后被氧化降解為水和二氧化碳。所述提供電子給體物質(zhì)為海藻粉、蔗糖、植物油或低分子量脂肪酸中的一種或幾種。所述除氧劑為亞硫酸氫鈉、亞硫酸氫鉀或連二亞硫酸鈉中的一種或幾種。所述還原劑為零價(jià)鐵粉、零價(jià)鋅粉或零價(jià)鋁粉中的一種或幾種，粒徑為 100nm-500 μ m。所述注入藥劑的組成按重量計(jì)如下除氧劑1-30份提供電子給體物質(zhì)20-50份還原劑20-50份藥劑注入前配置成水的懸濁液，按重量計(jì)，藥劑含量為1%_30%。厭氧反應(yīng)區(qū)的藥劑注入井間距為Ι-lOm，注入井延伸至飽水帶，在壓縮氮?dú)獾耐苿?dòng)下將藥劑注入井內(nèi)并使其向周圍分散，注射壓力為O. 5-2MPa。所述曝氣井延伸至地下水位以下的飽水帶，抽提井延伸至地下水位以上的包氣帶，通過向地下水中曝氣實(shí)現(xiàn)遷移至好氧區(qū)的低氯代烴被氧化降解為水和二氧化碳。所述的曝氣中混入氨氣一起通入地下水層。所述曝氣井間距為2-10m，抽提井間距為2_10m，曝氣量由曝氣泵控制在 10-5000mL/min，抽提井與真空泵相連，曝氣井中混入氨氣提供氮源，氨氣的曝氣量為 1 -1 OmT ,/mi η η所述厭氧反應(yīng)區(qū)和好氧反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)有監(jiān)測(cè)井，監(jiān)測(cè)井延伸至地下水位以下，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目污染物含量、溶解氧含量、微生物菌落分布。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)說明通過前期場(chǎng)地調(diào)查評(píng)估確定地下水污染羽范圍，沿地下水流動(dòng)方向，在污染羽內(nèi)前后建立厭氧反應(yīng)區(qū)和好氧反應(yīng)區(qū)。厭氧反應(yīng)區(qū)通過布設(shè)藥劑注入井，向飽水帶中注入除氧劑、給電子物質(zhì)和還原劑實(shí)現(xiàn)。好氧反應(yīng)區(qū)通過布設(shè)曝氣井和抽提井實(shí)現(xiàn)。所述的厭氧反應(yīng)區(qū)注入藥劑包括除氧劑、給電子物質(zhì)和還原劑。注入藥劑的組成按重量計(jì)算如下除氧劑1-10份給電子物質(zhì)20-50份還原劑20-50份藥劑注入前需將其配置成水溶液或懸濁液，藥劑含量為1%_30%。厭氧反應(yīng)區(qū)的藥劑注入井間本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種原位生物修復(fù)地下水氯代烴污染的方法，其特征在于，通過前期場(chǎng)地調(diào)查評(píng)估確定地下水污染羽范圍，沿地下水流動(dòng)方向，在污染羽內(nèi)前后建立厭氧反應(yīng)區(qū)和好氧反應(yīng)區(qū)，厭氧反應(yīng)區(qū)通過布設(shè)藥劑注入井，向飽水帶中注入除氧劑、給電子物質(zhì)和還原劑，多氯代烴被快速還原脫氯成低氯代烴；好氧反應(yīng)區(qū)通過布設(shè)曝氣井和抽提井，使低氯代烴遷移至好氧區(qū)后被氧化降解為水和二氧化碳。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種原位生物修復(fù)地下水氯代烴污染的方法，其特征在于，通過前期場(chǎng)地調(diào)查評(píng)估確定地下水污染羽范圍，沿地下水流動(dòng)方向，在污染羽內(nèi)前后建立厭氧反應(yīng)區(qū)和好氧反應(yīng)區(qū)，厭氧反應(yīng)區(qū)通過布設(shè)藥劑注入井，向飽水帶中注入除氧劑、給電子物質(zhì)和還原劑，多氯代烴被快速還原脫氯成低氯代烴；好氧反應(yīng)區(qū)通過布設(shè)曝氣井和抽提井，使低氯代烴遷移至好氧區(qū)后被氧化降解為水和二氧化碳。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位生物修復(fù)地下水氯代烴污染的方法，其特征在于，所述提供電子給體物質(zhì)為海藻粉、蔗糖、植物油或低分子量脂肪酸中的一種或幾種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位生物修復(fù)地下水氯代烴污染的方法，其特征在于，所述除氧劑為亞硫酸氫鈉、亞硫酸氫鉀或連二亞硫酸鈉中的一種或幾種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位生物修復(fù)地下水氯代烴污染的方法，其特征在于，所述還原劑為零價(jià)鐵粉、零價(jià)鋅粉或零價(jià)鋁粉中的一種或幾種，粒徑為100nm-500 u m。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位生物修復(fù)地下水氯代烴污染的方法，其特征在于，所述注入藥劑的組成按重量計(jì)如下 除氧劑1-30份 提供電子給體物質(zhì)20-50份 還原劑20-50份 藥劑注入前配置成水的懸濁液，按重量...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張景輝，劉朝輝，宋震宇，楊偉，李野，王文茜，盧丹，王堯，西偉力，王旭東，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：天津生態(tài)城環(huán)保有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：