探討原位化學(xué)氧化法氧化劑分散技術(shù)

陳素云+王慧玲+張靖婷+王澎

摘要：原位化學(xué)氧化法是有機(jī)污染土壤與地下水修復(fù)的最佳技術(shù)之一，不僅效果顯著，且經(jīng)濟(jì)性較好。對(duì)于原位化學(xué)氧化技術(shù)而言，藥劑的投加以及分散，是其技術(shù)的核心所在，而被污染土壤的特征、污染嚴(yán)重程度、滲透性以及氧化劑的性質(zhì)等，則直接關(guān)系著藥劑投加與分散方式的選擇?；诖?，本文對(duì)有機(jī)污染土壤與地下水原位化學(xué)氧化藥劑分散方式進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：有機(jī)污染土壤；地下水；原位化學(xué)氧化藥劑；分散方式

中圖分類號(hào)：X131 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）01-0113-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.065

In situ chemical oxidation oxidizer dispersion technology

Chen Suyun， Wang Huiling， Zhang Jingting， Wang Peng

（Beijing Survey and Design Institute Co.， Ltd.， Beijing 100038，China）

Abstract： In-situ chemical oxidation is one of the best techniques for remediation of organic contaminated soils and groundwater. It not only has obvious effect but also has good economy. For the in-situ chemical oxidation technology， the dosing and dispersion of the chemical are the core of its technology. However， the characteristics of contaminated soil， the degree of pollution， the permeability and the nature of the oxidant are directly related to the dosing and Decentralized choice. Based on this， this paper studies the in situ chemical oxidation of organic pollutants in soil and groundwater.

Keywords： Organic contaminated soil； Groundwater； In situ chemical oxidation agent； Dispersion method

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在提高了人們生活水平的同時(shí)，也為環(huán)境帶來(lái)了沉重負(fù)擔(dān)，土壤與地下水污染的不斷加重，為人們的生命健康產(chǎn)生了極大威脅，同時(shí)也在一定程度上限制了社會(huì)文明的進(jìn)步。因此，必須重視對(duì)有機(jī)污染土壤與地下水的修復(fù)，原位化學(xué)氧化法逐漸成為修復(fù)技術(shù)的熱點(diǎn)之一，而藥劑投加方式的選擇，是原位化學(xué)氧化技術(shù)能否成功的關(guān)鍵。因此，對(duì)有機(jī)污染土壤與地下水原位化學(xué)氧化藥劑投加方式的進(jìn)行研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 直壓注射法

崔英杰，楊世迎，王萍，等（2016）在研究中提出，直壓注射法即通過(guò)施加一定壓力，利用注射管道，將氧化劑加入到被污染的土壤中，詳見(jiàn)圖1。在鉆探機(jī)械設(shè)備下鉆的過(guò)程中，注射管道會(huì)隨之進(jìn)入被污染的土壤，之后按照土壤的污染程度，在其長(zhǎng)度的方向之上，建立起分層的氧化劑擴(kuò)散孔。通過(guò)注射泵施加的壓力，氧化劑會(huì)經(jīng)過(guò)擴(kuò)散孔，分層擴(kuò)散至被污染的土壤，進(jìn)而在注射的水平方向上，形成一層的氧化劑薄層，在通過(guò)縱向的滲透性擴(kuò)散遷移，形成互相交匯的覆蓋整個(gè)被污染區(qū)域土壤的養(yǎng)護(hù)劑層。與此同時(shí)，其還指出，直壓注射法是現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外研究以及工程實(shí)踐當(dāng)中，應(yīng)用最為廣泛的一種氧化劑投加方式，主要是因?yàn)檫@種氧化劑投加方式靈活性與效率均比較高。但是，直壓注射法也存在一定的局限性，即其不適用于管道復(fù)雜或者地下巖石較多的區(qū)域，氧化劑注射完成后，需撥出注射管道，形成的注射孔用混凝土或膨潤(rùn)土填充，以免引起氧化劑回流富集而影響修復(fù)效果 [1]。

國(guó)外注射管道上擴(kuò)散孔的縱向間距一般為1.5～3.0m；國(guó)內(nèi)土壤調(diào)查取樣的縱向間距一般為2m。適當(dāng)增加氧化劑溶液的注射壓力或注射速率可以在地下發(fā)生破裂反應(yīng)，形成氧化劑擴(kuò)散的快速通道，增強(qiáng)氧化劑的作用范圍。但注射壓力過(guò)高則會(huì)造成冒漿或形成過(guò)大的裂隙，導(dǎo)致氧化劑向非目標(biāo)區(qū)域擴(kuò)散[2]。

注射方式可以使用“自下而上”的方法（開(kāi)始在底部注入并向上），“自上而下”（從下面開(kāi)始）的方式也可以使用。自上而下的方法是將篩選的部分推到目標(biāo)處理區(qū)的頂部，注入試劑的設(shè)計(jì)量，然后將這一段推進(jìn)到下一個(gè)修復(fù)深度。自下而上的方法是反過(guò)來(lái)的。直接推進(jìn)注射比較靈活，可以將更多的氧化劑注入到一個(gè)集中的區(qū)間，以修復(fù)嚴(yán)重污染狀況。注射通常采用典型的網(wǎng)格布點(diǎn)完成（一排排的注入點(diǎn)、與點(diǎn)間距相同的距離行），直壓式注射點(diǎn)間距是基于預(yù)期的影響半徑（ROI），為了避免注入點(diǎn)之間的盲區(qū)，應(yīng)該相互重疊。注射的順序取決于場(chǎng)地的修復(fù)目標(biāo)，但一般來(lái)說(shuō)應(yīng)該從下游向上游推進(jìn)，由外向內(nèi)的方法也可以用來(lái)推動(dòng)污染物向中心移動(dòng)。

2 注射井法

紀(jì)錄，張暉（2013）通過(guò)多年對(duì)地下水監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究提出了注射井法這一種投加方式。注射井法即借助聚氯乙烯或者其他金屬材料，于被污染區(qū)內(nèi)，建立注射井，通過(guò)自由擴(kuò)散的方式，將投入井中的氧化劑進(jìn)行橫向與縱向的擴(kuò)散，使其與污染物充分接觸，發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到修復(fù)效果。注射井法的位置是固定的，但可以重復(fù)投放氧化劑。而將其與抽水井或者循環(huán)井聯(lián)合應(yīng)用，便能夠用來(lái)對(duì)低滲透性土壤中進(jìn)行原位化學(xué)氧化修復(fù)。在實(shí)際工程應(yīng)用中，經(jīng)常利用抽水泵對(duì)梯度方向下的地下水進(jìn)行抽取，以提高地下水的流動(dòng)速度，進(jìn)而增強(qiáng)氧化劑的擴(kuò)散速率。除了臭氧之外的所有液態(tài)或者固態(tài)氧化劑，都可以利用注射井法這一投加方式。由于這一投加方式需要大量的輔助設(shè)施，故成本較高，且操作工藝相對(duì)復(fù)雜，但其設(shè)計(jì)參數(shù)較為詳細(xì)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)比較精準(zhǔn)，故應(yīng)用范圍也比較廣泛[3]。

圖2 注射井法示意圖

一般來(lái)說(shuō)，注射井應(yīng)該被設(shè)計(jì)成注水井，而不是監(jiān)控井。最有效地注射井使用連續(xù)槽（或包網(wǎng)），濾管的長(zhǎng)度和直徑也是重要的考慮因素，注射井濾管長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)3.0～4.5m，尤其是在非均質(zhì)地層或處理高污染區(qū)。井的直徑對(duì)流量有一定影響，設(shè)置在2-6英寸較為合理。注射過(guò)程中壓力不應(yīng)過(guò)高，除非為壓裂需要。井的材料需要與氧化劑相兼容，多使用聚氯乙烯，但在某些情況下，可能需要使用不銹鋼或其他材料 。

注射井可以使用網(wǎng)格方式布設(shè)，類似于直壓式注射點(diǎn)。在一些場(chǎng)地上，也可能是在與地下水流垂直的一系列行中安裝。如果地下水的速度足夠快，且氧化劑有一定的持久性，則可能會(huì)發(fā)生氧化劑的一些漂移，使注射井行間距增大，使所需要的井?dāng)?shù)量減少。

3 土壤置換法

龍安華，雷洋，張暉（2014）在研究中發(fā)現(xiàn)，與直壓注射法、注射井法相比，土壤置換法這一種氧化劑投加方式，相對(duì)比較簡(jiǎn)單，其與農(nóng)業(yè)施肥過(guò)程中的穴施法比較相似，即將被污染的土壤挖出來(lái)，換成固態(tài)氧化劑，在土壤中形成氧化劑擴(kuò)散墻，在氧化劑被地下水溶解后，會(huì)隨之流到被污染區(qū)域，與污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤的修復(fù)。基于土壤置換法的特殊性，這種方式僅適用于固態(tài)氧化劑以及受污染程度較淺的區(qū)域[4]。在實(shí)際的工程應(yīng)用當(dāng)中，經(jīng)常利用攪拌機(jī)將氧化劑與被污染土壤進(jìn)行混合，形成氧化劑柱，氧化劑柱深度可達(dá)14m。

5 結(jié)論

基于對(duì)有機(jī)污染土壤與地下水原位化學(xué)氧化藥劑投加方式的綜述可知，藥劑投加方式的選擇，直接關(guān)系著原位化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用效果。因此，在實(shí)際的工程應(yīng)用中，必須綜合分析土壤可滲透性、污染物分布、污染物性質(zhì)等多方面因素，采取最佳的藥劑投加方式，進(jìn)而充分發(fā)揮出原位化學(xué)氧化修復(fù)技術(shù)的作用，達(dá)到修復(fù)被污染土壤的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]崔英杰，楊世迎，王萍等.Fenton原位化學(xué)氧化法修復(fù)有機(jī)污染土壤和地下水研究[J].化學(xué)進(jìn)展，2016，20（z2）：1196-1201.

[2] Huling S G，Pivetz B E. Engineering Issue In-Situ Chemical Oxidation[M]. Washington DC：Bibli-ogov，2013：35-38.

[3] Seol Y，Zhang H，Schwartx F W.AReview of In Situ Chemical Oxidation and Heterogeneity[J]. Environ Eng Geosci，2003，9（1）：37-49.

[4]紀(jì)錄，張暉.原位化學(xué)氧化法在土壤和地下水修復(fù)中的研究進(jìn)展[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2013，4（6）：37-42.

收稿日期：2017-11-16

作者簡(jiǎn)介：陳素云（1976-），女，碩士研究生，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)槲廴緢?chǎng)地。