利用化學(xué)淋洗與微生物相結(jié)合修復(fù)鹵代烴污染場(chǎng)地的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鹵代烴污染場(chǎng)地的修復(fù)方法，具體涉及使用淋洗方法和微生物修復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]日益嚴(yán)重的土壤污染，已對(duì)糧食安全和生態(tài)安全造成了極大危害。造成土壤污染的眾多物質(zhì)包括重金屬、有機(jī)污染物、農(nóng)藥、除草劑、POPs和化肥等。這些污染物不僅在土壤表層沉積富集，并會(huì)擴(kuò)散到土壤層下的含水層中，進(jìn)而污染地下水，引起更大的健康風(fēng)險(xiǎn)。而在多種污染物中，鹵代有機(jī)化合物因其特有的密度比水大以及在水中的溶解度小等特定，更易于沉積到地下含水層形成一種叫做重非水相液體的物質(zhì)(dense non-aqueousphase liquids，DNAPLs)，并長(zhǎng)期存留在含水層中作為地下水污染源。由于鹵代有機(jī)化合物具有“致癌、致畸、致突變”三致毒害性，給污染場(chǎng)地的周邊地下水及下游地區(qū)的飲用水帶來(lái)很大的安全隱患。因此，修復(fù)鹵代烴污染場(chǎng)地中的地下水是一個(gè)亟需解決的重要問(wèn)題。
[0003]針對(duì)鹵代烴污染場(chǎng)地的修復(fù)，主要技術(shù)有生物修復(fù)技術(shù)、化學(xué)氧化/還原技術(shù)、改進(jìn)的氣相抽提技術(shù)、化學(xué)淋洗技術(shù)等，但這些技術(shù)都或多或少存在不足，如生物修復(fù)技術(shù)通常會(huì)因鹵代烴污物的濃度過(guò)高而對(duì)微生物產(chǎn)生毒害，進(jìn)而減弱生物修復(fù)的效果；而化學(xué)氧化/還原技術(shù)則很難保證注入的化學(xué)試劑準(zhǔn)確抵達(dá)含水層中的污染源，同時(shí)化學(xué)試劑通常在污染源區(qū)的停留時(shí)間較短，不能滿足將污染物充分氧化/還原的需求；化學(xué)淋洗過(guò)程中，化學(xué)淋洗劑在注入地下含水層后會(huì)在地下含水層形成優(yōu)先流路徑，導(dǎo)致低滲透性局部區(qū)域內(nèi)的污染物不能被淋洗出來(lái)，并且，淋洗后會(huì)出現(xiàn)污染物濃度反彈，最后影響到淋洗效果。此外，化學(xué)淋洗對(duì)低濃度污染物的淋洗效果欠佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種鹵代烴污染場(chǎng)地的修復(fù)方法，該方法能達(dá)到快速、徹底地修復(fù)齒代烴污染場(chǎng)地的目的。
[0005]本發(fā)明提供的利用化學(xué)淋洗與微生物相結(jié)合修復(fù)鹵代烴污染場(chǎng)地的方法，包括使用化學(xué)淋洗，是將淋洗液通過(guò)注射井注入污染土壤，在污染場(chǎng)地的下游，將攜帶有污染物的淋洗液從抽提井中抽出，其特征是:所采用的淋洗液的主要成分為溶于醇-水混合溶液中的生物表面活性劑，并且在采用淋洗液淋洗后，KBl菌懸濁液注射到污染土壤中進(jìn)行微生物修復(fù)。其中KBl菌主要為dehalococcoides (兩種不同族的微生物)以及acetogens和methanogens 菌類(lèi)。
[0006]本發(fā)明由于使用了化學(xué)方法進(jìn)行淋洗，可以快速實(shí)現(xiàn)對(duì)高濃度鹵代烴污染的場(chǎng)地進(jìn)行前期修復(fù)，隨后，采用微生物修復(fù)可解決化學(xué)淋洗技術(shù)對(duì)低濃度污染物效果不佳以及淋洗后會(huì)出現(xiàn)污染物濃度反彈的弊端，并且可達(dá)到徹底修復(fù)鹵代烴污染物的目的。同時(shí)，由于本發(fā)明在化學(xué)淋洗階段使用了含有生物表面活性劑的淋洗液，一方面保證有效地從污染土壤中溶解鹵代烴并通過(guò)抽提將鹵代烴脫離污染土壤，另一方面，注入含有生物表面活性劑的淋洗液會(huì)殘留在污染場(chǎng)地中，并作為后期微生物修復(fù)的碳源，促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)以增進(jìn)微生物對(duì)鹵代烴的修復(fù)。發(fā)明中所用的KBl菌是一種可以快速、有效地降解鹵代烴污染物的特種菌。本方法中后期注入的KBl微生物利用了前期淋洗過(guò)程中遺留在場(chǎng)地中的生物表面活性劑，KBl微生物被催生并可以有效地消除前期化學(xué)淋洗過(guò)程遺留下的低濃度的鹵代有機(jī)污染物。本發(fā)明利用淋洗方法與微生物修復(fù)方法的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了快速、徹底地修復(fù)鹵代烴污染場(chǎng)地的目的。
[0007]醇類(lèi)一直作為淋洗液中良好的共溶劑，被廣泛用于污染場(chǎng)地修復(fù)，同時(shí)，由于乙二醇和丙三醇的密度稍大于水，在注射入地下后會(huì)有稍微的下沉作用，有利于將淋洗液帶動(dòng)傳輸經(jīng)過(guò)齒代烴污染源區(qū)域(通常在污染場(chǎng)地以DNAPLs形態(tài)存在)，因此，本發(fā)明的優(yōu)選方案是:所述的醇-水混合液中的醇至少含有乙二醇和丙三醇中的一種或數(shù)種。
[0008]考慮到淋洗液的淋洗效果和成本因素，本發(fā)明的最好方案是:所述的淋洗液中的生物表面活性劑占淋洗液的總質(zhì)量比為20-30%，醇類(lèi)的質(zhì)量占淋洗液的總質(zhì)量比為20-30%，其余為水。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是組合生物表面活性劑淋洗與生物技術(shù)修復(fù)DNAPLs污染場(chǎng)地的工藝示范圖。
[0010]圖中1.蠕動(dòng)泵，2.地面，3.地下水水流方向，4.地下水水位，5.自由含水層，6.隔離層，7.承壓含水層，8.污染源，9.抽提液方向，10.抽提井，11.抽提液，12注射井，13.注射的淋洗劑流動(dòng)方向。
[0011]下面結(jié)合具體實(shí)施例及【附圖說(shuō)明】發(fā)明的其他細(xì)節(jié)。
【具體實(shí)施方式】
[0012]I)選鼠李糖作為配制淋洗液中的生物表面活性劑，選丙三醇為淋洗液中的醇類(lèi)，其中鼠李糖、丙三醇和水三者占整個(gè)淋洗液質(zhì)量的比例分別為25%，25%和50% ；
2)場(chǎng)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，選定的目標(biāo)污染場(chǎng)地中主要含有氯代烴DNAPLs，含有DNAPLs污染源區(qū)8處于地下4-7米，地下水位線4在地下2.5米，地下水水流方向3為從西向東的方向，污染場(chǎng)地的水文地質(zhì)主要包含地下水水位線下0.8米厚的非飽和層，以及離地面深度為3.3米-8米的自由含水層5，自由含水層下的隔離層6，隔離層下的承壓含水層7，承壓含水層7下又有一層隔離層，如圖1所示；
3)污染源區(qū)域的介質(zhì)顆粒主要是粗砂粒和細(xì)沙粒的混合，平均孔隙率為0.36，污染源區(qū)域的面積約1000 m3，因此其孔隙體積為360 m3；
4)通過(guò)注射泵I將7倍于污染源孔隙體積(即2520m3)的淋洗液經(jīng)由注射井12注射到污染源區(qū)域的上游，注射井12的深度為5.2 m，距離污染源區(qū)域的邊界為0.5 m，注射的淋洗液流動(dòng)方向13的方向向下，注射速率為10 m3/h，在注射淋洗液的同時(shí)，在污染源8區(qū)域的下游經(jīng)由抽提井10向外抽提地下水，抽提液11在地面2上被收集并需要后續(xù)處理，抽提井離地面2的深度為6.1米，抽提地下水的速率與注射淋洗液的速率相同，也為10 m3/h ；
5)待完成淋洗液注入后，繼續(xù)增速抽提含水層中的地下水，此過(guò)程共需繼續(xù)抽提的地下水的體積為2倍于所淋洗區(qū)域的孔隙體積(即720 m3);
6)隨后，密封抽提井10的井蓋，向注射井中注射720m3的菌液，其中菌液中的主要菌體為KBl菌類(lèi)，其濃度為1.8*10n/L -2.2*10n/L，菌液經(jīng)過(guò)脫氧處理，并且菌液中溶解了 3500g的硝酸鈉；
7)菌液的注射速率為5m3/h，注射菌液的同時(shí)，不需要在污染源區(qū)域的下游抽提地下水；
8)注射完菌液后，密封注射井，并一周一次地抽取地下水水樣以及采集污染源區(qū)域的土壤樣，檢測(cè)水樣與土壤樣中污染物濃度、無(wú)機(jī)鹽、NO3-等濃度。
[0013]上述實(shí)施例的效果如下:
在抽提液中共分離出氯代烴(主要成分是三氯乙烯和二氯乙烯等)120 kg。在淋洗完成時(shí)，污染源區(qū)域內(nèi)地下水中的三氯乙烯和二氯乙烯的的平均濃度由淋洗前的489 mg/L和353 mg/L降低到了 42 mg/L和31 mg/L。在注射完KBl菌液后6個(gè)月，發(fā)現(xiàn)污染源區(qū)域內(nèi)地下水中的三氯乙稀和二氯乙稀的平均濃度為5.6 mg/L和3.7 mg/L。繼續(xù)監(jiān)控至注射菌液I年后，發(fā)現(xiàn)污染物濃度持續(xù)降低，無(wú)反彈。同時(shí)，I年后，土壤樣品中檢測(cè)的三氯乙烯和二氯乙稀的平均濃度為5.8 mg/kg和4.4 mg/kg。因此，此結(jié)果表明本發(fā)明提供的針對(duì)鹵代烴污染場(chǎng)地的修復(fù)方法可以有效地解決化學(xué)淋洗后污染物濃度反彈的問(wèn)題，并且可以徹底的消除污染物。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用化學(xué)淋洗與微生物相結(jié)合修復(fù)鹵代烴污染場(chǎng)地的方法，包括化學(xué)淋洗，是將淋洗液通過(guò)注射井注入污染土壤，在污染場(chǎng)地的下游，將攜帶有污染物的淋洗液從抽提井中抽出，其特征是:所采用的淋洗液主要成分包括作為載液的乙醇-水混合液，將生物表面活性劑溶于載液中，并且在采用淋洗液淋洗后，將KBl菌液注射到污染土壤中進(jìn)行微生物修復(fù)。
2.按照權(quán)利要求1所述的利用化學(xué)淋洗與微生物相結(jié)合修復(fù)鹵代烴污染場(chǎng)地的方法，其特征是:所述的淋洗液中的生物表面活性劑至少含有鼠李糖、海藻酸鈉及無(wú)患子皂苷中的一種。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的利用化學(xué)淋洗與微生物相結(jié)合修復(fù)鹵代烴污染場(chǎng)地的方法，其特征是:所述的醇水混合液中的醇至少含有乙二醇和丙三醇中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用化學(xué)淋洗與微生物相結(jié)合修復(fù)鹵代烴污染場(chǎng)地的方法，其特征是:淋洗液中的生物表面活性劑占淋洗液的總質(zhì)量比為20-30%，醇類(lèi)的質(zhì)量占淋洗液的總質(zhì)量比為20-30%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用化學(xué)淋洗與微生物相結(jié)合修復(fù)鹵代烴污染場(chǎng)地的方法，其特征是:淋洗液中的生物表面活性劑占淋洗液的總質(zhì)量比為20-30%，醇類(lèi)的質(zhì)量占淋洗液的總質(zhì)量比為20-30%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用化學(xué)淋洗與微生物相結(jié)合修復(fù)鹵代烴污染場(chǎng)地的方法，具體涉及使用淋洗方法和微生物修復(fù)方法。本發(fā)明提供的鹵代烴污染場(chǎng)地的修復(fù)方法，方法包括使用化學(xué)淋洗，是將淋洗液通過(guò)注射井注入污染土壤，在污染場(chǎng)地的下游，將攜帶有污染物的淋洗液從抽提井中抽出，其特征是：所采用的淋洗液的主要成分為溶于醇-水混合溶液中的生物表面活性劑，并且在采用淋洗液淋洗后，KB1菌懸濁液注射到污染土壤中進(jìn)行微生物修復(fù)。由于使用的化學(xué)方法進(jìn)行淋洗可以快速實(shí)現(xiàn)對(duì)高濃度鹵代烴污染的場(chǎng)地進(jìn)行前期修復(fù)，隨后，采用微生物修復(fù)可解決化學(xué)淋洗技術(shù)對(duì)低濃度污染物效果不佳以及淋洗后會(huì)出現(xiàn)污染物濃度反彈的弊端，并且可達(dá)到徹底修復(fù)鹵代烴污染物的目的。
【IPC分類(lèi)】B09C1-08, B09C1-02, B09C1-10
【公開(kāi)號(hào)】CN104801536
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510177096
【發(fā)明人】劉驍勇, 李靜
【申請(qǐng)人】劉驍勇
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年4月15日