[發明專利]一種原位修復高砷地下水的工藝

有效

• 申請號: 201010132662.6
• 申請日: 2010-03-23
• 公開（公告）號: CN101823801A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 李義連;陳銀松;鄧天天;梁艷燕
• 申請（專利權）人: 中國地質大學(武漢)
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，具體涉及一種原位修復高砷地下水的工藝。

背景技術

砷是水中高致病毒性元素，可對人類健康造成嚴重的危害。地表水體中砷含量相對較低， 而砷含量超標絕大多數發生在地下水中。據不完全統計，全球高砷地下水分布在美國西部地 區、智利、匈牙利、中國、孟加拉國等22個國家和地區，其中亞洲的孟加拉國、印度和中國 最為嚴重。高砷地下水對人類健康造成的危害已經引起全球廣泛的關注，是一個亟待解決的 公共問題。然而，目前除砷技術尚存在技術與經濟等方面的問題，少見工程化應用。因此， 開展地下水經濟有效的原位除砷技術研究，有助于保障我國飲水安全，提高人民健康水平， 具有十分重要的現實意義。

自20世紀80年代國內外開展地下水污染治理至今，地下水污染修復技術在大量的實踐 應用中得以不斷改進和創新。較典型的地下水污染修復技術主要有異位修復(Ex-situ)、原 位修復(In-situ)和監測自然衰減修復(Monitored?Natural?Attenuation)等技術。對于高砷 地下水，目前國內外主要集中在對抽取-處理的異位處理方法研究，而原位修復技術及其工 程實踐則較少。

異位修復技術是最早出現的地下水污染修復技術，自20世紀80年代開展地下水污染修復 至今，國外有關地下水污染治理工程多以抽出處理為主。但該技術存在操作復雜、運行難度 大和維護費用昂貴，致使當今受高砷地下水威脅的人群依然眾多。主要的處理技術包括化學、 物理和生物方法。后二種方法中，包括反滲透、生物吸附與吸收等，在處理效率與成本上， 這二種方法具有非常有限的應用范圍與前景。而化學方法則是研究的主要方向，包括如下兩 種方法：

(1)絮凝-沉淀法。選擇的絮凝劑主要是鐵鹽和鋁鹽系列，該類絮凝沉淀方法除砷可 以達到極低的出水砷含量，完全滿足飲用水標準。美國環保局認為鐵鋁鹽絮凝和石灰軟化是 經濟有效的砷去除方法，并且推薦使用。但該技術存在的缺點是技術上操作有一定難度，需 實時監控水質，調整pH值，清除沉淀物，只適合處理設施完善的大型水處理廠，不適合于分 散式供水；同時由于需添加鐵鋁鹽絮凝劑，增加了水的酸度，當用石灰水中和酸度時又增加 了水的硬度。因此，該方法不僅增加了運行處理成本，同時二次污染造成水中相關組分增加， 降低飲用水質量。

(2)吸附-離子交換法。砷在水中是三價和五價形式，主要以砷酸根和亞砷酸根陰離子 團存在，吸附-離子交換便成了主要的去除機理。該方法中研究的主要重點是吸附劑的選擇， 常用的有鐵錳氧化物(Vaisha?R.C.等)、活性氧化鋁(Stewart，H.T.等)、活性炭(Budinova， T等)、活性鋁土礦、赤鐵礦、離子交換樹脂及其它工業和天然吸附材料等。各國科學家大量 研究結果表明，鐵和鐵的氧化物是高效除砷材料，并得到廣泛認可。一方面是因為鐵的氧化 物是強陰離子吸附劑，另一方面又是較好的絮凝劑(Fe(OH)₃)。于是出現了一批以零價鐵或 鐵的氧化物為除砷材料或吸附劑的各種處理實驗，并且處理能達到理想的效果，As＜10μ g/L。但長時間處理存在著一些嚴重的問題，需待解決。例如：一、鐵氧化物比表面積大， 或者pH高，容易產生碳酸鹽沉淀，大量積累后會使鐵氧化物的吸附能失去活性；二、鐵的氧 化物吸附飽和后，必然需要再生處理，否則造成無法長期運行。這些問題使其應用難度增大， 不適合廣泛推廣。

原位修復技術和異位修復法相比，原位修復不但修復費用相對節省，而且還最大程度地 減少污染物的暴露和對土地環境的擾動，是一種極有發展前景的地下水修復技術。較常用的 地下水原位修復技術有：滲透性反應屏障技術(簡稱PRB，對有機與無機污染物均有效)、地 下水曝氣(簡稱AS，主要處理有機污染地下水)、原位生物修復技術(主要針對可生化降解的 污染物)等。盡管原位修復是一種熱門技術，但對于原位處理高砷地下水的研究非常少，應 用工程則更少。

發明內容

本發明的目的是提供一種原位修復高砷地下水的工藝，該工藝具有操作簡單、成本低的 特點。

為了實現上述目的，本發明所采取的技術方案是：一種原位修復高砷地下水的工藝，其 特征在于它包括如下步驟：

1)在需處理的工作區進行地質鉆探，獲取準確的地質資料，確定取水含水層的位置；