[發明專利]用微納米氣泡對污染地下水強化原位修復的方法及系統

有效

• 申請號: 201210041355.6
• 申請日: 2012-02-21
• 公開（公告）號: CN102583712A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 胡黎明;宋德君;李恒震
• 申請（專利權）人: 清華大學;宋德君
• 主分類號: C02F3/02
• 分類號: C02F3/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發明屬于受污染地下水修復技術領域，特別涉及一種用微納米氣泡對污染地下水強化原位修復的方法及系統。

背景技術

環境與發展，是當今國際社會普遍關注的重大問題。為了實現可持續的發展，環境保護和治理工作應是發展過程的組成部分。地下水資源作為全球水資源的重要組成部分，在我國地表水嚴重污染的條件下，對于經濟和社會發展具有極其重要的作用。近年來，由于社會經濟的高速發展和工業廢棄物的大量產生，全球的環境污染問題日益嚴重。目前我國地下水質量惡化趨勢顯著，污染形勢十分嚴峻，許多地區地下水不同程度遭受有毒有害有機物和無機物的污染。國家“十二五”規劃提出要“加大環境保護力度”，解決“土壤污染等損害群眾健康的突出環境問題”，“加強地下水污染防治”。2011年10月發布的《全國地下水污染防治規劃(2011-2020年)》指出要“初步遏制地下水水質惡化趨勢”，“加強重點工業行業地下水環境監管”，“有計劃地加快推進地下水污染修復”。環境友好和節能高效的污染地下水創新修復技術的開發和應用是我國國民經濟和社會可持續發展的重要途徑。

地下水原位修復技術由于成本較低、對環境干擾較小而得到迅速發展，是地下水污染修復的主要技術。地下水曝氣法、抽水處理與生物強化技術是污染地下水原位修復的常規技術，常用于有限面積、高污染負荷的場地。傳統的地下水曝氣法將壓縮空氣通過曝氣井注入飽和土壤及地下水中，空氣向上的流動使土壤和地下水中的污染組分產生解吸和揮發等作用，隨氣流進入土壤非飽和區。同時氣流中的氧氣不斷溶解于土壤水中增加溶解氧含量，為好氧生物降解有機物創造了條件，加速地下水中的微生物降解作用。生物修復技術是80年代以來出現和發展的清除和治理環境污染的生物工程技術，其主要利用生物特有的分解有毒有害物質的能力，去除污染環境中的污染物，達到清除環境污染的目的。生物強化法(EBR)通常為微生物生長和降解作用改善環境條件，提供足量的電子受體/供體、營養鹽類，提高微生物的代謝作用和降解活性水平，以促進對污染物的降解速度，能夠直接針對主要污染區進行修復。抽水處理法(Pump?and?Treat，簡稱P&T)是傳統地下水修復技術，通過設計合適的抽水井和地下水流場、使之形成包含整個地下水污染羽狀體的截獲區，不斷的抽取污染地下水，使污染暈的范圍和污染程度逐漸減小，并使含水層介質中的污染物向水中轉化而得到清除。EBR通常與P&T相結合，通過地下水的運動來輸送電子受體/供體和營養鹽類，促進微生物活動。EBR技術對環境友好，發展潛力巨大，但目前EBR的主要瓶頸之一是如何高效輸送電子受體/供體和營養鹽類，為微生物作用創造良好的環境條件。因此，供氧效果好、持續時間長、影響范圍大的電子受體/供體和營養鹽類輸送技術成為EBR的關鍵技術和發展方向。此外，在污染源等高濃度區，由于污染物對微生物活性的阻礙，微生物降解的作用受到極大的抑制。因此，將污染物濃度降至微生物可以接受的水平也是重要的課題。

電子受體/供體的提供主要通過氣體提供，常用氣體主要包括空氣、氧氣、氫氣等。為提高地下水中氣體溶解量和持續供應能力，降低氣泡直徑從而增加氣泡內壓和在水體內的滯留時間是關鍵技術。目前微納米氣泡生成技術已經發展成熟，采用特定的設備可使地下水中氣泡直徑達到微納米級。微納米氣泡直徑較小，在水體中停留時間較長，可以隨地下水運動，遷移影響范圍遠大于普通氣泡；氣泡內壓較大，其高溶解能力可為水體提供高含量的溶解氧；同時，微納米氣泡氣液界面帶負電荷，可以與特定的污染物相互作用，微納米氣泡破裂時產生的自由基和振動波也可促進污染物的去除。營養鹽的提供通常采用直接向地下水中添加并通過地下流場輸運的方法，可進一步改善微生物的環境條件，促進微生物降解作用。