[發明專利]一種可持續去除地下水Cr污染的原位修復系統及修復方法

有效

• 申請號: 201310150256.6
• 申請日: 2013-04-26
• 公開（公告）號: CN103232096A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 劉翔;李淼;盧欣
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C02F1/469
• 分類號: C02F1/469;C02F1/58;C02F103/06
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術領域

本發明涉及地下水中Cr的去除技術領域，具體涉及一種可持續去除地下水Cr污染的原位修復系統及修復方法。

背景技術

目前，我國乃至世界許多地區的地下水都不同程度受到Cr污染，嚴重威脅居民的飲用水安全，地下水中Cr污染越來越受到廣泛關注。Cr被列為對人體危害最大的八種化學物質之一，是國際公認的三種致癌金屬之一，同時也是美國EPA公認的129種重點污染物之一。世界衛生組織(WHO)《飲用水水質標準》和我國《生活飲用水衛生標準》都規定六價Cr標準為0.05mg/L。受Cr污染的地下水修復通常采用抽出-處理法，包括物化法、化學法、生物法和這些技術的復合集成法。抽取-處理法將地下污染水抽取后再進行處理，成本高、周期長、能耗大、容易造成二次污染，不能進行原位修復及有效解決抽出直接使用的問題，更不能從宏觀上長期保障我國居民的飲用水安全。PRB（滲透式反應墻）技術是一種高效經濟的新興原位修復技術，該技術無需外加動力、地面儲存處理措施，運行和維護成本較低，能夠同時去除多種污染物，包括重金屬、有機物、放射性核素和營養物質。該技術在歐美已經成功運用到實地污染地下水修復中，在我國該技術還處于起步階段。零價鐵由于具有價廉、高還原勢、反應速度快的特點，成為PRB應用最多的的反應介質材料。

很多現場和實驗室應用Fe-PRB去除Cr(VI)都取得了較好的效果。在Fe-PRB系統中Cr(VI)首先還原為Cr(III)，伴隨零價鐵被氧化為Fe(II)或Fe(III)，接著Cr以Cr(III)氫氧化物或Fe(III)/Cr(III)氫氧化物的形式沉淀下來。在PRB運行過程中，零價鐵或二價鐵被Cr(VI)氧化為三價鐵，引起pH值升高。同時，零價鐵在好氧條件下被氧氣氧化，在厭氧條件下會被水氧化，都伴隨著pH值的升高。這使得在PRB長期運行過程中，形成堿性條件，導致零價鐵表面生成鐵的氧化物、氫氧化物等沉淀。目前，PRB應用過程中的瓶頸問題是長期運行過程中出現的由于零價鐵的鈍化導致處理能力降低的問題。零價鐵表面沉淀根據厚度和組成不同會不同程度覆蓋鐵表面活性位點，導致電子傳遞阻力增加，零價鐵表面反應活性降低。Henderson和Demond收集了多個污染場地的原位PRB運行數據，識別出影響PRB運行的參數，認為零價鐵的活性相比于滲透性降低是制約PRB長期有效運行的最主要因素。Flurry等對瑞士某Cr污染場地PRB進行4年研究，發現導致PRB處理效果降低的主要原因是零價鐵的鈍化，同時并未發生堵塞現象。污染水的無機離子組成會影響沉淀的生成，在實驗室和現場運行PRB中發現多種沉淀物質，如Fe(III)and?Cr(III)共沉淀形成的Cr(III)-Fe(III)氫氧化物沉淀，各種鐵的氧化物，鐵的氫氧化物和碳酸鹽沉淀等。目前報道的零價鐵解鈍化方法包括酸洗和超聲處理等，但這些手段不同程度上存在處理費用高、工作量大、可操作性不強等問題。因此，目前亟需一種成本低、效率高、易于操作、可用于實際處理場地的技術，從而有效解決影響PRB應用的鈍化問題。

滲透式反應墻的安裝技術通常有以下幾種安裝技術：傳統溝槽式安裝、沉箱式安裝、芯軸式安裝和連續挖掘填埋。溝槽式安裝采用挖空回填的方式，在擬開挖的反應單元周圍打入板樁以支撐加固，之后采用鋤耕機和蚌殼式挖泥機等設備挖出一條溝槽的方法。沉箱式安裝為利用預制的鋼制沉箱幫助開挖，當沉箱達到既定深度將其內部土清除，填上反映介質。芯軸式安裝利用一個中空鋼軸或芯軸來開辟一塊裝填反應介質的空隙，然后將介質填進去。連續式開挖能連續開挖40cm-60cm的窄槽，同時立即用反應介質回填或放入防滲的高密度聚氯乙烯連續隔膜。在污染羽狀較寬、濃度較高、水流速度較大的地方多用沉箱的隔水漏斗-導水門系統，沉箱通常直徑為2.4m或者更小，直徑越小越易推入且保持豎直狀態。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種可持續去除地下水Cr污染的原位修復系統及修復方法，該原位修復系統能夠可持續地去除Cr污染，有效地解決傳統PRB應用的鈍化問題，在傳統的PRB系統填料零價鐵鈍化后無需更換材料，實現鐵活性原位恢復，延長了PRB系統的運行壽命。

為達到以上目的，本發明采用如下技術方案：

一種可持續去除地下水Cr污染的原位修復系統，包括放入滲透式反應墻沉箱1內并緊貼其內壁的一層或多層鐵網2，置于鐵網2內的一層或多層PVC網3，置于PVC網3內的鐵填料4，插入滲透式反應墻沉箱1中心位置鐵填料4內的鐵刷式電極5，所述鐵刷式電極5置于滲透式反應墻沉箱1內一端的尖部觸及到鐵網，還包括與鐵網2和鐵刷式電極5連接的電源6。