[發明專利]一種芬頓試劑原位注入修復方法

在審

• 申請號: 201710652212.1
• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN107363089A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 王磊;陳檣;石佳奇;黃劍波;龍濤;尹業新;徐敏;李寧;李耀輝
• 申請（專利權）人: 環境保護部南京環境科學研究所;南京貽潤環境科技有限公司
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08;C02F1/72;C02F103/06
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發明屬于環境修復技術領域，更具體地說，涉及一種土壤和地下水污染原位修復工藝。

背景技術

隨著經濟的快速發展，大量化學物質的使用已造成土壤和地下水不同程度的污染。而由于雨水的淋濾和地下水位的波動，還會造成土壤和地下水的交叉污染。一般來說，土壤和地下水中典型的污染物有無機物和有機物污染，包括NO₃^-、NH₄⁺、重金屬Pb、Cr、As、苯系物、石油烴、多氯聯苯、農藥等。這些污染物往往具有高毒性和高致癌性，因此必須通過合理的技術手段對這些受污染的土壤和地下水進行修復處理。

目前土壤和地下水修復技術主要有異位修復和原位修復兩種類型，其中異位修復即是將污染土壤挖出、轉運后進行修復，這種修復方式不僅工作量大，還會造成空氣的二次污染，還可能因微生物作用而產生惡臭產物，從而對周邊居民造成影響。與異位修復技術相比，原位修復具有保護污染場地結構、修復工程量小、修復成本低等優勢。

原位化學氧化修復是一種常用的有效原位修復技術，其具體工藝過程是通過將化學氧化劑注入地下深層以進一步氧化降解污染物，這種強有力的修復方法能夠有效地去除吸附在土壤顆粒表面以及地下水中的多種污染物。典型的修復方式有Fenton試劑、改性Fenton試劑、高錳酸鹽、過硫酸鹽及臭氧的注射。

在眾多的氧化劑中，芬頓體系的應用較為廣泛。芬頓氧化的機理是以二價鐵離子作為催化劑，催化雙氧水產生一種具有極強氧化性的物質-羥基自由基(·OH)，該羥基自由基的氧化能力僅次于氟。另外，·OH具有很高的電負性或親電性，還具有很強的加成反應特性，可以無選擇性地與絕大多數有機物發生反應，氧化速率快且反應徹底。但是正是由于芬頓試劑在反應過程中生產自由基，反應劇烈，所以穩定性較差。

目前常用的芬頓氧化修復技術的施工通常是在現場設置一個藥劑罐，將H₂O₂與催化劑按室內試驗或現場小試結果的比例配置好，經蠕動泵由注射井或鉆機原位注射。期間藥劑配置、系統啟動、人員操作等活動消耗的時間往往大于芬頓試劑的最佳反應時間(通常為氧化劑與催化劑接觸后的1.5-2小時)，進而導致芬頓試劑接觸到地下介質中的污染物時已經失去了最佳藥性。同時，在實際應用中雙氧水損耗巨大，尤其是雙氧水與催化劑在藥劑罐中混合后以及注射管路中的自身快速分解、催化劑受到氧化以及場地地化環境對雙氧水的損耗等。

因而需要改進現有芬頓試劑的注射裝備與方法，在保證芬頓試劑與污染體接觸反應時具有最佳藥性的同時，減少注射修復過程中的藥劑損耗，從而加強其對污染土壤和地下水的修復效果。

經檢索，關于芬頓試劑的原位注入修復的專利報道已有相關公開。

如，中國專利申請號201610732853.3，申請日為2016年8月27日，發明創造名稱為：一種類芬頓藥劑體系的污染場地原位注入修復系統，該申請案的修復系統包括注入井系統、催化劑罐、氧化劑罐、催化劑導流回流管路、氧化劑導流回流管路、注入動力裝置、自動控制系統和監測井系統；注入井系統包括注入井鉆孔、空心止水套管和注入井井管，注入井鉆孔由上段鉆孔和下端鉆孔構成，注入井井管由外管和二內管構成；空心止水套管內置于上段鉆孔，外管內置于空心止水套管和下段鉆孔；一內管通過催化劑導流回流管路與催化劑罐相連通，另一內管通過氧化劑導流回流管路與氧化劑罐相連通。該申請案的藥劑氧化性能相對較穩定，能自動調節注入量，注入效率高、藥劑返流少。但該注射系統設計較為復雜，依托注射井進行注射，成本較高且注射效果受注射井的質量影響較大。

發明內容

1.發明要解決的技術問題

針對現有技術中利用芬頓藥劑進行污染土壤和地下水修復時的不足，本發明提供了一種芬頓試劑原位注入修復方法，通過鉆桿分腔的方式減少芬頓試劑的藥性和藥量損失，從而保證藥劑與污染體接觸反應時的最佳藥性，擴大了芬頓試劑在原位注入修復中的適用范圍，改善了其修復效果。

2.技術方案

為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：

本發明的一種芬頓試劑原位注入修復方法，該方法是采用注射泵將H₂O₂與催化劑分別注射到注射鉆桿內的不同噴射腔，然后經不同噴射腔噴射到待修復土壤或地下水中，使H₂O₂及催化劑在與污染體接觸的同時進行混合，并反應產生以·OH為主的氧化體系。