[發(fā)明專利]一種可滲透反應(yīng)墻和修復(fù)方法

在審

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• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112110571A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李志建;魏麗;羅彬;甄勝利;于肖肖;秦森;雷尚武;苗竹;李淑彩
• 申請（專利權(quán)）人: 北京高能時代環(huán)境技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04;C02F101/22;C02F101/36
• 代理公司: 北京匯信合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11335
• 代理人: 朱鵬

本發(fā)明公開了一種可滲透反應(yīng)墻及修復(fù)方法，屬于污染土壤及地下水修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域；可滲透反應(yīng)墻包括：沿水流方向依次設(shè)置的預(yù)反應(yīng)區(qū)、主反應(yīng)區(qū)和出水緩沖區(qū)；預(yù)反應(yīng)區(qū)和出水緩沖區(qū)內(nèi)均填充有填料和零價鐵，主反應(yīng)區(qū)內(nèi)填充有零價鐵和吸附劑；主反應(yīng)區(qū)上設(shè)有監(jiān)測孔，或預(yù)反應(yīng)區(qū)、主反應(yīng)區(qū)和出水緩沖區(qū)上均設(shè)有監(jiān)測孔；用于取樣監(jiān)測是否發(fā)生鈍化和堵塞以及加入去鈍化劑。本發(fā)明在反應(yīng)運行一段時間后，針對零價鐵和吸附劑鈍化、堵塞和活性降低，加入再生活化去鈍化劑，如過氧化氫或有機或無機酸鹽，如草酸鈉、氯化鉀等，與零價鐵表面的金屬氧化物和氫氧化物沉淀反應(yīng)，去鈍化、提高材料比表面積，降低pH，提高修復(fù)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及污染土壤及地下水修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可滲透反應(yīng)墻及修復(fù)方法。

背景技術(shù)

石油化工行業(yè)場地污染物如石油烴、氯代烴、無機物重金屬等，具有污染復(fù)雜和多樣、不均性等特點，污染地下水隨季節(jié)和人為影響，向下游或周邊遷移，形成長期、連續(xù)的污染羽。該類污染羽通常具有高毒性和低溶解性，治理難度和費用也相應(yīng)較高。因此，針對上述污染羽，發(fā)展高效節(jié)能、原位可持續(xù)修復(fù)技術(shù)體系是當(dāng)務(wù)之急。

可滲透反應(yīng)墻技術(shù)(PRBs)是繼監(jiān)測自然衰減后，最經(jīng)濟有效的原位處理技術(shù)；其利用自然水力梯度被動截獲和修復(fù)污染羽，較傳統(tǒng)的地下水抽出處理技術(shù)，在系統(tǒng)的運行和維護方面成本更低。顆粒零價鐵(ZVI)是PRBs 中使用最廣泛的介質(zhì)，自1994年第一次現(xiàn)場示范至2011年，全世界已經(jīng)使用了200多個零價鐵滲透反應(yīng)墻(ZVIPRBs)，用于處理各種氯化有機物、金屬和放射性核素。但，現(xiàn)有一些PRB安裝場地下降的速度相對較快，在1-5年內(nèi)出現(xiàn)性能大幅度下降；原因大多是由于鐵的腐蝕導(dǎo)致的介質(zhì)表面鈍化和孔隙堵塞，進而引起介質(zhì)滲透率下降和修復(fù)效率降低。因此，解決PRB中介質(zhì)表面鈍化和孔隙堵塞，改善運行效率是當(dāng)前面臨的主要問題。

零價鐵能成功處理地下水中常見的有機和無機污染物，如氯化揮發(fā)性有機化合物、石油烴、鉻和砷；但較難降解其他常見的污染物或氯代烴還原降解產(chǎn)物，如1,2-二氯乙烷(1,2-DCA，也稱為“也稱為“二氯乙烷”氯乙烷”DC、二氯甲烷(DCM，也稱為“二氯甲烷”氯和某些氯化芳烴。許多地下水含有混合污染物或中間產(chǎn)物，單一材料和單一技術(shù)往往不能很好地達(dá)到修復(fù)目標(biāo)，需要采用多材料多技術(shù)組合或序列技術(shù)進行多級深度修復(fù)。

零價鐵在PRB修復(fù)地下水的過程中，零價鐵轉(zhuǎn)化為Fe²⁺產(chǎn)生OH-，因此活性鐵單元中水的pH值會增加，通常會達(dá)到9.0以上。機理如下：

2Fe⁰+O₂+2H₂O22Fe²⁺+4OH^-

3Fe⁰→3Fe²⁺+6e^-

CH₂Cl₃+3H⁺+6e^-→C₂H₄+3Cl^-

3Fe⁰+CH₂Cl₃+3H⁺→2Fe⁰+C₂H₄+3Cl^-

研究發(fā)現(xiàn)，活性鐵單元中水的pH值增加會導(dǎo)致潛在的沉淀物形成，可能會鈍化、包裹鐵的表面，降低反應(yīng)單元鐵的反應(yīng)性和導(dǎo)水率，使有機物降解速度減慢。

研究發(fā)現(xiàn)，PRB單元的前端20-80mm容易形成氧化物鈍化層，堵塞PRB 單元。零價鐵與水反應(yīng)被腐蝕為氧化物和氫氧化物，通過在污染物分子和介質(zhì)表面之間形成一道屏障沉淀在ZVI的表面，阻礙了電子轉(zhuǎn)移的形成過程并抑制了降解。

發(fā)明內(nèi)容