前沿动态原位化学氧化污染场地修复

查看全部 · 发表于 2021-4-6 13:41:00

化学氧化是使用氧化剂将有害污染物降解为无害或毒性较少的形态。一般是采用原位注射的方式，在现场将药剂灌注至土层地下水中，不需要将土挖出，或将地下水泵出再处理。原位化学氧化可以用来处理油料、溶剂、农药等多种污染物。

原位化学氧化（In Situ Chemical Oxidation）

一般使用原位化学氧化的区域为污染物泄漏的热点源头。在热点源头的污染物浓度很高，甚至存在非融水液体，并长期持续地溶解进入地下水中。原位化学氧化通过强烈的反应使污染治理区域达到一定的清理目标后，可以结合使用地下水泵出处理，或监测自然降解的方法，去清理残余的污染物。

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图：原位药剂注射原理

如何工作：

当氧化剂进入到污染土壤和地下水后，一系列化学反应的形成使得污染物降解为无害或少害的产物。使用原位法进行修复，氧化剂需要通过重力或加压的形式注入至地下。注射井可以建造至不同的深度，根据热点源头的位置，尽可能的接触溶解或非溶解污染物区域，药剂从井筛中流出并扩散至周边的土层和地下水，与污染物混合，产生化学反应。

为了提高地下水与氧化剂的混合效果，可以采用回收井将含有药剂的地下水泵出并重新注入地下。当地下水与药剂的混合体泵出至地面是，可以添加更多的药剂，再重新注入至地下水。循环注入可以在较大的区域内更快的完成治理目标。另外，当处理区域较浅时，可以考虑使用土壤搅拌或挖掘设备，直接将土与药剂充分混合，这种方式针对黏土十分有效。

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图：注射-采集-注射循环

四种主要的用于原位修复的氧化剂类型为高锰酸盐，过硫酸盐，过氧化氢和臭氧。前三种是以药剂形式注入进地下，臭氧作为强氧化剂，由于其气体的特性，使其应用方法难以掌握，因此采用臭氧进行修复的项目较少。一些氧化剂在使用时可以结合催化剂。催化剂可以加快化学反应的速率。比如，过氧化氢可以与亚铁催化剂结合使用，混合后的药剂反应速率更快，并可以降解更多的污染物。

当进行修复时，污染物浓度出现反弹，需要进行第二次甚至第三次注射循环。污染物的返单可能是因为氧化剂未能充分接触到所有的污染物，或污染物在被完全降解前，注射的氧化剂量消耗殆尽。有时，需要几周甚至几个月的时间，污染物才能通过地下水监测井采集到，确认是否有污染物的反弹。

原位化学氧化可以在地层中产生大量的热，可以使污染物挥发，并且伴随热蒸汽上升至地表。在修复过程中需要注意氧化剂的使用量，来控制所产生的热，如果热蒸汽量过多，需要进行收集。

修复周期：

原位氧化修复的适用区域主要是土壤场地的热点源头地区。修复周期根据不同场地条件，需要几个月至几年不等。一般情况下，原位化学氧化在以下场地中可能需要更多的修复周期：

热点源头区域较大
污染物分布于黏土或基岩裂缝区域
土质条件不允许氧化剂以较快的速度在基质中扩散
地下水流速慢
使用了在地层中无法持久有效的氧化剂
药剂注射：

目前，药剂注射主要是以两种方式进行。使用直推式钻机建造临时注射井进行注射，每次只能在一个注射点灌注药剂。而对于规模较大的项目场地，药剂需要长期，多循环注射，因此需要固定式注射井进行药剂的注射。此外，面对浅层地下水以及黏土土质，土壤搅拌注射也被广为采用。

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图：土壤搅拌

药剂的安全性：

化学氧化剂对周边的社区产生极少的风险与影响。工作人员在进行涉及氧化剂的操作时，需要穿着安全服，并执行安全措施。在绝大部分情况下，氧化剂用于清理地下的污染物，因此不会对工作人员造成暴露接触。工作人员需要在修复期间定期检测土壤和地下水样品，确保修复工作的有效性。在修复过程中，便携式的监测设备可以及时、或长期检测修复的进度，以判断修复进展是否顺利。

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