一種有機物污染土壤和地下水的原位注射-抽提-補水循環處置系統及聯合修復方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種有機物污染土壤和地下水的原位注射-抽提-補水循環處置系統及聯合修復方法。
【背景技術】
[0002]土壤和地下水是構成自然生態系統的基本環境要素，也是人類賴以生存和發展的物質基礎。隨著工業污染的加劇和農業化學物質廣泛使用，特別是城市周邊的化工、醫藥、農藥等污染廠家搬迀之后，留下大量的廢棄場地。這些場地的地下土壤和地下水往往被有機物污染，土壤和地下水環境中污染物質的存在可能會對附近人體和周邊環境產生嚴重的不良影響，嚴重時可以危及人的生命安全。2004年4月，在北京市宋家莊地鐵工程修建過程中，雖然施工方及時給現場施工的三位工人戴上了防毒面具。但是當土坑被掘至5米深處時，三人均出現不適癥狀，幸好工人被及時送至醫院救治，才避免了悲劇的發生。事后經調查得知，該區域原先屬于北京某農藥廠。
[0003]—般來說，土壤和地下水中典型的有機污染物包括苯系物、有機鹵化物、石油烴類、農藥和多氯聯苯等。這些污染物往往都是高致癌性危險性廢物，因此必有必要通過合理的技術手段來修復這些受污染的土壤和地下水，從而有效的保護人體健康和杜絕生態環境風險。
[0004]按技術原理劃分，土壤和地下水的污染修復技術包括物理修復、化學修復和生物修復三大類。土壤氣體抽提、栗出處理、表面活性劑強化自由相回收、多相抽提等技術屬于物理修復領域；化學氧化以及化學還原等技術屬于化學修復領域；而生物通風、強化生物處理等技術則屬于生物修復領域。
[0005]按修復方式劃分，土壤和地下水的污染修復技術包括原位修復、異位修復和原位-異味聯合修復的方式；如果采取異位修復的方式，則會在開挖過程中導致周邊的空氣遭受二次污染。另外，地下的有機污染物在微生物的作用下，轉化成具有惡臭的產物，如果直接開挖則會影響周邊居民的正常生活。
[0006]化學氧化技術是向土壤和地下水中注入氧化劑，通過污染物與注入的氧化劑之間發生的化學氧化還原反應來去除目標污染物或改變污染物的存在形態，從而達到修復的目的，其目標介質是土壤和地下水，目標污染物主要為有機污染，其具有修復時間短、成本低、效果好、可操作性強等優點，在有機物污染土壤的原位修復領域具有較好的應用前景；專利CN 102836867 A介紹了一種氯代烴污染土壤和地下水的原位化學氧化修復方法。該方法以可滲透反應墻的方式，使用高錳酸鉀作為氧化劑處理地下氯代烴污染物。但是這種可滲透反應墻技術一般治理周期比較長，而且一般地下水水情復雜，污染物分布不均衡，難以避免出現氧化劑分布不均或氧化劑擴散不充分導致污染物去除效率低下的問題。另外，高錳酸鉀的價格比較高、氧化電位不高，因而其使用范圍比較受限。專利CN 103480645 A介紹了用于原位化學修復土壤的注射裝置及其布設系統。該方法使用的插板機是建筑行業中處理沿海地區軟弱地基的機械，并不一定能將該專利設計的平板打入軟弱地基，即使可以打入也未必就能取得較好的注射效果。另外，一般的污染場地都不是軟弱地基，尤其是工業污染場地一般都有硬化地面和塘渣基礎，無法使用插板機作業。因此，該專利的可操行性比較差。
[0007]土壤和地下水的原位修復技術是現有技術中常用的修復方式，具有操作方便，成本低和適應范圍廣的優點，其主要利用滲透系數較高的吸附介質將地下水中的有機污染物通過化學或物理方式處理，而目前已知的處理介質如沸石、活性炭以及復合填料處理效果都不高，對有機污染物特別是難降解的有機污染物無法充分分解，去除效率較低；而且原位修復也面臨修復效率低，周期長的缺點，同時還存在化學修復劑污染的風險。
[0008]土壤和地下水的異位修復則應用范圍廣，處理工藝靈活方便，處理效果好，處理周期短，可以針對特定的污染物采用特定的處理工藝，針對性較強；但長時間大流量的抽取地下水容易造成土地塌陷，而且異位修復成本高，難以大規模應用。
[0009]異位一原位修復技術則目前應用較少，現有技術中也較少研究上述聯用方式，目前已知的聯用修復方式也存在設計工藝未能體現兩者配合，設計方案僅僅是兩者簡單疊加的問題，實際處理效果未能達到1+1>2的目的；
因此，本發明針對有機污染物的特點，提出一種去除效率高，處理效果好，經濟可行的土壤和地下水修復技術。

【發明內容】

[0010]本發明目的是針對現有技術的不足與缺陷，提供了一種有機物污染土壤和地下水的原位注射-抽提-補水循環處置系統及方法，實行污染場地的原位注射-抽提-補水聯合修復，減少施工對現有場地使用的影響，降低修復過程對周邊環境和居民造成的二次污染。本發明可以修復的有機物污染因子包括有機氯溶劑、苯系物、石油烴、苯胺類等大部分揮發性有機物和部分半揮發性有機物，以及部分多環芳烴和有機氯農藥。
[0011]為實現上述目的，本發明采用的技術方案是:
一種有機物污染土壤和地下水的原位注射-抽提-補水循環處置系統，其包括補水井，注射井、配藥設施和抽提處理系統，其中抽提處理系統包括地下抽提井和地上的污水處理系統，所述地上的污水處理系統包括抽提栗和水處理設施，水處理設施通過抽提栗和管道與抽提井連接，污染的地下水通過抽提栗從抽提井中輸送到水處理設施中進行處理，地下水中有機污染物得到降解；所述補水井設置在污染范圍內，補水井優選相鄰兩個補水井之間相隔10-30米，具體視場地水量豐富程度設置；注射井根據場地污染分布進行設置，污染濃度越高，井間距越小，每組注射井可以均勻設置多個不同深度的注射井(簇井)，注射井深度可以根據地層情況及污染分布采用不同的深度，如可選擇在粉土、粉砂層等處分別設置注射井；抽提井主要設置在污染源和重污染區或污染區域地下水水流方向的中下游，可設置多個，抽提井井間距在10~20m左右。
[0012]所述水處理設施包括兩個出水口，其中一個出水口與補水井通過增壓栗與補水井連接，另一個出水口與配藥設施連通，配藥設施出水口則與注射井連通，污染地下水經抽提處理系統處理合格后的達標水一部分注入到補水井中補充地下水，一部分進入配藥設施中與修復劑混合得到修復水，修復水通過注射井注入土壤層和地下水層中對土壤和地下水中的有機污染物進行修復。
[0013]所述的水處理設施包括依次連接的預過濾池，氧化池，水解酸化池，曝氣生物濾池，膜生物反應池，高級氧化池，吸附池和消毒池，其中所述預過濾池可以選擇石英砂過濾池、纖維束過濾池、精密過濾器等常規的過濾器，優選過濾器過濾尺寸大于25微米；所述氧化池可以采用鐵炭微電解池、芬頓氧化池或高錳酸鉀氧化池；所述高級氧化池采用濕式催化氧化處理系統，氧化時的溫度大于180°C，壓力大于20MPa ;所述吸附池優選活性炭吸附池或樹脂吸附池；所述消毒池采用次氯酸、臭氧或紫外消毒；
上述系統采用的修復劑包括氧化劑、洗脫劑、表面活性劑、催化劑、緩釋劑和酸，其中上述各組分的質量份數為:氧化劑50-80份、洗脫劑10-15份、表面活性劑1-5份、催化劑0.1-0.5份、緩釋劑2-6份、酸0.5-1份；其中氧化劑選擇雙氧水、次氯酸鹽、高錳酸鹽、過硫酸鹽中的任一種或其組合，其可以將土壤和地下水中的有機物進行氧化分解；洗脫劑選擇低分子醇如乙醇或羧酸中任一種，利用洗脫劑對有機物的溶解性將土壤或地下粘土中黏附的有機污染物洗脫處來，改變有機污染物的存在狀態可大大提高有機污染物處理效果；表面活性劑優選生物表面活性劑，如鼠李糖脂，皂素，烷基多苷等，其可以改善有機污染物的表面活性，降低有機污染物與土壤顆粒之間的黏附力，易于洗脫；催化劑選擇溶于水的鐵鹽或鋅鹽，用于有機污染物的催化氧化；緩釋劑選擇硬脂酸或石蠟，其可以包覆于氧化劑表面，使氧化劑氧化性能緩慢釋放，有利于氧化劑保持長效的氧化性能；酸選擇鹽酸或硫酸，用于調節地下水的PH，使之在弱酸性條件下，可以提高氧化劑的氧化性能。
[0014]所述修復水中修復劑的濃度為5-10g/L，優選6g/L。
[0015]—種有機物污染土壤和地下水的原位注射-抽提-