一种同步固定和削减土壤和/或地下水中苯的药剂及方法技术

本发明专利技术公开了一种同步固定和削减土壤和/或地下水中三氯乙烯的药剂及方法。该药剂采用蒙脱石、炉渣、过硫酸盐和水在特定配比下配合，同时蒙脱石采用特定性能的钠基蒙脱石，利用该特定性能的钠基蒙脱石和炉渣能有效激活过硫酸盐产生更多的强氧化性的SO4

A Drug and Method for Simultaneous Fixation and Reduction of Benzene in Soil and/or Groundwater

The invention discloses a medicine and a method for simultaneously fixing and reducing trichloroethylene in soil and/or groundwater. The reagent is composed of montmorillonite, slag, persulfate and water in a specific proportion. At the same time, montmorillonite uses sodium-based montmorillonite with specific properties. The sodium-based montmorillonite and slag can effectively activate persulfate to produce more strongly oxidized SO4.

【技术实现步骤摘要】
一种同步固定和削减土壤和/或地下水中苯的药剂及方法
本专利技术属于土壤与地下水污染风险管控与治理修复
，具体涉及一种同步固定和削减土壤和/或地下水中苯的药剂及方法，特别涉及一种蒙脱石、炉渣和过硫酸盐联用同步固定削减土壤和/或地下水轻质非水溶相液体(lightnonaqueousphaseliquid,LNAPL)污染源区中苯的药剂及方法。
技术介绍
苯是世界范围内土壤和地下水中普遍存在的挥发性有机物之一，其污染已造成严重的环境和健康问题。土壤和地下水中苯主要来源于石油生产、使用、储存及运输环节设备、设施破损发生的泄漏和渗漏。例如，齐鲁石油化学公司某生产厂污水泄露导致包气带中苯含量高达138.64mg/kg、油罐区土层中苯含量达46.6mg/kg，致使含水层水质安全受到严重威胁。人体长期吸入苯会侵害神经系统；短期吸入会产生神经痉挛甚至昏迷、死亡；苯亦可损害血液系统，表现为贫血、骨髓发育不良、再生障碍性贫血甚至导致白血病。苯进入地下水环境后，因密度比水小，垂向运移受到地下水面的阻碍，在水面上形成浓度相对集中的轻质非水溶相液体(lightnonaqueousphaseliquid,LNAPL)污染源区，且污染源区内苯能够连续、持久地沿着地下水面横向迁移扩散，造成更大范围的二次污染。目前，土壤和地下水LNAPL污染源区中苯的原位风险管控与治理修复技术主要包括阻隔技术、抽出处理技术、生物降解渗透反应格栅技术等。其中，阻隔技术作为风险管控技术之一，主要依靠黏土、水泥、混粉煤灰等非渗透性材料建设阻隔墙阻断污染源向下游迁移扩散。阻隔技术仅能切断暴露途径，限制污染羽迁移，但不能降低污染物浓度且存在污染物渗漏风险。多数情况下，阻隔技术只是在地下水污染治理初期被用作一种临时性的控制方法。通常，阻隔技术需要与其他修复技术结合使用才能达到修复目的。抽出处理技术是传统的污染地下水处理方式，对于地下水中LNAPL污染源区处理非常有效，可以避免因大量抽水导致的地面沉降、海水入侵等灾害。20世纪80年代，该技术应用于美国73％的地下水污染处理工程。但是，该技术在污染场地的后期修复中由于污染物与含水层介质发生解吸、溶解等作用，会产生“拖尾”效应和“回弹”效应，使得修复时间变长、效率变差，且该技术因需要抽出、注入系统而造成成本高、能耗大等。渗透反应格栅技术是由活性填料组成的构筑物，垂直于地下水流方向，地下水流经格栅时，通过物理吸附、化学还原、生物降解等反应，有效实现污染物的去除。苯系物对金属具有很强的化学惰性，但其易作为微生物的碳源和能源。所以，现有室内研究和工程实践中大多在筛选、富集功能菌群的基础上，采用生物降解格栅处理苯系物。现有研究表明，在反硝化条件下，微生物可以利用硝酸盐作为电子受体降解地下水中苯和甲苯。在芳香烃污染土壤和地下水中，缺少电子受体是污染源区中苯长期存在的重要原因之一，且环境的酸碱条件、好氧条件和其他化学成分均对微生物活性产生重大影响，如pH值过高(pH>10)或过低(pH<4)会抑制微生物的生化降解作用。在实际应用中，上述技术在固定削减土壤和/或地下水轻质非水溶相液体(lightnonaqueousphaseliquid,LNAPL)污染源区中苯过程中存在pH变化大、苯去除率低、阻隔墙渗透系数和服务年限技术要求高的缺陷。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的是现有技术在固定削减土壤和/或地下水轻质非水溶相液体污染源区中苯过程中存在pH变化大、苯去除率低、阻隔墙渗透系数和服务年限技术要求高的缺陷，进而提供一种同步固定和削减土壤和/或地下水中苯的药剂及方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术所提供的同步固定和削减土壤和/或地下水中苯的药剂，包括蒙脱石、炉渣、过硫酸盐和水，所述蒙脱石、炉渣和过硫酸盐的质量比为3000～5000：100～1000：300～400，所述蒙脱石和炉渣的总质量与水的质量比为1～3：40～60；所述蒙脱石为钠基蒙脱石，所述钠基蒙脱石中Na+含量为2wt％～4wt％，总有机碳含量为10～15mg/L，pH为10.0～11.0，粒径为75～180μm。进一步地，所述蒙脱石、炉渣和过硫酸盐的质量比为3500～4500：150～850：350～400，所述膨润土与水的质量比为1～2：45～55；所述钠基蒙脱石中Na+含量为2.5wt％～3wt％，总有机碳含量为13～14mg/L，pH为10.3～10.8，粒径为120～150μm。进一步地，所述炉渣为褐煤炉渣，所述褐煤炉渣中氧化钙含量为35wt％～41wt％，氧化钠含量为1wt％～3wt％，氧化钾含量为0.1wt％～1wt％，pH为9.0～10.5，粒径为75～120μm；所述过硫酸盐为过硫酸钾和/或过硫酸钠，所述过硫酸盐的纯度≥98wt％。进一步地，所述过硫酸盐为过硫酸钾和过硫酸钠，所述过硫酸钾和过硫酸钠的质量比为1：(4-5)。另外，需要说明的是，钠基蒙脱石的pH测试方法如下：向钠基蒙脱石中加入超纯水，并控制钠基蒙脱石与超纯水的质量比为1：50，搅拌器搅拌超24小时后，测定水的pH值，该pH值即为钠基蒙脱石的pH。褐煤炉渣的pH测试方法如下：向褐煤炉渣中加入超纯水，并控制褐煤炉渣与超纯水的质量比为1：50，搅拌器搅拌超24小时后，测定水的pH值，该pH值即为褐煤炉渣的pH。上述药剂的制备方法为：将蒙脱石、炉渣、过硫酸盐和水按质量比称取，并在室温下搅拌均匀，使得蒙脱石和炉渣呈悬浮态，制得药剂。此外，本专利技术还提供了采用上述药剂同步固定和削减土壤和/或地下水中苯的方法，包括如下步骤：S1、将蒙脱石与水混合，制成泥浆；S2、采用围堰或高压喷射方式，将步骤S1中的泥浆灌注到LNAPL污染源区周围土壤和地下水介质中，形成垂直阻隔墙和/或水平阻隔墙，阻断LNAPL污染源的迁移扩散，固定苯；S3、将所述药剂注入LNAPL污染源区，降解其中的苯。进一步地，步骤S1中，蒙脱石与水的质量比为1～3：40～60。进一步地，步骤S2中，所述垂直阻隔墙的渗透系数≤1×10-7cm/s，厚度9～19cm；所述水平阻隔墙的渗透系数≤1×10-7cm/s，厚度9～19cm。进一步地，步骤S3中，所述药剂中过硫酸盐与所述LNAPLL污染源区中苯的质量比为300～500：1～5。进一步地，步骤S2中，当所述LNAPL污染源区埋深<10m，采用围堰的方式实施；或，步骤S2中，当所述LNAPL污染源区埋深为10～30m，采用高压喷射的方式。进一步地，将步骤S1中的泥浆灌注到LNAPL污染源区周围的包气带中，在包气带且在LNAPL污染源区的周围形成垂直阻隔墙和水平阻隔墙；或，将步骤S1中的泥浆灌注到LNAPL污染源区下游含水层中，形成垂直阻隔墙。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术所提供的同步固定和削减土壤和/或地下水中苯的药剂，采用蒙脱石、炉渣、过硫酸盐和水在特定配比下配合，同时蒙脱石采用特定性能的钠基蒙脱石，利用该特定性能的钠基蒙脱石和炉渣能有效激活过硫酸盐产生更多的强氧化性的SO4·-和·OH，利用SO4·-和·OH彻底氧化苯，从而提高LNAPL污染源区中苯去除率。同时，该特定性能的钠基蒙脱石在去除苯过程中能与炉渣配合以维持反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同步固定和削减土壤和/或地下水中苯的药剂，包括蒙脱石、炉渣、过硫酸盐和水，所述蒙脱石、炉渣和过硫酸盐的质量比为3000～5000：100～1000：300～400，所述蒙脱石和炉渣的总质量与水的质量比为1～3：40～60；所述蒙脱石为钠基蒙脱石，所述钠基蒙脱石中Na

【技术特征摘要】
1.一种同步固定和削减土壤和/或地下水中苯的药剂，包括蒙脱石、炉渣、过硫酸盐和水，所述蒙脱石、炉渣和过硫酸盐的质量比为3000～5000：100～1000：300～400，所述蒙脱石和炉渣的总质量与水的质量比为1～3：40～60；所述蒙脱石为钠基蒙脱石，所述钠基蒙脱石中Na+含量为2wt％～4wt％，总有机碳含量为10～15mg/L，pH为10.0～11.0，粒径为75～180μm。2.根据权利要求1所述的药剂，其特征在于，所述蒙脱石、炉渣和过硫酸盐的质量比为3500～4500：150～850：350～400，所述膨润土与水的质量比为1～2：45～55；所述钠基蒙脱石中Na+含量为2.5wt％～3wt％，总有机碳含量为13～14mg/L，pH为10.3～10.8，粒径为120～150μm。3.根据权利要求1或2所述的药剂，其特征在于，所述炉渣为褐煤炉渣，所述褐煤炉渣中氧化钙含量为35wt％～41wt％，氧化钠含量为1wt％～3wt％，氧化钾含量为0.1wt％～1wt％，pH为9.0～10.5，粒径为75～120μm；所述过硫酸盐为过硫酸钾和/或过硫酸钠，所述过硫酸盐的纯度≥98wt％。4.根据权利要求3所述的药剂，其特征在于，所述过硫酸盐为过硫酸钾和过硫酸钠，所述过硫酸钾和过硫酸钠的质量比为1：(4-5)。5.一种采用权利要求1-4中任一项所述的药剂同步固定和削减土壤...

【专利技术属性】
技术研发人员：童林林，黄国鑫，刘菲，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，生态环境部环境规划院，
类型：发明
国别省市：北京,11