基于氡同位素计算空气喷射处理后有机污染物去除率的方法技术

本发明专利技术的基于氡同位素计算空气喷射处理后有机污染物去除率的方法，属于环境污染物检测及处理技术领域，包括以下步骤，S1：确定污染场地的原位空气喷射处理的设计工况信息；S2：进行土壤包气带的氡气和地下水样品采集并测定氡背景值；S3：对于时刻T

【技术实现步骤摘要】
基于氡同位素计算空气喷射处理后有机污染物去除率的方法


[0001]本专利技术涉及环境污染物检测及处理
，具体涉及基于氡同位素计算空气喷射处理后有机污染物去除率的方法。

技术介绍

[0002]在世界范围内，化工矿产行业场地广泛存在土壤和地下水的污染问题。近年来，运行多年的化工矿产场地燃料泄漏事故频发，有机污染物的环境危害日益突出，尤其是其中涉及挥发性气体，如燃料中的苯、甲苯等有害化合物，严重影响人类健康。
[0003]迄今为止，原位空气喷射是消除饱和土壤和地下水中挥发性有机物的最有效也是最新的方法。其主要原理为将无污染物的加压气体介质(一般为空气)注入目标水位以下的饱和土壤或地下水中，喷射空气到达指定位置后会向上抬升。通过气
‑
液两相传质过程中使得饱和土壤以及地下水中溶解滞留的挥发性有机物向上排除到非饱和带，通过土壤气相抽提，达到去除化学污染物和修复土壤以及地下水的目的。
[0004]然而就目前而言，对空气喷射处理去污的原理认知还不够完善，空气喷射的主要物理过程为挥发、溶解和吸收，气体运动方式为对流、弥散和扩散。空气喷射的主要过程受液
‑
气两相传质影响，而气体运动方式及速率土壤地层的质地和孔隙度等物理特征影响。因此，现有研究难以在实地的场地空气喷射土壤
‑
地下水污染处理修复中对气体的运动过程进行准确的描述与刻画。
[0005]针对空气喷射的化学污染物去除过程模拟比较复杂，需要根据达西定律对流动相(气体、液体水)在多孔介质中的运动方程进行建模处理，同时还要准确获取土壤地层的饱和度、相对渗透率和毛细压力等参数。对空气喷射处理去污效果的主要影响因素包括喷射物理涵盖范围和液
‑
气运移传输效率。目前对于以上影响因素的识别与确定方法主要依赖于直接分析排出的挥发性有机物浓度及组成特征。其需要送往实验室开展化学测试分析，耗时高成本大，无法做到快速原位检测。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术中的不足，本专利技术提出基于氡同位素计算空气喷射处理后有机污染物去除率的方法，其为了解决如何快速地评估空气喷射处理去污效果的技术问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术的基于氡同位素计算空气喷射处理后有机污染物去除率的方法，包括以下步骤，
[0008]S1：确定污染场地的原位空气喷射处理的设计工况信息，工况信息包括土壤包气带厚度B、土壤包气带土壤孔隙度θ、地下含水层厚度H、空气喷射点埋深h和空气喷射的流量Q；
[0009]S2：在原位空气喷射处理布置的水文钻孔的设定范围内，进行土壤包气带的氡气采集；在原位空气喷射处理布置的水文钻孔处采集地下水样品；对土壤包气带的氡气及地下水样品的氡背景值进行测定，分别记为和
[0010][0011]S3：在原位空气喷射处理过程中，按设定的时间间隔持续监测土壤包气带的氡气及地下水的氡值；对于时刻T
n
，土壤包气带的氡气及地下水的氡值记为和确定出地下水挥发性有机污染物的释放速率；
[0012]S4：在原位空气喷射处理过程中，以原位空气喷射处理点为中心，向四周延伸设定范围，按设定密度布置若干地表钻孔，按步骤S3中的时间间隔同步监测原位空气喷射处理点设定范围内土壤的氡气值，确定出原位空气喷射物理涵盖范围；
[0013]S5：根据地下水挥发性有机污染物的释放速率及原位空气喷射的物理涵盖范围，定量计算液
‑
气运移传输效率，评估地下水挥发性有机污染物的去除效果。
[0014]进一步地，步骤S2中，在原位空气喷射处理布置的水文钻孔的70cm内，垂直土壤表面方向进行钻孔，插入前端为带有通气孔的不锈钢空心杆，插入深度为B/2，不锈钢空心杆内设有通气软管，通气软管通过不锈钢空心杆的尾部延伸到地面，通过干燥剂管和惰性过滤器连接到氡气检测器。
[0015]进一步地，步骤S2中，地下水样品采集则通过原位空气喷射处理布置的水文钻孔，利用抽水泵提取地下水样品，抽取深度为(B+H/2)，之后利用氡气检测器对地下水样品进行氡背景值的测定。
[0016]进一步地，原位空气喷射处理过程中的时间间隔一般为40分钟；
[0017]对于T
n
‑1到T
n
这一时段，单位面积上的地下水氡泄漏量为：
[0018][0019]单位面积上的土壤包气带氡增加量为：
[0020][0021]计算液
‑
气系数R
n
：
[0022][0023]则T
n
‑1到T1这一时段，地下水挥发性有机污染物的释放速率为：
[0024][0025]进一步地，步骤S4中，以原位空气喷射处理点为圆心，选取半径为500m为半径距离，在该范围内选取50个点，50个点均匀分布在该范围内布置地表钻孔，插入前端为带有通气孔的不锈钢空心杆，插入深度为60cm，按S3的时间间隔，从土壤中以设定的流速抽取土壤气体到氡气检测器以测量土壤氡气值。
[0026]进一步地，对于圆形区域内的某一地表钻孔点，其距原位空气喷射处理点的距离为d，对于时刻T
n
，土壤氡气值记为则在T
n
‑1到T1这一时段，该点的土壤氡气值变化量原位空气喷射处理点的土壤氡气值变化量
[0027]对于满足的所有地表钻孔点，以为X轴，以d为Y轴绘制出散点图并进行线性拟合，得到斜率记为k1，截距记为b1，在T1‑1到T1这一时段原位空气喷
射物理涵盖范围的半径Range
n
为：
[0028][0029]进一步地，在T
n
‑1到T
n
这一时段，对于以空气喷射处理点为圆心，半径为Range
n
的原位空气喷射的物理涵盖范围A，其中，对于距离空气喷射处理点距离为L的任意一点，地下水挥发性有机污染物的释放量
[0030][0031]T
n
‑1到T
n
这一时段，物理涵盖范围A的液
‑
气运移传输效率为：
[0032][0033]则T
n
‑1到T
n
这一时段，地下水挥为发性有机污染物的去除效果为
[0034]有益效果：
[0035]1、本申请通过现场对土壤气体中
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Rn同位素进行实时监测及数据分析，能够确定挥发性有机污染物的释放速率、刻画空气喷射物理涵盖范围。从而弥补传统监测技术的不足；
[0036]2、本申请在原位能够定量计算液
‑
气运移传输效率，综合评估空气喷射处理去污效果，形成实际可用的地下水挥发性有机污染物原位空气喷射处理的效果评估方法，评估迅速，无需到实验室中化学测试进行分析。
附图说明
[0037]图1为本专利技术方法的技术流程图；
[0038]图2为实施例中步骤3的地下水挥发性有机污染物的释放速率变化图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于氡同位素计算空气喷射处理后有机污染物去除率的方法，其特征在于，包括以下步骤，S1：确定污染场地的原位空气喷射处理的设计工况信息，工况信息包括土壤包气带厚度B、土壤包气带土壤孔隙度θ、地下含水层厚度H、空气喷射点埋深h和空气喷射的流量Q；S2：在原位空气喷射处理布置的水文钻孔的设定范围内，进行土壤包气带的氡气采集；在原位空气喷射处理布置的水文钻孔处采集地下水样品；对土壤包气带的氡气及地下水样品的氡背景值进行测定，分别记为和S3：在原位空气喷射处理过程中，按设定的时间间隔持续监测土壤包气带的氡气及地下水的氡值；对于时刻T
n
，土壤包气带的氡气及地下水的氡值记为和确定出地下水挥发性有机污染物的释放速率；S4：在原位空气喷射处理过程中，以原位空气喷射处理点为中心，向四周延伸设定范围，按设定密度布置若干地表钻孔，按步骤S3中的时间间隔同步监测原位空气喷射处理点设定范围内土壤的氡气值，确定出原位空气喷射物理涵盖范围；S5：根据地下水挥发性有机污染物的释放速率及原位空气喷射的物理涵盖范围，定量计算液
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气运移传输效率，评估地下水挥发性有机污染物的去除效果。2.根据权利要求1所述的基于氡同位素计算空气喷射处理后有机污染物去除率的方法，其特征在于，步骤S2中，在原位空气喷射处理布置的水文钻孔的70cm内，垂直土壤表面方向进行钻孔，插入前端为带有通气孔的不锈钢空心杆，插入深度为B/2，不锈钢空心杆内设有通气软管，通气软管通过不锈钢空心杆的尾部延伸到地面，通过干燥剂管和惰性过滤器连接到氡气检测器。3.根据权利要求1所述的基于氡同位素计算空气喷射处理后有机污染物去除率的方法，其特征在于，步骤S2中，地下水样品采集则通过原位空气喷射处理布置的水文钻孔，利用抽水泵提取地下水样品，抽取深度为(B+H/2)，之后利用氡气检测器对地下水样品进行氡背景值的测定。4.根据权利要求1所述的基于氡同位素计算空气喷射处理后有机污染物去除率的方法，其特征在于，原位空气喷射处理过程中的时间间隔一般为40分钟；对于T
n
‑1到T
n
这一时段，单位面积上的地下水氡泄漏量为：单位面积上的土壤包气带氡增加量为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑林，董玄，
申请(专利权)人：四川神虹化工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：