含1,2-二氯乙烷地下水的模拟修复系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种含1,2‑二氯乙烷地下水的模拟修复系统和方法，所述系统是将顶部敞口的长方形箱式壳体自左向右依次分隔为污染源段、污染物迁移转化段和污染物修复段；所述污染源段和污染物迁移转化段的样品空间层均为土壤样品填充层，所述污染物修复段的样品空间层自左向右依次为黄铁矿填充层、氧化物填充层以及电气石填充层。本发明专利技术采用黄铁矿催化过硫酸盐，并引入天然材料电气石参与到类芬顿反应中，优化了含水层的pH值和氧化还原电位，整体改善了地下水中过硫酸盐对1,2‑二氯乙烷的修复环境，明显提升了原位化学氧化系统在难降解有机污染地下水修复中的有效性和实用性。

【技术实现步骤摘要】
含1,2-二氯乙烷地下水的模拟修复系统和方法
本专利技术涉及污染地下水处理
，具体地说是涉及一种含1,2-二氯乙烷地下水的模拟修复系统和方法。
技术介绍
挥发性氯代烃类化合物(CAHs)是一类具有特殊气味的人工合成有机物，该物质对人体的肝、肾、心血管和胃肠等器官都有极强的毒害作用。氯代烃类化合物常常在工业生产中被用作溶剂或者作为化学过程的中间产物，由于泄露和不恰当处置使得氯代烃经常在环境中被检测出来。在美国129种优先控制的污染物(prioritypollutants)和中国58种环境优先监测和控制的有机物中，1,2-二氯乙烷位于前列。1,2-二氯乙烷(1,2-Dichloroethane)是一种易挥发的剧毒氯代烃有机物，是蓄水层地下水中含氯污染物毒性最强的污染物之一。它的年产量超过5.443×109kg，是世界上产量最多的工业卤代物，其具有相对较高的水溶性(8524mg/L)和在土壤中的潜在流动性，因此1,2-二氯乙烷早就在地下水中被检测出来。由于广泛使用和不恰当处置，1,2-二氯乙烷成为土壤和地下水环境中的常见有机污染物，我国水中优先控制污染物之一，国际癌症研究中心将其归为第B2组致癌物质，美国EPA规定饮用水中最大允许浓度为5μg/L。1,2-二氯乙烷密度比水大，一旦进入地下水便会以重非水相液体(DNAPL)形式存在，由于地下水经常移动缓慢，使得1,2-二氯乙烷的残留时间可能持续几年到上百年，可能导致持续的环境和健康风险。因此，开展1,2-二氯乙烷污染地下水的修复研究，对于优化人类社会发展和生存环境具有重要现实意义。国内外大量学者依托各种修复技术针对1,2-二氯乙烷染地下水开展了大量研究工作。在美国EPA公布的自1985-2002年间1,2-二氯乙烷污染场地治理措施中，有46个污染场地应用抽出-处理技术，并配合使用空气吹脱和活性炭吸附方法处理抽出地下水，但是采用该方法彻底去除地下水有机污染难度较大，耗时长费用高，对DNAPL的治理效果甚微。部分学者采用微生物修复1,2-二氯乙烷污染场，但微生物降解受影响因素较多，如温度、pH、氧化还原条件、营养条件等，难以人为调控，且耗时长、见效慢，因此还属于需要继续深入研究的污染治理手段。还有学者采用原位化学氧化方法，在1,2-二氯乙烷污染源区原位注入氧化剂，通常使用的氧化剂有高锰酸钾(KMnO4)、臭氧(O3)、过氧化氢(H2O2)、过硫酸钠(Na2S2O8)等，虽然原位化学氧化的方法处理效率高，时间短，实际操作方便、快捷，可以有效的将氯代烃等多种有机污染物转化为无毒的无机物质，但是传统原位化学氧化方法也存在很多不足：(1)KMnO4处理水会增加水的颜色；(2)Na2S2O8修复地下水会产生大量SO42-，少量的SO42-对人体健康无影响，但其浓度超过250mg/L时对人体有致泻作用，此外，单纯Na2S2O8的应用效果也不理想；(3)对反应体系pH要求较高。同时，相关学者对于去除地下水中1,2-二氯乙烷污染的研究较少，还没有开发出能够高效氧化去除1,2-二氯乙烷的氧化剂。针对目前对1,2-二氯乙烷污染问题关注程度不高，相关治理措施体系不完善问题，还需进一步探索可长期、高效、稳定去除1,2-二氯乙烷污染地下水的化学氧化修复方法和修复系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种含1,2-二氯乙烷地下水的模拟修复系统和方法，以解决现有化学氧化修复方法和修复系统应用效果不理想，系统运行稳定性差，对反应体系pH要求较高等问题。本专利技术采用的技术方案是：一种含1,2-二氯乙烷地下水的模拟修复系统，其是将顶部敞口的长方形箱式壳体自左向右依次分隔为污染源段、污染物迁移转化段和污染物修复段；在所述箱式壳体的前壁板与后壁板的内侧均匀设置有若干直立的凹形卡槽，所述卡槽的下沿与所述箱式壳体的底板相接触，所述卡槽的上沿与所述箱式壳体的上口平齐；在所述箱式壳体的前壁板与后壁板上的位置相对的两个所述卡槽之间插接一张矩形的多孔配水板，在所述多孔配水板的板面上密布有过流孔眼，所述多孔配水板的下沿与所述箱式壳体的底板相接触，所述多孔配水板的上沿与所述箱式壳体的上口相平齐；所述多孔配水板将所述箱式壳体的内腔分隔为若干样品空间层；在所述箱式壳体的上口设置有可掀起或扣合的密封盖；在所述箱式壳体的左壁板上接有分层设置的若干进水口，在所述箱式壳体的右壁板上接有分层设置的若干出水口；靠近所述左壁板的若干样品空间层构成所述污染源段，靠近所述右壁板的若干样品空间层构成所述污染物修复段，位于污染源段与污染物修复段之间的若干样品空间层构成所述污染物迁移转化段，所述污染源段、污染物迁移转化段和污染物修复段相邻或由样品空间层分隔开来；所述污染源段和污染物迁移转化段的样品空间层均为土壤样品填充层，所述污染物修复段的样品空间层自左向右依次为填充黄铁矿和石英砂的混合物的黄铁矿填充层、填充过硫酸盐和石英砂的混合物的氧化物填充层以及填充电气石和石英砂的混合物的电气石填充层；在对应污染源段的箱式壳体顶部设有承载1,2-二氯乙烷的污染源装置，在所述污染源装置的上方设有模拟雨淋装置，所述模拟雨淋装置包括供水总管、配水管、蛇形管和喷淋管，在喷淋管上沿轴向开有双排水孔；所述喷淋管分成若干组，喷淋管水平设置在所述污染源段的上方，每组所述喷淋管通过所述蛇形管连接到所述配水管的下端，各组的所述配水管的上端共接到所述供水总管上，在每根所述配水管上装有一个雨淋控制阀；所述供水总管由水泵或自来水管供水。所述箱式壳体设置在一个底盘上，在所述底盘的底面接有若干脚轮；在所述箱式壳体的底板安装有排水排泥装置，所述的排水排泥装置是在所述箱式壳体的底板上开有若干排水排泥孔，每个排水排泥孔的底口上接有一个排水排泥管，在所述排水排泥管上接有排水排泥控制阀，所有所述排水排泥管的下端共接到一根横置的排水排泥总管上。在所述箱式壳体的前壁板和后壁板上分别均匀设置有若干分层设置的采样口，所述采样口分布在由所述多孔配水板分隔开的每个样品空间层所对应的前壁板和后壁板上；在所述箱式壳体的前壁板和后壁板的两端分别设置有呈纵向排列的一列溢流口；在所述箱式壳体内由所述多孔配水板分隔开的每个样品空间层中分别插接有若干直立的监测/加药孔管。一种含1,2-二氯乙烷地下水的模拟修复方法，包括以下步骤：(a)设置上述模拟修复系统；安装监测装置，并将监测装置与中控计算机相连，利用中控计算机的监控平台对水循环过程中各种参数进行实时、自动采集；(b)从分层进水口连续注水，先从分层进水口的最下层进水口注入清水，然后每隔24h由下往上变换注水的分层进水口，最终使箱式壳体中填充的样品材料充分湿润至饱和，整个饱水过程中多孔样品中的气体被排出，使箱式壳体的上部形成模拟包气带，箱式壳体的中部和下部形成模拟饱水带；(c)利用中控计算机接收监测装置输入的水位信息，当水位达到设定值时保持水流稳定，即达到设定的水循环模拟条件；根据设定的降雨强度、降雨时间，通过控制自来水管或水泵进行供水加压，进行自然环境中的小雨、中雨、大雨或暴雨各种降雨状态的模拟；...

【技术保护点】
1.一种含1,2-二氯乙烷地下水的模拟修复系统，其特征是，将顶部敞口的长方形箱式壳体自左向右依次分隔为污染源段、污染物迁移转化段和污染物修复段；/n在所述箱式壳体的前壁板与后壁板的内侧均匀设置有若干直立的凹形卡槽，所述卡槽的下沿与所述箱式壳体的底板相接触，所述卡槽的上沿与所述箱式壳体的上口平齐；在所述箱式壳体的前壁板与后壁板上的位置相对的两个所述卡槽之间插接一张矩形的多孔配水板，在所述多孔配水板的板面上密布有过流孔眼，所述多孔配水板的下沿与所述箱式壳体的底板相接触，所述多孔配水板的上沿与所述箱式壳体的上口相平齐；所述多孔配水板将所述箱式壳体的内腔分隔为若干样品空间层；在所述箱式壳体的上口设置有可掀起或扣合的密封盖；/n在所述箱式壳体的左壁板上接有分层设置的若干进水口，在所述箱式壳体的右壁板上接有分层设置的若干出水口；靠近所述左壁板的若干样品空间层构成所述污染源段，靠近所述右壁板的若干样品空间层构成所述污染物修复段，位于污染源段与污染物修复段之间的若干样品空间层构成所述污染物迁移转化段，所述污染源段、污染物迁移转化段和污染物修复段相邻或由样品空间层分隔开来；所述污染源段和污染物迁移转化段的样品空间层均为土壤样品填充层，所述污染物修复段的样品空间层自左向右依次为填充黄铁矿和石英砂的混合物的黄铁矿填充层、填充过硫酸盐和石英砂的混合物的氧化物填充层以及填充电气石和石英砂的混合物的电气石填充层；/n在对应污染源段的箱式壳体顶部设有用于承载1,2-二氯乙烷的污染源装置，在所述污染源装置的上方设有模拟雨淋装置，所述模拟雨淋装置包括供水总管、配水管、蛇形管和喷淋管，在喷淋管上沿轴向开有双排水孔；所述喷淋管分成若干组，喷淋管水平设置在所述污染源段的上方，每组所述喷淋管通过所述蛇形管连接到所述配水管的下端，各组的所述配水管的上端共接到所述供水总管上，在每根所述配水管上装有一个雨淋控制阀；所述供水总管由水泵或自来水管供水。/n...

【技术特征摘要】
1.一种含1,2-二氯乙烷地下水的模拟修复系统，其特征是，将顶部敞口的长方形箱式壳体自左向右依次分隔为污染源段、污染物迁移转化段和污染物修复段；
在所述箱式壳体的前壁板与后壁板的内侧均匀设置有若干直立的凹形卡槽，所述卡槽的下沿与所述箱式壳体的底板相接触，所述卡槽的上沿与所述箱式壳体的上口平齐；在所述箱式壳体的前壁板与后壁板上的位置相对的两个所述卡槽之间插接一张矩形的多孔配水板，在所述多孔配水板的板面上密布有过流孔眼，所述多孔配水板的下沿与所述箱式壳体的底板相接触，所述多孔配水板的上沿与所述箱式壳体的上口相平齐；所述多孔配水板将所述箱式壳体的内腔分隔为若干样品空间层；在所述箱式壳体的上口设置有可掀起或扣合的密封盖；
在所述箱式壳体的左壁板上接有分层设置的若干进水口，在所述箱式壳体的右壁板上接有分层设置的若干出水口；靠近所述左壁板的若干样品空间层构成所述污染源段，靠近所述右壁板的若干样品空间层构成所述污染物修复段，位于污染源段与污染物修复段之间的若干样品空间层构成所述污染物迁移转化段，所述污染源段、污染物迁移转化段和污染物修复段相邻或由样品空间层分隔开来；所述污染源段和污染物迁移转化段的样品空间层均为土壤样品填充层，所述污染物修复段的样品空间层自左向右依次为填充黄铁矿和石英砂的混合物的黄铁矿填充层、填充过硫酸盐和石英砂的混合物的氧化物填充层以及填充电气石和石英砂的混合物的电气石填充层；
在对应污染源段的箱式壳体顶部设有用于承载1,2-二氯乙烷的污染源装置，在所述污染源装置的上方设有模拟雨淋装置，所述模拟雨淋装置包括供水总管、配水管、蛇形管和喷淋管，在喷淋管上沿轴向开有双排水孔；所述喷淋管分成若干组，喷淋管水平设置在所述污染源段的上方，每组所述喷淋管通过所述蛇形管连接到所述配水管的下端，各组的所述配水管的上端共接到所述供水总管上，在每根所述配水管上装有一个雨淋控制阀；所述供水总管由水泵或自来水管供水。


2.根据权利要求1所述的含1,2-二氯乙烷地下水的模拟修复系统，其特征是，所述箱式壳体设置在一个底盘上，在所述底盘的底面接有若干脚轮；在所述箱式壳体的底板安装有排水排泥装置，所述的排水排泥装置是在所述箱式壳体的底板上开有若干排水排泥孔，每个排水排泥孔的底口上接有一个排水排泥管，在所述排水排泥管上接有排水排泥控制阀，所有所述排水排泥管的下端共接到一根横置的排水排泥总管上。


3.根据权利要求1所述的含1,2-二氯乙烷地下水的模拟修复系统，其特征是，在所述箱式壳体的前壁板和后壁板上分别均匀设置有若干分层设置的采样口，所述采样口分布在由所述多孔配水板分隔开的每个样品空间层所对应的前壁板和后壁板上；在所述箱式壳体的前壁板和后壁板的两端分别设置有呈纵向排列的一列溢流口；在所述箱式壳体内由所述多孔配水板分隔开的每个样品空间层中分别插接有若干直立的监测/加药孔管。


4.一种含1,2-二氯乙烷地下水的模拟修复方法，其特征是，包括以下步骤：
（a）设置权利要求1~3任一模拟修复系统；安装监测装置，并将监测装置与中控计算机相连，利用中控计算机的监控平台对水循环过程中各种参数进行实时、自动采集；
（b）从分层进水口连续注水，先从分层进水口的最下层进水口注入清水，然后每隔24h由下往...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔海炜，陈玺，向小平，黄冠星，侯钦宣，
申请(专利权)人：中国地质科学院水文地质环境地质研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13