地下水氧化环境的调控方法技术

本发明专利技术涉及一种地下水氧化环境的调控方法，属于地下水原位修复的范畴。地下水氧化环境的调控方法，其特征在于它包括如下步骤：１）直接将氧以不同形态、采用不同方式注入到地下水中，增加地下水溶解氧的含量，使地下水呈现氧化环境；２）检测地下水中砷的含量，根据地下水的用途判定砷的含量是否超标，如若超标，则重新注氧，如此往复。当氧气注入到地下水中后，增加了地下水中可利用的溶解氧含量，形成局部氧化带，能有效阻碍砷在地下水中的迁移，达到原位固砷的目的。本发明专利技术具有简单、安全、成本低（低能耗、低投资和低运行）的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于地下水原位修复的范畴。
技术介绍
高砷地下水在世界各地广泛用作饮用水，严重危害着数亿人群的身体健康。由于 微量砷存在也会对人体产生不利影响，各国饮用水砷安全标准日趋严格。我国现行《生活饮 用水卫生标准》(GB5749-2006)规定饮用水砷安全标准为10 y g化―1，远低于1985年规定的 上限值SOiig*!/1。当新的标准建立起来后，开发更加安全、高效的砷去除技术显得尤为重要。一方面，As (III)的毒性是As (V)的60倍；另一方面，As (III)在水溶液中的存在 形态为H3As03，表现为电中性，远不如As(V)容易固定到含水介质中。那么，无论从降低砷 的毒性还是迁移上来讲，采用氧化剂使地下水中的As(III)氧化为As(V)后再行处理是一 种更为有效的除砷技术。传统的原位氧化技术主要将强化学氧化剂用注射井或喷射头直接注入地下以破 坏或降解地下水中的有机污染物，可利用的几种典型氧化剂有过氧化氢、Fenton试剂、臭氧 和高锰酸钾等。但强化学氧化剂的大量使用容易造成氧化剂的残留以及在氧化过程中产生 中间产物，导致地下水二次污染，因此不适合大量使用。而且传统的原位氧化技术处理的对 象是挥发性和半挥发性有机污染物。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，该方法可以提高地下水 溶解氧的含量，使地下水呈现氧化环境，为降低含砷地下水中砷的毒性和迁移性创造条件。为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是，其 特征在于它包括如下步骤1)直接将氧以不同形态、采用不同方式注入到地下水中，增加 地下水溶解氧的含量，使地下水呈现氧化环境；2)检测地下水中砷的含量，根据地下水的 用途判定砷的含量是否超标，如若超标，则重新注氧，如此往复(即间歇式注氧)。氧的注入通过以下三种形态、方式来实现1、空气注入的实现；2、纯氧气注入的 实现；3、液氧注入的实现。所述将氧以不同形态、采用不同方式注入到地下水中为氧的形态为空气，注入方 式为空气经空气压缩机压缩后由注氧管导入至注氧井的底部的地下水中，位于注氧井的 底部的注氧管的终端安装有一个曝气装置。空气压缩机的工作压力为ASLmirTiOBar)左 右时，连续注空气15min后，100L的地下水溶解氧值可由2mg L—1以下增至8 9mg L—1。所述将氧以不同形态、采用不同方式注入到地下水中为氧的形态为纯氧气，注入 方式为氧气瓶的纯氧气由注氧管导入至注氧井的底部的地下水中，位于注氧井内的注氧 管上安装一个膨胀式封隔器5。纯氧气以1L mirT1的流速通lOmin，100L的地下水溶解氧 值可由2mg L—1以下提高到20mg L—1以上。所述将氧以不同形态、采用不同方式注入到地下水中为氧的形态为液氧，注入方 式为液氧罐的液氧经液氧泵提升后由注氧管导入至注氧井的底部的地下水中，位于注氧 井内的注氧管上安装一个封隔器。液氧以1L mirT1的流速通lOmin，100L的地下水溶解氧 值可由2mg L—1以下提高到20mg L—1以上。本专利技术的原理是将氧以各种形式注入到地下水中，氧一部分溶解在地下水中成为 溶解氧，另一部分未溶解的氧则以气态形式存在于孔隙介质中。含砷地下水一般是还原环 境，溶解氧值在2mg L—1以下，pH值大约在7. 5 8. 5的范围内。在这种条件下引入氧源， 体系的氧化还原电位瞬时提高，其中的还原性元素Fe(II)和As(III)等会消耗可利用的溶 解氧，自身被氧化为Fe(III)和AS(V)，Fe(III)形成絮体而吸附As (V)，令其固定在含水介 质中。而以气态形式存在的氧则慢慢补充体系中被消耗的溶解氧，如此直至氧被耗尽，待检 测水体中砷的含量，根据其用途判定是否超标，如若超标，则重新注氧，如此往复，即间歇式 注氧。本专利技术的有益效果是1)目前常用的含砷地下水处理方法主要应用于地下水的抽出处理，但大量抽出地 下水容易造成地面塌陷，而且抽出处理运行和维护成本较高，需要一定的占地面积。地下水 的原位修复则可有效避免上述问题，本专利技术亦属此范畴。本专利技术可以提高地下水溶解氧的 含量，使地下水呈现氧化环境，为降低含砷地下水中砷的毒性和迁移性创造条件。2)传统的原位氧化技术以过氧化氢、Fenton试剂、臭氧和高锰酸钾等为氧化剂， 容易在地下水中造成氧化剂的残留以及在氧化过程中产生中间产物，导致地下水二次污 染，因此不适合大量使用。与此相比，本专利技术以氧为氧化剂，对地下水的氧化还原条件进行 原位调控则能够克服以上困难。3)为防止氧气外逸，在注氧管上添加封隔器，可大大提高氧气的利用效率。4)本专利技术所用设备操作简单，便于运行和维护，并且能耗低，运行和管理费用低， 一次投入可常年使用，能很好的应用于工程实践。附图说明图1是本专利技术实施例1的注氧示意图。图2是本专利技术实施例2的注氧示意图。图中1-空气压缩机，2-注氧管，3-地表，4-液面，5-膨胀式封隔器，6-曝气装置， 7_注氧井，8-氧气瓶。具体实施例方式实施例1 如图1所示，，它包括如下步骤1)直接将氧以不同 形态、采用不同方式注入到地下水中，增加地下水溶解氧的含量，使地下水呈现氧化环境； 2)检测地下水中砷的含量，根据地下水的用途判定砷的含量是否超标，如若超标，则重新注 氧，如此往复(即间歇式注氧)。所述将氧以不同形态、采用不同方式注入到地下水中为氧的形态为空气，注入方 式为空气经空气压缩机压缩后由注氧管导入至注氧井的底部的地下水中，位于注氧井的底部的注氧管的终端安装有一个曝气装置。该方法氧来源于空气，主要应用于潜水的氧化环境调控。注氧示意图如图1所示， 空气经空气压缩机1压缩后由注氧管2导入至注氧井7的底部的地下水中。空气压缩机选 用普通空压机即可，不同型号空压机技术参数范围大约为功率200 500W，工作压力0 8Bar，流量30 60L min—1 (2 4Bar)，储气罐体积30 40L。经现场试验，空气压缩机 的工作压力为45L min"1 (3Bar)左右时，连续注空气15min后，100L的地下水溶解氧值可 由2mg L—1以下增至8 9mg L—1，之后继续注空气，溶解氧值无明显提高。为提高注氧效 率，需在注氧管终端安装一个曝气装置6，可采用管式或盘式微孔曝气器，平均微孔孔径约 为150 250 u m。曝气装置的选取视注氧井直径和注氧压力而定，若曝气装置直径接近或 大于注氧井直径，需经改造或定制方可安装使用。并且注氧压力需参考所选曝气器的耐压 强度。试验选取山西省山阴县某地为实验基地，此处是全省饮水型砷中毒最严重的地区 之一。经现场检测，此地19米深处的地下水中砷含量高达1700 iig.L—1。现场试验证明， 经过连续5天，每隔4h注空气15min，可保证地下水处于高溶解氧(DO = 8 9mg L—1)状 态，再配合氯化亚铁溶液的注入，4d后砷浓度可降至50 y g L—1以下，5d后砷浓度可降至 10u g L—1 以下。实施例2 如图2所示，，它包括如下步骤1)直接将氧以不同 形态、采用不同方式注入到地下水中，增加地下水溶解氧的含量，使地下水呈现氧化环境； 2)检测地下水中砷的含量，根据地下水的用途判本文档来自技高网...

【技术保护点】
地下水氧化环境的调控方法，其特征在于它包括如下步骤：１）直接将氧以不同形态、采用不同方式注入到地下水中，增加地下水溶解氧的含量，使地下水呈现氧化环境；２）检测地下水中砷的含量，根据地下水的用途判定砷的含量是否超标，如若超标，则重新注氧，如此往复。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李义连，梁艳燕，陈银松，邓天天，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]