本發(fā)明涉及一種有機污染場地原位修復系統(tǒng)，特別是涉及一種低滲透性土場地硝基苯、硝基氯苯污染的原位修復系統(tǒng)。

背景技術：

地下水是人類賴以生存的重要資源，土壤圈是生態(tài)系統(tǒng)的樞紐。由于對三廢的管控不當，地下水和土壤都受到了不同程度的污染，對其進行風險控制和修復勢在必行。目前對污染場地的修復包括原位修復和異位修復兩種方法。異位修復需要抽取地下水、挖掘土壤、在軟土地區(qū)還需采取圍護措施，費用較高，且容易產生二次污染，適用于污染深度較小的場地。原位修復具有不需要土方開挖、二次污染小、費用低等優(yōu)點；但修復的技術難度高，尤其對滲透性低的土體。

三角洲地貌單元的淺部土體通常滲透性較小。對低滲透性污染土體的原位修復，現在主要采取熱脫附方法。該法采用高溫使污染物成為氣態(tài)，再抽取污染氣體。該法對土的滲透系數不敏感，故修復效果好。但是，地下解吸出來的污染物，后續(xù)要進一步進行廢氣的處理，達標后方可排放，且該法是國外專利技術，修復費用較高。

有機污染場地的原位化學氧化法（insituchemicaloxidation,isco）是目前最具潛力的污染治理方法之一。該方法通過向水井中投放表面活性劑和水溶性氧化劑，直接降解場地中的有機污染物。常用的水溶性氧化劑為高錳酸鉀、活化過硫酸鈉等。但是，當土體滲透性小時，藥劑滲入土體速度緩慢，常常難以滿足工程需求。因此，結合原位修復的需求，發(fā)明一種增加土體滲透性的方法，提升原位氧化修復的效果，有重要的工程意義。

硝基苯、硝基氯苯是一種劇毒物質，具有強烈的致癌、致突變性，長期接觸會對植物生長和人體健康產生很大影響，已被各國列為污染物的優(yōu)先控制名單。但是，硝基苯或硝基氯苯的取代基（硝基、氯基）均為吸電子基，引起苯環(huán)上的電子云密度降低、親電子攻擊受阻，從而導致硝基苯、硝基氯苯僅采用高級氧化技術，反應的降解效率很低，難以達到修復技術指標。近年來，零價鐵技術被廣泛應用于環(huán)境修復領域，可高效地把硝基苯或硝基氯苯轉化為苯胺、或氯代苯胺，再采取氧化工藝，實驗室試驗表明，可大幅度地提高高級氧化的效率。

過氧化鈣具有在水中或潮濕的空氣中緩慢分解，長時間放氧的特性。cao2是一種兼具釋氧性和氧化性的環(huán)境友好型材料。cao2的溶解度較低，能夠緩慢釋放h2o2，產生的活性自由基與污染地下水長時間的接觸，避免了氧化劑快速消耗的問題，從而具有修復的長效性。cao2溶于水產生過氧化氫（h2o2）的反應可在較寬的ph范圍內進行。催化劑采用天然礦物針鐵礦。針鐵礦是分布廣泛的鐵的氧化物，化學組成為α-feooh。多項研究顯示，催化h2o2的過程中會產生·oh，可有效氧化地下水中的氯代烴。

現有最接近技術的分析：

1、硝基苯、硝基氯苯工業(yè)污水的地表處理（楊世迎，一種廢水中硝基苯類有機污染物的處理方法，專利申請?zhí)?01210053573.1）。該專利提出了高級還原和高級氧化結合處理技術，對廢水中硝基苯類有機污染物降解效果明顯。該法是針對工業(yè)廢水的處理，未涉及地下水和土壤。

2、硝基苯、硝基氯苯污染土壤的異位加藥攪拌處理（董長勛，一種加速土壤中有機污染物氧化降解的方法，專利申請?zhí)?01310462340.1）。該專利提出了異位修復方法。由于還原劑鐵粉是固相介質，采用壓人地層方法，對低滲透性土是難以實現有效擴散的，需要創(chuàng)新工藝。

3、針對低滲透性土的反應墻技術（高艷麗，一種非連續(xù)式滲透反應墻修復污染地下水的系統(tǒng)及方法，專利申請?zhí)?01510163183.1）。該法采用井中注入液體藥劑工藝，對固相藥劑難以實施。

4、對反應墻中還原劑的研究（李瑞，一種以負載型納米零價鐵為填料的可滲透反應墻及應用，專利申請?zhí)?01510382313.2）。該法提出了解決防止納米零價鐵凝聚的方法。

現有的滲透反應墻技術，是利用地下水自身的水力梯度，對流過反應墻的污染物進行凈化。該技術對低滲透性土體不適用，對有較強吸附能力的污染物，不能洗脫和凈化。

技術實現要素：

本發(fā)明目的是提供一種污染土壤和地下水的原位修復系統(tǒng)，該系統(tǒng)解決的是在低滲透性土條件下進行原位修復、并且無二次污染、經濟性好。

本發(fā)明的技術方案是：一種污染土壤和地下水的原位修復系統(tǒng)，包括增滲墻、隔水帷幕、圍護墻、增滲井，所述隔水帷幕設置在污染場地周邊，用于阻止污染羽的向外擴散、阻止表面活性劑向場地外擴散，所述污染場地中設置連續(xù)的增滲墻，用于增強低滲透性土體的滲透性，增滲墻直接連接反應器，所述污染場地中還設置增滲井，增滲井內注入表面活性劑，驅使地層土壤表面的污染物進入水相；在增滲井內水頭的推動下，污染物和污染的地下水隨地下水流流到增滲墻，再流到反應器內，進行還原、氧化反應，把凈化的地下水回灌入增滲井，從而實現對硝基苯或硝基氯苯等有機污染土壤和地下水的原位修復。

所述反應器由還原池、檢測井、氧化池、抽水循環(huán)池構成，還原池、氧化池、抽水循環(huán)池在基坑圍護墻保護下開挖形成；還原池內填充高還原性的鐵碴粉，用于把硝基苯或硝基氯苯硝基苯還原為容易氧化的苯胺或氯苯胺；氧化池內填充緩釋過氧化鈣和針鐵礦，用于把苯胺或氯苯胺氧化為co2、h2o；所述抽水循環(huán)池內設置潛水泵，用于把凈化的水抽出，形成低水位邊界，并把凈化的水回灌到場地內的增滲井內，加大滲流場水力梯度，增加包氣帶土體滲透系數，提高淋洗效果；所述還原池與氧化池之間采用濾水型土工織物分隔，并在兩池交界處設置一口管材為pvc的檢測井。

所述隔水帷幕由水泥土攪拌樁搭接而成；所述圍護墻由鋼板樁或水泥土樁構成。所述增滲墻由高壓射水工藝形成，或者采用挖掘法施工形成，增滲墻厚度為0.3m。所述增滲井采用水沖法工藝施工，或者鉆機取土成孔，增滲井直徑為0.2~0.3m。

本發(fā)明的有益效果：

在低滲透性的修復場地上，通過設置增滲井、與反應器直接連接的增滲墻，加大污染物和污染地下水的遷移速度，在原位實現污染土壤和地下水的修復，該系統(tǒng)不對污染場地開挖，也不對污染地下水抽提，無二次污染，工程成本低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的污染土壤和地下水的原位修復系統(tǒng)結構示意圖；

圖2為反應器結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖說明對本發(fā)明的實施，作進一步詳細描述，但本實施例并不用于限制本專利，凡是采用本發(fā)明的相似方法及其相似變化，均應列入本發(fā)明的保護范圍。

如圖1，2所示，一種污染土壤和地下水的原位修復系統(tǒng)，由增滲墻6、隔水帷幕7、圍護墻8、增滲井9、反應器10組成。反應器10由還原池1、檢測井2、氧化池3、抽水循環(huán)池4、潛水泵5構成。

隔水帷幕7設置在污染場地周邊，用于阻止污染羽的向外擴散、阻止表面活性劑向場地外擴散。針對低滲透性土體，在場地中設置連續(xù)的增滲墻6，增強土體的滲透性，增滲墻6直接連接反應器10，以及設置增滲井9，注入表面活性劑，驅使地層土壤表面的污染物進入水相；在增滲井內水頭的推動下，污染物和污染的地下水隨地下水流流到增滲墻6，再流到反應器10內，進行還原、氧化反應；把凈化的地下水回灌入增滲井9，進一步強化滲流，加大對土體的淋洗力度，從而實現對硝基苯或硝基氯苯等有機污染土壤和地下水的原位修復。

增滲墻6由高壓射水工藝形成，起增加土層滲透性、強化水力循環(huán)速率的作用，且增滲墻直接連接到反應器10；隔水帷幕7由水泥土攪拌樁搭接而成，對污染地下水和注入的表面活性劑起封堵作用；圍護墻8由水泥土樁或鋼板樁構成，增滲井9采用水沖法施工，用以添加表面活性劑和循環(huán)水；還原池1、氧化池3、抽水池4在基坑圍護樁8保護下開挖形成；還原池1內填充高還原性的鐵碴粉，把硝基苯或硝基氯苯硝基苯還原為容易氧化的苯胺或氯苯胺；氧化池3內填充緩釋過氧化鈣和針鐵礦，把苯胺或氯苯胺氧化為co2、h2o。

在污染場地內，設置滲透性大于場地土層2-3個數量級的增滲墻6，促進污染地下水的流動，加快低滲透性場地水力循環(huán)的速率，縮短修復工期。

抽水循環(huán)池4內設置潛水泵5，把凈化的水抽出，形成低水位邊界，并把凈化的水回灌到場地內的增滲井9內，加大滲流場水力梯度，增加包氣帶土體滲透系數，提高淋洗效果。

在增滲井加入非離子表面活性劑（如tween80），在水流作用下，土壤固相表面的污染物以水包油的乳液進入水相，從而納入地下水循環(huán)系統(tǒng)，實現對污染地下水和污染土壤的共治。

在基坑圍護樁8保護下開挖基坑，還原池內1填充高還原性的鐵碴粉，把硝基苯或硝基氯苯硝基苯還原為容易氧化的苯胺或氯苯胺；氧化池3內填充緩釋過氧化鈣和針鐵礦，把苯胺或氯苯胺氧化為co2、h2o；還原池1與氧化池3之間采用濾水型土工織物分隔，并在兩池交界處設置一口管材為pvc的檢測井2。

本發(fā)明提供的原位化學修復系統(tǒng)，通過設置滲透性大的增滲井、增滲墻，有效的連接和聯合了淋洗、還原、氧化工藝環(huán)節(jié)，實現了連續(xù)運營，用于原位處理硝基苯或硝基氯苯等有機污染的地下水和土壤。

本發(fā)明的具體結構特點為：

（1）隔水帷幕7由水泥土攪拌樁搭接而成；圍護墻8由鋼板樁或水泥土樁構成。阻止污染羽的向外擴散、阻止表面活性劑向場地外擴散。

（2）隔水帷幕7的深度按超過場地污染深度、進入隔水層2m設計。

（3）增滲墻6可由高壓射水工藝形成，也可采用挖掘法施工。

（4）增滲井9采用水沖法工藝施工，也可鉆機取土成孔。

（5）增滲井9深度、增滲墻6深度與污染深度相等。

（6）增滲井9直徑取0.2~0.3m，增滲墻厚度取0.3m。

（7）還原池1、氧化池3、抽水循環(huán)池4在基坑的圍護墻8保護下開挖形成；還原池內填充高還原性的鐵碴粉；氧化池內填充緩釋過氧化鈣和針鐵礦。

（8）還原池1與氧化池3之間采用濾水型土工織物分隔。

（9）在兩池交界處設置一口管材為pvc的檢測井2。

（10）在增滲井9加入表面活性劑（如tween80），在水流作用下，驅使土壤固相表面的污染物進入水相，從而納入地下水流動系統(tǒng)。

（11）在抽水循環(huán)池4低水位邊界形成的水力梯度作用下，污染的地下水、在表面活性劑作用下從固相表面解吸后進入水相的污染物，共同流入增滲墻6、再流入到還原池1、氧化池3，得到凈化。

（12）把凈化的地下水回灌到場地內的增滲井9內，加大滲流場水力梯度，增加包氣帶土體滲透系數，提升淋洗效果。

（13）循環(huán)流動的時間可根據試驗初步確定。

（14）在對地下水水質測試、土壤污染物濃度檢測合格后，終止系統(tǒng)運營。