探討原位化學氧化法氧化劑分散技術

陳素云+王慧玲+張靖婷+王澎

摘要：原位化學氧化法是有機污染土壤與地下水修復的最佳技術之一，不僅效果顯著，且經濟性較好。對于原位化學氧化技術而言，藥劑的投加以及分散，是其技術的核心所在，而被污染土壤的特征、污染嚴重程度、滲透性以及氧化劑的性質等，則直接關系著藥劑投加與分散方式的選擇。基于此，本文對有機污染土壤與地下水原位化學氧化藥劑分散方式進行了研究。

關鍵詞：有機污染土壤；地下水；原位化學氧化藥劑；分散方式

中圖分類號：X131 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）01-0113-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.065

In situ chemical oxidation oxidizer dispersion technology

Chen Suyun， Wang Huiling， Zhang Jingting， Wang Peng

（Beijing Survey and Design Institute Co.， Ltd.， Beijing 100038，China）

Abstract： In-situ chemical oxidation is one of the best techniques for remediation of organic contaminated soils and groundwater. It not only has obvious effect but also has good economy. For the in-situ chemical oxidation technology， the dosing and dispersion of the chemical are the core of its technology. However， the characteristics of contaminated soil， the degree of pollution， the permeability and the nature of the oxidant are directly related to the dosing and Decentralized choice. Based on this， this paper studies the in situ chemical oxidation of organic pollutants in soil and groundwater.

Keywords： Organic contaminated soil； Groundwater； In situ chemical oxidation agent； Dispersion method

經濟的發展，在提高了人們生活水平的同時，也為環境帶來了沉重負擔，土壤與地下水污染的不斷加重，為人們的生命健康產生了極大威脅，同時也在一定程度上限制了社會文明的進步。因此，必須重視對有機污染土壤與地下水的修復，原位化學氧化法逐漸成為修復技術的熱點之一，而藥劑投加方式的選擇，是原位化學氧化技術能否成功的關鍵。因此，對有機污染土壤與地下水原位化學氧化藥劑投加方式的進行研究，具有重要的現實意義。

1 直壓注射法

崔英杰，楊世迎，王萍，等（2016）在研究中提出，直壓注射法即通過施加一定壓力，利用注射管道，將氧化劑加入到被污染的土壤中，詳見圖1。在鉆探機械設備下鉆的過程中，注射管道會隨之進入被污染的土壤，之后按照土壤的污染程度，在其長度的方向之上，建立起分層的氧化劑擴散孔。通過注射泵施加的壓力，氧化劑會經過擴散孔，分層擴散至被污染的土壤，進而在注射的水平方向上，形成一層的氧化劑薄層，在通過縱向的滲透性擴散遷移，形成互相交匯的覆蓋整個被污染區域土壤的養護劑層。與此同時，其還指出，直壓注射法是現階段國內外研究以及工程實踐當中，應用最為廣泛的一種氧化劑投加方式，主要是因為這種氧化劑投加方式靈活性與效率均比較高。但是，直壓注射法也存在一定的局限性，即其不適用于管道復雜或者地下巖石較多的區域，氧化劑注射完成后，需撥出注射管道，形成的注射孔用混凝土或膨潤土填充，以免引起氧化劑回流富集而影響修復效果 [1]。

國外注射管道上擴散孔的縱向間距一般為1.5～3.0m；國內土壤調查取樣的縱向間距一般為2m。適當增加氧化劑溶液的注射壓力或注射速率可以在地下發生破裂反應，形成氧化劑擴散的快速通道，增強氧化劑的作用范圍。但注射壓力過高則會造成冒漿或形成過大的裂隙，導致氧化劑向非目標區域擴散[2]。

注射方式可以使用“自下而上”的方法（開始在底部注入并向上），“自上而下”（從下面開始）的方式也可以使用。自上而下的方法是將篩選的部分推到目標處理區的頂部，注入試劑的設計量，然后將這一段推進到下一個修復深度。自下而上的方法是反過來的。直接推進注射比較靈活，可以將更多的氧化劑注入到一個集中的區間，以修復嚴重污染狀況。注射通常采用典型的網格布點完成（一排排的注入點、與點間距相同的距離行），直壓式注射點間距是基于預期的影響半徑（ROI），為了避免注入點之間的盲區，應該相互重疊。注射的順序取決于場地的修復目標，但一般來說應該從下游向上游推進，由外向內的方法也可以用來推動污染物向中心移動。

2 注射井法

紀錄，張暉（2013）通過多年對地下水監測技術的研究提出了注射井法這一種投加方式。注射井法即借助聚氯乙烯或者其他金屬材料，于被污染區內，建立注射井，通過自由擴散的方式，將投入井中的氧化劑進行橫向與縱向的擴散，使其與污染物充分接觸，發生反應，達到修復效果。注射井法的位置是固定的，但可以重復投放氧化劑。而將其與抽水井或者循環井聯合應用，便能夠用來對低滲透性土壤中進行原位化學氧化修復。在實際工程應用中，經常利用抽水泵對梯度方向下的地下水進行抽取，以提高地下水的流動速度，進而增強氧化劑的擴散速率。除了臭氧之外的所有液態或者固態氧化劑，都可以利用注射井法這一投加方式。由于這一投加方式需要大量的輔助設施，故成本較高，且操作工藝相對復雜，但其設計參數較為詳細，監測數據比較精準，故應用范圍也比較廣泛[3]。

圖2 注射井法示意圖

一般來說，注射井應該被設計成注水井，而不是監控井。最有效地注射井使用連續槽（或包網），濾管的長度和直徑也是重要的考慮因素，注射井濾管長度不應超過3.0～4.5m，尤其是在非均質地層或處理高污染區。井的直徑對流量有一定影響，設置在2-6英寸較為合理。注射過程中壓力不應過高，除非為壓裂需要。井的材料需要與氧化劑相兼容，多使用聚氯乙烯，但在某些情況下，可能需要使用不銹鋼或其他材料 。

注射井可以使用網格方式布設，類似于直壓式注射點。在一些場地上，也可能是在與地下水流垂直的一系列行中安裝。如果地下水的速度足夠快，且氧化劑有一定的持久性，則可能會發生氧化劑的一些漂移，使注射井行間距增大，使所需要的井數量減少。

3 土壤置換法

龍安華，雷洋，張暉（2014）在研究中發現，與直壓注射法、注射井法相比，土壤置換法這一種氧化劑投加方式，相對比較簡單，其與農業施肥過程中的穴施法比較相似，即將被污染的土壤挖出來，換成固態氧化劑，在土壤中形成氧化劑擴散墻，在氧化劑被地下水溶解后，會隨之流到被污染區域，與污染物發生化學反應，進而實現對土壤的修復。基于土壤置換法的特殊性，這種方式僅適用于固態氧化劑以及受污染程度較淺的區域[4]。在實際的工程應用當中，經常利用攪拌機將氧化劑與被污染土壤進行混合，形成氧化劑柱，氧化劑柱深度可達14m。

5 結論

基于對有機污染土壤與地下水原位化學氧化藥劑投加方式的綜述可知，藥劑投加方式的選擇，直接關系著原位化學氧化修復技術的應用效果。因此，在實際的工程應用中，必須綜合分析土壤可滲透性、污染物分布、污染物性質等多方面因素，采取最佳的藥劑投加方式，進而充分發揮出原位化學氧化修復技術的作用，達到修復被污染土壤的目的。

參考文獻

[1]崔英杰，楊世迎，王萍等.Fenton原位化學氧化法修復有機污染土壤和地下水研究[J].化學進展，2016，20（z2）：1196-1201.

[2] Huling S G，Pivetz B E. Engineering Issue In-Situ Chemical Oxidation[M]. Washington DC：Bibli-ogov，2013：35-38.

[3] Seol Y，Zhang H，Schwartx F W.AReview of In Situ Chemical Oxidation and Heterogeneity[J]. Environ Eng Geosci，2003，9（1）：37-49.

[4]紀錄，張暉.原位化學氧化法在土壤和地下水修復中的研究進展[J].環境工程學報，2013，4（6）：37-42.

收稿日期：2017-11-16

作者簡介：陳素云（1976-），女，碩士研究生，高級工程師，研究方向為污染場地。