多相抽提+原位化學氧化工藝去除地下水中苯的應(yīng)用研究

閔浩

(上海精文綠化藝術(shù)發(fā)展股份有限公司 上海 200052)

0 引言

隨著我國城市化進程的加速與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的快速調(diào)整，近年來，各地大量城市中工業(yè)企業(yè)搬遷或關(guān)停，遺留場地中土壤、地下水存在一定程度的污染[1]。其典型污染物包括重金屬、苯系物、鹵代烴、多環(huán)芳烴類、總石油烴、農(nóng)藥類以及多氯聯(lián)苯等[2]。

苯被世衛(wèi)組織國際癌癥研究機構(gòu)列為一級致癌物，目前地下水中苯的修復(fù)主要有原位氧化、抽出處理、生物修復(fù)等[3]。其中抽出處理由于成本低廉，工程中應(yīng)用較為普遍[4]。本研究針對江蘇省某搬遷制漆廠地下水中苯的污染，采用了多相抽提+原位化學氧化工藝進行修復(fù)處理。

1 場地概況

1.1 場地污染情況

江蘇省某制漆廠始建于上世紀70年代，主要產(chǎn)品為油性油漆，原材料和產(chǎn)品中均含有苯系物。截至目前，場地已搬遷完畢，該地塊規(guī)劃為住宅用地。該地塊初步調(diào)查與詳細調(diào)查報告顯示，地下水中苯污染物濃度約為3 983～4 655 μg/L。該地塊地下水苯污染的健康風險評估報告顯示，在不作為飲用水的前提下，地下水中苯通過蒸汽揮發(fā)對室內(nèi)人體健康產(chǎn)生危害；基于保護人體健康確定的地下水中苯的風險控制值為985 μg/L。根據(jù)確定的可接受風險水平，地下水中苯的修復(fù)區(qū)域面積為15 268 m2，深度最深約為5.5 m。

1.2 水文地質(zhì)

根據(jù)現(xiàn)場靜力觸探測試與地質(zhì)取芯等工勘數(shù)據(jù)，該地塊土壤地層如下：①0B層，素填土(Qml)，表層為混凝土地坪，局部夾碎石，均勻性差。②1A層，粉質(zhì)粘土(Q4al)，褐黃色，可塑。③1B層，粉質(zhì)粘土(Q4al)，褐黃-黃褐色，可塑，局部軟塑。④2A層，粉質(zhì)粘土(Q3al)，褐黃-黃褐色，土質(zhì)較均勻，硬塑。⑤2C層，粉質(zhì)粘土(Q3al)，黃褐色，底部含少量風化殘積物，硬塑。⑥4A層，強風化安山巖(K)，灰褐色，巖芯呈碎塊狀，手捏易碎，屬較硬巖。

地下水類型為孔隙潛水，主要賦存于0B層素填土?？辈炱陂g測得的地下水穩(wěn)定水位埋深0.85～4.62 m，地下水位受周邊降雨和地表水(豐水期、枯水期)變化而變化。

2 工藝設(shè)計

本研究采用多相抽提+原位化學氧化工藝進行修復(fù)處理。以真空泵為抽提設(shè)備，抽出混雜有部分氣體的污染地下水，隨后在氣水分離器內(nèi)進行氣水分離，分離出的氣相部分通過廢氣治理措施處理達標后15 m高空排放。分離出的地下水則經(jīng)污水處理系統(tǒng)處理，達到修復(fù)目標值后加藥原位注入。其技術(shù)路線圖如圖1所示，工藝流程如圖2所示。

圖1 修復(fù)技術(shù)路線

圖2 工藝流程

在修復(fù)區(qū)域建立地下水抽提/回注水井，經(jīng)真空泵抽提至氣水分離池，氣水分離池設(shè)置折流板跌水填料，地下水在分離池自上而下跌水，產(chǎn)生苯(有機廢氣)。該廢氣夾雜大量的水氣，經(jīng)絲網(wǎng)波紋除霧塔去除大部分水汽后再經(jīng)活性炭吸附，最終達標后15 m高空排放。絲網(wǎng)波紋除霧塔產(chǎn)生的廢水自流入地下水處理系統(tǒng)的調(diào)節(jié)池。

經(jīng)氣水分離池處理后的廢液進入調(diào)節(jié)池均勻水質(zhì)和水量，再經(jīng)紫外氧化反應(yīng)池處理，在進水管線中用計量泵依次泵入檸檬酸(調(diào)節(jié)pH值)、H2O2(氧化劑)，利用酸性條件下產(chǎn)生的羥基自由基在紫外光作用下快速氧化有機物。氧化后的廢水進入混凝沉淀池，進水管線上依次添加片堿溶液(回調(diào)pH值)、混凝劑聚合氯化鋁(PAC)、助凝劑聚丙烯酰胺(PAM)，將廢水中懸浮物及帶電膠體顆粒通過網(wǎng)捕、壓縮雙電層、吸附架橋等作用聚集成易于沉降的大顆粒物，經(jīng)沉淀后實現(xiàn)固液分離。沉淀池的上清液進入砂濾池進一步去除SS，最終經(jīng)活性炭吸附罐處理。自檢不合格的廢水流至調(diào)節(jié)池進一步處理；自檢合格的水體，流入清水池，同時添加適量H2O2氧化藥劑，用注入泵由注入井原位回注，注入的同時相鄰水井繼續(xù)抽提，循環(huán)交替進行。

3 工藝設(shè)備參數(shù)

本項目處理系統(tǒng)如下。

(1)抽提系統(tǒng)：由抽提井、抽提管路、抽提泵、控制系統(tǒng)等構(gòu)成。

(2)水處理系統(tǒng)：由氣液分離罐、調(diào)節(jié)池、紫外氧化池、混凝池、沉淀池、砂濾池、活性炭吸附罐、清水池等組成。

(3)廢氣處理：由除霧塔、活性炭吸附箱、風機、風管及排氣筒等組成。

(4)回注系統(tǒng)：由藥劑桶、注入泵、管道、控制系統(tǒng)等組成。

各系統(tǒng)運行參數(shù)如表1～表3所示。

表1 抽提/回注井參數(shù)

表2 水處理系統(tǒng)參數(shù)

續(xù)表2

表3 廢氣處理系統(tǒng)參數(shù)

4 工藝運行

4.1 運行條件摸索

通過在實驗室小試考察不同pH值、雙氧水、PAC和PAM投加濃度對目標污染物苯的去除效果，結(jié)合苯的達標效果以及投藥的經(jīng)濟性，本研究選擇的投藥情況如下表4所示。

表4 小試最佳投藥濃度

4.2 結(jié)果分析

經(jīng)過60 d的連續(xù)抽提+回注交替運行，每4 d對監(jiān)測井中地下水進行采樣，送第三方實驗室監(jiān)測苯的濃度，其結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，經(jīng)多相抽提處理后原位加藥回注約0～36 d，地下水監(jiān)測井中苯的濃度整體呈下降趨勢，偶有小幅波動，其中第12,24,32 d較上一次對比有少量的上浮，這可能是由于井與井之間土壤中的苯遷移至監(jiān)測井所致。抽提/回注40 d后，監(jiān)測井中的苯濃度基本趨于穩(wěn)定，且濃度低于修復(fù)目標值。隨著抽提/回注的周期交替，其濃度下降不明顯，認定為進入了拖尾期，故修復(fù)日期以40～50 d為宜。

圖3 抽提/回注系統(tǒng)監(jiān)測井苯的濃度變化

5 修復(fù)效果評估

本項目修復(fù)完成后，按照《污染地塊地下水修復(fù)和風險管控技術(shù)導(dǎo)則》(HJ 25.6—2019)的要求，在原有污染區(qū)重新建設(shè)6口監(jiān)測井，一年期內(nèi)采集8個批次樣品，且每兩個批次樣品間隔均大于一個月[5]。其監(jiān)測結(jié)果與修復(fù)目標的比值情況如下圖4所示。

圖4 修復(fù)效果評估監(jiān)測井苯的濃度情況

由上圖可知，6個監(jiān)測點位8個批次的地下水樣品中苯的濃度與修復(fù)目標值的比值在0.16～0.25之間，均滿足修復(fù)目標值的要求。且最大值為0.25，其超標風險較小。

6 結(jié)論

針對地下水中苯的污染，采用了多相抽提+原位化學氧化工藝進行修復(fù)處理。得出以下結(jié)論：

(1)經(jīng)多相抽提處理后原位加藥回注交替0～36 d，地下水監(jiān)測井中苯的濃度整體呈下降趨勢，偶有小幅波動，其中第12，24，32 d較上一次對比有少量的上浮，這可能是由于井與井之間土壤中的苯遷移至監(jiān)測井所致。抽提/回注40 d后，監(jiān)測井中的苯濃度基本趨于穩(wěn)定，且濃度低于修復(fù)目標值。隨著抽提/回注的周期交替，其濃度下降不明顯，認定為進入了拖尾期，故修復(fù)日期以40 d～50 d為宜。

(2)本項目修復(fù)完成后，在原有污染區(qū)重新建設(shè)6口監(jiān)測井，一年期內(nèi)采集8個批次樣品。6個監(jiān)測點位8個批次的地下水樣品中苯的濃度與修復(fù)目標值的比值在0.16～0.25之間，均滿足修復(fù)目標值的要求。且最大值為0.25，其超標風險較小。