[发明专利]一种芬顿试剂原位注入修复方法

说明书

技术领域

本发明属于环境修复技术领域，更具体地说，涉及一种土壤和地下水污染原位修复工艺。

背景技术

随着经济的快速发展，大量化学物质的使用已造成土壤和地下水不同程度的污染。而由于雨水的淋滤和地下水位的波动，还会造成土壤和地下水的交叉污染。一般来说，土壤和地下水中典型的污染物有无机物和有机物污染，包括NO₃^-、NH₄⁺、重金属Pb、Cr、As、苯系物、石油烃、多氯联苯、农药等。这些污染物往往具有高毒性和高致癌性，因此必须通过合理的技术手段对这些受污染的土壤和地下水进行修复处理。

目前土壤和地下水修复技术主要有异位修复和原位修复两种类型，其中异位修复即是将污染土壤挖出、转运后进行修复，这种修复方式不仅工作量大，还会造成空气的二次污染，还可能因微生物作用而产生恶臭产物，从而对周边居民造成影响。与异位修复技术相比，原位修复具有保护污染场地结构、修复工程量小、修复成本低等优势。

原位化学氧化修复是一种常用的有效原位修复技术，其具体工艺过程是通过将化学氧化剂注入地下深层以进一步氧化降解污染物，这种强有力的修复方法能够有效地去除吸附在土壤颗粒表面以及地下水中的多种污染物。典型的修复方式有Fenton试剂、改性Fenton试剂、高锰酸盐、过硫酸盐及臭氧的注射。

在众多的氧化剂中，芬顿体系的应用较为广泛。芬顿氧化的机理是以二价铁离子作为催化剂，催化双氧水产生一种具有极强氧化性的物质-羟基自由基(·OH)，该羟基自由基的氧化能力仅次于氟。另外，·OH具有很高的电负性或亲电性，还具有很强的加成反应特性，可以无选择性地与绝大多数有机物发生反应，氧化速率快且反应彻底。但是正是由于芬顿试剂在反应过程中生产自由基，反应剧烈，所以稳定性较差。

目前常用的芬顿氧化修复技术的施工通常是在现场设置一个药剂罐，将H₂O₂与催化剂按室内试验或现场小试结果的比例配置好，经蠕动泵由注射井或钻机原位注射。期间药剂配置、系统启动、人员操作等活动消耗的时间往往大于芬顿试剂的最佳反应时间(通常为氧化剂与催化剂接触后的1.5-2小时)，进而导致芬顿试剂接触到地下介质中的污染物时已经失去了最佳药性。同时，在实际应用中双氧水损耗巨大，尤其是双氧水与催化剂在药剂罐中混合后以及注射管路中的自身快速分解、催化剂受到氧化以及场地地化环境对双氧水的损耗等。

因而需要改进现有芬顿试剂的注射装备与方法，在保证芬顿试剂与污染体接触反应时具有最佳药性的同时，减少注射修复过程中的药剂损耗，从而加强其对污染土壤和地下水的修复效果。

经检索，关于芬顿试剂的原位注入修复的专利报道已有相关公开。

如，中国专利申请号201610732853.3，申请日为2016年8月27日，发明创造名称为：一种类芬顿药剂体系的污染场地原位注入修复系统，该申请案的修复系统包括注入井系统、催化剂罐、氧化剂罐、催化剂导流回流管路、氧化剂导流回流管路、注入动力装置、自动控制系统和监测井系统；注入井系统包括注入井钻孔、空心止水套管和注入井井管，注入井钻孔由上段钻孔和下端钻孔构成，注入井井管由外管和二内管构成；空心止水套管内置于上段钻孔，外管内置于空心止水套管和下段钻孔；一内管通过催化剂导流回流管路与催化剂罐相连通，另一内管通过氧化剂导流回流管路与氧化剂罐相连通。该申请案的药剂氧化性能相对较稳定，能自动调节注入量，注入效率高、药剂返流少。但该注射系统设计较为复杂，依托注射井进行注射，成本较高且注射效果受注射井的质量影响较大。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术中利用芬顿药剂进行污染土壤和地下水修复时的不足，本发明提供了一种芬顿试剂原位注入修复方法，通过钻杆分腔的方式减少芬顿试剂的药性和药量损失，从而保证药剂与污染体接触反应时的最佳药性，扩大了芬顿试剂在原位注入修复中的适用范围，改善了其修复效果。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种芬顿试剂原位注入修复方法，该方法是采用注射泵将H₂O₂与催化剂分别注射到注射钻杆内的不同喷射腔，然后经不同喷射腔喷射到待修复土壤或地下水中，使H₂O₂及催化剂在与污染体接触的同时进行混合，并反应产生以·OH为主的氧化体系。