本發(fā)明屬于環(huán)境污染控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種原位構(gòu)筑活性反應(yīng)帶去除地下水砷的方法。
背景技術(shù)：
地下水砷污染是當(dāng)前較為嚴(yán)峻的一項(xiàng)世界性的環(huán)境污染問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全世界至少22個(gè)國(guó)家和地區(qū)的五千多萬(wàn)人口正面臨著由于地下水砷污染所導(dǎo)致的飲用水安全威脅。我國(guó)的內(nèi)蒙古河套平原等地區(qū)就是典型砷污染區(qū)域，該地區(qū)受威脅人口就高達(dá)30多萬(wàn)人之多。
地下水中砷主要是以三價(jià)和五價(jià)的形式存在，在缺氧的地下水中主要以五價(jià)砷as(v)的形式存在。對(duì)人體而言，三價(jià)砷酸鹽as(iii)的毒性作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于五價(jià)砷酸鹽as(v)。水中的砷通過(guò)飲用、皮膚暴露等進(jìn)入人體并在人體內(nèi)蓄積，達(dá)到一定量就會(huì)引起砷中毒。將高毒性的as(iii)轉(zhuǎn)化為低毒性的as(v)，并通過(guò)沉淀的形式穩(wěn)定和固化砷污染物，從而達(dá)到快速高效的去除水體中的砷以實(shí)現(xiàn)污染修復(fù)。
相關(guān)技術(shù)中，采用在地下地層與地下水中投放固體吸附材料吸附水中的砷或與其反應(yīng)從而去除。但固體材料投放到地下地層中或地下水中不易分布均勻，或需要挖筑反應(yīng)墻工事，不便于大規(guī)模使用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種利用高錳酸鹽水溶液與穩(wěn)定劑在土壤和地層中原位反應(yīng)，生成氧化吸附活性帶去除地下水砷污染物的環(huán)保高效、操作方便的方法。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例采用的技術(shù)方案是，一種原位構(gòu)筑活性反應(yīng)帶去除地下水砷的方法，包括以下步驟：
(1)確定待修復(fù)地層的砷價(jià)態(tài)和濃度分布，并確定待修復(fù)地層的擴(kuò)散半徑；
(2)在所述待修復(fù)地層布設(shè)加熱井和修復(fù)液的注入點(diǎn)，并確定注液參數(shù)和加熱井的加熱參數(shù)；
(3)將所述修復(fù)液通過(guò)所述注入點(diǎn)注入所述待修復(fù)地層中；
(4)在所述加熱井中加熱，所述修復(fù)液在加熱條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在所述待修復(fù)地層中形成活性反應(yīng)帶，氧化三價(jià)砷為五價(jià)砷。
優(yōu)選地，所述修復(fù)液為高錳酸鹽溶液和穩(wěn)定劑的混合液，所述高錳酸鹽為高錳酸鉀或高錳酸鈉；所述穩(wěn)定劑為乙二醇或聚乙二醇，乙二醇于三價(jià)鐵鹽或聚乙二醇與三價(jià)鐵鹽的混合溶液；所述三價(jià)鐵鹽包括氯化鐵或硝酸鐵。
優(yōu)選地，所述高錳酸鹽與穩(wěn)定劑的配比以高錳酸鹽和乙二醇的摩爾量比值計(jì)算，所述高錳酸鹽和乙二醇的摩爾量比值為1：5～30。
優(yōu)選地，所述加熱井中的加熱方法可以是電加熱法、熱空氣法、蒸汽注射法、熱水注射法或電磁能加熱法，所述加熱溫度為90℃～150℃，所述加熱時(shí)間為0.5～5小時(shí)。
與相關(guān)技術(shù)比較，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是，根據(jù)待修復(fù)地層的砷價(jià)態(tài)和濃度分布，確定修復(fù)地層的擴(kuò)散半徑，根據(jù)擴(kuò)散半徑布設(shè)注入點(diǎn)和加熱井，修復(fù)液通過(guò)注入點(diǎn)注入，待修復(fù)液在待修復(fù)地層中擴(kuò)散均勻后，通過(guò)加熱井加熱使修復(fù)液發(fā)生反應(yīng)，生成錳氧化物活性反應(yīng)帶，在地下水流經(jīng)反應(yīng)帶過(guò)程中五價(jià)砷被氧化為低毒的三價(jià)砷，更進(jìn)一步通過(guò)吸附沉淀被穩(wěn)定固化與土壤中；方法簡(jiǎn)單，活性反應(yīng)帶均勻分布，避免了不均勻除砷的現(xiàn)象發(fā)生，提高除砷的效率和范圍。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的方法流程圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地描述。、
實(shí)施例一
請(qǐng)參考圖1，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種原位構(gòu)筑活性反應(yīng)帶去除地下水砷的方法，包括以下步驟：
(1)確定待修復(fù)地層的砷價(jià)態(tài)和濃度分布，并確定待修復(fù)地層的擴(kuò)散半徑；計(jì)算每孔最大修復(fù)液注液量、注液參數(shù)、加熱井的加熱半徑；
(2)在所述待修復(fù)地層布設(shè)加熱井和修復(fù)液的注入點(diǎn)，并確定注液參數(shù)和加熱井的加熱參數(shù)；細(xì)化加熱井和注入點(diǎn)的分區(qū)位置，根據(jù)具體位置優(yōu)化注液參數(shù)和加熱井的加熱參數(shù)；
(3)將所述修復(fù)液通過(guò)所述注入點(diǎn)注入所述待修復(fù)地層中；
所述修復(fù)液為高錳酸鉀溶液和穩(wěn)定劑的混合液，所述穩(wěn)定劑為乙二醇或聚乙二醇，乙二醇與三價(jià)鐵鹽或聚乙二醇與三價(jià)鐵鹽的混合溶液；所述三價(jià)鐵鹽包括氯化鐵或硝酸鐵；高錳酸鉀為強(qiáng)氧化劑，幾億被還原，與穩(wěn)定劑配合使用可維持其強(qiáng)氧化性；穩(wěn)定劑中的三價(jià)鐵鹽也具有一定的氧化性，均可氧化三價(jià)砷污染物；
所述高錳酸鉀與穩(wěn)定劑的配比以高錳酸鉀和乙二醇的摩爾量比值計(jì)算，所述高錳酸鉀和乙二醇的摩爾量比值為1：5～30；
(4)在所述加熱井中加熱，所述修復(fù)液在加熱條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在所述待修復(fù)地層中形成活性反應(yīng)帶，氧化三價(jià)砷為五價(jià)砷；
所述加熱井中的加熱方法可以是電加熱法、熱空氣法、蒸汽注射法、熱水注射法或電磁能加熱法，所述加熱溫度為90℃～150℃，所述加熱時(shí)間為0.5～5小時(shí)；修復(fù)液注入待修復(fù)地層中，擴(kuò)散后加熱，使高錳酸鉀和穩(wěn)定劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，高錳酸鉀轉(zhuǎn)化為錳氧化物(包含四氧化三錳、二氧化錳等)，在待修復(fù)地層中形成氧化并穩(wěn)定的地下水砷的活性反應(yīng)帶，將三價(jià)毒性的砷污染物轉(zhuǎn)換為低毒性的五價(jià)砷污染物。
本發(fā)明實(shí)施例的方法流程簡(jiǎn)單，不需要采用固體吸附劑進(jìn)行吸附，可均勻有效地去除土壤和水中毒性大三價(jià)砷污染物，且可長(zhǎng)期穩(wěn)定地去除。
實(shí)施例二
根據(jù)實(shí)施例一的方法在密封的小型土柱反應(yīng)器中模擬砷污染地下水區(qū)域的修復(fù)，向土柱中間土層注入修復(fù)液高錳酸鉀和乙二醇混合液，同時(shí)通過(guò)蒸汽加熱使高錳酸鉀與乙二醇充分反應(yīng)轉(zhuǎn)化為固態(tài)的錳氧化物，形成活性反應(yīng)帶。
其中，所述修復(fù)液為30ml，所述高錳酸鉀和乙二醇的摩爾量比值為1:18；其中，所述高錳酸鉀的加入量為2mmol，乙二醇的加入量為36mmol；蒸氣加熱時(shí)間為1h，溫度為120℃。
向土柱中注水至飽和，并通入氮?dú)饽M地下水的缺氧環(huán)境，地下水中的三價(jià)砷含量為500μg/l，并通過(guò)導(dǎo)管將土柱中的空氣排出，空氣排出后將土柱中的水抽出，控制水流速度為0.1ml/min，使土柱形成穩(wěn)定的地下水模擬流場(chǎng)。
對(duì)抽出的土柱中經(jīng)修復(fù)的水檢測(cè)三價(jià)砷的濃度，為30μg/l以下，表明本發(fā)明實(shí)施例的方法可有效去除地下水中三價(jià)砷。
實(shí)施例三
根據(jù)實(shí)施例一的方法在密封土柱反應(yīng)器中模擬砷污染地下水區(qū)域的修復(fù)，向土柱中間土層注入修復(fù)液高錳酸鉀和乙二醇混合液，同時(shí)通過(guò)蒸汽加熱使高錳酸鉀與乙二醇充分反應(yīng)轉(zhuǎn)化為固態(tài)的錳氧化物，形成活性反應(yīng)帶。
其中，所述修復(fù)液為50ml，所述高錳酸鉀和乙二醇的摩爾量比值為1:18；所述高錳酸鉀的加入量為2mmol，乙二醇的加入量為36mmol；氯化鐵的投加量為2mmol。其余同實(shí)施例二。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位詞是以附圖中零部件位于圖中以及零部件相互之間的位置來(lái)定義的，只是為了表達(dá)技術(shù)方案的清楚及方便。應(yīng)當(dāng)理解，所述方位詞的使用不應(yīng)限制
本技術(shù)：
請(qǐng)求保護(hù)的范圍。
在不沖突的情況下，本文中上述實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互結(jié)合。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。