多相抽提+原位化学氧化工艺去除地下水中苯的应用研究

闵浩

(上海精文绿化艺术发展股份有限公司 上海 200052)

0 引言

随着我国城市化进程的加速与产业结构的快速调整，近年来，各地大量城市中工业企业搬迁或关停，遗留场地中土壤、地下水存在一定程度的污染[1]。其典型污染物包括重金属、苯系物、卤代烃、多环芳烃类、总石油烃、农药类以及多氯联苯等[2]。

苯被世卫组织国际癌症研究机构列为一级致癌物，目前地下水中苯的修复主要有原位氧化、抽出处理、生物修复等[3]。其中抽出处理由于成本低廉，工程中应用较为普遍[4]。本研究针对江苏省某搬迁制漆厂地下水中苯的污染，采用了多相抽提+原位化学氧化工艺进行修复处理。

1 场地概况

1.1 场地污染情况

江苏省某制漆厂始建于上世纪70年代，主要产品为油性油漆，原材料和产品中均含有苯系物。截至目前，场地已搬迁完毕，该地块规划为住宅用地。该地块初步调查与详细调查报告显示，地下水中苯污染物浓度约为3 983～4 655 μg/L。该地块地下水苯污染的健康风险评估报告显示，在不作为饮用水的前提下，地下水中苯通过蒸汽挥发对室内人体健康产生危害；基于保护人体健康确定的地下水中苯的风险控制值为985 μg/L。根据确定的可接受风险水平，地下水中苯的修复区域面积为15 268 m2，深度最深约为5.5 m。

1.2 水文地质

根据现场静力触探测试与地质取芯等工勘数据，该地块土壤地层如下：①0B层，素填土(Qml)，表层为混凝土地坪，局部夹碎石，均匀性差。②1A层，粉质粘土(Q4al)，褐黄色，可塑。③1B层，粉质粘土(Q4al)，褐黄-黄褐色，可塑，局部软塑。④2A层，粉质粘土(Q3al)，褐黄-黄褐色，土质较均匀，硬塑。⑤2C层，粉质粘土(Q3al)，黄褐色，底部含少量风化残积物，硬塑。⑥4A层，强风化安山岩(K)，灰褐色，岩芯呈碎块状，手捏易碎，属较硬岩。

地下水类型为孔隙潜水，主要赋存于0B层素填土。勘察期间测得的地下水稳定水位埋深0.85～4.62 m，地下水位受周边降雨和地表水(丰水期、枯水期)变化而变化。

2 工艺设计

本研究采用多相抽提+原位化学氧化工艺进行修复处理。以真空泵为抽提设备，抽出混杂有部分气体的污染地下水，随后在气水分离器内进行气水分离，分离出的气相部分通过废气治理措施处理达标后15 m高空排放。分离出的地下水则经污水处理系统处理，达到修复目标值后加药原位注入。其技术路线图如图1所示，工艺流程如图2所示。

图1 修复技术路线

图2 工艺流程

在修复区域建立地下水抽提/回注水井，经真空泵抽提至气水分离池，气水分离池设置折流板跌水填料，地下水在分离池自上而下跌水，产生苯(有机废气)。该废气夹杂大量的水气，经丝网波纹除雾塔去除大部分水汽后再经活性炭吸附，最终达标后15 m高空排放。丝网波纹除雾塔产生的废水自流入地下水处理系统的调节池。

经气水分离池处理后的废液进入调节池均匀水质和水量，再经紫外氧化反应池处理，在进水管线中用计量泵依次泵入柠檬酸(调节pH值)、H2O2(氧化剂)，利用酸性条件下产生的羟基自由基在紫外光作用下快速氧化有机物。氧化后的废水进入混凝沉淀池，进水管线上依次添加片碱溶液(回调pH值)、混凝剂聚合氯化铝(PAC)、助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)，将废水中悬浮物及带电胶体颗粒通过网捕、压缩双电层、吸附架桥等作用聚集成易于沉降的大颗粒物，经沉淀后实现固液分离。沉淀池的上清液进入砂滤池进一步去除SS，最终经活性炭吸附罐处理。自检不合格的废水流至调节池进一步处理；自检合格的水体，流入清水池，同时添加适量H2O2氧化药剂，用注入泵由注入井原位回注，注入的同时相邻水井继续抽提，循环交替进行。

3 工艺设备参数

本项目处理系统如下。

(1)抽提系统：由抽提井、抽提管路、抽提泵、控制系统等构成。

(2)水处理系统：由气液分离罐、调节池、紫外氧化池、混凝池、沉淀池、砂滤池、活性炭吸附罐、清水池等组成。

(3)废气处理：由除雾塔、活性炭吸附箱、风机、风管及排气筒等组成。

(4)回注系统：由药剂桶、注入泵、管道、控制系统等组成。

各系统运行参数如表1～表3所示。

表1 抽提/回注井参数

表2 水处理系统参数

续表2

表3 废气处理系统参数

4 工艺运行

4.1 运行条件摸索

通过在实验室小试考察不同pH值、双氧水、PAC和PAM投加浓度对目标污染物苯的去除效果，结合苯的达标效果以及投药的经济性，本研究选择的投药情况如下表4所示。

表4 小试最佳投药浓度

4.2 结果分析

经过60 d的连续抽提+回注交替运行，每4 d对监测井中地下水进行采样，送第三方实验室监测苯的浓度，其结果如图3所示。

由图3可知，经多相抽提处理后原位加药回注约0～36 d，地下水监测井中苯的浓度整体呈下降趋势，偶有小幅波动，其中第12,24,32 d较上一次对比有少量的上浮，这可能是由于井与井之间土壤中的苯迁移至监测井所致。抽提/回注40 d后，监测井中的苯浓度基本趋于稳定，且浓度低于修复目标值。随着抽提/回注的周期交替，其浓度下降不明显，认定为进入了拖尾期，故修复日期以40～50 d为宜。

图3 抽提/回注系统监测井苯的浓度变化

5 修复效果评估

本项目修复完成后，按照《污染地块地下水修复和风险管控技术导则》(HJ 25.6—2019)的要求，在原有污染区重新建设6口监测井，一年期内采集8个批次样品，且每两个批次样品间隔均大于一个月[5]。其监测结果与修复目标的比值情况如下图4所示。

图4 修复效果评估监测井苯的浓度情况

由上图可知，6个监测点位8个批次的地下水样品中苯的浓度与修复目标值的比值在0.16～0.25之间，均满足修复目标值的要求。且最大值为0.25，其超标风险较小。

6 结论

针对地下水中苯的污染，采用了多相抽提+原位化学氧化工艺进行修复处理。得出以下结论：

(1)经多相抽提处理后原位加药回注交替0～36 d，地下水监测井中苯的浓度整体呈下降趋势，偶有小幅波动，其中第12，24，32 d较上一次对比有少量的上浮，这可能是由于井与井之间土壤中的苯迁移至监测井所致。抽提/回注40 d后，监测井中的苯浓度基本趋于稳定，且浓度低于修复目标值。随着抽提/回注的周期交替，其浓度下降不明显，认定为进入了拖尾期，故修复日期以40 d～50 d为宜。

(2)本项目修复完成后，在原有污染区重新建设6口监测井，一年期内采集8个批次样品。6个监测点位8个批次的地下水样品中苯的浓度与修复目标值的比值在0.16～0.25之间，均满足修复目标值的要求。且最大值为0.25，其超标风险较小。