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(1)药剂投加量:药剂的用量由污染物药剂消耗量、土壤药剂消耗量、还原性金属的药剂消耗量等因素决定。由于原位化学氧化/还原技术可能会在地下产生热量,导致土壤和地下水中的污染物挥发到地表,因此需要控制药剂注入的速率,避免发生过热现象。
(2)污染物类型和质量:不同药剂适用的污染物类型不同。如果存在非水相液体(NAPL),由于溶液中的氧化剂只能和溶解相中的污染物反应,因此反应会限制在氧化剂溶液/非水相液体(NAPL)界面处。如果LNAPL(轻质非水相液体)层过厚,建议利用其它技术进行清除。
(3)土壤均一性:非均质土壤中易形成快速通道,使注入的药剂难以接触到全部处理区域,因此均质土壤更有利于药剂的均匀分布。
(4)土壤渗透性:高渗透性土壤有利于药剂的均匀分布,更适合使用原位化学氧化/还原技术。由于药剂难以穿透低渗透性土壤,在处理完成后可能会释放污染物,导致污染物浓度反弹,因此可采用长效药剂(如高锰酸盐、过硫酸盐)来减轻这种反弹。
(5)地下水水位:该技术通常需要一定的压力以进行药剂注入,若地下水位过低,则系统很难达到所需的压力。但当地面有封盖时,即使地下水位较低也可以进行药剂投加。
(6)pH 和缓冲容量:pH 和缓冲容量会影响药剂的活性,药剂在适宜的pH 条件下才能发挥最佳的化学反应效果。有时需投加酸以改变pH 条件,但可能会导致土壤中原有的重金属溶出。
(7)地下基础设施:若存在地下基础设施(如电缆、管道等),则需谨慎使用该技术。
4 技术应用基础和前期准备
原位化学氧化/还原技术的应用需要充分了解原位化学氧化/还原反应和传质过程。应用该技术之前,需通过实验室研究确定药剂处理效果和投加量,并进行中试试验进一步确定和优化设计参数,确定注入点的水平和垂向有效影响半径、土壤结构分布、污染去除率、反应产物等。还可以通过建立场地概念模型、反应传质模型等方式指导系统设计和运行。
进行原位化学氧化/还原修复系统设计时,需重点考虑注入井布设的间距和深度、药剂注入量、监测井布设的间距和深度等。还要注意工人的培训、化学药剂的安全操作以及修复产生废物的管理。
5 主要实施过程
(1)处理系统建设:依据和现场中试试验确定的注入井位置和数量,建立原位化学氧化或还原处理系统。
(2)药剂注入过程:依据前期实验确定的药剂对污染物的降解效果,选择适用的药剂。再结合中试试验,确定注入浓度、注入量和注入速率,实时监测药剂注入过程中的温度和压力变化。药剂注入前需要通过药剂搅拌系统进行充分混合。
(3)进行污染土壤和地下水原位化学氧化/还原的修复过程监测以及修复后的监测。主要包括对污染物浓度、pH、氧化还原电位等参数进行监测,如果污染物浓度出现反弹,可能需要进行补充注入。
6 运行维护和监测
原位化学氧化/还原修复技术的运行维护相对简单,运行过程中需对药剂注入系统以及注入井和监测井进行相应的运行维护。
监测包括修复过程监测和效果监测。修复过程监测通常在药剂注射前、注射中和注射后很短时间内进行,监测参数包括药剂浓度、温度和压力等。若修复过程中产生大量气体或场地正在使用,则可能还需要对挥发性有机污染物、爆炸下限(LEL)等参数进行监控。效果监测的主要目的是依据修复前的背景条件,确认污染物的去除、释放和迁移情况,监测参数为污染物浓度、副产物浓度、金属浓度、pH、氧化还原电位和溶解氧。若监测结果显示污染物浓度上升,则说明场地中存在未处理的污染物,需要进行补充注入。
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