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4臭氧氧化技术原理
在土壤修复中,臭氧通常以气体的形式通过注入井进入污染区域污染物发生反应。臭氧对有机污染物的氧化方式包括直接氧化和自由基氧化。在直接氧化过程中,臭氧分子直接加成在反应物分子上,形成过渡型中间产物,然后再转化成最终产物。在这类反应中,臭氧自分解率的增加,会降低目标反应物的去除率。在自由基反应过程中,臭氧首先被分解成•OH自由基,然后再发生自由基氧化。在该类反应中,臭氧自分解作用越强,产生的•OH自由基越多,对目标化合物去除的促进作用也越大。
臭氧的氧化性能强于过氧化氢,可与BTEX、PAH、MTBE等有机污染物发生反应,其在酸性环境中最为有效。与其他的化学修复方式不同,臭氧氧化技术需要引入气体。当臭氧作用于非饱和区域内时,土壤含水率对其氧化效果影响较大。含水率较低时,臭氧分布较好,从而氧化效果较好。当用于地下水修复时,由于气体向上运动,并且土壤通常水平成层,地下非均质活动造成的优先流动路径形成较快。对于臭氧氧化,土壤NOD不太重要,一般不需要进行实验室试验来确定氧化剂的消耗量。一般而言,每立方米土壤消耗臭氧量约为15 g。理想的pH为5~8,pH为9视为上限。当污染物浓度较高时,使用臭氧修复也会产生VOC,因此需要土壤抽气系统收集气体,避免其向周边迁移。采用原位臭氧氧化修复系统如下图所示。
优缺点及注意事项
1化学氧化技术主要优缺点土壤ISCO技术能够有效地去除土壤及地下水中的汽油、柴油、BTEX、PAH、含氯溶剂等有机污染物,主要优缺点如下。
该法的主要优点为:能够原位分解污染物,可以达到污染物快速降解的效果,一般在数周或者数月可以显著降低污染物浓度;除芬顿试剂外,副产物较低;其操作和维护成本较低;与后处理固有的衰减的监测相容性较好,并可促进剩余污染物的需氧降解;对场地操作的影响较小。
该法的主要缺点为:与其他技术相比,初期和总的投资可能较高;氧化剂不易达到渗透率较低的地方,那里的污染物不易被氧化剂氧化;芬顿试剂会产生大量的易爆炸的气体,因此使用芬顿试剂时,需要采取相应的预防措施,如联合土壤气相抽提技术;使用氧化剂时需要考虑安全和健康因素;将土壤修复至背景值或者污染物浓度极低的情况在经济上可能代价较大;由于土壤与岩石发生反应,可能造成氧化剂的大量损失;可能造成含水层化学性质的改变以及由于孔隙中的矿物沉淀而造成含水层的堵塞;化学氧化可能改变溶解的污染物羽的区域(如下图);溶解的污染物在氧化数周之后可能产生“反弹”现象。
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