第4章化学修复最终版
结论
投加杀藻剂需要科学的评估其风险,除非应急和健康安全 许可,一般不宜采用。
4.1.2 化学絮凝处理技术
化学絮凝处理技术是:通过投加化学药剂,利用 物质的胶体化学性质,应用絮凝原理,使水华生 物凝聚沉淀到水体底部或加以回收以去除水体中 污染物,从而达到改善水质的污水处理技术。
关于混凝剂:现在国际上使用的混凝剂主要为铝 铁系无机混凝剂(如硫酸亚铁、氰化亚铁。硫酸 铝、碱式氯化铝。明矾)以及表面活性剂等。此 外聚氯化铝(PAC),聚丙烯酰胺(PAM)等高 分子混凝剂在市场上也占有很重要的地位。
4.1.6 电动力学修复
4.1.7 电动力学修复
电化学动力修复技术主要应用于土壤和地下水的 修复,主要以土壤的修复为主。电动力修复技术 既克服传统技术中严重影响土壤的结构和地下所 处生态环境的缺点,又可以克服现场生物修复过 程非常缓慢、效率低的缺点,而且该技术安装和 运行简单,成本较低,许多国家已逐渐将该技术 作为一种主流环境技术项目。
4.1.3 天然矿物絮凝法
天然矿物絮凝法:利用粘土矿物(如蒙脱土、高 岭土、伊利土)治理赤潮。黏土矿物具有离子交 换、吸附、催化等性能,改性过后的黏土物理化 学性能发生极大改变,提高了粘土的絮凝藻的能 力,对赤潮生物起到絮凝作用。
天然矿物絮凝法缺点:由于黏土无法分解藻毒素, 毒藻只是从表层水中转移到水底并未被消除,这 不仅对水底生物产生污染也对水体造成二次污染。
4.1.2 化学絮凝处理技术
化学絮凝处理技术修复水体是:
通过投加絮凝剂,使其与水中的磷结合,可使絮 凝沉淀进入底泥。而当水体底部缺氧时,底泥中 的有机物被厌氧分解,形成的酸性环境又易使沉 淀的磷重新溶解进入水中。若加入适量的石灰则 可以增加磷酸钙的稳定度,同时调节底泥的pH值 为7.0-7.5,可达到脱氮的目的。若加入足量的硫 酸铝,底泥表层会附着一层厚3-6cm富含氢氧化 铝的污泥层,钝化底泥中的磷。若湖外营养物质 输送当中的磷含量明显降低,或者湖水的pH高 DO低时,底泥当中的磷都会释放到水层中,成 为湖水中磷的重要来源,这些磷转移到湖泊上层 就会刺激水华的发展。
4.1.6 可渗透反应墙
4.1.6 可渗透反应墙
PRB的影响因素
自然因素:地形地貌、地下水埋深、含水层厚 度、地下水流向、含水层的渗透性等地质和水文 情况、温度、压力、氧化还原电位以及污染物的 种类和浓度、污染羽状体的范围及形状等。
水力停留时间和渗透性。水力停留时间越长, 则反应介质与污染物接触的时间也越长,修复效 果自然越好。反应介质的渗透系数要大于周围含 水层介质的渗透系数,一般要求墙体的渗透性是 含水层的两倍,目的是防止反应介质渗透系数过 低或反应介质堵塞而引起格栅上游的地下水位升 高,而改变水动力场,降低处理的有效性。
4.1.2 化学絮凝处理技术
化学絮凝处理技术的优缺点:
混凝剂沉淀法在水华生物密集时极为有效,作用 时间短,对非水华生物的影响也比杀藻剂小,同 时还可以消除水体中其他的悬浮物质,净化水质。
也有局限性,许多混凝剂,如聚铁本身显色,投 药后水体变色,且铁盐又为水华生物繁殖的促进 物质,铝盐则被证明存在一定的生物毒性。
水体污染原位修复技术 ——化学修复方法
组员:王星、王志国、张宝中、张倬玮
主要内容
4.1 污染水体的化学修复技术 4.2 化学修复技术在污染水体中的应用 4.3 化学修复技术的前景和展望
关于化学修复
污水的化学处理是利用化学反应去除水中的杂 质。 处理对象主要是污水中无机的或有机的(难生 物降解的)溶解物质或胶体物质。 化学修复技术是指通过化学手段,利用化学反 应,处理被污染的水体以达到去除水体中污染物 的一种方法。 突出特点:见效快、方法简单、易操作。在某 些特殊的条件下对污染严重的城市河流运用化学 处理法,能够起到控制和缓解污染的作用。
常用的碱性物质:石灰、硅酸钙炉渣、钢渣等,还可以配 施钙镁磷肥、硅肥等碱性肥料
4.1.4 重金属的化学固定
投加量:根据底泥中重金属的种类、含量及pH 的高低而定。但施用量不应太多,以免对水生生 态系统产生不良影响。 对于重金属含量虽超过《土壤环境质量标准》 二级标准,但各项指标均未超过《农用污染中污 染物控制标准》的底泥,仍可以作为肥料施于农 田。一般每年每公顷施用量不超过3万kg(以干污 泥计),在施用底泥的同时,也必须同时施用碱 性物质以中和土壤酸性。
可作为生物修复和自然修复降解之前的一项经济 而有效的预处理方法
4.1.6 可渗透反应墙(格栅)
原理:可渗透反应墙是一个填充有活性反应介质 的被动反应区,当污染地下水通过时,污染物能 被降解或吸附。
过程:污染物靠自然水力传输通过预先设计好的 介质时,溶解的有机物、金属、核素等污染物被 降解、吸附、沉淀或去除,墙体中含有降解挥发 性有机物的还原剂、固定金属的络(鳌)合剂或其 他试剂。
(含下如,NOM以g3-O的氧2、混气C凝a作O土:为等颗电固粒子态。受过前体氧者被化使氧物有化)机的分物混解在凝,好土后氧颗者条粒则件和是 使有机物在反硝化条件下,以NO3-作为电子受体 被厌氧降解。 氧化还原反应格栅。介质为还原剂,目前主要集 中于零价铁(Fe0),Fe(II)矿物及双金属。
污染物种类:地下水的污染物一般比较复杂,不仅仅为一种,不同 的污染物对应于相同的反应介质,其去除效果也不相同。澳大利亚 被石油溶剂污染的地下水,对单环芳烃的处理效率在63%-96%之间, 而对C29-C36烃的平均去除率仅达到54%。
4.1.7 电动力学修复
原理:将电极插入受污染土壤及地下水区域,施加直流电形成电场, 利用直流电场产生的各种电动力学效应(包括电渗析、电迁移和电泳 等),引起土壤孔隙水及水中的离子和颗粒物质沿电场方向进行定向运 动,污染物在此过程中迁移至设定的处理区进行集中去除(包括电镀、 沉淀、吸附、离子交换、生物降解等)的一种技术。其实际的操作系统 可能包括:阴极、阳极、电源、收集井(一般在阳极一侧)、注入井以及 循环液罐等。
4.1.5 化学氧化技术
基本原理:将化学氧化剂引入地下,通过氧化还 原作用来去除地下水中的污染物。
氧化剂:二氧化氯、芬顿试剂、高锰酸盐、过氧 化物、过硫酸盐、臭氧和过氯化物等。
特点:修复的时间短,而且作用面积的分布较广。 但是,氧化剂的使用量的多少会存在一定的风险 性,可能会造成二次污染等。在修复之后产生的 残余污染物进行清除。比如,运用物理方法清淤 泥。
能杀死水华(或赤潮)生物的化学药剂主要有: 硫酸铜、含有铜的有机螯合物、高锰酸钾、次氯 酸钠、氯气、过氧化氢、臭氧、过碳酸钠、西玛 三嗪等。
其中由于蓝藻对硫酸铜特别敏感,含铜类药剂是 研究和应用较早和较多的杀藻药品。
4.1.1 投加杀剂
硫酸铜改进的含铜化合物杀藻:
晶体硫酸铜:CuSO4·5H2O 俗称胆矾或铜矾。 杀藻原理:
1、晶体硫酸铜在水中分解的Cu2+与藻体中蛋白质 结合,使得藻体中蛋白质变性死亡。
Cu2+在水中被吸附或形成了有机物沉淀,下沉至池 底。
2、Cu2+作为重金属离子,能超过Mg2+、Na+等更 快与藻类植物当中的叶绿体结合,导致叶绿体重金 属中毒,失去光合作用,导致藻类死亡,沉淀至池 底。
4.1.1 投加杀藻剂
4.1.6 可渗透反应墙
目前PRB主要有两种类型: 连续格栅结构:结构简单,但若污染区域或者蓄
水层厚度较大,则连续格栅的面积将很大,造价 也较高。 漏斗—通道结构:通过使用低渗透性的板桩或者 泥浆墙来引导污染水流流向可渗透的处理通道。 可以根据不同类型的污染物利用多通道反应系统, 即选择不同的反应介质,在漏斗—通道系统内形 成多个反应区,由于反应区较小,因此当墙体活 性材料消耗殆尽或者是出现堵塞等问题后可以比 较方便地清除和更换。所以该结构更易于在现场 实现。
4.1.6 可渗透反应墙
反应介质:不同的反应介质对于不同的污染物去除效率是不同的。 用被垃圾渗滤液污染的地下水为研究对象,分别用零价铁、零价铁 和活性炭、零价铁和沸石的混合物作为反应介质进行实验,结果表 明:3种不同介质对COD的去除率分别达到80%, 90%, 70%以上,零价 铁和沸石对Mn离子、Zn离子的去除率分别达到90%, 80%和81%
4.1.6 可渗透反应墙
设计考虑的问题:一个是PRB能嵌进隔水层或弱 透水层中,防止地下水透过格栅边部而不能被截 留;另一个是确保地下水在反应材料中有足够的 水力停留时间。
安装:地下蓄水层,垂直于地下水流方向,防止 污染羽状体扩散。随着污染地下水流经此反应设 施,在反应介质的作用下,污染物浓度降低。
4.2.1 地下水修复
4.2.1 地下水修复
地下水修复实例:
1、在山东淄博,因某石化公司快速发展及城市 化进程加快,工业及居民用水量日益增加,地下 水被大量开采。另外由于该公司的一些生产车间 建立在地下水源上,在生产过程中跑、冒、漏等 现象时有发生,加之生产污水的排放以及部分不 合格农灌水的使用,使地下水受到不同程度的污 染,其油类污染物达到1.0mg/L。在对地下水油 类污染物去除时使用二氧化氯做氧化剂,氧化前 检测出的14种毒性、致癌物中已经有5种致癌物 被去除。处理前后的水质变化经色-质联机分析, 总油量下降了50%左右,在氧化过程中产生了一 些次产物,但没有一种有毒。
4.1 污染水体的化学修复技术
4.1.1 投加杀藻剂 4.1.2 化学絮凝处理技术 4.1.3 天然矿物絮凝法 4.1.4 重金属的化学固定 4.1.5 化学氧化技术 4.1.6 可渗透反应墙 4.1.7 电动力学修复
4.1.1 投加杀藻剂
水华(赤潮):淡水水体中藻类大量繁殖的一种 自然生态现象,是水体富营养化的一种特征。由 于生活及工农业生产中含有大量的氮、磷、钾废 水进入水体后,使藻类大量繁殖。另外在海水中 出现这种现象,称为赤潮。