一种过硫酸盐和硝酸盐缓释技术修复岩溶地下水汽油BTEX污染的方法

技术领域

本发明涉及技术领域为水文地质学技术领域，是过硫酸盐-硝酸盐缓释技术修复岩溶地下水汽油BTEX污染的方法。

背景技术

我国岩溶覆盖面积十分广阔，约占国土面积的1/3，总计344万km

利用原位化学氧化联合增强生物修复技术以及缓释技术处理岩溶地下水汽油BTEX污染。目前，在受石油烃污染的岩溶地下水中投放过硫酸盐(PS，主要指过硫酸钠)和硝酸盐(主要指硝酸钠)进行原位化学氧化(ISCO)联合增强生物修复(EBR)技术已经受到广泛的研究与认可。在受石油烃污染的地下水中注入过硫酸盐、硝酸盐的有益作用主要有ISCO可用于处理源头区域的高浓度污染物，而EBR可用于处理下游的低浓度污染物；硝酸盐作为可利用的电子受体和硫酸盐能有效促进BTEX的生物降解。但因为过硫酸盐/硝酸盐极易溶于水，投加过程很不方便，需要用专门的注射机械加入到地下水当中，该过程不仅会破坏土壤结构，而且不好控制投加量。投加量不足，则达不到预期的处理效果；投加量过高，会导致pH大幅变化，一定程度上毒害微生物种群数量，对微生物的代谢具有抑制作用。为了减少过硫酸盐/硝酸盐因很快进入水体而流失的量，故发明过硫酸-盐硝酸盐缓释技术。缓释技术中所需用到的缓释体粘合剂可采用石蜡、水泥-河沙、水泥-粘土。

发明内容

利用过硫酸盐-硝酸盐缓释技术，处理岩溶地下水汽油BTEX污染，使受污染的岩溶地下水得到更持久的原位修复，延长试剂作用效果。

具体内容：

(1)发明的缓释技术所采用的缓释体分别选取石蜡、水泥-河沙、水泥-粘土为粘合剂。过硫酸盐-硝酸盐缓释体具体制备过程如下：

1、石蜡-过硫酸盐-硝酸盐缓释技术

按照过硫酸钠、硝酸钠、石蜡10:1:10的比例，将石蜡放入烧杯中，使用磁力加热搅拌器加热至80℃，待石蜡完全融化后依次加入过硫酸钠、硝酸钠，搅拌均匀，倒入提前1cm×1cm的正方体模具中，室温下冷24小时，成型后脱模取出，石蜡-过硫酸盐-硝酸盐缓释体制备完成。

2、水泥-河沙-过硫酸盐-硝酸盐缓释技术

按照过硫酸钠、硝酸钠、水泥、河沙、水10:1:14:2.4:7的比例，将水泥、河沙(过100目筛)、水(去离子水)、过硫酸钠、硝酸钠依次加入50mL离心管后，用搅拌机搅拌数分钟，确保混合均匀后，将黏糊状液体倒入事先准备的1cm×1cm正方体模具中，风干48小时后，成型脱模取出，水泥-河沙-过硫酸盐-硝酸盐缓释体制备完成。

3、水泥-粘土-过硫酸盐-硝酸盐缓释技术

按照过硫酸钠、硝酸钠、水泥、粘土、水10:1:14:2.4:7.9的比例，将水泥、粘土(过100目筛)、水(去离子水)、过硫酸钠、硝酸钠依次加入50mL离心管后，用搅拌机搅拌数分钟，确保混合均匀后，将黏糊状液体倒入事先准备的1cm×1cm正方体模具中，风干48小时后，成型脱模取出，水泥-粘土-过硫酸盐-硝酸盐缓释体制备完成。

(2)模拟汽油BTEX染岩溶地下水环境。模拟装置规格为1L螺口玻璃瓶，如图1所示，其中A为石灰石，B为缓释体，C为BTEX饱和溶液。将一定质量的石灰石(岩溶环境)、由地下水配置的BTEX溶液(汽油BTEX污染)依次加入模拟装置后，为满足实验所需密封要求，瓶口加适量生胶带后，立即旋紧瓶盖，并使用热熔胶进行密封。

本发明的过硫酸盐-硝酸盐缓释技术，能够节约降解岩溶地下水体中汽油BTEX污染物的综合成本，同时便于控制过硫酸盐-硝酸盐释放速率，延长作用时间，可为后续降解机理研究提供可控方案。

附图说明

图1是模拟汽油BTEX污染岩溶地下水环境装置图；

图2是实施例中过硫酸盐-硝酸盐缓释体PS浓度的变化图；

图3是实施例中过硫酸盐-硝酸盐缓释体BTEX浓度的变化图；

具体实施方式

以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。

实施例

按照一定的质量比，将石蜡放入烧杯中，使用磁力加热搅拌器加热至80℃，待石蜡完全融化后依次加入过硫酸钠、硝酸盐，搅拌均匀，倒入提前1cm×1cm的正方体模具中，室温下冷24小时，成型后脱模取出，即石蜡-过硫酸盐-硝酸盐缓释体制备完成。

若粘合剂为水泥-河沙、水泥-粘土，具体制备为：按照一定质量比，将水泥、河沙(过100目筛)/粘土(过100目筛)、水(去离子水)、过硫酸钠、硝酸钠依次加入50mL离心管后，用搅拌机搅拌数分钟，确保混合均匀后，将黏糊状液体倒入事先准备的1cm×1cm正方体模具中，风干48小时后，成型脱模取出，即水泥-河沙-过硫酸盐-硝酸盐缓释体/水泥-粘体-过硫酸盐-硝酸盐缓释体制备完成。各缓释体具体制备参数见表1。

表1各缓释体具体制备参数

注：“-”表示未添加

实验材料按顺序添加一定体积至模拟装置内，添加顺序为：石灰石→BTEX溶液(600mL)→缓释体。各缓释体BTEX的初始浓度及石灰石质量见表2。

表2各缓释体设计BTEX的初始浓度及石灰石质量

把实施例中各模拟装置BTEX浓度的实验数据用指数方程ln(C

表3模拟装置内BTEX浓度下降准一级动力学拟合结果

实施例中各模拟装置PS浓度、BTEX浓度变化分别如图2、图3。其中A、B、C、D粘合剂分为水泥-粘土、水泥-河沙、石蜡、无。

由图2、3及表3可以看出：①过硫酸盐-硝酸盐缓释技术可有效治理岩溶地下水中汽油BTEX污染，且BTEX各组分的去除顺序一致，依次为二甲苯＞甲苯＞苯；②石蜡、水泥-河沙、水泥-粘土包裹对过硫酸盐-硝酸盐具有缓释作用，缓释效果依次为石蜡＞水泥-粘土＞水泥-河沙，且水泥-河沙与水泥-粘土的缓释效果接近。

由上述结果可知，本发明的过硫酸盐-硝酸盐缓释技术，能够处理岩溶地下水石油烃类污染。由于粘合剂不同，表现出不同的缓释效果，由于过硫酸盐-硝酸盐缓释技术中的缓释体具有缓释效果，故无需多处、多次投入，从而达到保护土壤结构、提高经济效益、环保的目的，同时可为后续的地下水汽油BTEX降解机理提供可控的研究方案。