热氧化气相抽提修复挥发性氯代烃污染低渗透包气带土壤实验研究

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在有机污染土壤中,挥发性氯代烃(Volatile Chlorinated Hydrocarbons,VCHs)污染广泛存在,常采用土壤气相抽提技术(Soil Vapor Extraction,SVE)对VCHs污染土壤进行修复,但对于低渗透性包气带土壤,常规SVE技术修复效果较差。本论文依托于东北某化工场地修复工程,针对场地VCHs 1,2-二氯乙烷(1,2-DCA)污染的低渗透性包气带土壤,在SVE技术基础上设计热氧化SVE系统,利用热传导加热和吸附-氧化耦合强化SVE技术进行室内模拟实验,研究在不同条件下目标修复污染物的去除规律,通过本论文的研究,主要得到以下成果及结论:(1)研究区包气带土壤类型主要为粉砂质粘土,平均含水率为24.27%,容重为1.24 g/cm3,孔隙度为51.73%,以粘土及非晶态矿物为主,占比63%,土壤粒径主要分布在10.00-50.00μm,有机质含量均值达到8.75%,污染物主要以石油化工类有机物为主,主要超标的污染物为1,2-DCA,最高含量达到11.40 mg/kg,共存污染物为三氯乙烯(TCE)和对二氯苯(PDB)。(2)在SVE实验中,考察不同含水率、抽提速率和有机质含量对1,2-DCA去除效果的影响,在此基础上,分析不同取样位置的1,2-DCA去除规律。在含水率为15%、有机质含量为2.26%、抽提速率5 L/min、取样点距抽提井6.0 cm和取样深度为12.5±1.0 cm的条件下,1,2-DCA的去除率出现最大均值,可达到80.57%。在设定的实验条件下,含水率的增加对1,2-DCA的去除影响是双向的,即先增加后降低;抽提速率的增加可有效提高去除率;有机质含量的增加对去除率的提高起到抑制作用;随着取样深度的增加,1,2-DCA去除率先升高后降低;而随着与抽提井距离的增加,去除率到达稳定期时间增加,但在稳定期后期,各点去除率变化不大。(3)在热传导强化SVE实验中,利用加热超导液传输热量,分析在不同取样距离上有机物随含水率、温度变化的去除规律。对于1,2-DCA,实验最佳条件是在中心加热井温度为80℃、含水率为5%、取样点距中心井3.0 cm的条件下产生的,去除率均值可达到95.48%,较同样条件的常温SVE实验去除率提高了42.92%。中心加热井温度的升高可有效提高1,2-DCA去除率;而含水率的升高对于各取样点在不同井温度对应的稳定期均值并不呈简单的线性相关关系;与中心井距离越远的点1,2-DCA的去除率越低。对于三种共存有机物1,2-DCA、TCE和PDB,将含水率设定为25%,实验最佳条件仍是在中心加热井温度为80℃、取样点距中心井3.0 cm的条件下产生的,1,2-DCA、TCE和PDB在稳定期的去除率均值分别达到92.05%、89.96%和63.07%。温度对于有机物的去除仍起到至关重要的作用,同时也受到含水率和有机物性质的共同影响。(4)在热氧化SVE实验中,通过加热超导液,并以火山渣为基质制备吸附氧化材料进行热氧化SVE实验,考察温度、火山渣粒径、氧化剂类型及投加比例对1,2-DCA气体去除的影响。中心加热井温度的升高可明显提高抽出气体的浓度;在中心加热井温度为80℃的条件下,由质量百分比为20%Na2S2O8配制的0.10.25 mm粒径火山渣对气相1,2-DCA的吸附氧化效果最佳。
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