二氧化氯在石油污染地下水治理中的應用
在治理被污染的地下水時,必須對污染源的土壤、包氣帶和包水帶同時治理。土壤或包氣帶可以通過焚燒、化學氧化及生物作用加以處理;包水帶可以通過水力截獲、氧化曝氣、生物降解以及化學氧化進行治理,但若單純使用上述任何一種方法很難使地下水恢復水質。通過氯同位素分析三氯乙烯(ＴＣＥ)在含水層中的自然降解可知,在包氣帶ＴＣＥ經過幾年后已有部分降解,而在包水帶幾乎不存在自然降解。在包水帶凈化這一領域,國內外學者還未達成共識。
目前國內地下水污染防治工作僅限于對污染狀況的檢測和評價,西歐、北美等地區的工業化國家已經采用“抽水—處理”系統對油罐及加油站滲漏、廢棄物填埋場滲濾等造成的小范圍地下水油類污染進行治理,并取得了一定成效。但經過20多年的應用,人們普遍認識到“抽水—處理”系統往往運行周期長、費用高、難于達到地下水水質恢復的最終目的。本研究擬利用二氧化氯作為氧化劑,并結合曝氣、微生物技術及水力截獲技術,使地下水中油類污染物的濃度較大程度地降低。利用二氧化氯作為氧化劑主要是由于它的強氧化性、強殺菌效果以及在氧化消毒過程中不會生成三鹵甲烷等有毒害作用的氯代有機物。目前,國外已有部分地區使用二氧化氯作為地下水污染治理中的氧化消毒劑。
1 研究區及治理工程概況
在研究區的水源地上,建有齊魯石化公司的一系列生產車間,在生產過程中跑、冒、滴、漏等現象時有發生,加之生產污水的排放以及部分不合標準的農灌水的使用,使該區地下水水質受到不同程度的污染,部分水質已不符合飲用水水質標準,其油類污染物濃度達到1.0ｍｇ/Ｌ。在30×104ｔ乙烯工程地帶污染更為嚴重,其油類污染物的濃度近30ｍｇ/Ｌ,嚴重影響著當地居民及公司職工的生活和生產,威脅到整個水源地的使用。
由于研究區的地質構造及水文地質條件復雜,包氣帶及石灰巖含水層石油污染嚴重,任何單一的技術很難在現場達到有效治理。因此,在研究區污染最為嚴重的30×104ｔ乙烯工程所在地5ｋｍ2范圍內作一試驗性治理示范區,進行污染源控制與實施水力截獲、曝氣、化學氧化以及生物處理等治理技術聯合運行的綜合治理。
2 二氧化氯去除石油污染物的可行性研究
2.1 研究區中主要污染物根據治理區的地下水化學成分分析,水中的石油污染物種類繁多,性質復雜。對研究區地下水樣進行色—質聯機分析,結果表明地下水中的有機物達數十種,其中大多數為石油裂解產物或帶有各種官能團的烴類衍生物(如芳香類、烷烴類、烯類和各種酚、酸、醛、酮、酯等),另外還有部分毒性較強、對人體危害較大的有機物(如萘等)。
2.2 二氧化氯對石油類物質去除效果的研究
由于研究區被污染的地下水中石油類污染物的組成十分復雜,因此,為研究二氧化氯對其污染物的去除效果以及二氧化氯的最佳使用條件,利用治理區污水配水,對油類污染最為嚴重的研究區地下水進行了除油試驗研究。
地下水經色—質聯機分析被檢測出的幾十種有機物和經過二氧化氯處理后的測定結果如表1所示。
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由表1可見,凈化前水中有機物主要是各種芳香烴物質,凈化后水中芳香烴濃度已極低,而烷烴類、酯類和其他低分子物質的濃度明顯增加。由此可以推斷,經二氧化氯處理后,水中大部分芳香烴有機污染物被去除,另一部分可被氧化降解為烷烴、酯類和其他低分子物質。一般認為,水中芳香烴物質危害性較大,多具有較大的毒性和致癌性,而烷烴、酯類和其他低分子物質的危害性小得多。因此,二氧化氯處理不僅可使水中有機污染物的總量顯著降低,而且可改變原來這些污染物的性質,減少危害。
2.3 二氧化氯除油后的Ａｍｅｓ試驗分析
取經二氧化氯凈化前、后的研究區水源地地下水作Ａｍｅｓ試驗,其結果見表2。
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由表2可知,對于ＴＡ100菌株,原水的4個水樣呈現陽性結果,其中兩個水樣的突變率>2,劑量反應基本呈直線關系,說明原水對ＴＡ100菌株有較強凈化前的致突變活性。同樣對于ＴＡ98菌株,原水的4個水樣也均呈現陽性結果,其中三個水樣的突變率>2,劑量反應關系基本為直線,說明原水對ＴＡ98菌株也有較強的致突變活性。
而在凈化后,ＴＡ100菌株的4個水樣突變率均<2,劑量反應關系沒有明顯的線性關系,對于ＴＡ98菌株,出水的4個水樣突變率均在2左右,劑量反應關系也沒有明顯的線性關系。這表明凈化后水中致突變活性已大大降低,尤其對ＴＡ100菌株已基本不存在致突變活性。
由Ａｍｅｓ試驗可知,被油類物質污染的水經過投加二氧化氯處理后,致突變活性明顯降低,與同一取水點水樣色—質聯機檢測結果相吻合,即水中毒害作用較強的物質(例如苯系物)已轉化為毒害作用較小或者沒有毒害作用的物質。
3 結語
室內試驗和現場試驗都充分表明,二氧化氯氧化能力強,具有較強的殺菌消毒功效。它對石油污染物具有較好的去除作用,可使芳香烴等有毒、有致癌性的有機物氧化降解為毒性較小、無致癌作用的小分子物質。二氧化氯具有抑制“三致”物質作用,將二氧化氯氧化技術與水力截獲技術、曝氣技術及微生物技術相結合,在去除地下水中石油污染物方面非常有效且處理成本低,具有社會效益和經濟效益,因此,采用二氧化氯治理地下水污染是十分有利的。
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