二氧化氯在石油污染地下水治理中的應(yīng)用
在治理被污染的地下水時(shí),必須對(duì)污染源的土壤、包氣帶和包水帶同時(shí)治理。土壤或包氣帶可以通過(guò)焚燒、化學(xué)氧化及生物作用加以處理;包水帶可以通過(guò)水力截獲、氧化曝氣、生物降解以及化學(xué)氧化進(jìn)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(fù)水質(zhì)。通過(guò)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(jīng)過(guò)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(lǐng)域,國(guó)內(nèi)外學(xué)者還未達(dá)成共識(shí)。
目前國(guó)內(nèi)地下水污染防治工作僅限于對(duì)污染狀況的檢測(cè)和評(píng)價(jià),西歐、北美等地區(qū)的工業(yè)化國(guó)家已經(jīng)采用“抽水—處理”系統(tǒng)對(duì)油罐及加油站滲漏、廢棄物填埋場(chǎng)滲濾等造成的小范圍地下水油類污染進(jìn)行治理,并取得了一定成效。但經(jīng)過(guò)20多年的應(yīng)用,人們普遍認(rèn)識(shí)到“抽水—處理”系統(tǒng)往往運(yùn)行周期長(zhǎng)、費(fèi)用高、難于達(dá)到地下水水質(zhì)恢復(fù)的最終目的。本研究擬利用二氧化氯作為氧化劑,并結(jié)合曝氣、微生物技術(shù)及水力截獲技術(shù),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(qiáng)氧化性、強(qiáng)殺菌效果以及在氧化消毒過(guò)程中不會(huì)生成三鹵甲烷等有毒害作用的氯代有機(jī)物。目前,國(guó)外已有部分地區(qū)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(qū)及治理工程概況
在研究區(qū)的水源地上,建有齊魯石化公司的一系列生產(chǎn)車間,在生產(chǎn)過(guò)程中跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,加之生產(chǎn)污水的排放以及部分不合標(biāo)準(zhǔn)的農(nóng)灌水的使用,使該區(qū)地下水水質(zhì)受到不同程度的污染,部分水質(zhì)已不符合飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),其油類污染物濃度達(dá)到1.0ｍｇ/Ｌ。在30×104ｔ乙烯工程地帶污染更為嚴(yán)重,其油類污染物的濃度近30ｍｇ/Ｌ,嚴(yán)重影響著當(dāng)?shù)鼐用窦肮韭毠さ纳詈蜕a(chǎn),威脅到整個(gè)水源地的使用。
由于研究區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)條件復(fù)雜,包氣帶及石灰?guī)r含水層石油污染嚴(yán)重,任何單一的技術(shù)很難在現(xiàn)場(chǎng)達(dá)到有效治理。因此,在研究區(qū)污染最為嚴(yán)重的30×104ｔ乙烯工程所在地5ｋｍ2范圍內(nèi)作一試驗(yàn)性治理示范區(qū),進(jìn)行污染源控制與實(shí)施水力截獲、曝氣、化學(xué)氧化以及生物處理等治理技術(shù)聯(lián)合運(yùn)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(qū)中主要污染物根據(jù)治理區(qū)的地下水化學(xué)成分分析,水中的石油污染物種類繁多,性質(zhì)復(fù)雜。對(duì)研究區(qū)地下水樣進(jìn)行色—質(zhì)聯(lián)機(jī)分析,結(jié)果表明地下水中的有機(jī)物達(dá)數(shù)十種,其中大多數(shù)為石油裂解產(chǎn)物或帶有各種官能團(tuán)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(qiáng)、對(duì)人體危害較大的有機(jī)物(如萘等)。
2.2 二氧化氯對(duì)石油類物質(zhì)去除效果的研究
由于研究區(qū)被污染的地下水中石油類污染物的組成十分復(fù)雜,因此,為研究二氧化氯對(duì)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(qū)污水配水,對(duì)油類污染最為嚴(yán)重的研究區(qū)地下水進(jìn)行了除油試驗(yàn)研究。
地下水經(jīng)色—質(zhì)聯(lián)機(jī)分析被檢測(cè)出的幾十種有機(jī)物和經(jīng)過(guò)二氧化氯處理后的測(cè)定結(jié)果如表1所示。
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由表1可見(jiàn),凈化前水中有機(jī)物主要是各種芳香烴物質(zhì),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(zhì)的濃度明顯增加。由此可以推斷,經(jīng)二氧化氯處理后,水中大部分芳香烴有機(jī)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(zhì)。一般認(rèn)為,水中芳香烴物質(zhì)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(zhì)的危害性小得多。因此,二氧化氯處理不僅可使水中有機(jī)污染物的總量顯著降低,而且可改變?cè)瓉?lái)這些污染物的性質(zhì),減少危害。
2.3 二氧化氯除油后的Ａｍｅｓ試驗(yàn)分析
取經(jīng)二氧化氯凈化前、后的研究區(qū)水源地地下水作Ａｍｅｓ試驗(yàn),其結(jié)果見(jiàn)表2。
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由表2可知,對(duì)于ＴＡ100菌株,原水的4個(gè)水樣呈現(xiàn)陽(yáng)性結(jié)果,其中兩個(gè)水樣的突變率>2,劑量反應(yīng)基本呈直線關(guān)系,說(shuō)明原水對(duì)ＴＡ100菌株有較強(qiáng)凈化前的致突變活性。同樣對(duì)于ＴＡ98菌株,原水的4個(gè)水樣也均呈現(xiàn)陽(yáng)性結(jié)果,其中三個(gè)水樣的突變率>2,劑量反應(yīng)關(guān)系基本為直線,說(shuō)明原水對(duì)ＴＡ98菌株也有較強(qiáng)的致突變活性。
而在凈化后,ＴＡ100菌株的4個(gè)水樣突變率均<2,劑量反應(yīng)關(guān)系沒(méi)有明顯的線性關(guān)系,對(duì)于ＴＡ98菌株,出水的4個(gè)水樣突變率均在2左右,劑量反應(yīng)關(guān)系也沒(méi)有明顯的線性關(guān)系。這表明凈化后水中致突變活性已大大降低,尤其對(duì)ＴＡ100菌株已基本不存在致突變活性。
由Ａｍｅｓ試驗(yàn)可知,被油類物質(zhì)污染的水經(jīng)過(guò)投加二氧化氯處理后,致突變活性明顯降低,與同一取水點(diǎn)水樣色—質(zhì)聯(lián)機(jī)檢測(cè)結(jié)果相吻合,即水中毒害作用較強(qiáng)的物質(zhì)(例如苯系物)已轉(zhuǎn)化為毒害作用較小或者沒(méi)有毒害作用的物質(zhì)。
3 結(jié)語(yǔ)
室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)都充分表明,二氧化氯氧化能力強(qiáng),具有較強(qiáng)的殺菌消毒功效。它對(duì)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(jī)物氧化降解為毒性較小、無(wú)致癌作用的小分子物質(zhì)。二氧化氯具有抑制“三致”物質(zhì)作用,將二氧化氯氧化技術(shù)與水力截獲技術(shù)、曝氣技術(shù)及微生物技術(shù)相結(jié)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(huì)效益和經(jīng)濟(jì)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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