某废弃煤矿有机污染场地地下水修复治理中试研究|cod|地下水污染|巷道|采空|采空区

摘要

某废弃煤矿竖井经倾倒有机废液，导致环境污染事件，造成巷道及采空区内地下水污染。本文结合场地实际情况，选取倾倒竖井（事故井）及周边区域为中试区域，采用“抽出处理＋原位氧化循环”两阶段联合修复技术对污染场地开展中试研究。本文介绍了场地污染概况、地下水修复中试方案设计和实施，以及对修复效果进行评价。结果表明，中试处理后地下水中ＣＯＤ和二氯甲烷最高去除率分别为９７．８８％和９９．７４％。中试试验表明， “抽出处理＋原位氧化循环”两阶段修复技术，对处理矿区内巷道及采空区等复杂地层结构下深层地下水中有机污染物具有较好的去除效果，可以结合现场实际情形对整个污染场区进行规模应用。

中试方案

（1）中试区域选择

根据前期的调查及结合现场实际情况，事故井作为地下水污染源头，事故井及周边区域是本项目污染最为严重区域，本着去除污染源以及为整个场地提供切实可行的修复工艺及参数，故选择事故井及周边区域作为本次中试区域，中试范围约２８００ｍ２。整个场区在修复治理前进行帷幕注浆，通过阻隔和减弱帷幕内污染地下水与外围之间的水力联系，有效的阻隔污染物进一步的扩散。其中中试区域南侧为注浆帷幕边界（图１）。

图１场地中试区域井位平面布置

（2）中试方案设计

1.抽出处理

抽出处理修复适用于含水层渗透性好，且不存在非水相流体等难溶污染物污染区域的土层或岩层。本项目地下水污染区主要为煤层的巷道和采空（塌陷）区，地下空间大，水流通透性好；另外，从补充调查结果来看，未发现有非水相流体污染区，但地下水中有机污染物种类多、含量低、ＣＯＤ浓度值较高，抽出统一处理更有利于污染物去除。因此抽提处理适合作为该场地地下水修复技术。

2.原位化学氧化

原位化学氧化处理适用于多种有机污染物的修复，本项目涉及的污染物可被氧化降解，处理区域面积和厚度均不大，可以对低洼区域进行氧化，因此可以考虑采用原位化学氧化处理，但本项目有机污染种类多，要向实现对修复目标污染物的去除，同时还对其他有机污染物进行氧化。因此本中试考虑修复目标值以外，重点考察ＣＯＤ的去除情况。

考虑地下空间复杂性，存在巷道、采空塌陷区、裂隙等构造，各个井之间距离存在盲点，以及煤层对有机污染物的吸附作用，部分污染物很有可能难以与氧化药剂接触，造成修复盲区，修复治理时间延长。因此结合地下空间巷道和采空层地下水流通性能好，本技术方案在原位化学氧化的基础上增加循环注入工艺，加大地下水的流通性，使氧化药剂与污染物充分接触反应，缩短修复时间。

3.技术路线

采用抽出处理＋原位氧化循环两阶段修复工艺。中试区域由于污染物分布较为集中，首先阶段一采用地下水抽出处理工艺进行处理，将地下水中高浓度污染物（ＣＯＤ）抽出，运用高级芬顿氧化技术对抽出废水进行处理，达标后纳管排放。当抽出处理效果不明显或者污染降低一定浓度稳定，但还达不到修复目标要求，再进行阶段二处理，采用原位氧化技术，同时辅以地下水抽提循环工艺，进一步去除地下水中的污染物。

4.井位布设

中试区域范围内结构复杂，涉及事故井、巷道以及采空区（图２）。从补充调查情况来看，主要污染体现在事故井及周边巷道及采空区内，但各个点位污染情况不一，表现出其差异性，故采取以下布设方法开展修复治理工作。

阶段一井位布设：根据中试区域补充调查结果，地下水抽出处理根据ＣＯＤ浓度相对较高点位为抽提井，共布设抽提井６口，分别为＃１、＃２、＃９、＃１２、＃１４、＃２０。

阶段二井位布设：见图２，中试区域以事故井为圆心，其中，事故井作为抽提井（＃１）；在事故井周边约２０ｍ处四周设置６口循环注入井，分别为＃１２、＃１３、＃１４、＃１５、＃１６、＃１７；在抽提井周边约１０ｍ或３０ｍ处四周设置１０口监测井，分别为＃２、＃３、＃４、＃５、＃６、＃７、＃８、＃９、＃１０、＃１１。

图２中试区域阶段二抽提、监测、注入井布设