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复合有机污染土壤与地下水原位修复及智能控制关键技术研究

花匠小妙招
2024-11-08 06:39

成果简介：

该项目属于环境科学与工程领域。中国土壤和地下水污染问题严重，其中重金属、氯代（苯系）有机物是中国复合污染场地存在的常见污染物，而多污染因子治理是土壤和地下水修复控制的重点和难点所在。以煜环环境科技有限公司、华北电力大学、河北省生态环境科学研究院、中国科学院地理科学与资源研究所等组成的研发团队，开展近10年的基础研究和技术联合攻关，通过机理研究、模型构建、试验分析和工程应用，探索解决水力循环作用下重金属和有机复合修复研发中的关键科学与技术问题，开发一系列新型修复药剂、优化控制工艺、施工方法及配套施工装备。项目主要创新技术成果包括：（1）提出“因地选药、因污选药”的药剂开发策略，阐明基于“迁移缓释-还原脱氯-强化氧化-重金属稳定化”的土壤与地下水修复新机理，针对超高浓度有机污染、复杂含氯有机物，分别研制水力循环作用下具高滞留特性的还原-氧化复合修复药剂，比传统药剂（过硫酸盐）使用量可减少15%以上、含氯有机物去除效果可提高20 %以上。（2）针对复合重金属污染的土壤，研制多种稳定悬浮的改性铁基材料，通过淀粉和黄原胶等食品级材料的强化，修复效率较普通材料提高20 %以上，增加材料在多孔介质中的迁移能力，扩大应用范围；利用有限元技术对微尺度下复杂流场中修复材料的迁移反应过程进行模拟，实现修复药剂用量与修复效果观测的最优运行条件。（3）发明水力循环氧化修复技术和装备，通过“精准注入-控制迁移-强化修复-抽出处理”的过程及人工和天然水力循环周期性运行方式，实现有机污染场地的精准修复；攻克搅拌桩防腐、耐高温、设备运行维护等关键技术难题，优化设计修复装备运行的关键工艺参数；发明搅拌桩注入钻孔采用梅花形布点方式，实现水力循环作用下的影响半径在修复区域内的全范围覆盖；并且还攻克异位修复装备筛分混合效果不均匀、处理过程有机异味挥发扰民等关键技术难题。（4）构建混噪驱动下有机污染物降解动力学模型，揭示多源混合噪声对有机污染物在水环境中降解过程的影响机制，发明基于风险-成本两级管控的水力循环过程优化技术，实现修复工艺的动态精准控制。（5）发明非均质多介质土壤分层分台阶退挖施工技术，解决传统工艺修复周期长、施工与修复过程难以同步进行等施工难题，为非均质土壤水力循环提供分层注入、分层抽取的关键性支撑技术，可大幅缩短施工周期并降低施工安全风险。项目共获美国专利授权2项、国家发明专利授权19项、实用新型专利授权8项、软件著作权6项；发表研究论文73篇。其中本申报书包含美国专利授权2项、国家发明专利授权6项、实用新型专利2项、发表SCI论文2篇。近4年来，该项技术成果已成功应用于中国20余项重金属和有机复合污染场地修复工程，累计新增销售额21.71亿元，产生经济效益6.11亿元（直接效益2.45亿元，间接效益3.66亿元）。其中，在河北省完成工程应用10项，产生经济效益2.51亿元。